第四章　支气管哮喘研究热点综述

支气管哮喘（哮喘）是常见病、多发病，全球约有3亿哮喘患者，我国有3千万患者受累。随着“全球哮喘创议”（GINA）的推广，众多的哮喘患者得到了规范化的诊治，哮喘的临床控制水平明显提升。但目前哮喘的病因以及发病机制仍不清楚，重症哮喘患者的治疗效果较差，病死率较高，所产生的医疗负担甚至超过哮喘总费用的50%。因此，哮喘的基础与临床研究，仍是呼吸系统疾病的研究热点，特将近年来的相关重要研究作一综述。

一、哮喘病因

（一）遗传因素

目前已知的哮喘的遗传学进展主要来自全基因扫描以及候选基因（Candidate genes）的研究结果。哮喘是多基因遗传病，目前已陆续发现了数百个哮喘易感基因，这些基因与特应性（atopy）、气道高反应性（AHR）、炎症介质（如细胞因子、趋化因子、生长因子等）的产生、Th细胞亚群比例等相关。

1.哮喘候选基因

近年来研究的哮喘相关热门候选基因，如表1-4-1所示。

2.候选基因与基因多态性（SNPs）

除了候选基因外，候选基因的SNPs与哮喘密切相关。近年来相关的SNPs研究热点有以下内容：细胞因子及其受体，趋化因子及其受体，β-2肾上腺素受体（ADRβ2），血管紧张素Ⅰ转化酶（ACE），解聚素和金属蛋白酶域33（ADAM33），血清类黏蛋白1样蛋白3（Orosomucoid l-like protein 3，ORMDL3），谷胱甘肽硫转移酶（GSTs）。

（1）细胞因子及其受体的SNPs

1）IL-4和IL-4Rα：IL-4位于5q31，在人类主要由活化T细胞产生，在小鼠由Th2亚群产生，可刺激IgE产生，并诱导嗜酸性粒细胞（EOS）介导的过敏反应。Micheal S等研究发现，IL-4 SNPs C-589T（rs2243250）、T+2979G（rs2227284）与巴基斯坦哮喘患者相关；Wang ZD等发现IL-4 C-589T（rs2243250）和C-33T（rs2070874）都是哮喘易感的SNPs。Ricciardolo FL等发现，IL-4 SNPs、IL-4R-α SNPs与意大利高加索人种的轻～重度哮喘相关。

2）IL-13：IL-13也位于5q31，是重要的Th2型细胞因子，可导致EOS性组织炎症、上皮下纤维化、黏液高分泌和醋甲胆碱诱发的AHR；流行病学资料显示，IL-13基因与总IgE水平、EOS计数增加、特应性以及儿童哮喘相关。我国台湾地区的研究显示，IL-13 SNPs与儿童哮喘相关，其中rs1800925、rs20541、rs848与哮喘发病、喘息症状、早发哮喘以及晚发哮喘的风险相关；Wang ZD等也发现IL-13 C-1112T（rs1800925）、G+2044A（rs20451）是哮喘易感的SNPs；Liu Y等发现IL-13+1923C/T SNP（rs1295686）与哮喘相关；Nie W等发现除了IL-13-1112C/T外，IL-13+2044A/G也是哮喘的危险因素；Cui L等发现除了IL-13-1112C/T外，IL-13 R130Q（rs20541）也是哮喘的危险因素；Radhakrishnan AK等发现IL-13-1111T突变体等位基因与哮喘相关，而IL-13 4257A突变体等位基因与IL-13的产生增加相关。

3）IL-5：IL-5同样位于5q31，也是重要的Th2型细胞因子，IL-5对EOS的激活以及AHR中均起着重要的作用。Hong SJ等发现IL-5 SNP（T-746）与韩国的过敏性哮喘儿童患者的肺功能下降相关；Losol P等发现IL-5启动子SNPs（-746A>G）增强了血清总IgE和特异性IgE对葡萄球菌肠毒素A（SEA）的应答，并导致成人哮喘的AHR。

4）IL-10：人的IL-10的基因位于1号染色体。有研究发现，哮喘患者中-1082A/G多肽位点与阿司匹林哮喘（AIA）显著相关，并且TGF-1β-509C/T和IL-10-1082A/G多肽位点AIA具有协同作用；IL-10启动子的多态性可促进AIA的产生。meta分析也发现，IL-10启动子SNPs（-1082A/G、-592A/C）与哮喘相关。

5）IL6R：近来的全基因组关联研究（GWAS）发现，IL6R SNP（rs4129267）与欧洲的家系中的哮喘易感性相关，而SNP（rs4129267）通过连锁不平衡与IL6R编码的SNP（rs2228145）相关。Hawkins GA等研究发现，IL6R编码的SNP（rs2228145）是哮喘患者肺功能评估的有效修饰基因，可能与重症哮喘相关联。

6）TNF：TNF（TNF-α和TNF-β）位于6p21，是哮喘发病中主要的促炎细胞因子。Shin HD等发现，TNF SNPs与哮喘的进展以及血清总IgE正相关；Wu H等也发现，TNF SNPs与儿童哮喘风险相关。Ricciardolo FL等还发现，TNF-α SNPs也与意大利高加索人种的轻～重度哮喘相关。

7）IL-17和IL-17R：IL-17位于6p，是重要的促炎因子，参与了中性粒细胞、树突细胞（DC）的增殖、成熟及趋化过程，介导重症哮喘的中性粒细胞浸润，而且IL-23-Th17细胞轴能增强Th2细胞介导的EOS性气道炎症。Wang JY等发现，IL17A 启动子SNP（rs8193036）与我国台湾地区的儿童哮喘相关；Chen J等发现，IL17 SNP（rs2275913）与我国重症哮喘以及儿童哮喘的遗传易感性相关。Kohyama K等发现，IL17A SNP（-737C>T）在AIA的发展中起着一定作用。Bazzi MD等对IL-17的5个SNPs进行了研究，结果发现仅有IL-17A SNP（rs17880588）与沙特阿拉伯人群的哮喘相关，而IL17A SNP（rs17878530）、IL-17F SNPs（rs763780、rs11465553、rs2397084）均无相关性；同年Jin EH等研究发现，IL-17F SNP（rs1889570）与韩国人群的哮喘易感性相关。Jung JS等发现，与正常对照组比较，少见的等位基因IL-17RB +5661G>A在哮喘患者中表达低下，提示其在转录水平对哮喘的发展起到保护作用。

