崔 博 馬 圓 陳智鴻

（復旦大學附屬中山醫(yī)院呼吸與危重醫(yī)學科 上海 200032）

克拉拉細胞分泌蛋白16（clara cell secretory protein-16，CC16）可稱為CC10、子宮珠蛋白、club細胞分泌蛋白（club cell secretory protein，CCSP）、尿蛋白1和人類蛋白1［1］。CC16是club細胞分泌的主要蛋白，具有抗炎、免疫調(diào)節(jié)、抗纖維化等多種生物學功能。主要在人體肺、氣管、前列腺、子宮內(nèi)膜和腎臟等多種組織器官中表達，其在肺和氣管的表達水平相比其他組織器官高出約20倍。CC16在延緩慢性氣道炎癥進展中起到重要作用，可通過競爭性抑制促炎因子IL-8、阻斷NF-κB信號通路、抑制磷脂酶A 2（phospholipaseA 2，PLA 2）的激活等多種途徑發(fā)揮抗炎作用。近年來，CC16在慢性氣道疾病發(fā)病機制中的作用成為研究熱點，或將成為判斷慢性氣道疾病和肺功能障礙的潛在生物標志物和治療靶點。

CC16的結構CC16的主要來源club細胞是一種無纖毛、無黏液分泌的棒狀細胞，存在于從鼻腔到呼吸道細支氣管的呼吸道上皮中。CC16是一種相對分子質量為15 800的同二聚體，屬于分泌珠蛋白亞家族，是一種具有相同的70個氨基酸亞基的同二聚體蛋白質，通過Cys3和Cys69'以及Cys3'和Cys69'之間形成的兩個二硫鍵以反平行方向連接。每個亞單位形成3個α螺旋，在第2個和第3個α螺旋之間有一個β旋轉。這兩個二硫鍵橋穩(wěn)定了CC16二聚體，并形成一個中心疏水空腔，其中包含Tyr’21和Tyr21’。這個空腔可以容納疏水小分子，如黃體酮、多氯聯(lián)苯或視黃醇［2］。雖然這些疏水空腔的生物學功能還未完全闡明，但研究發(fā)現(xiàn)配體［如前列腺素D2（prostaglandin D2，PGD2）］可被空腔容納，從而降低其活性，阻斷下游NF-κB通路并進一步抑制炎癥相關基因環(huán)氧合酶2（cyclooxygenase 2，COX-2）的表達［3］。另一方面，分泌到氣道的CC16通過絲氨酸和硫醇結合蛋白結構，與氣道纖毛上皮細胞表面糖蛋白結合，穩(wěn)定纖毛細胞的代謝，維持其凈化呼吸道的功能。

CC16參與慢性氣道炎癥性疾病的細胞和分子機制

CC16對炎性細胞的抑制作用 慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）的發(fā)生和慢性氣道炎癥有關，這一過程涉及多種細胞，如中性粒細胞，淋巴細胞、單核細胞，巨噬細胞等。上皮細胞被香煙煙霧（cigarette smoking，CS）和其他吸入刺激物（如燃料顆粒等）激活，這些吸入物中的脂多糖類（lipopolysaccharide，LPS）可誘導氣道上皮細胞產(chǎn)生炎癥介質，如腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、IL-6和IL-8。這些炎癥介質介導炎性細胞活化并增強其趨化能力，從而引起氣道慢性炎癥。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)CS刺激，人類支氣管上皮細胞IL-8的釋放增加，中性粒細胞的趨化活性增強，而加入CC16后IL-8水平降低，中性粒細胞數(shù)量和趨化能力均有所下降，并且這種效應與C-X-C基序趨化因子受體1/2（C-X-C motif chemokine receptor 1/2，CXCR1/2）拮 抗 劑 相 似，CXCR1通過與IL-8結合發(fā)揮促炎效應，因此CC16可能與CXCR1競爭性結合從而發(fā)揮抗炎作用［4］。C-X-C基序趨化因子配體1（C-X-C motif chemokine ligand 1，CXCL 1）在COPD發(fā)病機制中起重要作用，巨噬細胞、中性粒細胞等炎癥細胞在CS刺激下釋放CXCL 1，它通過NF-κB和p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinase，MAPK p38）信號通路發(fā)揮促炎作用，促進中性粒細胞炎癥的發(fā)生［5］。研究發(fā)現(xiàn)，CC16基因缺陷小鼠可出現(xiàn)類似COPD的慢性氣道炎癥的表現(xiàn)，其CXCL 1水平增加導致小氣道周圍的嚴重炎癥，最終導致肺結構的破壞［6］，提示CC16可能通過抑制CXCL 1而達到減弱小氣道周圍炎癥的作用。CC16能夠通過調(diào)節(jié)細胞CD62L的表達抑制中性粒細胞的遷移［7］。這些結果表明，CC16通過與中性粒細胞表面配體直接或間接作用影響趨化過程。

