Clara细胞分泌蛋白CC16在急性肺损伤中的作用

Clara细胞是具有分泌功能的非纤毛细胞, 分布于细支气管黏膜上。1881年, Kolliker最先发现这类细胞的存在。1937年, Max Clara描述了这类细胞的形态特征, 并且用其名字命名。Clara细胞分泌蛋白 (Clara cell secretory 16-kd protein, CCSP) 是Clara细胞分泌的主要物质之一, 因其相对分子量为15 840u, 故称之为CC16。CC16为一种组织特异性蛋白, 占可溶性蛋白含量的2%~3%在支气管肺泡灌洗液 (BALF) 中。近年来, 经不断研究, 发现CC16不仅有抗氧化、抗炎、抑制肿瘤细胞生成和转移等多种生物学功能, 而且与急性肺损伤的发生发展密切相关。

1 CC16与肺—血屏障的相关性

CC16是气道分泌最丰富的蛋白之一, 它在细胞上皮衬液中的浓度约为外周血的10 000倍, CC16因巨大的浓度差而由呼吸道进入外周血[1], 因此血清中CC16的水平与呼吸道的合成和分泌功能及肺—血屏障的完整性密切相关。在ALI发生时, 肺—血屏障受损, 血管通透性增加, 导致血清CC16含量升高。因此血清CC16含量成为反应肺—血屏障功能的外周标志物之一, 也是反应急性肺损伤及其损伤程度的新指标[2]。

2 CC16的主要生物学活性

2.1 抗炎、抗氧化

(1) CC16可经过抑制炎症反应关键酶—分泌型磷脂酶A2 (s PLA2) 的活性[3]达到抑制炎症级联反应的发生。具体作用机制可能是CC16通过和s PLA2的作用底物磷脂[4]结合, 间接抑制血栓素A2、前列腺素及白三烯等炎性因子的释放, 从而保护肺表面活性物质中的磷脂不被s PLA2降解, 以达到保护肺组织的作用[5]。

(2) 抑制单核细胞生成γ干扰素 (IFN-γ) , IFN-γ的抗病毒活性和吞噬刺激作用进而得到抑制。

(3) CC16可能通过抑制诱导细胞迁移的细胞因子的生成, 从而抑制单核细胞和中性粒细胞的迁移。

(4) 直接抑制多种炎性介质的生成, 如肿瘤坏死因子α (TNF-α) 、IFN-γ、白介素1β (IL-1β) 等。有研究显示:与野生鼠相比, CC16基因缺失的大鼠在受感染后Th2型促炎介质的产生增加, 使得肺部炎症损伤及气道反应性均明显增高[6]。

2.2 抗纤维化

CC16对胎儿肺成纤维细胞的趋化诱导, 是通过抑制血小板衍生生长因子 (PDGF) 而达到, 让成纤维细胞聚集减少和肺纤维化程度减轻;CC16以抑制s PLA2的活性, 进而抑制PDGF对成纤维细胞的趋化作用, 与此同时减少溶血卵磷脂产生, 间接抑制整合素 (如α5β1) 的活性;CC16同纤维粘连素Fn高亲和力结合, 产生CC16-Fn异聚体, 能够阻止纤维整合素在肺组织中的异常沉积和增生[7]。

2.3 抗肿瘤

一个共同变化染色体 (CC16基因位点所在区域—11p12.2-q13.1区) 在大多肿瘤细胞内都有缺失。把含有CC16的DNA质粒转染多种器官上皮来源的肿瘤后, 抑制表达CC16受体的肿瘤细胞自主生长及转移, 肿瘤侵袭力得到减弱[8]。

3 CC16与急性肺损伤的关系

ALI是由多种因素 (除外心源性因素) 引起的急性、进行性缺氧性呼吸衰竭, 进而发展成ARDS、MODS, 甚至MOF。

CC16具有抗炎、抗氧化等多种生物学功能, 因此可能与急性肺损伤的发生发展密切相关。有研究结果表明[9], 静注脂多糖 (LPS) 24 h后, 大鼠BALF中CC16的表达明显降低, 提示其水平下降可能与LPS所致ALI发生有关。研究显示[10], CC16可显著减少LPS激活的多形核白细胞 (PMN) 对内皮细胞的粘附, 减少PMN的定位、渗出及迁移。因此, 肺组织中CC16表达下降可能是LPS所致ALI的重要机制之一。

