梅 毅，胡選義，楊思遠

(貴州醫(yī)科大學附屬醫(yī)院心臟外科，貴陽 550004)

轉化生長因子(transforming growth factor β，TGF-β)超家族包含了大量結構相似的多肽生長因子，如TGF-β亞型、激活素、骨形成蛋白、生長分化因子等[1]。利用轉基因或基因敲除小鼠進行的研究表明，TGF-β介導的Smad信號途徑的正常信號轉導在早期發(fā)育、成人體內(nèi)平衡和組織損傷修復過程中發(fā)揮關鍵作用，其解除調(diào)節(jié)可促進炎癥、組織纖維化、免疫調(diào)控等病理過程的發(fā)展[2]。激活素和結構相似的抑制素形成TGF-β超家族中的一個亞群。這個亞家族的原始成員激活素A，最初是通過其在體外刺激垂體促性腺激素的促卵泡激素釋放而識別出[3]。隨后大量研究表明，激活素A實際上是一種多能生長因子，它對胚胎發(fā)育[4-9]和成人組織內(nèi)平衡均至關重要[10]。激活素和抑制素是由不同基因編碼的“α”和“β”亞基相互作用而形成的同源二聚體或異質(zhì)二聚體[11]。在哺乳動物中，已證實存在由“α”亞基編碼的一種基因[抑制素(inhibin)α]和“β”亞基編碼的4種基因(inhibin-βA、inhibin-βB、inhibin-βC、and inhibin-βE)[12-15]。激活素由inhibin-β亞基的同源或異質(zhì)二聚體形成，目前已被證實存在同源二聚體βA/βA (激活素A) 、同源二聚體βB/βB (激活素B) 及同源二聚體βA/βB(激活素AB)三種形式[16]。雖然激活素A、激活素B和激活素AB的功能相似，但以激活素A與臨床聯(lián)系最為緊密。這些激活素結構可能具有重疊的功能，但又不完全重疊[17-18]。現(xiàn)就激活素A在體內(nèi)平衡調(diào)控、免疫調(diào)節(jié)和組織修復活動協(xié)調(diào)中的作用予以綜述。

1 激活素A在體內(nèi)各系統(tǒng)的病理生理學表達

1.1呼吸系統(tǒng)免疫炎癥與組織重構 早期人們認為，纖維化因子能誘導成纖維細胞產(chǎn)生激活素A。Hedger等[19]證明，激活素A在體外可以促進3T3成纖維細胞的有絲分裂，雖然它刺激成纖維細胞有絲分裂的能力只是TGF-β的一小部分，但證實了早期的激活素A和纖維化之間有聯(lián)系。有學者通過免疫熒光法在對照組和博萊霉素組小鼠的細支氣管上皮細胞和血管平滑肌細胞中檢測出激活素A的表達，并從經(jīng)博萊霉素處理的動物中分離出的肺泡吞噬細胞培養(yǎng)基中觀察到激活素A蛋白質(zhì)的表達上調(diào)[20]。雖然博萊霉素模型更接近急性肺損傷不是真正的肺纖維化，但在增生平滑肌細胞、去鱗狀細胞、肺泡巨噬細胞和平滑肌細胞中激活素A免疫染色均有增加；且在一小部分間質(zhì)性肺疾病患者中，激活素A和纖維化過程有一定聯(lián)系[21]。同時，有研究進一步證實激活素A與纖維化相關：①激活素A可以促進體外成纖維細胞的遷移和向肌成纖維細胞分化[22]；②卵泡抑素預防性給藥可減緩博來霉素誘發(fā)的病理性過程[23]；③在四氯化碳引起的肝損傷中，肝星狀細胞產(chǎn)生的激活素A水平升高會導致肝纖維化的發(fā)生，但可以通過卵泡抑素的作用來降低肝纖維化程度[24]；④在系統(tǒng)性硬化癥患者中，激活素A血清水平升高，證明在體外激活素A能促進從系統(tǒng)性硬化癥患者中分離出成纖維細胞使膠原蛋白表達上調(diào)[25]；⑤在小鼠皮膚損傷后，激活素A的表達顯著增加[26]。原位雜交研究顯示，激活素A在切口的肉芽組織中表達，13 d后，它的表達又回到基線水平[26]。在角蛋白-14啟動子的調(diào)控下，轉基因動物表皮中激活素A的過度表達導致皮膚纖維化，表皮增厚，切口修復增強[27]。且在燒傷皮膚的炎癥和修復階段，通過免疫組織化學也檢測到了激活素A的表達上調(diào)[28]。雖然這些研究與激活素A在組織修復和纖維化過程有關，但它在這些過程中的表達相當復雜。Hardy等[29]認為，通過一些炎性因子[TGF-β1、腫瘤壞死因子α、內(nèi)皮素、白細胞介素(interleukin，IL)13、凝血酶、血管緊張素]可以上調(diào)激活素A的表達，而激活素A本身能刺激產(chǎn)生促纖維化因子，包括腫瘤壞死因子α、結締組織生長因子、內(nèi)皮素、Ⅰ型膠原蛋白、金屬蛋白酶組織抑制物1、纖溶酶原激活物抑制劑1。

