姚意恩 李超乾

廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院呼吸內科（南寧530021）

支氣管哮喘簡稱為哮喘，是一種由多種細胞和細胞組分參與的慢性呼吸道疾病，嚴重影響著人們的身心健康。主要表現(xiàn)為氣道炎癥、氣道高反應性和氣道重塑，大量研究表明，Notch 信號與Th1/Th2 共同參與急慢性哮喘過程的調控，但是其作用機制尚不統(tǒng)一。筆者前期做了較多哮喘防治的研究，目前Notch 信號在哮喘的研究中受到極大的關注，其可能成為未來支氣管哮喘診治研究的又一突破口。本文以Th1/Th2 為切入點，對Notch 信號通路在支氣管哮喘中的調控機制作一綜述。

1 Notch 信號通路的組成結構與激活途徑

1913年MORGAN 發(fā)現(xiàn)的Notch［1］是一個非常保守的信號系統(tǒng)。

Notch 信號活化和轉導的分子機制是多種多樣的，主要表現(xiàn)為在配體結合之后，γ-分泌酶裂解釋放NICD，NICD 易位至細胞核，NICD 與DNA 結合轉錄阻遏物（CBF-1/RBP-jk）相互作用并將其轉化為誘導靶基因轉錄的轉錄激活復合物（NICD-CBF-1/RBPjk-MAML）。Notch 信號通路參與分化、發(fā)育、增殖和凋亡的調節(jié)［2］。 Notch 信號通路由Notch 受體、Notch 配體、細胞效應分子、效應物及其調節(jié)分子組成。在哺乳動物中存在4 種Notch 受體（Notch-1，Notch-2，Notch-3 和Notch-4）和5 種主要配體（3 種Delta家族配體（Delta 樣配體：Dll-1，Dll-3 和Dll-4）和2 種Serrate 家族配體（Jagged：Jag-1 和Jag-2）。這些Notch 受體有相同的結構，但是它們的蛋白質結構域有著顯著的差異。Notch 配體通過DLS 蛋白與細胞表面的Notch 受體相互調節(jié)，從而激活Notch 信號通路途徑。然而，Notch 信號的激活和轉導機制極其復雜，目前廣泛認同的是，激活的過程中，由相鄰細胞間的配體-受體間相互作用激活經典的Notch 信號，然后發(fā)生兩次連續(xù)的受體溶蛋白裂解。Notch信號通路的靶基因是bHLH 家族轉錄因子［3］，包括HSE（hairy/enhancer of split）及HERP（HES-related repressor protein）。Notch 信號通路激活后，調控細胞在轉錄水平的發(fā)育和分化，并參與細胞免疫功能的調節(jié)。研究［4-5］發(fā)現(xiàn)Notch-1 可參與腫瘤細胞的增值和凋亡。 Notch 信號通路還與其他信號通路存在相互交錯的網絡機制，共同發(fā)揮細胞的調控作用，參與淋巴細胞的發(fā)育、血管重塑、神經系統(tǒng)疾病發(fā)生和發(fā)展等，但其中的調控機制目前尚無定論。

2 Notch 信號通路與Th1/Th2 的關系

Notch 信號是調節(jié)淋巴細胞活化和分化的主要因素，Notch 受體-配體的相互作用可能促進Th 細胞的極化和細胞因子的產生。Notch 信號促進T 細胞的增殖和凋亡，重組信號序列結合蛋白-Jk（RBP-Jk）是Notch 信號通路中的關鍵分子，Notch 信號通路可以通過RBP-Jk 調控CD4+T細胞的增殖。Notch 配體Jagged1 分子可以抑制T 細胞的增殖反應，DLL1 可以抑制CD4+T 細胞增殖，而Notch3 可以抑制T 細胞在抗原刺激后的增殖能力。涉及T 細胞受體（TCR）信號傳導的細胞內遞送的Notch 信號傳導分子與活化的T 細胞凋亡相關，不過，Notch 信號在TCR 信號傳導中起促進作用還是抑制作用尚無定論。Notch 信號通路還參與調節(jié)T 細胞的分化和細胞因子的分泌。據報道［6］，RBP-Jk 缺陷小鼠可以促進T 細胞分化為Th1 細胞。Notch 信號通路抑制T 細胞向Th1/ Tc1 方向的分化，不同的Notch 配體有不同的作用，而且Th2 細胞分化可能不依賴于IL-4/ STAT-6。此外，Notch 借助于RBP-Jk 在IL-4 基因中的結合位點，通過誘導GATA-3 的表達以及直接調節(jié)IL-4 基因，誘導Th2 細胞分化。據此，Notch 信號通路與T細胞的分化、增殖有密切聯(lián)系，但其具體調控機制仍需要進一步深入研究。

