CC16在慢性阻塞性肺疾病中的研究进展①

马 青 王导新

(重庆医科大学附属第二医院呼吸内科，重庆 400010)

慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一组以气道慢性炎症和不完全可逆且进行性发展的气流受限为主要特点的呼吸道疾病，可预防可治疗，但严重影响患者生命质量，病死率高，经济负担重。根据美国肺学会流行病学与统计组对慢性阻塞性肺疾病的发病率及死亡率的统计，目前慢阻肺已经是世界上第四大死亡原因[1]，且预计到2020年将可能成为全球第三大死因。如何提高慢阻肺的诊治水平，改善患者生命质量，降低其发病率及致死率，已成为刻不容缓的问题。慢阻肺的诊断金标准为肺功能检查，FEV1可用于评估疾病严重程度，但FEV1的应用在反映疾病的活动性、预测疾病的进展及临床治疗后的疗效评估方面有一定局限性。临床上急需要寻找一种无创的、易于检测的、对慢阻肺有较高特异性的生物标志物，来对慢阻肺做出早期诊断，同时反映疾病的严重程度、活动性，预测疾病的进展，评估临床治疗效果。作为一种肺特异性分泌蛋白，CC16在评估气管上皮细胞的完整性及通透性方面已被公认。而CC16蛋白在慢阻肺的发生发展过程中扮演至关重要的保护性角色，本文将详细阐述。

1 CC16的生物学特性

CC16是细支气管、终末细支气管黏膜上的无纤毛上皮细胞-Clara细胞分泌的一种蛋白，具有肺组织特异性，是肺分泌性蛋白的主要成员之一。CC16的分子质量为15 840 U，分子结构为同型二聚体，由反平行方向的两条多肽链组成，每条肽链由70～77个氨基酸构成，并且通过二硫键连接。在非吸烟个体的上皮细胞衬液中CC16的浓度约为外周血浓度的10 000倍，浓度差使CC16通过肺血屏障被动弥散到血清中。除此之外，CC16在前列腺、卵巢、乳腺、胰腺、肾脏及妊娠期子宫等肺外器官亦有少量分泌，而其含量比肺低20倍左右，故血清中的CC16几乎完全来自于肺组织，且并没有性别差异。血清中的CC16与气管上皮细胞的合成和分泌密切相关，肺血屏障完整性的破坏可能引起血清CC16浓度的变化，因此，血清CC16可作为评估气管上皮细胞完整性及通透性的特异性外周血标志物[2]。近年来，对CC16作为一种肺特异性标志物的研究越来越多，Wutzler等[3]的研究证明，血清CC16水平可作为急性肺损伤的潜在标志物。在急性肺损伤早期阶段，肺血屏障受损，通透性增加，故血清CC16浓度升高；在慢性肺损伤时，由于气道上皮受损，Clara细胞数量减少，分泌的CC16蛋白减少，故血清CC16浓度降低。

2 CC16的生物学作用

体外研究和试验表明，在转基因鼠中CC16在呼吸道防御方面起着重要作用[4]。

2.1抗炎及免疫调节作用 现有的研究已经证明CC16的抗炎机制包括[5]：①抑制外周血的中性粒细胞及单核细胞迁移，可能与CC16抑制一些诱导细胞迁移的细胞因子有关；②抑制IFN-γ的生成，进而抑制IFN-γ的抗病毒活性，并参与免疫调节作用；③分泌型磷脂酶A2(PLA2)是炎症反应的关键酶，CC16通过结合磷脂酰胆碱(PC)和磷脂酰肌醇(PI)抑制PLA2的活性，从而限制花生四烯酸代谢，抑制前列腺素、血栓素A2、白三烯及血小板活化因子等相关炎症介质的释放；④直接抑制TNF-α、IL-1β等多种炎症介质的生成及其生物活性，抑制炎症级联反应。Laucho-Contreras等[6]的小鼠实验表明CC16可能通过抑制NF-κB通路，从而减少肺部炎症及损伤，保护肺免受烟雾的损伤。