激活素A與過敏性氣道炎癥疾病的形成有關，從而參與了哮喘的病理生理學過程。Staudacher等[30]建立了一個由卵白蛋白誘發(fā)的氣道炎癥實驗模型發(fā)現(xiàn)，在過敏性肺內(nèi)表達核磷酸化Smad2的炎癥細胞和結構細胞數(shù)量急劇增加，同時伴隨inhibin-βA、 inhibin-βB、 inhibin-βC、 inhibin-βE和激活素Ⅰ型受體信使RNA水平的大幅度升高，說明激活素A與呼吸道炎癥有關[30]。在哮喘患者活組織檢查中肥大細胞和激活素A的共定位以及在肥大細胞缺陷小鼠中，用變應原刺激后的缺陷產(chǎn)物與激活素A和肥大細胞的函數(shù)有關，表明激活素A與炎癥疾病相關[31]。與中度哮喘患者和健康受試者相比，重癥哮喘患者血清中的激活素A水平升高，而在中度哮喘患者的T細胞中檢測到信使RNA水平升高[29]。通過免疫組織化學技術檢測卵白蛋白激發(fā)小鼠T淋巴細胞和結構細胞組織切片[32]，及哮喘患者T淋巴細胞和結構細胞組織切片[33]中激活素A的表達發(fā)現(xiàn)，激活素A能夠促進人類氣管平滑肌細胞增殖，并能調(diào)節(jié)骨髓源性肥大細胞的遷移和分化[34]。Wang等[35]的研究表明，在卵白蛋白實驗小鼠的肺同時釋放激活素A和卵泡抑素時，最高支氣管肺泡灌洗水平與最大氣道嗜酸細胞及縱隔淋巴結中IL-4、IL-5和IL-13產(chǎn)生細胞的頻率相一致；且對呼吸道上皮細胞進行的免疫組織化學染色結果顯示，呼吸道上皮細胞是激活素A和卵泡抑素的來源[35]。此外他們發(fā)現(xiàn)，過敏原誘發(fā)的激活素A和外生卵泡抑素相互作用會產(chǎn)生有利影響。而Chaker等[36]在使用特異性抗體處理過敏原誘導的動物模型及重組激活素A處理過敏原誘導的動物模型中發(fā)現(xiàn)，重組激活素A處理模型發(fā)生的病理改變較小。與TGF-β一樣，激活素A可以促進體外生成輔助性T細胞9[37]。同時，可通過抑制激活素A和TGF-β在體內(nèi)抑制過敏原誘導的輔助性T細胞9分化，從而降低氣道高反應性及減少膠原蛋白的沉積[37]。因此，雖然在氣道炎癥反應中激活素A水平升高，但其潛在治療作用還需進一步研究。

1.2消化系統(tǒng)免疫炎癥與組織重構 有學者對炎癥性腸病小鼠模型[38]和克羅恩病或潰瘍性結腸炎患者[39]中的激活素A信使RNA水平進行檢測發(fā)現(xiàn)，激活素A可能在炎癥性腸病的病理生理學中起重要作用。Dohi等[38]研究發(fā)現(xiàn)，用卵泡抑素預防和治療的方案能提高3種結腸炎模型小鼠的存活率，降低一些病理參數(shù)并促進腸道上皮細胞和組織修復細胞的增殖，以改善結腸黏膜屏障功能，證明激活素A和結腸炎的病理生理學之間存在聯(lián)系。上述研究通過信使RNA原位雜交驗證了，病變組織中激活素A的表達上調(diào)。