CD4+T 細胞根據不同的調控轉錄因子和標志性細胞因子分為T 輔助類型Th1，Th2，Th9，Th17 和調節(jié)性T 細胞（Treg）等亞型。其中，Th1 細胞表達轉錄因子T-bet，并分泌細胞因子IFN-γ和TNF-α，對病毒、細菌的細胞免疫調節(jié)發(fā)揮主要作用；而Th2 細胞表達轉錄因子GATA-3 并分泌細胞因子IL-4，IL-5 和IL-13 等，促進病原體感染后的體液免疫。Notch 信號通路可以調節(jié)各種免疫細胞類型的譜系選擇，其中包括T 細胞、邊緣區(qū)B 細胞和樹突細胞（DC）等。在5 種Notch 配體中的兩個保守家族，Delta（D1-4）和Jagged（J1-2），它們在Th 細胞分化中起輔助作用。Delta配體與Th1 細胞的發(fā)育密切相關，而Jagged 配體的參與有利于Th2 細胞的發(fā)育。Delta 4 或Delta1 可以通過APC 或DC 的上調導致Th 細胞分化為Th1 表型，而Jagged 蛋白可誘導Th2 細胞分化。寄生蟲、過敏原等感染時，DCs 表達Jagged 以響應Th2 極化的條件，初始T 細胞分化為Th2 表型。另外，DC 對Notch 配體的差異表達指示不同CD4+T 輔助細胞命運的額外極化信號促進Th1 或Th2 分化。 Th1 和Th2 亞群從CD4+T 細胞發(fā)展而來，Th1 和Th2之間的動態(tài)平衡調節(jié)免疫反應。IFN-γ 抑制Th2 細胞的分化和功能，相反，IL-4 和IL-10 抑制Th1 細胞的分化和功能。Notch-1 信號通路可促進GATA-3 和Bcl-2 的表達和Th2 相關細胞因子，并增強T-bet 和Th1 相關細胞因子的產生。然而，哮喘發(fā)病的主要特征為Th2 過表達，Th1 細胞減少，和Th1/ Th2 失衡，包括氣道炎癥、粘蛋白分泌過多、氣道高反應性和氣道重塑。Notch 信號參與了Th1 細胞和Th2 細胞的分化和功能。有數據表明Notch 信號通過抑制Th2 極化和增強Th1 細胞分化來抑制食物過敏，改善了Th1/Th2 在小鼠中平衡［7］。近來發(fā)現(xiàn)，通過DAPT 阻斷Notch 信號可恢復結核病患者的Th1/Th2 平衡［8］。研究結果顯示，阿魏酸通過調節(jié)哮喘小鼠模型中的DC 功能誘導Th1 應答同時改善Th2 介導的小鼠過敏性氣道炎癥，恢復Th1/Th2 失衡而呈現(xiàn)抗過敏效應。研究者發(fā)現(xiàn)Notch-1 通過樹突狀細胞調節(jié)TH2 免疫應答反應［9］。研究第一次提供了證據表明GCs 和GSI 可能通過抑制Notch1 信號轉導來逆轉Th1/Th2 失衡并減少過敏性肺部炎癥［12］。此外，研究表明DLL1 DCS 促進Th1 細胞發(fā)育，改變Th1/Th2 比值并改善Th2 介導的小鼠過敏性哮喘。研究還發(fā)現(xiàn)，可以通過降低Th2 和Th17 細胞因子的水平并提高IFN-γ水平，下調Notch-1 受體及其配體Jagged 1 和2 的表達，對過敏性哮喘進行治療［10］。這些發(fā)現(xiàn)揭示了Notch 在體內調節(jié)Th1 和Th2 細胞分化中起關鍵作用。

3 Notch 信號通路在支氣管哮喘中的作用

3.1 Notch 信號通路在哮喘炎癥中的作用 嗜酸性粒細胞、肥大細胞、T 淋巴細胞等細胞參與哮喘的氣道慢性炎癥過程。其中，T 淋巴細胞在哮喘的發(fā)病機制中有重要的作用，通過釋放細胞因子導致氣道炎癥反應。機體受到各種變應原感染時，會誘發(fā)機體產生特異性免疫反應，抗原呈遞細胞（APC）將信息呈遞給外周T 淋巴細胞，誘導外周CD4+T 細胞分化為Th1、Th2、Th17 或Treg 細胞，從而產生適應性免疫反應以清除病原體，而T 細胞中的信號傳遞過程由Notch 信號通路來完成，且Notch 均能指導Th1 分化和Th2 分化［2］。