2.2抗氧化、抗纤维化作用 有动物实验发现气道上皮Clara细胞数量多及CC16水平高的大鼠在慢性臭氧暴露的环境中生存时间更长，且有研究证实高水平的氧气可抑制CC16基因的表达，均提示CC16具有抗氧化作用。CC16的抗纤维化作用包括：①通过抑制血小板生长因子(PDGF)，使成纤维细胞的聚集减少，从而减轻肺纤维化程度；②CC16抑制PLA2的活性，减少溶血卵磷脂生成，间接抑制整合素的活性；③与纤维连接蛋白(FN)结合，阻止纤维整合素在肺组织中的异常沉积和增生，从而产生抗纤维化作用。

2.3抗肿瘤作用 CC16基因位点所在的11p12.2-q13.1区域在多数肿瘤细胞内都有缺失，表明CC16的表达减少或缺失可能和肿瘤的早期诱发有关。CC16基因敲除小鼠较对照组相比，恶性肿瘤发病率明显增高。CC16还能与 HTB-81、HTB-30 和 HTB74-174 等肿瘤细胞表面脂钙蛋白-1(Lip-1)受体相互作用，抑制肿瘤细胞迁移入侵[7]。

3 CC16与慢性阻塞性肺疾病

3.1吸烟对CC16水平的影响 吸烟是慢性阻塞性肺疾病发生的主要危险因素之一，而Clara细胞是香烟烟雾中的有毒物质攻击的主要细胞之一。Clara细胞蛋白的减少被认为是早期烟草烟雾引起的上皮损伤的标志之一[8]。香烟烟雾可以产生大量的氧自由基，激活氧化应激细胞通路，诱发DNA损伤，从而损害气道上皮细胞，Clara细胞的减少导致血清及肺组织中的CC16浓度降低，这一机制可能在吸烟所致COPD的发病机制中起重要作用。在Liao等[9]的动物试验中，大鼠予以每日持续90 min的香烟烟雾暴露达一周，电镜下观察Clara细胞，发现细支气管中的Clara细胞数量减少，以及细胞质中的分泌颗粒减少，CC16的表达水平显著低于对照组。Tsoumakidou等[10]的研究表明吸烟的慢性阻塞性肺疾病患者肺组织中CC16的水平降低。Lomas等[11]对1 888例吸烟的COPD患者、296例吸烟的健康对照组、201例非吸烟的健康对照组研究后发现，吸烟的COPD患者血清CC16水平低于吸烟健康对照组，吸烟健康对照组的CC16水平低于非吸烟健康对照组。

3.2大气颗粒污染物对CC16的影响 反复慢性的大气颗粒污染物的吸入是发展中国家COPD的一个重要因素。中国广州呼吸病研究所冉丕鑫教授团队的横断面研究显示[12]，慢阻肺患病率与大气细颗粒物(PM2.5)直径呈正相关，PM2.5每增加10 μg/mm3,FEV 1下降26 ml，FVC下降28 ml，FEV1/FVC下降0.09%。例如，烟雾、氮二氧、臭氧、氯化物以及二氧化硅等有毒颗粒，其对血清CC16的影响表现在可能通过其对细胞的毒性作用减少细胞CC16的表达，从而血清CC16水平降低。Zhu等[13]的研究发现在COPD患者、暴露于烟雾中的猴模型、烟雾诱导的COPD小鼠模型中，气道CC16的表达均明显受到抑制，且CC16表达的缺失加重了小鼠的气道炎症及肺泡损失，因此，认为CC16可能在与烟雾密切相关的疾病中发挥重要的保护作用。在Wang等[14]的研究中，对长期暴露于PM2.5中的焦炭工厂工人的血清CC16水平的测定，发现CC16水平的降低与PM2.5呈剂量效应关系，且随着暴露时间的增加，CC16水平降低。