在肺部創(chuàng)傷小鼠模型中，CC16抑制炎癥性單核細胞的數(shù)量和和遷移，體外實驗證明CC16抑制單核細胞轉化生長因子β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）的表達。去除CC16后，肺部的巨噬細胞向促炎表型轉化，說明肺部巨噬細胞的促炎和抑炎特性與CC16密切相關［8］。一些實驗提示CC16可以通過調(diào)節(jié)巨噬細胞行為減輕炎癥反應［9-10］：CC16缺失導致巨噬細胞內(nèi)膜聯(lián)蛋白A 1（annexin A 1，ANXA 1）翻譯后修飾的改變，LPS促進CC16基因缺陷小鼠的巨噬細胞TNF-α與細胞表面toll樣 受 體-4（cell surface toll-like receptor-4，TLR-4）表達。這些變化可能與CC16的旁分泌信號機制有關，了解巨噬細胞與CC16之間的相互作用可能為治療慢性氣道疾病提供新的途徑。

CC16對氣道上皮細胞的作用 小氣道纖維化是COPD氣道阻塞的重要原因，這一過程和氣道上皮細胞分泌促炎因子密切相關。黏蛋白5AC（mucin5AC，MUC5AC）和IL-8是氣道上皮細胞分泌的參與COPD發(fā)病機制的關鍵促炎因子，可通過細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2（extracellular signalregulated kinase1/2，ERK1/2）或磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）信號通路激活NF-κB，促進炎癥反應的發(fā)生。研究證實，CC16可抑制暴露于LPS的氣道上皮細胞MUC5AC和IL-8的mRNA的表達［11］，重組CC16可明顯抑制COPD患者氣道上皮細胞的IL-8分泌［12］。給予CC16能減輕CS暴露小鼠的小氣道纖維化，推測機制可能為CC16可降低CS暴露小鼠肺中TGF-β水平，從而降低TGF-β介導的細胞外膠原沉積［13］。CC16通過降低PLA 2的活性抑制成纖維細胞的遷移［14］。這些結果結果表明CC16在氣道上皮細胞分泌促炎因子和小氣道纖維化的過程中起到重要的調(diào)節(jié)作用。

club細胞是支氣管上皮細胞中重要的祖細胞，研究發(fā)現(xiàn)，CC16可保護club細胞，穩(wěn)定氣道細胞內(nèi)源性CC16的產(chǎn)生，表現(xiàn)出對氣道上皮細胞的保護作用［15］。在肺部炎癥性疾病中，肺組織結構主要受基質金屬蛋白酶9（matrixmetalloproteinase-9，MMP-9）等蛋白酶活性的破壞，MMP-9基因啟動子含有一個高度保守的基序，當NF-κB p65結合到該元件后可激活該促炎通路。研究證實，CC16可通過阻斷NF-κB信號通路，從而抑制氣道上皮細胞MMP-9的表達［16］。不可逆氣流受限是COPD的特征性表現(xiàn)，這可能和氣道重塑、管腔狹窄有關。研究發(fā)現(xiàn)，club細胞衰竭會導致支氣管上皮細胞減少、細支氣管周圍的纖維化及分泌CC16能力降低。抑制小鼠CC16分泌的同時加速了氣道慢性鱗狀上皮化生和支氣管周圍纖維化，氣道上皮細胞增殖能力受損［17］。這些結果說明CC16能夠延緩慢性氣道疾病進展，在疾病發(fā)展過程中起重要的保護作用。

CC16發(fā)揮抗炎作用的分子機制 NF-κB信號通路在氣道疾病的炎癥過程中起著重要作用，可調(diào)節(jié)許多與過敏性和炎癥性氣道疾病相關的促炎基因的轉錄，如IL-8、嗜酸細胞趨化因子和COX-2等。氣道吸入的有害物質（如LPS）通過與TLR4結合并激活NF-κB、MAPK等信號通路，激活適應性免疫系統(tǒng)，引起促炎反應。NF-κB通路的活性受到抑制蛋白IkBα的嚴格控制，細胞被激活后，IKKa/b磷酸化，導致IkBα磷酸化，磷酸化IkBα隨后泛素化和降解，暴露NF-κB p65/p50亞基的核定位序列，并允許p65/p50亞基進入細胞核，從而促進DNA結合和NF-κB基序下游基因的轉錄上調(diào)。重組CC16通過抑制p65亞基Ser276處的磷酸化，抑制NF-κB/p65亞基的核移位，從而影響炎癥細胞因子的產(chǎn)生，改善COPD癥狀［18］。