（2）趋化因子及其受体的SNPs

1）CCL5（RANTES）：CCL5位于17q11.2，启动子有3个SNPs位点，即-403（G/A）、109（T/C）、-28（C/G）。可趋化EOS并促进其脱颗粒，释放EOS氧化酶、组胺、白三烯等炎症介质，导致黏膜水肿、分泌物增加等炎症反应。Kaneko Y等进行聚类分析（cluster analyses）研究，将日本成人哮喘患者分为6个聚类，其中聚类A是老年期发病，不伴气道阻塞；聚类B是儿童期发病，无气道阻塞或者轻度气道阻塞；聚类C是儿童期发病，病程长，伴中～重度气道阻塞；聚类D是老年期发病，伴严重气道阻塞。研究发现，CCL5-28（C/G）基因型与日本成人哮喘的聚类A、B、D表型相关。

2）CCR5：趋化因子受体表达于几乎所有的免疫细胞，其与趋化因子都是重要的中介物，CCR5同样在哮喘的发病机制中起着重要的作用。但Abousaidi H等在伊朗人群中的研究发现，CCR5 δ32突变与哮喘的发病缺少相关性。

3）CXCR3：CXCR3位于Xq13，在炎症和免疫应答中起着重要作用。Cheong HS等研究发现，CXCR3 SNPs是哮喘进展的遗传因素，尤其是男性特应性体质者。

（3）ADRB2的SNPs：

ADRB2位于5q31-32，其编码基因有9个SNPs，多数为同义突变，仅4个引起其编码氨基酸序列的改变，分别为Arg16/Gly16、Gln27/Glu27、Va134/Met34、Thr164/Ile164。ADRB2广泛分布于气道，参与了肺部生理应答反应，具有抑制肥大细胞脱颗粒、抑制血浆渗出、抑制气道水肿、扩张支气管和支气管保护等作用。Hizawa N研究发现，ADRB2的SNPs并非哮喘的致病因素，但其可影响哮喘的严重程度以及对吸入β2-受体激动剂的支气管舒张反应的应答。Giubergia V等对阿根廷哮喘儿童的研究发现，ADRB2的SNPs，尤其16位点氨基酸是精氨酸纯合子（B16 Arg/Arg），与哮喘儿童的血清高IgE水平相关。Wechsler ME等进行的基因型分型、随机、安慰剂对照、交叉试验（LARGE trial）发现，长效β2-受体激动剂（LABA）沙美特罗联合中等剂量吸入性糖皮质激素（ICS）倍氯米松吸入治疗后，B16 Arg/Arg和B16甘氨酸纯合子（B16 Gly/Gly）患者的气道功能均改善明显，提示不需要因特异的SNPs而改变LABA联合中等剂量ICS的治疗方案；但是该研究也发现，不同的基因型，其治疗反应仍有差别，给予沙美特罗治疗后，Gly/Gly患者的气道反应性明显改善，而Arg/Arg患者则无改善。我国的一些学者也发现，16位点Gly的SNP与夜间哮喘相关。Rebordosa C等发现，ADRB2的Arg等位基因与哮喘控制不佳、肺功能快速下降以及AHR相关；也有学者发现，ADRB2的Arg SNPs与规律接受ICS联合LABA治疗的阿根廷哮喘儿童的哮喘急性发作风险以及肺功能下降无相关性。Carroll CL等发现，ADRB2 Arg16Gly-Gln27Gln单体型的哮喘儿童，其哮喘重度急性发作时需要插管和机械通气的比例将增加四倍以上。前述的Kaneko Y等进行聚类分析研究中还发现，ADRB2 Arg16Gly基因型与日本成人哮喘的聚类B和D表型相关。

（4）ACE的SNPs：

ACE位于17q23.3，SNPs主要由-287bpDNA片段在第16号内含子中存在或丢失所致，包括I/I型、D/D型和I/D型。ACE高度表达于肺部，可促进血管紧张素（AT）-Ⅰ转换为AT-Ⅱ，引起气道平滑肌和肺血管收缩、微血管渗漏增多以及气道内炎症反应增加，并且可导致缓激肽、速激肽以及P物质等介质失活，参与哮喘的发病。ACE的插入/缺失（I/D）SNP与哮喘是否相关，既往研究结果仍有争议，2012年Ding QL等进行meta分析后发现，较多证据表明ACE SNP（I/D）与哮喘风险相关。而同年Bora E等研究发现，ACE SNP（I/D）与土耳其哮喘儿童的哮喘进展无相关性；同年El-Shafei MS等研究发现，ACE SNPs（DD、ID、II基因型）与埃及成人哮喘发生或其严重性的相关性无统计学意义。

（5）ADAM33的SNPs：

ADAM33基因是近年发现的与气道重塑有关的基因，位于20p13，编码一种基质金属蛋白酶，表达于肺成纤维细胞和支气管平滑肌细胞，参与气道上皮损伤后的修复过程。上皮细胞损伤后，ADAM33基因过度表达和气道修复异常，引起气道重塑和哮喘发生发展。研究显示，ADAM33的SNP（rs612709）和CCGGAAGA单体型可能与哮喘相关，吸烟可改变SNPs（rs628977、rs528557）与哮喘的关联。对亚洲人群的一项meta分析发现，ADAM33 T1的SNP（rs2280091）与亚洲人群的哮喘易感相关，而ADAM33 T2的SNP（rs2280090）和ST+7的SNP（rs574174）则无此关联。但随后Al-Khayyat AI等进行的横断面研究显示，ADAM33 T1的SNP（rs2280091）和T2的SNP（rs2280090）与沙特阿拉伯儿童的哮喘发展相关，而S1的SNP（rs3918396）和ST+4的SNP（rs44707）则无此关联；其结果也与美国的白种人和西班牙裔人群研究结果相似。

（6）ORMDL3的SNPs：

ORMDL3位于17q21，与儿童哮喘发作相关。不同的人种，如墨西哥人、波多黎各人和非洲裔美国人中均发现ORMDL3 SNPs与儿童哮喘相关。英国和日本等国的研究发现，ORMDL3基因的SNP（rs7216389）与哮喘易感性及病情恶化相关。我国的研究发现，rs7216389在儿童哮喘中的比例明显增高，其余5种SNPs无差别，与国外结论相同；儿童哮喘中T等位基因明显增高；logistic回归分析显示，rs7216389的TT基因型是儿童哮喘的危险因素。

