陳曉琳，王麗娜(綜述)，王興友(審校)

(北京軍區(qū)總醫(yī)院呼吸內科，北京100700)

糖皮質激素是抗炎治療的經典藥物，其作用不僅取決于糖皮質受體的密度，同時也受局部糖皮質激素代謝產物的濃度影響。在糖皮質激素作用的調節(jié)中，11β-羥基類固醇脫氫酶(11β-hydroxysteroid dehydrogenase，11β-HSD)活性的激活和調節(jié)是關鍵。因此局部11β-HSD活性的改變，影響局部糖皮質激素的濃度。11β-HSD是一種微粒酶復合體，為糖皮質激素的代謝限速酶，它催化糖皮質激素炭11位的酮基(無活性)與羥基(有活性)之間的氧化還原反應，至少有兩種同工酶:11β-HSD1 和 11β-HSD2。11β-HSD1促進有活性的皮質醇與無活性的11-脫氫皮質酮(可的松)之間相互轉化，在體內主要以還原酶為主，需要還原型輔酶Ⅱ參與［1］;11β-HSD2是一催種化單向反應的氧化酶，只能將皮質醇轉化為11-脫氫皮質酮，這需要輔酶Ⅰ參與。11β-HSD2主要在鹽皮質激素靶組織中表達，如腎臟和結腸，將過多的皮質醇轉化為無活性的皮質酮具有保護鹽皮質激素受體的作用［2］。11β-HSD2型酶與底物的親和力遠遠高于11β-HSD1型酶，2型酶的米氏常數以mmol為單位，而1型酶的米氏常數以μmol為單位［3］。近年來，11β-HSD2在炎癥發(fā)生發(fā)展過程中的作用日益得到重視，多位學者從不同系統的炎性疾病中有所發(fā)現，闡述了11β-HSD2與炎癥的相關性。

1 炎性因子對11β-HSD2的調節(jié)

炎癥調節(jié)11β-HSD2基因的轉錄和表達的分子機制還不完全清楚，在試管內培養(yǎng)血管平滑肌細胞探討11β-HSD2的生理作用和表達，從大鼠動脈平滑肌細胞在代表性的前炎性因子腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和炎性相關因子可誘導的轉錄因子激活物蛋白11刺激下，通過反轉錄聚合酶鏈反應(reverse transcription polymerase chain reaction，RT-PCR)和蛋白質印跡分析顯示，11β-HSD2 mRNA和其蛋白質表達，結果證實了與之前報道驗證過的mRNA相比［4］，大鼠主動脈血管平滑肌細胞中11β-HSD2在TNF-α(1×10-9mol/L)作用48 h后轉錄活性顯著下降，而且保持其基礎表達水平的轉錄因子特異性β1糖蛋白(specific β1glycoprotein，SP1)［5］也被另一轉錄因子早期生長反應基因1(early growth response gene-1，Egr-1)干擾，Egr-1是一種與炎癥刺激相關的可被誘導的轉錄因子［6］，可在包括平滑肌在內的多種組織內表達，因為該因子與一富含糖皮質激素的與SP1共有的序列競爭性結合［7］，干擾SP1的表達，在一定程度上抵消了SP1對11β-HSD2的增強效應。說明像TNFα的前炎性因子刺激Egr-1基因轉錄，其過度表達上抑制了SP1，而后者促進11β-HSD2活性增強，所以作者推測TNFα通過Sp1和Egr-1的競爭性抑制效應抑制11β-HSD2 的表達［8］。

Zoltan等［9］通過比較0.2%去氫表雄酮喂養(yǎng)和標準喂養(yǎng)的SD大鼠，得出去氫表雄酮在腎中對11β-HSD2的表達和活性有正調節(jié)作用，還發(fā)現去氫表雄酮通過誘導從11β-HSD1到11β-HSD2的基因表達調節(jié)糖皮質激素代謝，為其抗糖皮質激素效應提供了可能的解釋。

糖皮質激素的活性增強，說明炎性刺激可以通過調節(jié)11β-HSD2的表達促進細胞內糖皮質激素的活化。而在腹膜上皮細胞的體外實驗中，炎性因子白細胞介素1α對其無影響［10］。