NLRP3炎癥小體是一種多蛋白信號復合物，參與COPD進展，可被病原相關分子模式（pathogenassociated molecular patterns，PAMPs）和損 傷相關的分子模式（damage associated molecular patterns，DAMPs）這兩種信號通路激活，促進半胱氨酸天冬氨酸酶產(chǎn)生，將IL-1β和IL-18前體裂解為活性成熟肽，促進炎癥反應的發(fā)生［19］。MAPK是細胞信號通路的重要組成部分，可將細胞表面的受體信號傳遞給細胞核中的DNA。p38 MAPK和ERK是MAPKs的兩個重要組件，阻斷p38 MAPK信號通路可以抑制巨噬細胞的焦亡，減少急性肺損傷時炎癥因子的釋放，如TNF-α、IL-6、IL-8等。在膿毒癥小鼠模型中，重組CC16通過p38 MAPK和ERK信號通路抑制大鼠中NLRP3/caspase 1誘導的細胞焦亡，這提示在氣道炎癥過程中，CC16可能通過這兩種途徑抑制NLRP3炎癥小體，從而發(fā)揮抗炎作用［20］。

PLA 2是花生四烯酸生成中的限速酶，與前列腺素和白三烯合成有關。CC16能夠抑制多種PLA 2，包括1b型sPLA 2、2a型sPLA 2和Ⅳ型cPLA 2。鈣和磷脂酰膽堿作為sPLA 2的共同因子或底物，CC16可與其競爭性結合抑制酶促反應，還可干擾sPLA 2與水-脂界面的相互作用，這是該酶最初激活的必要步驟［2］。最近一項關于CC16在氣道炎癥中作用的研究證明，CC16能夠通過抑制cPLA 2/cox2通路減輕肺部氣道炎癥和氣道高反應性［21］。除了上述3種機制外，CC16還能通過其他途徑干預氧化應激而發(fā)揮抗炎的作用，如抑制肺部組織中性粒細胞的數(shù)量和MPO的活性［22］。

CC16的臨床應用前景

CC16是潛在的慢性氣道疾病的生物標志物分泌球蛋白家族1A成員1（secretoglobin family 1A member 1，SCGB1A 1）是多種肺部疾?。ㄌ貏e是哮喘、COPD和肺癌病理進展）中的重要蛋白［23］。急性肺損傷引起的血氣屏障損傷可導致血清CC16短暫升高，而慢性肺損傷（如COPD）引起的氣道上皮損傷可減少club細胞數(shù)量，從而導致CC16持續(xù)下降，這提示CC16可能是COPD的一種潛在生物標志物［24］。通過孟德爾隨機化研究發(fā)現(xiàn)，肺組織基因中存在多個位點影響CC16的表達，血清CC16對COPD發(fā)病風險及其進展具有潛在的因果效應［25］。在吸煙者中，CC16表達和FEV 1下降有顯著關聯(lián)，即CC16表達越低，F(xiàn)EV 1/FVC比值越低。在香煙煙霧提取物的刺激下，支氣管上皮細胞中CC16相關mRNA和蛋白表達均持續(xù)減少，提示血清CC16水平降低可能是早期預測吸煙者肺功能下降的敏感指標［26］。最近的一項臨床研究發(fā)現(xiàn)，血清CC16濃度降低與慢性阻塞性肺疾病的嚴重程度有關，穩(wěn)定期COPD患者血清CC16水平較健康對照組降低，GOLD 3～4級的COPD患者血清CC16濃度相比GOLD 1～2級的COPD患者較低。這表明血清CC16濃度能反映COPD的嚴重程度［27］。隊列研究表明，CC16與肺功能缺陷有關，循環(huán)中CC16水平越低，肺功能越差，氣道反應性越強。在CC16缺陷小鼠中也觀察到相似的結果，并且這一過程與炎癥反應和黏蛋白的產(chǎn)生無關［28］。在慢性肺部炎性疾病的進展過程中，血清CC16濃度變化可能是預測肺功能和疾病嚴重程度的標志物之一，在早期慢性氣道疾病的診斷方面有應用潛力。

尿CC16可能是嬰幼兒下呼吸道感染后預測兒童喘息性疾病發(fā)展的一個生物標志物。一項隊列研究表明，嬰兒下呼吸道感染時尿CC16水平與1年內(nèi)發(fā)展為哮喘的概率成反比［29］，這可能是因為呼吸道感染后，小氣道炎癥損傷遠端氣道club細胞，從而導致CC16產(chǎn)生減少，抗炎、抗氧化、保護氣道上皮細胞作用隨之減弱，增加哮喘發(fā)作可能。另外，也有疾病急性期血漿、尿中CC16濃度升高的報道。過敏性哮喘患者吸入過敏原后血漿CC16濃度增加，其原因可能為氣血屏障滲漏或暴露于過敏原后急性期club細胞增殖［30］。臨床研究表明，嬰兒感染患急性細支氣管炎時尿CC16水平升高，且與病情嚴重程度相關。以上結果提示尿CC16可能是病毒感染后急性毛細支氣管炎的潛在生物標志物，這種非侵入性的檢測方法在嬰兒群體中最為有效［31］。CC16可能作為生物標記物反映嬰幼兒呼吸道感染嚴重程度，同時具有預測哮喘發(fā)展的潛力。