（7）GSTs的SNPs：

GSTM1位于1p13.3，GSTP1位于11q13，GSTT1位于22q11.23，GSTs参与哮喘发作过程中的氧化/抗氧化调节，与哮喘的发病密切相关。Fryer AA等发现，GSTP1的SNP与哮喘及其表型密切相关；Mapp CE等发现，GSTP1 Val/Val基因型对二异氰酸甲苯酯（TDI）诱导的哮喘和AHR具有保护作用；而Child F等发现，儿童的GSTP1 Val105/Val105基因型与其母系相关，并非来源于父系，该基因型可减少特应性和AHR的风险。Ivaschenko TE等发现，76.1%的哮喘患者中检测出GSTM1基因缺失型［GSTM1（0/0）］，正常对照组为47.8%，缺少GSTM1基因的人群中出现哮喘的风险与正常对照组比较，增加了约3.5倍；67.0%的哮喘患者中检测出GSTT1（0/0），正常对照组为23.3%，缺少GSTM1基因和GSTT1基因的人群中出现哮喘的风险是正常对照组比较的4倍以上。而Tamer L等发现，GSTT1缺失基因型、GSTM1缺失基因型和GSTP1 SNP（Val/Val），均在哮喘的发病机制中起着重要作用。Nickel R等研究发现，GSTP1 SNPs（Ile105Val、Ala114Val）与德国儿童的哮喘和AHR无相关性；Oh JM等也发现，GSTP1 SNP（Ile105Val）与韩国人群的AIA无相关性。如上所述，众多的研究得到矛盾的结论。Piacentini S等对GSTM1（n=35）、GSTT1（n=31）和GSTP1（n=28）的研究进行了meta分析后发现，GSTM1、GSTP1的SNPs与哮喘易感之间无相关性，而GSTT1的阳性/缺失基因型与哮喘相关。

（二）表观遗传因素

近30年来，哮喘等过敏性疾病的发病率大幅度上升，流行病学调查资料显示，遗传和环境因素与哮喘的发生明确相关。由于人类遗传背景短期内不可能发生明显变化，表观遗传修饰在环境和遗传因素之间的调控作用显得尤为重要。哮喘发生的表观遗传学调控包括DNA甲基化（DNA Methylation）、组蛋白修饰、染色质重塑、非编码RNA调控等，各种表观遗传修饰相互影响、调控，构成一个完整的复杂的表观遗传调控网络。

1.T细胞分化的表观遗传学调控异常

（1）DNA甲基化：

DNA甲基化对基因表达有重要调节活性，过敏原刺激后导致去甲基化，并导致哮喘发生。Kwon等研究发现，在幼稚T细胞中，IL-4和IFN-γ基因启动子区的CpG序列存在广泛甲基化。过敏原刺激后，哮喘患者IL-4基因启动子区及其第一个内含子内保守的基因内出现去甲基化水平增加，反向调节基因IFN-γ启动子区位点的高度甲基化，从而导致IL-4浓度明显增加，促使Th2相关的转录因子STAT6和GATA3结合到相应位点，诱导IL-4大量生成以及促进初始T细胞向Th2细胞分化。Naumova AK等探讨性别、年龄依赖性的17q12-q21位点中DNA甲基化与儿童哮喘的关联性。研究发现，女性儿童的甲基化水平高于男性儿童，相应的出现女性儿童的哮喘患病率降低；进一步研究显示，随着年龄增加，成年男性的甲基化水平升高，显著高于男性儿童，解释了儿童期男性哮喘比例显著高于女性，而成年后差别缩小的原因。本研究显示了性别、年龄依赖性的DNA甲基化，可充当遗传效应的调节剂，并影响遗传相关研究的结果。

（2）组蛋白修饰：

炎症刺激，包括环境因素、病毒感染、变应原暴露等，可导致组蛋白乙酰化，从而导致炎症基因表达增强以及出现Th2漂移。许多研究表明，哮喘时表现为组蛋白乙酰转移酶（HAT）活性增高以及组蛋白去乙酰化酶（HDAC）活性降低。Ichikawa T等研究发现，哮喘时沉默调节蛋白（Sirtuin）1（Sirt1）表达减少，而Sirt1是3级HDAC；合成的Sirt1激活剂SRT1720可抑制哮喘大鼠肺泡灌洗液（BAL）和肺组织中的炎症细胞（EOS）浸润和细胞因子（IL-5、IL-13）产生，对脾脏细胞浸润以及脾脏细胞产生的IL-6、TNF-α亦有抑制作用。Li CY等发现，哮喘患者的外周血T细胞分泌的细胞活化的连接蛋白（LAT）表达减少，而予LAT-siRNA质粒等干预后，出现LAT mRNA过度表达以及Th2型细胞因子减少；本研究还发现LAT启动子的组蛋白去乙酰化可抑制LAT表达以及增加Th2分化，使用HDAC抑制剂制滴菌素A干预后，可出现LAT表达增加并抑制Th2型细胞因子的产生。

（3）非编码RNA：

miRNA可作用于哮喘发病的多个环节，从而调控哮喘的发生、发展。既往miRNA与Th2炎症的相关性仍未知，Feng MJ等研究发现，哮喘时miRNA-181a、-150、-146a以及-146b明显增高；地塞米松治疗后，miRNA-146a表达明显下降；miRNA-181a、-146a以及-146b，与支气管肺泡灌洗液（BALF）中炎症细胞总数以及EOS数呈正相关。Tsitsiou E等通过转录组学分析发现，重症哮喘与CD8+T细胞相关，而与CD4+T细胞无明显关联，重症哮喘时CD8+T细胞内的miR-146a、miR-146b和miR-28-5p表达下调。多种长链非编码RNA（lncRNA），包括假基因、自然反义、内含子lncRNA和基因间lncRNA也在重症哮喘时出现改变（上调或下调），具体机制尚不清楚。