Notch 是由T 細胞表達的單通道跨膜受體蛋白，通過調節(jié)T 細胞的發(fā)育和分化來促進哮喘的發(fā)生、發(fā)展。有研究發(fā)現(xiàn)，Notch 基因的抑制因子DAPT 能夠以一種時間和劑量依賴模式抑制CD4+T 淋巴細胞的增殖，這一發(fā)現(xiàn)證實了Notch 信號通路在哮喘中Th1/Th2 的平衡調控中起到重要的作用。研究表明環(huán)境超細顆粒通過促進巨噬細胞和過敏原特異性T 細胞之間Jagged1-Notch4 依賴的相互作用而導致Th 細胞分化增強，加重過敏性氣道炎癥［11］。數據顯示主腦樣蛋白1（SAHM1）通過Notch 信號下調支氣管肺泡灌洗液T 細胞中關鍵TH2 轉錄因子GATA3 和細胞內IL-4 的表達，干預抑制哮喘小鼠氣道炎癥［12］。一項研究中，建立了OVA 誘導的氣道炎癥小鼠模型，使用MW167阻斷Notch 信號傳導，與對照組相比，施用MW167 后活化的肺T 細胞中IL-4 和IL-5 的表達降低，IFNγ的表達顯著增加，并且促炎性轉錄因子的蛋白質表達水平降低。研究認為MW167 治療預防OVA 誘導的氣道炎癥和組織學改變。用MW167 處理的OVA 致敏的小鼠與用PBA 處理的OVA致敏小鼠相比血清及支氣管肺泡灌洗液中的IL-4 和IL-5水平顯著下調，Notch 信號在哮喘的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用，可能通過抑制哮喘中的Th2 細胞過表達，從而減輕哮喘性氣道炎癥。

3.2 Notch 信號在哮喘氣道高反應性中的作用 氣道高反應性（AHR）是哮喘區(qū)別于其他嗜酸性粒細胞增多性氣道炎癥的特征性表現(xiàn)，而CD4+T 細胞和CD8+T 細胞參與了AHR 的誘發(fā)過程。Notch 在CD4+T 細胞和CD8+T 細胞誘發(fā)AHR 過程中發(fā)揮了重要的作用。Notch 分子被其配體激活后，結合于轉錄因子GATA3 基因上游外顯子1a 位點，直接調節(jié)Th2 型核轉錄因子的表達，并協(xié)同增強IL-4的產生，參與哮喘氣道高反應性的形成。調節(jié)性T 細胞則通過上調DLL4-Notch 信號，減輕哮喘氣道高反應。垂體腫瘤轉化1 相互作用蛋白（PTTG1IP）和主腦樣蛋白（MAML3）通過Notch 信號轉導與成人哮喘的氣道高反應性（BHR）嚴重程度相關［13］。研究通過使用哮喘模型小鼠比較塵螨（HDM）驅動下Jagged1 和Jagged2 缺陷的小鼠DC誘導心房抑制型起搏（AAI）的能力，體內實驗顯示HDM 暴露促進了DC 上Jagged 1 的表達，體外實驗顯示Jagged 1 和Jagged 2 缺陷小鼠DC 不能誘導AAI，然而在HDM 干預鼻內致敏后，DC 特異性Jagged 1 或Jagged 2 缺陷小鼠具有嗜酸性粒細胞性氣道炎癥和Th2 細胞活化表型，其與對照同窩小鼠中沒有差異。相比之下，缺乏Notch 信號傳導的下游效應物（RBPJ k）的小鼠沒有經歷AAI 和氣道高反應性。表明Notch 信號通過介導房塵螨誘導Th2 應答，從而導致嗜酸性粒細胞增多，出現(xiàn)氣道反應性增高現(xiàn)象。

