劉 樂 霍如婕 田新瑞

支氣管哮喘是常見的慢性呼吸道疾病，以反復發(fā)作的喘息、氣促、胸悶、咳嗽為臨床表現(xiàn)，其特征是氣道炎癥、氣道高反應性和氣道重塑。哮喘影響著全球約3億人，對社會造成巨大影響[1]。近年來，隨著分子生物學技術的不斷發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1[poly(ADP-ribose)polymerase-1，PARP-1]在哮喘的發(fā)生、發(fā)展過程中起著重要的調控作用，通過藥物抑制或基因敲除的方法抑制PARP-1活性，有助于緩解炎性反應和氣道重塑過程，并且在激素治療效果不佳的哮喘患者中，抑制PARP-1對哮喘起到良好的控制作用，這預示著PARP-1及其信號通路有望成為哮喘治療的潛在新靶點[2]。本文就PARP-1在支氣管哮喘中的作用研究進展進行綜述，以期為哮喘的控制與治療提供新思路。

一、PARP-1的結構和功能

PARP是存在于真核細胞細胞核的DNA損傷修復酶，迄今已發(fā)現(xiàn)PARP家族成員多達18個亞型，其中PARP-1在真核細胞內含量最高，對其結構和功能的研究也最為深入。PARP-1位于人類1q41～42染色體，是一種高度保守的多功能酶，由1014個氨基酸組成，相對分子質量為116kD。PARP-1由氨基末端DNA結合域(DNA binding domain，DBD)、中央自動修飾域(automodification domain，AMD)和羧基末端催化結構域(catalytic domain，CAT)3個結構域組成[3]。

PARP-1活性較低，可被DNA損傷激活。PARP-1被激活后可催化ADP-核糖單位從煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+)轉移到靶基因調控蛋白，如組蛋白和轉錄因子，這種翻譯后蛋白質修飾稱為多聚ADP-核糖基化修飾[poly(ADP-ribosyl)ation，PARylation]。這種修飾在細胞生理學和應激反應中發(fā)揮重要作用[4]。然而，當DNA損傷嚴重時，PARP-1被過度激活，使NAD+過度消耗，進而導致ATP消耗，最終使細胞發(fā)生裂解而引起炎癥等反應。此外，PARP-1還參與甲基化、磷酸化和乙?；绕渌鞍踪|翻譯后修飾及廣泛的生物學進程，包括染色質重塑、免疫、調節(jié)腫瘤生成、細胞分化、增殖和死亡[5]。

二、PARP-1與哮喘的相關性

PARP-1被發(fā)現(xiàn)與人類哮喘之間存在相關性。Tezcan等[6]研究發(fā)現(xiàn)，有野生型PARP-1 762V等位基因的受試者患哮喘的風險比缺乏等位基因的受試者高5倍，而PARP-1 762AA等位基因使哮喘發(fā)病風險降低3.4倍，這一發(fā)現(xiàn)確定了PARP-1的多態(tài)性。Ghonim等[7]研究發(fā)現(xiàn)，PARP-1在哮喘患者的肺和外周血單個核細胞被激活。這些數(shù)據(jù)表明PARP-1與人類哮喘之間存在密切聯(lián)系，也表明PARP-1基因多態(tài)性代表了哮喘保護或易感性因素之一，并且進一步推測利用PARP-1的多態(tài)性來降低易感基因的活性進而降低對哮喘的易感性是合理的。

三、PARP-1在哮喘炎癥中的作用及機制

支氣管哮喘是由多種炎性細胞和炎性介質參與的氣道慢性炎癥性疾病。PARP-1活化與哮喘相關的炎癥過程密切相關。PARP-1激活后可通過調節(jié)CD4+T細胞、誘導嗜酸性粒細胞募集、促進單核細胞向樹突狀細胞(dendritic cells，DCs)分化而參與哮喘的炎癥過程[8]。

1.調節(jié)CD4+T細胞：CD4+T細胞在哮喘的發(fā)病機制中起重要作用。哮喘是一種免疫失衡性炎癥性疾病，與Th2表達的增加和Th1表達的降低有關[9]。研究發(fā)現(xiàn)，PARP-1維持Th2型炎癥，可促進IL-4、IL-5和IL-13的產生，加重哮喘氣道高反應性及氣道痙攣，特別是在過敏性哮喘中。而在PARP-1基因缺失的哮喘小鼠模型中，Th1細胞因子(IL-2 和IL-12)的產生顯著增加，表明PARP-1缺失使Th1/Th2平衡向Th1傾斜，有利于抗過敏反應[10]。

PARP-1還可通過調節(jié)CD4+T細胞中轉化生長因子β受體(transforming growth factor-β receptor，TGF-βR)和叉頭狀轉錄因子P3(forkhead box protein-3，F(xiàn)OXP3)的表達進而抑制CD4+T細胞向Treg細胞分化，從而使促炎性細胞因子釋放增加，加重氣道炎癥。而抑制PARP-1后則通過增強TGF-βR和FOXP3的表達增加Treg細胞的百分比，從而減輕炎性反應[11]。