1.3其他系統(tǒng)免疫炎癥與組織重構 研究表明，激活素A與炎癥性關節(jié)病的病理生理學有關[40-41]。在一些研究中，檢測到激活素A水平在類風濕關節(jié)炎和痛風患者的滑液中超過30 μg/L[40-42]。此外研究發(fā)現(xiàn)，激活素A產(chǎn)物在體外通過IL-1β、TGF-β、γ干擾素和IL-8能促進滑膜細胞和軟骨細胞表達上調(diào)[40,42]。在從類風濕關節(jié)炎患者獲得的增生性反應性滑膜中檢測到，激活素A存在于成纖維細胞和CD68+巨噬細胞譜系細胞中，且在血管化增生組織的平滑肌和血管內(nèi)皮層中均發(fā)現(xiàn)了激活素A[40,42]。在心力衰竭患者中，血清中的激活素A水平顯著升高，這與疾病嚴重程度有關，且在T細胞中檢測到inhibin-βA信使RNA水平升高，但在單核細胞中沒有檢測到[43]。此外，在心力衰竭大鼠模型中，可以觀察到心肌梗死后心肌細胞激活素A的表達和激活素Ⅰ型受體信使RNA的協(xié)同表達。用激活素A處理新生大鼠心肌細胞，可誘導基質(zhì)金屬蛋白酶(基質(zhì)金屬蛋白酶9、金屬蛋白酶組織抑制劑1、TGF-β1和單核細胞趨化蛋白1等)參與心肌梗死愈合和心肌重構。這說明，在心力衰竭發(fā)病機制中有激活素A的參與。

總之，在急性炎癥疾病(敗血癥、腦膜炎和內(nèi)毒素)、自身免疫性疾病(類風濕關節(jié)炎、炎癥性腸病和系統(tǒng)性紅斑狼瘡)、外傷(皮膚燒傷和手術)和有強烈組織重構成分疾病(皮膚、肝臟、肺、腎臟、心肌纖維化)的患者中均觀察到激活素A的過度表達。在相關疾病的動物模型中，激活素A預防性干預及直接治療后的結果提示，激活素A是免疫炎癥或組織重構致病機制的一個關鍵組成部分[44]。對于干預治療措施的發(fā)展，激活素A信號通道可能成為一個備受關注的目標通道。

2 激活素A調(diào)節(jié)先天免疫和獲得性免疫之間的平衡

先天免疫和獲得性免疫之間的平衡是有效防御傳染入侵者的先決條件。雖然先天免疫是快速有效的第一道防線，但它的許多功能強大的成分并不能區(qū)分自我和非自我，因此會造成自身組織損傷，尤其是在長期和健康的先天免疫環(huán)境下[45-46]。不能正確調(diào)節(jié)先天和獲得性免疫的轉換會導致慢性炎癥性疾病的發(fā)生，這是一種與大量炎癥和自身免疫紊亂相關的疾病。