2.影响哮喘表观遗传学的其他相关因素

（1）烟草烟雾：

大量研究发现，吸烟可导致呼吸功能损害，增加短暂性喘息或哮喘的风险。妊娠后3个月吸烟与1岁期间的哮喘相关，并可导致特异性的DNA甲基化发生。Kohli A等发现，暴露于二手烟的儿童，其效应T细胞（Teffs）中的IFN-γ和调节性T细胞（Tregs）中的Foxp3出现超甲基化。

（2）空气污染：

空气污染与哮喘相关，空气污染可加重氧化应激，导致DNA损害和低甲基化。美国的队列研究发现，宫内暴露于微粒污染物（如多环芳香烃类）与哮喘发生相关。脐带血白细胞的甲基化敏感性限制片段长度多态性的研究发现，31基因座的甲基化与宫内多环芳香烃类暴露相关，并且基因表达长链酰基辅酶A合成酶家族成员3（Acyl coA synthetase long-chain family member 3，ACSL3），而ACSL3与5岁时的哮喘相关。Kohli A等还发现，暴露于污染空气中的儿童，其IFN-γ和Foxp3出现超甲基化。SalamMT等研究了支气管上皮细胞产生的呼出气一氧化氮（FeNO）、一氧化氮合酶（NOS）2基因以及暴露于空气动力直径不溶性微粒直径（PM）的关联。研究发现，暴露于PM≤2.5μm（PM2.5）与NOS2遗传变异、暴露于PM2.5与NOS2甲基化存在两两相互作用，并且暴露于PM2.5、NOS2遗传变异以及NOS2甲基化三者之间存在相互作用。Morales等研究了二氯二苯基三氯乙烷（DDT）的代谢物二氯二苯二氯乙烯（DDE）与哮喘的关联，研究发现，有宫内DDE暴露史和遗传变异，都与花生四烯酸12-脂氧化酶（ALOX12）基因的DNA低甲基化相关，而其低甲基化则是6岁前持续性喘息的危险因素。

（3）饮食：

研究发现，一些发展中国家的哮喘发病增加（如印度），其与采用西方的生活方式相关，而采取传统饮食习惯的发展中国家的影响较小。Iikura M等研究发现，定期锻炼以及进食生蔬菜，对日本哮喘患者的良好控制水平具有相关性。饮食在表观遗传学的发生和发展中，起到重要的作用。维持正常的甲基化需要一些必需营养素，包括甲基团（如甲硫氨酸和胆碱）和叶酸。动物实验发现，叶酸（甲基供体）水平改变可导致甲基化程度变化以及出现相关的过敏反应程度改变。增加雄性大鼠饮食中的甲基供体，可增加子代过敏性气道疾病的发生；增加雌性大鼠饮食中的甲基供体后，引起82基因-相关基因座出现甲基化，导致子代过敏性气道疾病的严重性增加。挪威的新生儿队列研究发现，围生期补充叶酸与18个月以内婴幼儿的喘息症状以及下呼吸道感染相关。澳大利亚的研究发现，怀孕后期补充叶酸与儿童3.5岁时的哮喘风险相关，而与5.5岁时的哮喘无关联。

（4）药物：

糖皮质激素（激素，GC）和茶碱可调整HAT、HDAC活性而下调炎症反应。哮喘患者的BALF、巨噬细胞和肺组织活检标本中，HAT活性增强而HDAC活性降低。GC可募集HDAC，抑制HAT活化，从而抑制气道上皮细胞染色质重建，减少炎症因子基因转录。进一步研究发现，哮喘患者HDAC基线活性水平降低，虽然GC能增加HDAC活性，但其活性仍低于其诱导的健康人的HDAC水平。氨茶碱可明显提高GC诱导的HDAC活性，表明茶碱类药物可通过表观遗传作用，增加GC的抗炎效果，减少哮喘对GC治疗的不敏感性。

（5）其他因素：

Sood A等发现，哮喘患者唾液中PCDH20基因编码原钙黏蛋白-20的甲基化明显升高。Isidoro-García M等发现，前列腺素D受体（PTGDR）基因的遗传变异可改变邻近的甲基化水平，哮喘患者出现PTGDR基因启动子的低甲基化。Fu A等发现，哮喘儿童的ADRB2 5’-UTR基因甲基化水平明显增高，中～高浓度的ADRB2 5’-UTR甲基化水平与儿童的重度哮喘相关。

二、哮喘的发病机制

气道慢性炎症学说是哮喘的主要发病机制。CD4+T细胞功能介导了哮喘的发生、发展。既往曾认为初始CD4+T细胞分化为各种不同类型效应细胞的过程不可逆，近来研究发现，在一定条件下，已分化的某种类型的CD4+T细胞亚群可以转变自身细胞因子分泌谱的能力，称为CD4+T细胞的可塑性（plasticity）。

（一）CD4+T细胞介导哮喘的发生发展

初始CD4+T细胞在专职的抗原呈递细胞（APC）如树突细胞（DC）的作用下，分化为不同的亚群。CD4+T细胞的分化通过3个信号来实现，第一信号是通过T细胞受体（TCR）与APC上的肽-组织相容性复合体（MHC）Ⅱ类的复合物的相互作用而产生的；第二信号的产生是通过共刺激分子的B7家族如APC上的CD80或者CD86，与T细胞表面的CD28共受体的相互作用；第三信号是通过APC或其他细胞产生的炎性细胞因子在T细胞激活的位点而产生。这3个信号可连续或同时导致转录因子活化或磷酸化，进行核转录。

研究发现，CD4+T细胞除了分化为Th1和Th2细胞外，尚可分化为Treg、Th17、Th9、Th22和Tfh细胞。

1.Th1细胞与哮喘

初始CD4+T细胞在IL-12、IFN-γ等作用下分化为Th1细胞，高表达转录因子T-bet，分泌Th1特征性细胞因子如IL-2、IFN-γ、TNF-α等。哮喘患者Th1特征性转录因子T-bet表达减少甚至表达缺陷，而T-bet高表达时小鼠哮喘发作减轻。

2.Th2细胞与哮喘

初始CD4+T细胞在IL-4、IL-2等作用下分化为Th2细胞，高表达转录因子GATA-3，分泌Th2特征性细胞因子如IL-4、IL-5和IL-13等，介导嗜酸性粒细胞浸润、气道高反应性以及气道重塑，调节Ig类别转换等。哮喘患者Th2特征性转录因子GATA-3表达升高，而GATA-3缺陷时小鼠哮喘发作减轻。