3.3CC16与慢性阻塞性肺疾病 Clara细胞主要分布在终末细支气管及呼吸性支气管等小气道，故CC16主要来源于小气道上皮细胞，且从支气管至终末支气管的浓度越来越高。慢阻肺的气流阻塞主要发生于直径<2 mm的小气道，小气道炎症细胞浸润是慢阻肺的主要病理基础，而引起疾病发生发展的主要原因为气道重塑。气道重塑、上皮细胞受损、Clara细胞数量减少、CC16分泌减少、此为慢阻肺与CC16相关的理论基础，且血清CC16浓度改变比临床肺功能的变化更早。COPD患者的血清和肺CC16水平降低，且气道CC16的表达与气流受限的严重程度成反比[15]。Vestbo等[16]的一项为期3年的研究发现血清CC16水平与FEV1下降速度呈显著的负相关，且不受性别、年龄、当前肺功能情况及吸烟状况的影响。Park等[17]的一项纳入4 724例慢阻肺患者长达9年的队列研究显示，血清CC16水平的降低与肺功能下降及疾病进展相关，认为低血清CC16水平可作为预测COPD患者FEV1快速下降的生物标志物。Guerra等[18]对来自图森呼吸道阻塞性流行病学研究(TESAOD)患者的血清CC16的评估，发现血清CC16的浓度与FEV1下降速度呈负相关，与FEV1%pre，FVC%pre，FEV1/FVC呈正相关，低水平CC16与儿童期肺功能减退、成年期肺功能加速下降、成年人群气流受限的发展有关。

3.4CC16与慢性阻塞性肺疾病急性加重(AECOPD)的相关性 慢阻肺急性加重最主要的诱因是细菌、病毒等病原菌引起的呼吸道感染。国内外多个研究证实，AECOPD患者的血清CC16水平显著低于COPD稳定期及正常对照组，且CC16水平与肺功能呈正相关，与病情严重程度存在负相关。其原因可能是COPD患者慢性气道炎症引起Clara细胞数量减少及CC16分泌减少，CC16的抗炎作用减弱导致炎症细胞浸润与扩散，当感染等相关因素控制后Clara细胞功能不同程度恢复，因此COPD患者稳定期CC16水平会一定程度的上升。

4 重组人CC16(rhCC16)的应用前景

基于CC16的多种生物特性，CC16被认为可用于临床药物治疗肺部疾病，为研制肺部疾病药物提供新的方向。研究发现，CC16基因缺失或CC16表达降低可导致动物或人类的炎症反应，增加纤维化和肿瘤倾向。Levine等[19]已经完成了rhCC16抗炎作用的Ⅰ期临床研究，用rhCC16治疗早产急性呼吸窘迫综合征患儿，发现用药组的中性粒细胞、蛋白含量、细胞因子水平均显著低于对照组，证实rhCC16能有效减轻炎症反应。Pang等[20]以重组大鼠CC16蛋白预处理脂多糖诱导的大鼠气道上皮细胞，发现重组CC16(rCC16)可能通过NF-κB信号通路和p38 MAPK途径抑制LPS诱导的大鼠气道上皮细胞TNF-α、IL-6、IL-8 mRNA及蛋白水平的表达，从而对炎症性肺部疾病产生治疗干预作用。Laucho-Contreras等[15]认为，在众多细胞试验及动物试验中，利用rCC16来增强气道CC16的水平，可以减轻炎症和细胞损伤，可将对旨在恢复气道CC16水平的治疗作为COPD患者的一种新的疾病治疗方式。Gamez等[21]从COPD患者中获得支气管内活检标本进行体外培养，暴露于含有外源rhCC16的香烟烟雾提取物中，观察到IL-8的释放减少，炎症减轻，认为rhCC16可以作为慢性阻塞性肺病损伤与修复平衡的治疗策略。因此，rhCC16对于有低水平的肺及血清CC16的COPD患者的治疗是可行的。对rhCC16的研究，为研制新型肺保护药物提供了新的途径，更需要大量的动物实验及临床研究进一步对其用药途径、剂量、毒副作用等情况进行核实。

5 总结

慢性阻塞性肺疾病是以慢性气道炎症和气流受限为特征的疾病，导致肺上皮细胞数量及功能的损害。血清CC16是一种肺特异性的分泌蛋白，通过血清中CC16浓度的监测，可以评估肺上皮细胞的损害程度。对CC16作用及其与COPD相关性的认识，可为COPD的发生发展及诊疗提供新的思路。对rhCC16的研究，为研制新型肺部疾病治疗药物提供了新的线索。