机体在应激情况下常导致儿茶酚胺、血管紧张素等的分泌增加, 从而激活s PLA2, 引起膜磷脂降解, 血小板活化因子 (PAF) 等炎性介质生成增多。CC16为s PLA2的强烈抑制剂。正常情况下肺组织中CC16与s PLA2相互拮抗处于动态平衡, 而应激可使二者表达失衡导致ALI发生。

CC16与s PLA2表达失衡是急性肺损伤发生的重要机制之一。机械通气可使s PLA2活化, 催化膜磷脂降解, 产生多种炎症介质, 引起肺损伤发生。相关研究显示, CC16基因敲除小鼠机械通气时肺组织中s PLA2浓度及活性均较野生型小鼠明显增高, 肺损伤加重[11];另有研究显示CC16能抑制s PLA2的活性, 具有明显的免疫调节及抗炎作用, 对炎性气道疾病具有重要的保护作用[12]。由此可见, 机械通气过程中CCl6的表达不仅对评价肺损伤程度有一定指导意义, 也为进一步探讨机械通气防治措施提供了新的靶点。

4 CC16与急性肺损伤的研究与展望

近年来, CC16作为外周性肺损伤标志物受到医学界的广泛关注。目前已发现的一些反应肺损伤的指标 (如某些细胞因子、酶、生长因子) 均需由BALF测定, 临床应用受到一定限制。Blomberg等[13]的研究发现, 急性肺损伤时肺泡毛细血管上皮通透性增加, 并且Clara细胞数量减少, BALF中CC16水平下降明显, 血浆CC16升高明显。另有研究[14]显示, 大潮气量机械通气可使大鼠细支气管管腔Clara细胞减少, 导致CC16产生和分泌减少。肺组织CC16水平下降, 防御功能降低, 加速了炎症反应进程。同时有研究[15]显示, 大潮气量机械通气使肺组织中CC16表达减少, 导致抗炎因子和促炎因子作用失衡, 加重了肺组织损伤, 是VILI发生的机制之一。

同CC16抗炎作用相关的研究迅速发展, 研究[16]表明, 当感染病毒或接受抗原刺激时, CC16缺陷型小鼠较野生型小鼠的炎症反应有更强表现, 而炎症反应在给予重组人CC16后得到一定程度的抑制。在婴儿呼吸窘迫综合征的羊动物模型中, 早期在联合使用表面活性剂 (SF) 和CC16时, 能够有效避免长时间采用呼吸机所造成并发症的发生[17]。levine等[18]的研究发现, 应用rh CC16治疗后, 患儿肺组织中总蛋白含量、中性粒细胞数及BALF中细胞因子的水平较安慰剂组均显著下降。在安全性方面, 未发现可能的免疫抑制等不良反应, 外源性rh CC16进入体循环48h后从血浆中清除, 且高浓度rh CC16的半衰期相对较短, 表明CC16有自我平衡能力, 与之前的动物实验研究结果一致。

大部分抗炎因子都是通过直接或间接抑制AA代谢产物的生成而起到抗炎作用。目前临床上使用较多的抗炎药物GC类就是通过促进抗炎因子的释放, 从而间接抑制二十烷类的生成, 达到抗炎的目的。目前认为CC16的抗炎作用一方面通过抑制PLA2实现, 另一方面, 它还能直接与一些炎症因子发生相互作用, 如可抑制TNF-α和IL-1β的生成和活化, 而TNF-α又可下调CC16的表达[19], IFN-γ则上调其表达。CC16与这些炎症因子的相互作用有待于进一步探讨。

5 小结

综上所述, CC16作为一种多功能蛋白, 多种肺部疾病的发生发展与CC16表达和分泌的异常密切相关。血浆CC16能作为急慢性Clara细胞受损及肺泡膜完整性评估的一项敏感指标, 但对CC16基因表达调控及其作为抗炎药物和反映肺泡膜完整性指标的可行性需进一步研究。CC16作为内源性抗炎物质在急性肺损伤的诊治上显示出重要潜能, 但在临床应用方面, 还需进行大量的动物和临床药物试验, 以提供有力的证据。

摘要：Clara细胞分泌蛋白 (CC16) 具有抗炎、抗氧化及抑制肿瘤细胞生成和转移等多种生物学功能。最新研究显示CC16与急性肺损伤 (ALI) 的发生密切相关, 且CC16与sPLA2表达失衡在ALI发生中的作用成为目前研究的热点。因此, 揭示CC16的生物活性, 探讨CC16在ALI发生中的作用, 有望为ALI的防治提供新的思路及理论依据。

关键词：Clara细胞分泌蛋白 (CC16) ,急性肺损伤 (ALI) ,sPLA2

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