3.Treg细胞与哮喘

初始CD4+T细胞在TGF-β、IL-10和IL-2等细胞因子作用下分化为Treg细胞，高表达转录因子Foxp3，分泌Treg特征性细胞因子TGF-β、IL-10等，通过细胞接触或者细胞非接触的方式抑制炎症反应，降低哮喘发作。Hadeiba等在转基因小鼠模型中发现，气道内卵白蛋白特异的CD4+CD25+Treg在受到吸入抗原刺激时能减轻气道炎症，但不能降低气道高反应性。在体外用抗原刺激后，CD4+CD25+T细胞可以抑制CD4+CD25-T细胞增殖和Th2型细胞因子的产生。也有一些学者发现，CD4+CD25+Treg能通过分泌TGF-β、IL-10，调节树突细胞（DC）的功能而发挥抑制效应。哮喘患者Treg细胞数量增高，Foxp3水平降低，提示哮喘患者Treg细胞的抑制功能下降。

4.Th17细胞与哮喘

初始CD4+T细胞在TGF-β和IL-6作用下分化为Th17细胞，高表达转录因子RORγt，分泌Th17特征性细胞因子IL-17（即IL-17A）和IL-17F等，介导中性粒细胞浸润与激素抵抗。IL-17作为前炎因子，它可以通过诱导其他炎症细胞因子如IL-21、TNF-α、趋化因子如CCL20、MCP-1、MIP-2以及趋化因子受体CCR6等的表达，趋化炎症细胞至局部浸润及组织损伤，同时IL-17也参与了中性粒细胞、DC细胞的增殖、成熟及趋化过程。Th17及其细胞因子IL-17和IL-17F不仅能介导重症哮喘的中性粒细胞浸润，而且IL-23-Th17细胞轴能增强Th2细胞介导的嗜酸性粒细胞性气道炎症。T-bet缺陷小鼠可诱发Th17介导的哮喘，阻断Th17细胞分泌IL-17显著缓解气道高反应性。

5.Th9细胞与哮喘

初始CD4+T细胞在TGF-β和IL-4作用下分化为Th9细胞，高表达转录因子PU.1，分泌Th9特征性细胞因子IL-9，介导Ig类别转换和肥大细胞浸润。动物实验发现，支气管低反应性（bronchial hyporesponsive）的小鼠中，IL-9减少；支气管内应用IL-9可诱导哮喘样反应，包括肺内嗜酸性粒细胞增多症、血清总IgE增加和气道高反应性；阻断Th9细胞分泌IL-9，可显著减轻哮喘发作。哮喘患者的支气管活检标本中也发现，IL-9及其受体的表达增加。

6.Th22细胞与哮喘

初始CD4+T细胞在IL-6和TNF作用下，分化为Th22细胞。其关键转录因子是芳香烃受体（aryl hydrocarbon receptor，AHR），主要分泌IL-22、IL-26、IL-13等细胞因子，其功能主要是通过IL-22实现的。有研究发现，IL-22可以中和哮喘时肺内嗜酸性粒细胞的募集反应，从而负性调节过敏反应；然而，中性粒细胞的募集反应并不受到IL-22的影响。

7.Tfh细胞与哮喘

近年来发现了一个定位于淋巴滤泡、具有辅助B细胞功能、表型为CXCR5+CD40L+ICOS+的T细胞亚群，称为滤泡辅助性T（Tfh）细胞。Tfh细胞是对B细胞功能起到真正辅助作用的新的CD4+T细胞亚群。初始CD4+T细胞可以被IL-6（小鼠）或者IL-12（人）诱导产生IL-21，IL-21又可反馈性促进Tfh细胞分化。Bcl-6是其重要的转录因子，可能调控初始CD4+T细胞发育为Tfh细胞。Tfh细胞主要分泌IL-21、ICOS、CXCR5和PD-1等，在B细胞的分化过程中起着重要的信息传递作用，并协助激活B细胞，调节体液免疫反应。其中IL-21可以抑制Th1细胞分化。Tfh细胞过高可以引起抗体相关的自身免疫病，过低引起免疫缺陷。

综上所述，提示Th1、Th2、Treg、Th17、Th9、Th22和Tfh细胞等多种CD4+T细胞功能亚群参与、介导了哮喘的发生发展。

（二）CD4+T细胞的可塑性

CD4+T细胞可塑性是免疫学研究的热点之一。特征性转录因子的高表达启动CD4+初始T细胞分化为Th1（T-bet+）、Th2（GATA-3+）、Treg（Foxp3+）、Th17（RORγt+）、Th9（PU.1+）、Th22（AHR+）或者Tfh（bcl6+），这些CD4+T细胞功能亚群相对稳定。随着微环境的改变，特征性转录因子表达水平降低或者升高，CD4+T细胞功能亚群的表型改变，重塑为其他功能亚群。

