引用本文： 姚慶美, 陳玥, 黎友倫, 王丹. 重癥哮喘氣道上皮細胞損傷機制及潛在生物治療靶點. 中國呼吸與危重監護雜志, 2022, 21(12): 899-903. doi: 10.7507/1671-6205.202208033 復制
支氣管哮喘（簡稱哮喘）是一種慢性、高度異質性的氣道炎癥性疾病 [1]。目前哮喘的發病率不斷上升，全球約3.3億人罹患哮喘[2]。大多數患者使用標準的吸入治療可以實現良好的疾病控制，但約有5%～10%的患者治療效果差，控制水平低，甚至最終致殘和死亡，被視為重癥哮喘 [3]。盡管重癥哮喘發病率遠低于輕中度哮喘，但其醫療花費高，預后差，疾病負擔重[4]。對于此類患者，全球哮喘防治創議指南推薦附加生物治療[1]。生物治療藥物可以直接針對哮喘的發病機制，靶向作用于哮喘發作的關鍵分子，是近年來哮喘治療領域的熱點。
氣道上皮細胞作為人體接觸外界環境的第一道屏障，是機體抵御微生物、空氣刺激源和過敏原的第一道防線[5]。氣道上皮通過其屏障功能、免疫反應調節、關鍵細胞因子分泌、信號傳導等功能，參與哮喘氣道炎癥及氣道重塑，位于哮喘發病機制的核心環節。哮喘可分為不同表型和內型[1]，不同分型是哮喘嚴重程度、病程及預后差異性的基礎。目前，根據驅動支氣管炎癥的主要炎癥途徑，哮喘內型主要分為高2型炎癥表型（type 2 inflammatory patterns，T2）哮喘和低T2哮喘，過敏性哮喘和嗜酸粒細胞性哮喘通常屬于高T2炎癥。新型的生物靶向治療藥物對部分高T2型的重癥哮喘患者有效，但對低T2型重癥哮喘患者療效欠佳，重癥哮喘的治療需求仍未得到滿足。鑒于氣道上皮細胞在哮喘發病機制中的重要作用，本文概述了重癥哮喘的氣道上皮細胞損傷機制及上皮來源的潛在生物治療靶點及其臨床研究進展。
1 氣道上皮的結構和功能
氣道上皮組成細胞較為復雜，對健康受試者的支氣管活檢樣本進行單細胞轉錄組序列分析，結果顯示氣道上皮細胞由基底細胞、分泌克拉拉細胞、纖毛細胞、杯狀細胞、1型和2型肺泡細胞、神經內分泌細胞、簇狀細胞、微金細胞及最新發現的離子細胞等[6]構成。當氣道吸入外源性致病原時，氣道上皮通過其細胞和生化成分進行平衡和協調，氣道上皮屏障大致歸納為物理屏障、生化屏障、調節固有免疫和適應性免疫的免疫屏障，在維持氣道內穩態中起著關鍵作用。
氣道上皮主要通過黏附連接（adherin junction，AJ）、半橋粒和緊密連接（tight junctions，TJs）等方式維持氣道上皮屏障的完整性[7]。TJs由一系列相互作用的多種緊密連接蛋白和受體組成，包括閉鎖小帶蛋白、閉合蛋白及E鈣黏附蛋白等[8]，它是位于最頂端的細胞間連接[7]，是維持細胞膜通透性和細胞內外電壓力差的基礎[9]。AJ位于TJs正下方，通過多種功能維持上皮的完整性[10]。同樣，半橋粒可以將上皮層附著到基底膜上。這些胞內和胞間連接在調節氣道上皮通透性、細胞損傷修復和維持屏障功能中起著重要作用[8]。研究表明在哮喘患者中上述連接的破壞及其功能喪失參與哮喘的氣道炎癥和氣道重塑[11]。且哮喘氣道上皮屏障損傷程度和疾病嚴重程度相關，輕中度哮喘患者上皮細胞連接及細胞屏障受損，重癥哮喘患者出現上皮細胞丟失[12]。