2 11β-HSD2與炎性腸病

當今體外研究已經證實前炎性因子通過11β-HSD調節(jié)局部糖皮質代謝，但是關于糖皮質激素的局部代謝，炎癥和類固醇酶類的相互作用機制，缺乏體內實驗的直接證據。Ergang等［11］用三硝基苯磺酸鈉誘導雄性大鼠結腸炎，第一組給予生理鹽水灌腸，第二組給予4 mg甘珀酸(11β-HSD2的抑制劑)，第三組給予4 mg苷珀酸和1 mg米非司酮(糖皮質激素受體拮抗劑)，第四組給予200 μg布地奈德。建立大鼠結腸炎模型，培養(yǎng)7 d后結腸切片，提取總RNA對11β-HSD2 mRNA進行RT-PCR定量分析，結果顯示與正常組織相比較，結腸炎型組織中11β-HSD2表達下降，外源性布地奈德對11β-HSD2 mRNA無明顯影響，米非司酮可以削弱甘珀酸對11β-HSD2的抑制效應。驗證了三硝基苯磺酸鈉在誘導的結腸炎下局部糖皮質激素代謝變化及11β-HSD2被甘珀酸阻滯后對皮質酮代謝的影響，數據顯示11β-HSD2 mRNA被抑制并呈劑量依賴性，這些變化導致炎性組織中失活的皮質醇的濃度降低，說明局部糖皮質激素的分解代謝的負調節(jié)與炎癥發(fā)生相關。但是炎性組織這些局部糖皮質激素代謝的變化不能調節(jié)環(huán)氧化酶2、TNF-α和白細胞介素1β的表達，說明前炎性因子對炎性結腸中的糖皮質激素代謝有調節(jié)作用。但是，該實驗無法驗證在充分發(fā)展的急性炎癥中局部糖皮質激素代謝和前炎性因子間負反饋的抗炎生理作用是否存在，可能與給予外源性糖皮質激素缺乏對照有關。

在人類和大鼠的潰瘍性結腸炎的樣本中，研究發(fā)現11β-HSD2 mRNA表達下降，而在局部皮質酮的代謝水平也相應下降［12］，有研究［13］認為這是由于炎性腸疾病，例如克羅恩病和潰瘍性結腸炎，都是以前炎性因子增加為特征，內源性皮質醇通常被看作對抗炎癥的生理性復合物，而11β-HSD2在介導內源性糖皮質激素活性過程中有重要作用，在前炎性因子的刺激下，11β-HSD2的負調節(jié)已經被體內(TNF-α過度表達的轉基因小鼠)和體外(培養(yǎng)的結腸細胞)的實驗數據證實，無活性的核因子κB同源二聚體可以促進11β-HSD2的聚集，可以解釋 TNF-α處理的SW-620結腸癌細胞抑制 11β-HSD2 mRNA，此外，TNF-α過度表達的轉基因小鼠顯示在腎組織中富集的11β-HSD2 mRNA下降，進一步證實了在培養(yǎng)的細胞中和在體內所觀察到的效應是一致的。

Stegk等［14］對195例個體應用 RT-PCR技術分析11β-HSD2的轉錄水平，其中炎性腸病患者包括60例克羅恩病和60例潰瘍性結腸炎活動期患者，發(fā)現與30例結腸病而非炎癥性腸病患者相比，在炎性腸疾病患者炎性組織中11β-HSD2表達下降了一半，并且無有意義的性別差異。結果說明11β-HSD2可能影響局部組織糖皮質激素的活性，導致抗炎作用的皮質醇濃度增加，驗證其在生理性抗炎作用中的重要地位。

3 11β-HSD2與風濕性疾病

從類風濕關節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)患者關節(jié)置換術滑膜中獲取的外周血細胞中發(fā)現，內源性糖皮質激素在關節(jié)滑液中的代謝，在對抗局部炎癥和骨質完整性也有重要作用。11β-HSD2表達增加，可能是因為滑膜中的一些細胞通過該酶的表達對于糖皮質激素的抵抗性，具體機制尚不清楚［15］。Haas等［16］通過對只有1例患有RA的同卵雙胞胎淋巴B細胞系進行互補脫氧核糖核酸分析風濕關節(jié)炎的基因調節(jié)，發(fā)現RA個體相對其同伴有三種基因過量表達，11β-HSD2為其中之一。免疫組織化學分析的11β-HSD2蛋白表達結果顯示，與正常滑膜組織相比，在RA和骨關節(jié)炎的巨噬細胞和平滑膜肌細胞中其免疫反應性均增高，而RA和骨關節(jié)炎兩者之間的差異沒有統計學意義。11β-HSD2的免疫活性在RA的內皮細胞中也有增加，而在RA的成纖維細胞中的免疫活性比正常組織和骨關節(jié)炎顯著下降。巨噬細胞11β-HSD2免疫染色顯示其與炎癥水平的正相關性，其表達水平可能反映炎癥的進展程度和新生血管的發(fā)生發(fā)展，11β-HSD2過量表達也許可以解釋RA常見病狀的原因。

在大鼠的冠狀血管及周圍性血管炎癥模型中，當應用甘珀酸抑制11β-HSD2時，血管壁的鹽皮質激素受體失去內源性皮質酮的保護，增加類似氧化性應激的早期生物學標記，產生同樣的炎性反應和組織重塑［17］。Young［18］也在臨床觀察中證明了這一點。

4 11β-HSD2與呼吸系統炎性疾病

哮喘患者應用甾體藥物治療，同時作用于糖皮質激素受體和鹽皮質激素受體，糖皮質激素受體激動劑在抗炎治療中有重要作用，但其延遲應用可能產生糖皮質激素抵抗等不良反應，當伴隨著鹽皮質激素受體表達時，11β-HSD2的主要功能是通過糖皮質激素阻斷鹽皮質激素與受體結合，允許醛固酮與其特異受體結合，但是11β-HSD2缺乏卻導致鹽皮質激素受體大量被激活，遠遠大于其“常規(guī)”受體的失活。研究證實，與血漿可的松水平和膽固醇顯著升高相關的 11β-HSD2，同樣與糖皮質激素抵抗相關［19］。