记忆性Th1细胞可诱导产生Th2细胞因子，记忆性Th2细胞也可诱导产生Th1细胞因子。Th1细胞在过表达程序性死亡配体1（programmed death ligand 1，PDL1）作用后，降低T-bet表达，高表达Foxp3，转归为Treg细胞。在活化B细胞刺激下，初始CD4+T细胞同时表达Foxp3和T-bet，分泌IFN-γ，抑制效应T细胞活化，表现为Th1和Treg表型。在肠道黏膜的派伊尔结（Peyer’s patches），Treg细胞的Foxp3表达水平降低，与B细胞接触后，转归为Tfh细胞。TGF-β对于CD4+T细胞亚群的分化极其重要，激活的DC在TGF-β和IL-6共同作用下，导致初始CD4+T细胞分化为Th17细胞，在TGF-β和IL-4共同作用下分化为Th9，而TGF-β单独存在时则分化为Treg细胞。Th17细胞在IL-12或IL-23的刺激下，IL-17迅速下调，同时出现IFN-γ的表达；也有研究发现，Th17细胞在其分化的各个阶段均具有诱导分泌IFN-γ的潜能。Lee等也发现，Th17细胞可重新编码产生Th1和Th2型细胞因子，并转化为Th1和Th2细胞。当维生素A的代谢产物维生素A酸高浓度存在时，可导致Th17细胞分化减少，同时出现Treg细胞表达增高。Th17细胞在TGF-β作用下，也可再分化为Treg细胞。Chen等发现，诱导性调节性T细胞（induced regulatory T cell，iTreg）在TGF-β与IL-6共存时，可以重新分化为Th17细胞。TGF-β可作用于效应Th2细胞或Th2表型的记忆性T细胞，从而使Th2细胞转化为Th9细胞，其可能原因是Th2细胞自身可以分泌IL-4的缘故。Th1细胞因子IL-2、IFN-γ可以抑制Th9细胞因子IL-9的产生，而IL-9也可以抑制IFN-γ的表达。IL-9刺激IL-5的产生，过表达IL-9可以改变Th2细胞介导的免疫反应，并且在特定情况下，IL-9可以抑制Th2免疫反应。自然调节性T细胞（natural regulatory T cell，nTreg）在不含血清的培养基中培养4日就会迅速死亡，加入IL-9则可以部分挽救nTreg细胞，并且显著提高有活力细胞的数量，提示IL-9起到了nTreg细胞存活因子的作用。CD4+CD25+T细胞被TGF-β活化后产生较多Foxp3+的iTreg和Foxp3-的效应T细胞，随后产生大量的IL-9。近期发现，IL-9也是Th17细胞分泌的主要细胞因子之一，大量的IL-9产生后又作用于Th17细胞，在有TGF-β存在的条件下，IL-9促进初始CD4+T细胞向Th17细胞分化；与IL-2相似，IL-9利用其受体的γc亚基进一步扩增Th17细胞。生发中心（germinal center）中的Tfh细胞能够表达其他Th细胞特征性的细胞因子，最为明显的就是IL-4，还有IL-17和IFN-γ。

（三）CD4+T细胞的可塑性参与哮喘发生发展

CD4+T细胞可塑性参与了哮喘的发生发展。抗原特异性Th2细胞在Treg细胞的极化环境下，GATA-3表达水平降低，Foxp3表达水平升高，IL-4分泌水平降低，转归为Treg细胞，显著抑制嗜酸性粒细胞浸润和气道高反应性。相反，随着Foxp3表达水平降低，Treg细胞高表达GATA-3，高分泌IL-4，转化为Th2细胞；因此哮喘患者Foxp3低表达的Treg细胞可能是加重病情发生发展的转归Th2细胞。在前炎细胞因子IL-1β、IL-6和IL-21刺激下，经典的记忆/效应Th2细胞可产生IL-17，并导致慢性过敏性哮喘的急性加重。Treg细胞在Toll样受体2（Toll-like receptor 2，TLR2）激动剂刺激下，Foxp3显著降低，高表达RORγt，分泌IL-17，转归为Th17细胞，可能与细菌感染诱发的哮喘病情加重有关。

（四）CD4+T细胞可塑性的产生机制

上述众多的研究证实了CD4+T细胞具有改变其表型的能力，目前认为影响CD4+T细胞可塑性的胞内和胞外的可能机制有如下5个方面：①CD4+T细胞成熟阶段与可塑性负相关；②小分子RNA转录后调节，包括miRNA，能够显著改变CD4+T细胞表型；③应用表观遗传学标记转录因子结合位点，可改变转录因子的活化和表达，并导致所有基因程序重新编码；④养分有效性（nutrient availability）的改变，可以触发胞内代谢途径改变，并最终导致CD4+T细胞表型和功能改变；⑤胞外影响，包括固有细胞受体的相互作用或者细胞因子信号通道，可动态改变CD4+T细胞上的细胞因子受体，并致使其能在以后重新编码信号。

三、哮喘的治疗

（一）哮喘的药物治疗

近年来，一些新治疗药物和治疗方法面世，部分已经取得了好的治疗效果，尤其是重症哮喘。

1.SMART策略

Cates等研究表明，对于中至重度的哮喘患者，维持治疗采用吸入布地奈德/福莫特罗每日两次，临时缓解症状时，同样吸入布地奈德/福莫特罗以代替短效β2-受体激动剂（SABA），哮喘的重度急性发作将显著降低。该策略是使用单个吸入器作为维持治疗和缓解治疗，称为SMART策略，也可推广至使用包含福莫特罗的复方吸入器，不需要考虑其中的激素成分。然而，该方案并不适用于沙美特罗或者每日一次的β2-受体激动剂，例如茚达特罗（indacaterol）和维兰特罗（vilanterol），这些药物可因剂量积累而出现副作用。应用SMART策略的科学理论是由于使用了ICS作为急救方案，ICS具有快速的抗炎作用，从而能避免炎症叠加后所导致的哮喘急性加重。SMART策略对中～重度的哮喘患者有效，但在重度哮喘患者中的应用研究仍不多。当患者忘记吸入布地奈德/福莫特罗作为维持治疗时，SMART策略可能仍有效。目前，将布地奈德/福莫特罗仅作为缓解治疗用药，而同时不作为维持治疗的治疗方案是否有效？还需要进一步研究。

2.新的激素

目前一些新的ICSs已在临床应用，临床效果均相似，但由于药效性质不同，因此全身暴露有所差别。因为重症哮喘患者需要更高剂量的ICSs，因此选择全身效应少的ICSs，显得尤为重要。环索奈德（ciclesonide）是一个前体药物，吸入后在肺部被酯酶活化为具有药理活性的代谢物去异丁酰基环索奈德（des-ciclesonide），而很少在口咽部活化，因此具有最少的全身效应以及局部副作用。因此在治疗重症哮喘时，选用高剂量的环索奈德较合适。

目前所有的ICSs都可以被肺吸收，因此都具有潜在的全身副作用。为使重症哮喘患者能够更安全的应用ICSs，具有较少的口服生物效应、较少的肺部吸收以及能在循环中失活的ICSs，成为安全ICSs的选择和研制目标。

3.新的支气管扩张剂

支气管扩张剂在减少重症哮喘患者的症状中起着重要的作用。前述可见，目前与ICSs组成的固定剂量吸入器中的LABAs，已作为急救治疗用药。由于支气管扩张剂可减轻和预防支气管收缩，因此成为哮喘管理的基本用药。