氣道上皮細胞及其分泌物、黏膜下腺體分泌物和組織滲出物等共同形成覆蓋于氣道表面的黏液纖毛清除系統，對抵御各種吸入性病原和過敏原的致病作用發揮重要作用。纖毛黏液毯由上層的黏液層（凝膠層）和位于其下漿液層組成，上皮纖毛通過漿液層直達黏液層底部，并與之相接，依纖毛擺動將附于黏液層上的有害物質隨黏液一道排出體外。黏液層包含許多免疫因子，對細菌、真菌和某些病毒發揮抗菌活性[13]。黏液纖毛清除系統的功能障礙是哮喘的特征之一，纖毛運輸功能異常、氣道上皮細胞屏障功能受損及黏蛋白功能異常等均參與哮喘的發生。研究顯示哮喘的黏蛋白胃黏液素5AC（mucin 5AC，MUC5AC）和胃黏液素5B（mucin 5B，MUC5B）的調控異常，高T2型哮喘患者MUC5AC濃度升高[14]。大鼠的哮喘模型發現，除分化過程中的纖毛細胞，氣道上皮細胞內存在過量分泌的黏液，主要成分是MUC5AC，導致了氣道黏液細胞化生，參與哮喘的發病過程[15]。
此外，氣道上皮在調節固有免疫和適應性免疫中也發揮著重要作用。氣道上皮表達多種模式識別受體（pattern recognition receptors，PRRs），可快速識別內外環境中的病原體相關分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）以及組織損傷、細胞死亡或細胞應激時釋放的損傷相關分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs），并作出反應[10]。15種PRRs包括Toll樣受體（toll-like receptors，TLRs）、NOD樣受體（nucleotide oligomerization domain-like receptor，NLR）、C型凝集素和蛋白酶激活受體等識別PAMPs或DAMPs后，PRRs通過激活下游信號通路，促進促炎細胞因子、趨化因子的釋放，包括白細胞介素（interleukin，IL）-6、IL-8、趨化因子配體20、趨化因子配體17、胸腺基質淋巴細胞生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）、IL-25、IL-33和粒細胞–巨噬細胞集落刺激因子等[16]，這些細胞因子和危險信號分子導致哮喘氣道炎癥[17]。同時，氣道炎癥可導致上皮屏障受損，加重上皮損傷，為氣道重塑形成提供微環境。因此，阻斷氣道上皮損傷可為重癥哮喘治療提供新的切入點。
2 不同內型哮喘中的氣道上皮損傷機制
目前對哮喘的認識越來越突出不同表型、內型和異質性的特點，這有利于靶向分型及個體化生物治療。目前關于上皮細胞損傷對哮喘作用的大部分研究來自于對其內型的研究。因此從不同內型哮喘中的氣道上皮損傷機制進行總結。
2.1 高T2型哮喘
高T2型哮喘分為典型的過敏性哮喘和非過敏性嗜酸性哮喘。氣道上皮是高T2型哮喘免疫反應的動態協調器，它表達許多PRRs，可快速識別和響應各種變應原，導致各種細胞因子及炎癥介質釋放，參與哮喘的氣道炎癥及氣道重塑。輔助型T細胞2（T helper 2 cell，Th2）依賴性反應中許多介質起著關鍵作用，包括位于上游的分子GATA結合蛋白3（GATA binding protein 3，GATA-3）、TSLP、IL-33和IL-25和下游分子如免疫球蛋白E、IL-3、IL-4、IL-5、IL-13及Th2細胞表達的趨化性受體和同源分子等。