在支氣管哮喘等肺炎癥性疾病全身應用或吸入糖皮質激素治療有良好的臨床療效［20］，雖然急性肺損傷時糖皮質激素也被頻繁的應用，但其治療效應仍存在爭議［21］。在急性肺損傷等炎癥，11β-HSD2的調節(jié)機制尚不清楚，在肺內炎性物質可以影響11β-HSD2的活性和mRNA表達。在大鼠支氣管上皮細胞系進行體內實驗，給予內毒素、TNF-α，探討其mRNA的表達和蛋白活性。結果顯示，內毒素和TNF-α均抑制11β-HSD2酶的活性，呈劑量依賴性，伴有具有統計學意義的mRNA表達下降，雖然酶的活性不僅單由蛋白質含量決定，還仍使得11β-HSD2的代謝周期相對延長，值得注意的是內毒素的效應在時間和數量上與其是相似的。雖然在大鼠支氣管上皮細胞中內毒素產生TNF-α，內毒素對11β-HSD2的影響不通過TNF-α介導，因為抗TNF-α抗體不能稀釋內毒素誘導的11β-HSD2的下降。研究發(fā)現，11β-HSD2的活性在單核苷酸多態(tài)性或環(huán)化鳥甘酸類似物影響下降，雖然下降的幅度比內毒素的影響小。從細胞試驗中獲取的數據得知，炎性物質直接影響肺上皮細胞中11β-HSD2，肺組織包括40多種細胞類型，所以推測內毒素可能通過從巨噬細胞等其他細胞類型被內毒素激發(fā)短時期內釋放出一氧化氮調節(jié)肺中11β-HSD2。發(fā)現低濃度的內毒素能夠通過誘生一氧化氮合酶對一氧化氮產生生理學意義在巨噬細胞超過上皮細胞［22］。內毒素激活可以上調循環(huán)中糖皮質激素的水平這一點也同樣重要，因為天然的糖皮質激素可以上調11β-HSD2，這樣可以解釋在細胞和動物實驗中內毒素誘導的mRNA表達的下降在量上的差異［23］。就此提出一個新的觀念:炎癥本身通過增加局部糖皮質激素的效度發(fā)起一個反饋系統，11β-HSD2的負調節(jié)意味著放慢了糖皮質激素失活的速度，增加了其在炎性組織細胞內濃度，局部糖皮質激素可以增強天然的和(或)合成的糖皮質激素的抗炎效應。已經證實用甘珀酸(一種甘草的合成衍生物)阻滯11β-HSD2，發(fā)揮地塞米松的阻滯效應(TNF-α刺激大鼠支氣管上皮細胞釋放白細胞介素8)放大了近10倍。全身性的炎癥通過下丘腦-垂體-腎上腺軸增加了血中的局部糖皮質激素水平，從而增加了循環(huán)中糖皮質激素的濃度［24］。

在肺內可的松的調節(jié)中，11β-HSD2引導的皮質酮的活性下降可能影響結核分枝桿菌感染性肉芽腫的形成進程［25］。

5 11β-HSD2與傳染性疾病及腫瘤

有學者在麻風患者中，發(fā)現11β-HSD2的基因表達呈負調節(jié)，認為可能是麻風損傷反應中的前炎性因子所導致的局部抗炎反應的表現［26］。據報道，細胞癌變與前列腺素和其他炎性系統功能失調的副產物有關［27］，Sarah 等［28］據此分析卵巢癌的形成機制，通過子宮切除術獲得良性和惡性絕經的卵巢組織，建立模型，通過測定皮質醇和可的松的濃度計算11β-HSD2的活性，發(fā)現在正常的卵巢組織中，11β-HSD2活性的下降與卵巢的成熟度是相一致的，卵巢癌中高濃度的11β-HSD2水平提示糖皮質激素活性與癌的發(fā)生有關，可以認為11β-HSD2的活性增加導致局部皮質醇濃度的下降，可能通過削弱皮質醇的抗炎保護作用在卵巢癌癌變和腫瘤增殖起到重要作用。

11β-HSD2在炎癥中的地位已經得到驗證，為有效的抗炎治療提供了一個新思路。

6 小結

多項研究發(fā)現在機體處于炎性應激狀態(tài)時，11β-HSD2濃度下降，致使局部糖皮質激素濃度增加，增強機體本身的抗炎效應。11β-HSD2調節(jié)局部糖皮質激素代謝的作用及其在炎癥中的地位已經得到驗證，為有效的抗炎治療提供了一個新思路。雖然目前對11β-HSD2表達的調節(jié)機制尚未明確，由于11β-HSD2與諸多炎性疾病，如潰瘍性結腸炎、類風濕關節(jié)炎、哮喘等有密切關系，因此已成為各學科的研究熱點之一。對于11β-HSD2調節(jié)機制的研究，尤其是與糖皮質激素的關系研究將有助于闡明11β-HSD2在糖皮質激素抗炎治療中所發(fā)揮的作用，對指導臨床用藥具有深遠意義。

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