（1）每日1次的β2-受体激动剂：

由于具有拮抗气道平滑肌收缩的作用，因此β2-受体激动剂是最有效的支气管扩张剂。重症哮喘的治疗中，LABAs中的沙美特罗和福莫特罗联合激素的复方吸入器，其疗效明显。单独应用LABAs会增加哮喘的重度急性发作和死亡率，而联合激素的复方吸入器则无此不良后果。一些每日1次的β2-受体激动剂（超级LABAs）正在进行临床研究，包括茚达特罗（有的国家已批准用于COPD）、卡莫特罗（carmoterol）、奥达特罗（olodaterol）和维兰特罗，这些超级LABAs必须联合激素组成复方制剂后才能用于哮喘。目前临床已有糠酸氟替卡松/维兰特罗和莫米松/茚达特罗组成的复方吸入器。

（2）长效抗胆碱能药（LAMAs）：

抗胆碱能药的首选治疗对象是COPD患者，因为其仅能阻断胆碱能所导致的支气管收缩，因此疗效不如β2-受体激动剂，而β2-受体激动剂可逆转所有的支气管收缩反应，包括组胺、白三烯（LT）D4和前列腺素（PG）D2等炎症介质的直接效应。近来临床研究显示，在标准联合治疗的基础上加用噻托溴铵可能有助于减少哮喘的发作次数。一些基础研究也显示，噻托溴铵可以抑制气道的EOS炎症和AHR，也能够抑制Th2型细胞因子的释放，减少黏蛋白基因表达和气道重塑，抑制中性粒细胞炎症和气道纤维化。其他正在COPD领域进行的临床试验的LAMAs，包括每日1次的格隆溴铵（glycopyrrolate）和GSK573719，每日2次的阿地溴铵（aclidinium bromide）。以后可能出现LABA/LAMA/ICS的三药复方制剂，方便应用于重症哮喘患者。

（3）新颖的支气管扩张剂：

考虑到哮喘患者应用LABAs安全性，因此目前正寻找能够替代的新颖的支气管扩张剂，但实际较困难。如血管活性肠肽类似物和钾通道开放剂等，由于其扩张血管的作用大于扩张支气管的作用，而具有明显的副作用。稳定的血管活性肠肽类似物Ro 25-1553对哮喘患者具有支气管扩张作用，但其作用不及吸入福莫特罗。Rho激酶抑制剂虽然对扩张支气管有效，但有明显的毒性。近来体外研究发现，苦味觉受体激动剂如奎宁、氯喹、糖精等，通过增加局部钙离子的释放，导致气道平滑肌细胞开放和过度极化，从而松弛人类的气道。动物实验中也发现，吸入苦味剂所产生的支气管扩张作用比β2-受体激动剂更有效。茶碱类通过抑制气道平滑肌细胞的磷酸二酯酶（PDE）3，从而松弛人的气道平滑肌，因而选择性PDE3抑制剂如西洛他唑、米力农等都是有效的支气管扩张剂。然而，既往研究曾证实PDE3抑制剂可增加心血管疾病的死亡率而限制其临床应用。目前联合的PDE3/4抑制剂的吸入治疗，正在哮喘和COPD领域进行研究。

（4）抗IgE：

目前仅有奥马珠单抗批准于重症哮喘的治疗，很多临床试验已证实奥马珠单抗治疗重症哮喘时，可减少口服激素和ICSs的维持剂量，减少重症哮喘患者（尤其是儿童）的急性加重。

4.炎症介质的靶向治疗

在哮喘的炎症过程中，有超过100种炎症介质参与，单个阻断的疗效可见一斑。ICSs可以抑制多种炎症介质的合成，但重症哮喘时疗效也较差。因此在高剂量ICSs的治疗基础上，加用炎症介质拮抗剂治疗可能有益。另外，部分重症患者表现为中性粒细胞占优势，故拮抗中性粒细胞炎症可能获益。

（1）脂质介质阻断剂：

目前仅有的脂质介质阻断剂是白三烯拮抗剂，其可阻断半胱氨酸白三烯受体，但疗效远低于ICSs，仅作为重症哮喘时的联合治疗。LTB4是中性粒细胞、肥大细胞和T细胞的趋化物，重症哮喘时明显增高。LTB4受体（BLT1）拮抗剂对轻度哮喘无效，但对重症哮喘却可能有效。磷脂酶A2抑制剂抑制所有脂质介质的生成，包括前列腺素类、白三烯类和血小板活化因子，应该对重症哮喘有效，但目前尚不知其安全性。目前已有5-脂氧合酶、5-脂氧合酶活化蛋白抑制剂如5-HETE和5-oxo-ETE应用于临床，疗效优于BLT1拮抗剂，其可有效吸引EOS、中性粒细胞以及T细胞。

（2）细胞因子阻断剂：

参与哮喘的细胞因子超过50个，因此很难通过选择性阻断剂抑制哮喘的炎症过程。

1）抑制Th2细胞因子：吸入可溶性受体抑制IL-4的效果令人失望，但却可以阻断IL-13。皮下注射或吸入匹曲白滞素（Pitrakinra）可通过阻断IL-4Rα，从而抑制IL-4和IL-13表达，减少轻度哮喘患者吸入过敏原后的迟发反应。美泊珠单抗（mepolizumab）是IL-5的封闭抗体，可抑制哮喘患者血循环和痰液中的EOS，但研究发现其对吸入过敏原、AHR、症状、肺功能或急性发作的频率等无效。动物实验表明，IL-9阻断剂（MEDI-528）可抑制IL-9，减轻过敏性炎症和黏液高分泌，减轻皮下注射治疗数周后仍安全，其结论令人鼓舞。

2）抑制其他细胞因子：TNF-α的封闭抗体英夫利昔单抗（infliximab）或可溶性抗体依那西普（etanercept）可减轻重症哮喘患者的症状、急性加重以及AHR；但近来一个多中心研究显示人源抗体戈利木单抗（Golimumab）并不能减轻肺部症状、体征或急性加重，而且罹患肺炎和肿瘤的机会增加。另一个研究显示，中～重度哮喘患者应用依那西普治疗超过4周后，临床不能获益，但并没有出现安全问题。

3）趋化因子受体拮抗剂：吸入性的针对CCR3的反义寡核苷酸，可减少痰液中的EOS，但是结果很难解释，因为IL-5和GM-CSF的β链反义引物是合用的。口服CXCR1/CXCR2拮抗剂navarixin（SCH527123）可阻断健康人群臭氧诱导的痰液中的中性粒细胞，目前正在对重症哮喘患者进行临床试验。