GATA-3是Th2上游的重要轉錄因子，通過刺激T細胞活化和分化，調控Th2細胞因子的表達。GATA-3可通過抑制IL-12R信號及激活蛋白4（transcription activating protein，STAT-4）信號轉導[18]，從而阻斷轉化生長因子β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1），進一步抑制輔助型T細胞1（T helper 1cell，Th1）驅動T盒子轉錄因子，導致氣道Th1/Th2的平衡失調，向Th2偏移[19]。在動物模型中，小分子化合物Bavachin通過下調激活蛋白6（transcription activating protein，STAT-6）磷酸化和GATA-3的表達來抑制IL-4的表達，改善哮喘氣道炎癥[20]。
TSLP、IL-25和IL-33是氣道上皮受刺激后釋放的重要細胞因子，它們被稱為“警報蛋白”，位于Th2免疫的核心環節，可引發廣泛的過敏反應，在調節組織損傷與修復中發揮重要作用。這些“警報蛋白”，通過激活Ⅱ型固有淋巴細胞（type Ⅱ innate lymphocytes，ILC2s），釋放大量IL-4、IL-5和IL-13，增強Th2介導的適應性免疫反應[21]。TSLP也可以通過激活T細胞和B細胞來啟動以樹突狀細胞（dendritic cell，DC）為代表的抗原提呈細胞，參與2型免疫[22]。
2.2 低T2型哮喘
低T2型哮喘的發病機制尚不清楚。低T2型哮喘對糖皮質激素反應差，且目前針對低T2型哮喘的生物治療藥物少。根據痰細胞學分類，可進一步分為中性粒細胞性哮喘和少粒細胞性哮喘。TSLP能夠誘導Th2和Th17淋巴細胞同時擴增，分別產生IL-4和IL-17A[23]，Th17淋巴細胞在低T2少粒細胞性哮喘中發揮關鍵致病作用[24]，故TSLP與2型嗜酸性炎癥有關，也與中性粒細胞性和少粒細胞性哮喘有關[25]。哮喘患者中TSLP在支氣管活檢標本的上皮外表面和內表面，以及在血清、誘導痰、支氣管肺泡灌洗液和呼出氣冷凝液中的表達均增加[26]。并且，TSLP的氣道表達水平與哮喘嚴重程度和氣流限制密切相關[25]。過敏原激發導致氣道上皮和黏膜下層以及肺組織中的IL-25均上調[27]。IL-25可誘導致敏性趨化因子的產生、杯狀細胞和黏液分泌的增加、上皮細胞總體增生和氣道高反應性[28]。IL-33及其受體基因是兒童哮喘的易感基因[29]。研究表明哮喘患者痰和血液中IL-33的表達高于健康對照組，且與哮喘嚴重程度相關[30]。IL-33及其受體被認為是哮喘藥物干預的潛在生物標志物或靶點[29]。
氣道中性粒細胞炎癥為低T2哮喘的主要特征，且通常與重癥哮喘相關[24]，CD4+ T淋巴細胞的Th17細胞在這過程中起著關鍵作用[31]。Th17分化依賴于主轉錄因子維甲酸受體相關的孤兒受體γt（retinoic acid receptor-related orphan receptors，RORγt）的高表達，而TGF-β1、IL-6和IL-23在這過程中起協同作用，導致Th17細胞因子的產生[32]。Th17可促進組織炎癥，以確保清除早期細胞外病原體[33]。Th17細胞分泌IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22和IL-23，影響氣道上皮功能和修復，在中性粒細胞哮喘中起重要作用。