2.誘導嗜酸性粒細胞募集：嗜酸性粒細胞在哮喘患者的氣道和痰中增加，可促進機體細胞因子的表達，故可作為評估慢性氣道炎癥的指標。PARP-1可通過激活核轉錄因子-κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)、轉錄激活蛋白6(signal transducer and activator of transcription 6，STAT-6)及GATA結合蛋白3(GATA-binding protein 3，GATA-3)促進嗜酸性粒細胞的募集，進而促進氣道炎性反應。

PARP-1可通過不同途徑激活NF-κB參與哮喘的炎性反應。NF-κB是PARP-1調控炎癥的中心途徑，是炎性介質如細胞因子、趨化因子、黏附分子和誘導型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)的主要轉錄啟動子[12]?；罨腜ARP-1觸發(fā)I-κB激酶γ(I-kappaB kinase γ，IKKγ)SUMO化修飾和泛素化，繼而激活IKK對I-κB的磷酸化，觸發(fā)NF-κB核易位，使得NF-κB被激活。PARP-1還可以與NF-κB 家族的成員相互作用，促進轉錄復合物的形成。此外，PARP-1與組蛋白乙酰轉移酶p300相互作用，p300對PARP-1的乙?；纱龠MNF-κB轉錄[13]。研究表明，PARP-1 直接或間接促進NF-κB的激活。在過敏性氣道炎癥中，基于NF-κB信號轉導受氣道中氧化/抗氧化失衡的影響，并且NF-κB通過促進GATA-3和細胞間黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)的表達使炎性細胞大量滲出，以及誘導Th2分化從而使Th2型細胞因子釋放進而促進嗜酸性粒細胞募集，最終加重氣道炎癥。Sethi等[11]推測，PARP-1可能通過激活NF-κB在哮喘氣道炎癥中發(fā)揮核心作用。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，抑制PARP-1可降低NF-κB的核轉位水平并阻斷炎性介質的表達[14]。由此可知，通過抑制PARP-1來降低NF-κB的轉錄活性可成為對抗哮喘的炎性反應的有效新策略。

PARP-1是維持STAT-6完整性的必要條件。STAT-6作為細胞因子信號轉導的關鍵介質，主要參與Th2細胞介導的免疫反應、免疫球蛋白類別轉換、黏液產生、嗜酸性粒細胞趨化因子的產生，以及GATA-3表達的調節(jié)[7]。研究發(fā)現(xiàn)，PARP-1通過影響STAT-6-GATA-3-IL-5軸使暴露于過敏原的動物肺部嗜酸性粒細胞募集，促進氣道炎癥。Sethi等[15]進一步研究證實，抑制PARP可通過調節(jié)IL-4/STAT-6/GATA-3/IL-5軸減輕OVA引發(fā)的急性和慢性氣道炎癥[15]。因此，通過抑制PARP-1進而破壞其對STAT-6完整性的維持可減輕哮喘炎性反應。

3.促進單核細胞向樹突狀細胞(dendritic cells，DCs)分化：DCs是存在于呼吸道的初級抗原遞呈細胞，在激活Th2細胞和過敏性哮喘的發(fā)生中起關鍵作用。PARP-1是人類單核細胞向DCs分化的必要條件。抑制PARP-1可降低單核細胞中DCs特異性標志物CD86和CD83的表達，降低DCs的數(shù)量及抗原遞呈功能，從而抑制單核細胞向DCs分化，最終抑制Th2細胞的激活和過敏性哮喘的發(fā)生[16]。

四、PARP-1在哮喘氣道重塑中的作用及機制

氣道重塑是哮喘不可逆性氣道阻塞的關鍵致病因素，典型特征包括上皮損傷、上皮下膠原沉積、杯狀細胞增生和化生、氣道平滑肌肥大增生和血管生成。這些改變被認為是導致哮喘患者氣道高反應性、氣道阻塞、氣流受限和肺功能進行性下降的原因[17]。研究發(fā)現(xiàn)，PARP-1活性僅與氣道炎癥相關，而與氣道重塑的典型特征杯狀細胞化生無關。單次氣管內灌注IL-13可導致肺杯狀細胞化生表現(xiàn)，但不改變PARP-1活性[11]。研究表明，PARP-1并非參與氣道重塑的必要條件。而與上述研究相反，有研究發(fā)現(xiàn)，抑制PARP-1可阻礙哮喘中過敏原誘導的黏液產生和氣道高反應性，減低平滑肌層的厚度和杯狀細胞的相對數(shù)量，減少上皮下膠原沉積從而阻礙氣道重塑[18～20]。研究證實，抑制PARP-1可阻礙哮喘氣道重塑，反過來也說明PARP-1參與了氣道重塑過程。