激活素A表達的上調(diào)在兩方面有利于先天免疫，即通過增強一般炎癥反應及對獲得性免疫的抑制作用。且激活素A能誘導大量促炎性介質(zhì)的體外表達，而Apostolou等[47]研究發(fā)現(xiàn)，在體內(nèi)直接或間接刺激激活素A也可以促進促炎性介質(zhì)的表達。因此，它會增強產(chǎn)生腫瘤壞死因子α、IL-6、IL-1β和高遷移率族蛋白1等炎性因子的能力，并通過進一步激活Toll樣受體通道建立一個前饋放大回路。另一方面，激活素A能抑制樹突狀細胞[48-49]成熟、T細胞增殖、誘導細胞毒性T細胞、調(diào)節(jié)性T細胞陰性[36]。這種在先天和獲得性免疫之間的動態(tài)平衡，可以通過早期強烈的先天性免疫來降低間接傷害的風險[50-51]。此外，卵泡抑素和激活素A共同在先天免疫和獲得性免疫的相互作用階段起重要作用。生物體內(nèi)高表達激活素A可能增強其先天免疫，而卵泡抑素或其他促進激活素A上調(diào)的調(diào)節(jié)因子可能減弱其獲得性免疫和抑制組織修復。激活素A通過與TGF-β協(xié)同作用誘導調(diào)節(jié)性T細胞陽性，從而達到調(diào)控T細胞[52]的目的，說明激活素A可能對獲得性免疫功能產(chǎn)生抑制作用。在用表達激活素A的腺病毒處理的動物模型中，受腺病毒感染細胞的存活時間顯著延長[47]，說明激活素A對病毒感染細胞的適應性機制有抑制作用，這種抑制機制可以防止病毒感染細胞。

激活素A引發(fā)的潛在組織損傷反應包括其他的先天免疫系統(tǒng)激活、組織中的中性粒細胞和巨噬細胞中出現(xiàn)激活素A表達增加及激活凝血系統(tǒng)可能會導致微血管血栓的形成，且在呼吸系統(tǒng)中表面活性物質(zhì)的生物合成明顯減少。可見，抑制激活素A能有效預防和改善相關疾病的病理學變化。

3 激活素A協(xié)調(diào)組織修復活動調(diào)節(jié)體內(nèi)平衡

激活素A在調(diào)節(jié)組織損傷修復方面起重要作用。其通過刺激膠原蛋白信使RNA的合成或影響基質(zhì)金屬蛋白酶的表達，來活化成纖維細胞和調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)，以及通過激活素A調(diào)節(jié)金屬蛋白酶組織抑制物來促進組織修復的相關活動[22,53-55]。肺組織中，腺病毒介導的激活素A過度表達，與組織修復相關活動的開始與卵泡抑素的上調(diào)有關[47]。而在缺乏其他細胞因子[56-57]的情況下，已有學者提出可用選擇性活化的巨噬細胞[58]、IL-17[59]和高遷移率族蛋白1進行組織修復。由于膠原蛋白沉積的肺實質(zhì)間隙的特殊微妙結構，與蛋白酶/抗蛋白酶平衡向蛋白酶轉變有關，所以在某些情況下可能導致另一種形式的組織重構，即肺氣腫病變的發(fā)展。

若考慮到激活素A、激活素B、激活素AB和TGF-βs間大量的功能重疊，及激活素C、激活素E和骨形成蛋白間明顯的拮抗作用，就需要研究有協(xié)調(diào)作用的TGF-β超家族信號系統(tǒng)。激活素A中和劑的治療作用，如卵泡抑素或綿羊激活素受體ⅡB細胞外組分組成的融合蛋白、激活素Ⅱ型受體，在結腸炎動物模型[38]和外源性激活素A的急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征動物模型中[47]，與人類IgG1抗體的Fc部分結合，表明即使在病理改變出現(xiàn)后，激活素A的中和仍可以減緩病理過程的進一步發(fā)展。這對激活素A抑制劑的臨床應用提出了更高的預期，并強調(diào)了進一步研究的必要性，以進一步揭示其調(diào)節(jié)體內(nèi)活動的機制。

4 小 結

激活素A的功能很多，有時與促炎、抗炎和組織重構活動相矛盾。但在幾乎所有正常組織中，均有激活素A表達，且表達水平不一致[60]。有文獻報道了，激活素A在直接組織保護和間接組織損傷間的平衡原理[45-46]。且急性期有效的先天免疫會通過激活組織中的中性粒細胞和巨噬細胞及補體系統(tǒng)來限制入侵者侵入，雖然這是以間接組織損傷為代價?？梢?，激活素A不僅在炎癥反應的急性期發(fā)揮作用，且隨著反應進行，它可能作為先天和獲得性免疫反應的協(xié)調(diào)者，增強先天免疫，通過誘導調(diào)節(jié)性T細胞直接或間接抑制獲得性免疫。這將為激活素A抑制劑在臨床改善或治療炎癥性疾病和組織重構提供新治療方案。