關于哮喘COPD重疊綜合征的研究表明，哮喘患者血清CC16水平明顯低于單一哮喘或COPD患者。隨著時間推移，CC16水平降低與肺功能加速下降以及COPD的嚴重程度和進展相關。CC16與2年內(nèi)急性加重頻率呈負相關，提示CC16可能是影響慢性氣道炎癥疾病預后的因素之一［32］。

CC16可能是治療慢性氣道疾病的新靶點

CC16具有免疫調(diào)節(jié)和抗炎能力，與慢性氣道炎癥性疾病密切相關，這提示CC16作為治療慢性氣道疾病靶點的可能性。在Laucho-Contreras等［13］關于CC16與COPD的研究中，暴露于CS的CC16基因敲除小鼠肺部炎癥、肺氣腫、氣道重塑的進展與野生型小鼠相比均較快，同時NF-κB通路表達增強。將CC16基因導入基因敲除小鼠體內(nèi)后，腺病毒介導的CC16在小鼠體內(nèi)的過表達減輕了其肺部炎癥，這種作用與肺中NF-κB通路的激活減少有關。研究還發(fā)現(xiàn)CC16基因敲除小鼠和野生型小鼠相比，表現(xiàn)出與COPD相似的肺老化加速的特征，肺巨噬細胞計數(shù)增加，肺間質細胞凋亡增加，氧化應激水平增高，NF-κB通路表達增強［33］。這些研究表明，CC16可以通過抑制肺部炎癥發(fā)揮對肺部的保護作用，提高CC16表達水平可能是一種潛在的COPD治療方法。研究表明，重組CC16能夠通過NF-κB途徑下調(diào)促炎因子，減輕COPD癥狀，CC16在調(diào)節(jié)炎癥和免疫反應以及肺部細胞因子激活方面起重要作用，提示這可能是一種治療COPD的新手段［34］。

研究發(fā)現(xiàn)，和健康人相比，哮喘患者的支氣管肺泡灌洗液、痰液和血清中CC16明顯減少［35］。在哮喘小鼠模型中觀察到CC16表達下調(diào)與哮喘進展相關，CC16基因敲除小鼠細胞經(jīng)CC16處理后，和哮喘相關的Th2細胞因子（如IL-4、IL-5和IL-13）表達受到抑制，而不影響Th1細胞因子水平。同時，研究還發(fā)現(xiàn)FOXA 2是調(diào)控CC16表達的關鍵轉錄因子，叉頭盒蛋白A 2（forkhead box protein A 2，F(xiàn)OXA 2）在促進CC16相關基因表達的同時，還能夠抑制黏蛋白基因MUC5AC的表達。通過增強FOXA 2的活性間接調(diào)節(jié)CC16水平可能是治療哮喘的一種新方法。

肺泡巨噬細胞吞噬、免疫、分泌作用都十分活躍，是肺部免疫系統(tǒng)的第一道防線。研究發(fā)現(xiàn)，CC16基因敲除小鼠的免疫系統(tǒng)功能過早減弱，外源性補充重組CC16顯著抑制巨噬細胞釋放促炎細胞因子和趨化因子，包括IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α等。通過基因治療或重組蛋白的氣道遞送誘導肺過度表達SCGB1A 1，可能有助于抑制肺部炎性疾病中炎癥和細胞因子的激增［36］。

結語CC16在COPD等氣道疾病發(fā)病過程中起關鍵作用，然而CC16是否能作為臨床慢性氣道疾病的生物標記物，仍有待在各種疾病（如COPD、哮喘、慢性支氣管炎、囊性肺纖維化）的人群中進行驗證。雖然將重組CC16輸送到CC16缺乏的COPD肺部是一種替代方法，但其安全性和有效性尚待進一步研究。另一方面，還可考慮通過激活CC16轉錄或關閉CC16的表觀基因沉默，開發(fā)可利用的小分子來促進氣道上皮細胞表達CC16。加深對CC16作用機制的了解、識別其潛在的受體和信號通路、發(fā)現(xiàn)抗炎作用之外的其他作用有助于開發(fā)治療氣道疾病的新靶點和新策略。

作者貢獻聲明崔博 文獻檢索，綜述構思和撰寫。馬圓 文獻檢索，綜述修訂。陳智鴻 綜述指導和審校。

利益沖突聲明所有作者均聲明不存在利益沖突。