嗜酸性粒細胞產生的轉化生長因子-β1(transforming growth factor-β1, TGF-β1)可通過誘導上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)促進哮喘氣道重塑。研究發(fā)現(xiàn)，抑制PARP-1可通過減少嗜酸性粒細胞數(shù)量從而減少TGF-β釋放，進而阻礙氣道重塑。在EMT過程中，上皮細胞失去其特征(如極性和細胞黏附性)并獲得間充質細胞的特征(如遷移和分泌)[21]。TGF-β通過下調上皮細胞標志物E-鈣黏蛋白的表達，上調間充質細胞標志物N-鈣黏蛋白、纖連蛋白(fibronectin1，F(xiàn)N-1)、波形蛋白和基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)的表達促進EMT。進一步研究發(fā)現(xiàn)，PARP-1通過影響三元復合物(連同SNAIL1和p65 NF-κB)形成，并通過與FN-1啟動子區(qū)域結合進而促進EMT。表明PARP-1可能通過調節(jié)EMT過程來調控哮喘的氣道重塑[22]。

可見PARP-1的活化誘導哮喘的氣道重塑，而抑制PARP-1在一定程度上阻礙了氣道重塑過程。因此，抑制PARP-1對于防治哮喘氣道重塑的進展具有重要意義。

五、PARP-1抑制劑在哮喘中的作用

基于PARP-1參與調控哮喘氣道炎癥和氣道重塑過程，而抑制PARP-1改善了過敏原誘發(fā)的哮喘樣反應。因此，PARP-1可作為哮喘治療的新靶點。然而，目前國內利用PARP-1抑制劑作用于哮喘的報道較少。因此，筆者總結了PARP-1抑制劑，包括奧拉帕尼、3-ABA、TIQ-A和5-AIQ對于哮喘的作用，下面將具體闡述其作用機制。

1.奧拉帕尼：研究發(fā)現(xiàn)，奧拉帕尼可有效阻斷HDM致敏小鼠氣道嗜酸性粒細胞增多和氣道高反應性。這些效應與奧拉帕尼調節(jié)NF-κB，gata-3/IL-4及STAT-6/IL-5表達從而減少Th2細胞因子的產生，以及調節(jié)CD4+T細胞功能和Treg細胞的增加有關[23]。此外，奧拉帕尼還可通過抑制波形蛋白調節(jié)炎性小體介導的NLRP3/IL-1β/MMP9/TGF-β通路，使黏液產生和肺內膠原沉積減少。已有研究表明，組蛋白去乙?；?HDAC)是炎性小體的負調控因子。抑制HDAC2的表達可通過NLRP3/ IL-1β信號通路增強TGF-β的活化，進而促進氣道重塑。在慢性OVA暴露后HDAC2的表達顯著降低，在糖皮質激素治療后HDAC2的表達未恢復，而在奧拉帕尼用藥后恢復了HDAC2的表達，進而通過抑制NLRP3/ IL-1β信號通路阻礙氣道重塑，表明奧拉帕尼比激素治療更有效[15]。

2.其他：在OVA致敏哮喘小鼠前，使用3-ABA可使炎性細胞遷移減少，iNOS 表達受到抑制，從而減輕肺部炎癥，在PARP-1缺陷小鼠模型中證實了這些結果[24]。TIQ-A可使IL-4、IL-5和IL-13的產生減少，進而降低氣道高反應性、抑制酸性粒細胞浸潤及黏液產生，證明TIQ-A對氣道炎癥和氣道重塑有潛在的保護作用[25]。5-AIQ和3-ABA可降低咳嗽和呼吸困難的嚴重程度，延緩呼吸道癥狀的出現(xiàn)，還能夠預防肺或肺泡灌洗液中生化指標的變化，如髓過氧化物酶和丙二醛活性、酪氨酸硝基化和血清亞硝酸鹽水平以及TNF-α的產生。此外，5-AIQ和3-ABA可通過抑制STAT-6活性以及降低嗜酸性粒細胞的有效趨化劑CCL11 mRNA的水平來減少嗜酸性粒細胞的募集，還可減少杯狀細胞增生和膠原沉積[20]。表明5-AIQ和3-ABA可通過減輕哮喘癥狀、改善生化指標、減輕氣道炎癥和氣道重塑來控制哮喘的發(fā)生、發(fā)展。

六、展 望

PARP-1與哮喘的發(fā)病密切相關。PARP-1通過調控哮喘炎癥和氣道重塑過程參與哮喘的發(fā)生、發(fā)展。多項臨床研究強調了PARP抑制劑對于哮喘防治的有效性，并且對激素治療效果不佳的哮喘也有良好的控制作用。然而，現(xiàn)有的PARP-1抑制劑多在實驗研究階段，研發(fā)毒性不良反應可控的藥品應用于臨床，對于哮喘患者至關重要。因此，積極探究PARP-1參與哮喘的發(fā)病機制，尋找臨床有效的PARP-1抑制相關藥物，對于哮喘的控制與治療具有重要意義。