5.广谱抗炎治疗

重症哮喘患者需要高剂量ICSs联合LABAs治疗，有时甚至需要口服激素。另外，有些重症哮喘患者的炎症主要表现为中性粒细胞炎症，激素对中性粒细胞炎症的疗效不好，此时需要抑制中性粒细胞炎症的药物。目前开发的一些药物都是口服剂型，因全身副作用明显而限制使用。

（1）PDE4抑制剂：

罗氟司特是口服的PDE4抑制剂，对过敏原诱导的轻度哮喘，可减轻症状和改善肺功能，疗效与小剂量ICS相似。但其具有与作用机制相关的副作用，因而临床应用受限，其症状多与剂量相关，表现为恶心、头痛和腹泻等症状。

（2）激酶抑制剂：

激酶在调节哮喘患者的炎性基因表达中，起着关键作用，可以放大重症哮喘患者的炎症效应。p38分裂原活化蛋白激酶（MAPK）抑制剂可提高重症哮喘患者细胞对激素的反应性。一些小分子的p38抑制剂正在临床治疗炎症性疾病，但口服所导致的全身副作用限制其应用。

（3）过氧化物酶体增生物激活受体（PPAR）γ激动剂：

PPARγ激动剂具有广谱的抗炎效果，包括抑制巨噬细胞、T细胞和中性粒细胞性炎症，其基因多态性与哮喘风险增加相关。对ICSs反应差、吸烟的哮喘患者，PPARγ激动剂罗格列酮应用后可略改善其肺功能，四周后FEV1提高了183ml（P=0.051），FEF25%～75%提高了0.24L/s（P=0.030）；吸入过敏原的轻度哮喘患者，也可以中度减少（15%）迟发反应。

6.肥大细胞抑制剂

肥大细胞可被干细胞因子（SCF）受体c-Kit激活，抑制c-Kit可显著减少肥大细胞数量、组胺水平、EOS浸润、IL-4生成以及AHR。血小板衍生生长因子（PDGF）可导致气道重塑，并且与重症哮喘密切相关。马赛替尼（Masitinib）是有效的酪氨酸激酶抑制剂，可阻断c-Kit和PDGF受体，临床研究发现，马赛替尼对重症哮喘患者的症状改善有益。更多的c-Kit抑制剂正在研制中。

7.激素抵抗的治疗

在评估哮喘的严重性时，要重视激素抵抗。P38 MARK的活性增高、糖皮质激素受体β的选择性剪接变体表达增加、巨噬细胞游走抑制因子（MIF）的产物增多、HDAC2的表达减少、氧化应激等，都是导致激素抵抗的可能分子机制。

（1）HDAC2活化：

小剂量茶碱可增加哮喘和COPD患者肺泡巨噬细胞中HDAC2的表达，并藉此恢复激素反应性。当吸烟的哮喘患者出现激素抵抗时，予小剂量茶碱联合ICS，可使治疗有效，而分别单独应用，则无此疗效。

（2）抗氧化剂：

氧化应激在哮喘的发病中起着重要作用。在重症哮喘中氧化应激明显增加，尤其是在急性加重期间，活性氧可放大炎症反应。氧化应激也可通过减少HDAC2的活性和表达，而削弱糖皮质激素的疗效。抗氧化剂可抑制氧化应激反应，从而能逆转激素抵抗和减轻炎症。目前临床可用的抗氧化剂是谷胱甘肽，但其相对较弱，可被氧化应激灭活。转录因子NF-E2相关因子2（Nrf2）激活剂，如莱菔硫烷（sulforaphane）和合成的三萜系化合物1-［2-氰基-3-，12-二氧代齐墩果-1，9（11）-二亚乙基三胺-28-酰］-咪唑（CDDO-IM）正在应用于COPD和哮喘领域的研究，如CDDO-IM可抑制烟草烟雾诱导小鼠的氧化应激、肺泡细胞凋亡、肺泡毁损以及肺高压等，现在Nrf2激活剂正进行相关临床研究。

8.大环内酯类

大环内酯类可抑制NF-κB和其他转录因子的表达，其确切的分子机制尚未完全清楚。重症的中性粒细胞浸润的哮喘患者，服用一个疗程的克拉霉素（每次500mg，每日2次，连续8周），可以减少痰中的中性粒细胞数量和IL-8浓度，减少中性粒细胞弹性蛋白酶和基质金属蛋白酶（MMP）-9的浓度，提高哮喘生活质量评分（AQLQ）。一些非抗生素的大环内酯类，现在正进行抗炎治疗的试验。

（二）哮喘的物理治疗

支气管热整形术（bronchial thermoplasty，BT）可传送所控制的热能到支气管壁，选择性减少气道平滑肌的数目。一项大型对照试验表明，与进行“假操作”（同样行支气管镜操作，但不实施BT）的对照组比较，AQLQ略有改善，但尚无统计学意义；治疗后出现轻微的急性发作的减少。另一项研究，哮喘干预研究（AIR）试验显示，AIR组（标准治疗+BT治疗）治疗5年后，安全性与对照组（标准治疗）无差异；治疗1年后，AIR组的轻度急性发作的频率、早晨PEF、哮喘控制问卷调查评分（ACQ）、AQLQ等比对照组明显改善，但5年来，其差异无统计学意义。该技术的临床价值，目前仍未知。

四、展望

综上所述，哮喘是复杂的多基因疾病，病因多，发病机制复杂，并且候选基因、基因多态性、表观遗传因素、环境、饮食等多种因素存在相互作用，加大了哮喘遗传学研究以及发病机制研究的难度。表观遗传学的出现，能让我们更全面地理解哮喘发病的基因调控机制。目前，哮喘病的综合模型是表观遗传、机遇性事件、遗传变异相互作用，共同形成表观基因组（epigenome），产生中间表型，并导致疾病发生。哮喘的病因学以及发病机制的进展，给设计治疗用药和治疗方案提供了研究方向。相关针对性的药物、物理疗法正陆续开发和验证，部分已经取得良好的疗效，部分治疗效果不好或者仍有争议。沿着循证医学的道路，开展多中心、随机、双盲、安慰剂对照的临床试验，是我们选择新治疗手段的必由之路。

（吉宁飞　黄茂）

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