3.3 Notch 信號通路在哮喘氣道重塑中的作用 Notch 信號調節(jié)的異常表達和失調與各種肺部疾病的發(fā)病關系密切相關，特別是肺纖維化，肺動脈高壓和哮喘氣道重塑等。在哮喘的發(fā)病機制中，CD4+T 細胞發(fā)揮著重要作用，同時Th 細胞向Th1 和Th2 細胞類型活化，Th1/Th2 失衡，Th2 水平升高。許多介質參與了哮喘的氣道重塑，Th2 反應釋放的IL-4、IL-5、IL-13 和IL-20 等白細胞介素（IL）通過與氣道平滑肌細胞和上皮細胞相互作用促成哮喘氣道重塑。Notch 參與CD4+T 細胞分化成Th1/Th2，而且CD4+T 細胞中的Notch/RBP-JK 在誘導變應性哮喘中顯示出關鍵作用，γ-分泌酶抑制劑通過減弱Th2 細胞因子的產生來減少杯狀細胞化生，減輕過敏性哮喘癥狀。轉錄因子GATA-3 在誘導Th2 細胞中起關鍵作用。Notch 直接調控GATA-3 的表達，阻斷Notch 信號通路，可降低GATA3 的水平［14］。近來一項研究［15］中報道了Notch3 的表達與GATA-3呈正相關。Dll-4 水平的增強，可以降低GATA-3 水平和Jag-1 的表達，從而抑制Th2 反應，以改善過敏性哮喘的癥狀。此外，Notch 和磷酸肌醇3-激酶（PI3K）可以下調CD4+T 淋巴細胞的p27kip1 并上調淋巴細胞的細胞周期蛋白D-1，促進T 淋巴細胞的活化和分化，Notch 信號通路在哮喘氣道重塑的調節(jié)中發(fā)揮著關鍵作用。

研究顯示，粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）刺激嗜酸性粒細胞，激活Notch 受體，隨后HES-1 發(fā)生轉錄。這提示Notch 可能通過誘導嗜酸性粒細胞分泌細胞因子而加重哮喘氣道重塑。研究報道，Notch 信號可以通過HES-1 依賴性機制直接下調Muc5AC，Muc5AC 可以加重哮喘氣道重塑。這些發(fā)現(xiàn)提示了Notch 信號通路對哮喘中杯狀細胞化生和黏液生成有抑制作用，從而減緩哮喘的氣道重塑。研究表明拮抗Notch 逆轉IL-13 和過敏原驅動的杯狀細胞化生，可以調節(jié)氣道上皮細胞紊亂，有力地證明Notch 信號參與杯狀細胞化生和哮喘氣道重塑。有關Notch 在哮喘氣道重塑中的作用機制尚無定論。哮喘小鼠模型的體內研究揭示KyoT2（Notch 信號傳導的負調節(jié)劑）通過HES-1 依賴性機制緩解了上皮下纖維化［16］。SARKAR 等［17］證明整合素α2β1 可能是TN-C 和Notch 信號之間的直接聯(lián)系。提示Notch 可能通過參與EMC 及其組分的生成，促進哮喘患者氣道上皮細胞的上皮下纖維化，參與哮喘氣道重塑的調控。此外，Notch 的持續(xù)激活阻礙了纖毛發(fā)生并且支持基底細胞向分泌細胞的分化，Notch1可能通過直接調節(jié)IL-6/ STAT-3 的纖維生成參與哮喘氣道重塑［18］。這些研究，都闡明了Notch 信號通路可能通過介導一系列細胞及細胞因子對哮喘的氣道重塑機制調節(jié)發(fā)揮重要作用。

哮喘是支氣管氣道慢性炎癥性疾病，T 淋巴細胞起著不可或缺的作用［19］。以Th2 細胞因子水平增加和Th1 細胞因子水平降低為特征的Th2 極化和Th1/Th2 失衡起關鍵作用。因此，Th1/Th2 失衡是哮喘治療的重要目標。近年來，哮喘治療的關注點更趨于哮喘發(fā)病的起始階段，針對哮喘中出現(xiàn)的Th1/Th2 免疫失衡，Th2 細胞優(yōu)勢分化的特性，糾正Th1/Th2 免疫失衡，能夠減輕氣道炎癥，減少哮喘發(fā)作。因而，研究Th 細胞亞群的分化和Th1/Th2 細胞因子的調節(jié)以及Th1/Th2 比例失衡的改善，可以為哮喘的診治提供指導作用。Notch 通路可以恢復Th1/Th2 平衡，但其機制仍有待明確，具體通過Notch 通路的受體還是配體作用，以及作用于Th1/Th2 參與哮喘的發(fā)生發(fā)展過程仍需進一步深入研究，為哮喘的防治提供更充分的理論依據。