氣道上皮細胞在IL-17、IL-22的誘導下釋放IL-6和IL-8，促進中性粒細胞的遷移，誘導黏液細胞化生，氣道平滑肌細胞增生，導致氣道狹窄[34]。哮喘患者IL-17A的產生與氣道高反應性和哮喘臨床嚴重程度呈正相關[35]。IL-17A通過抑制Th2反應和防止嗜酸性粒細胞內流來抑制甲苯二異氰酸酯（Toluene diisocyanate，TDI）誘導的過敏性氣道炎癥，而IL-17F有助于TDI誘導的氣道中性粒細胞炎癥和氣道高反應[36]，這表明IL-17A和IL-17F可能是發病機制中的重要細胞因子。IL-22促進人氣道平滑肌細胞的增殖和遷移[37]，導致氣道高反應性和氣道重塑[38]。有研究報道IL-22對氣道過敏性炎癥的保護作用，尤其是對氣道嗜酸性炎癥和Th2細胞因子的產生，對氣道高反應性，甚至對氣道重塑的某些病理特征（如杯狀細胞增生）的保護作用已在多項研究中描述[39]。另一方面，特應性皮炎和哮喘的小鼠模型中發現IL-22具有促炎作用，可增強氣道高反應性和氣道重塑[40]。IL-22的確切作用機制仍有待進一步闡明。由于IL-17和IL-22與哮喘氣道損傷密切相關，特別是與重癥哮喘密切相關，因此IL-17和IL-22成為是治療重癥哮喘的潛在的治療靶點。
3 上皮來源的潛在生物治療靶點及其臨床進展
目前被批準用于治療重癥哮喘的生物藥物，多是針對高T2哮喘的靶點[41]，如免疫球蛋白E、IL-5、IL-4、IL-13及其受體，這些藥物對部分高T2哮喘患者可臨床獲益，但對低T2哮喘患者的臨床效益不佳。隨著對重癥哮喘的發病機制的研究不斷深入，氣道上皮在哮喘發病機制中的核心作用被認識，圍繞氣道上皮細胞相關的生物標志物，如TSLP、IL-25、IL-33、TLRs、閉合蛋白4、閉合蛋白18、殼多糖酶3樣蛋白1、克拉拉細胞分泌蛋白16成為新的潛在生物治療靶點，目前已開展臨床研究的靶向藥物及效果如下。
3.1 TSLP
TSLP是一種天然細胞因子，當有害物質（包括過敏原、病毒、細菌和空氣污染物等）誘導上皮損傷后，氣道上皮細胞釋放TSLP，從而影響ILC2s、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞、DC、氣道平滑肌細胞等細胞的功能，從而在T2型氣道炎癥中起關鍵作用[42]。除此之外，TSLP還通過影響Th17細胞分化參與低T2型哮喘[24]。因此，靶向TSLP具有治療廣泛哮喘的前景。幾種TSLP抑制劑如MK-8226、RG7258、ASP7266在進行Ⅰ期臨床試驗后停止開發。Tezepelumab是全人源性的抗TSLP單克隆免疫球蛋白G2λ抗體，通過特異性結合TSLP，阻斷TSLP與TSLP受體的相互作用[43]，從而抑制免疫細胞釋放相關的促炎性細胞因子，達到防止哮喘發作并改善哮喘控制的作用，是最近被美國藥監局批準用于重癥哮喘的生物治療藥物，其療效已在多項研究中證明[44]。Ⅲ期試驗結果發現Tezepelumab能降低血液嗜酸性粒細胞計數、呼出氣一氧化氮和免疫球蛋白E水平，接受Tezepelumab的重癥哮喘患者急性發作更少，肺功能的改善，哮喘控制水平和及生活質量更好，且不良反應無明顯增加[45]。抗TSLP的全人源單鏈可變區片段（single-chain variable fragment，scFv）抗體具有更高的特異性，表現出更高的親和力，和更低的免疫原性。初步實驗表明，scFv29在與TSLP受體的競爭中具有更強的結合TSLP的潛力，可降低DC的成熟率。因此，scFv29被認為是阻斷TSLP信號的中和抗體，目前尚需進一步研究[46]。此外，CSJ-117作為一種靶向TSLP的新興藥物，目前處于Ⅱ期臨床試驗中。
3.2 IL-25
IL-25作為警報素家族的一員，由氣道上皮產生，通過與其受體結合，誘導嗜酸性粒細胞增多和IL-4、IL-5和IL-13的產生[28]，從而參與T2型炎癥。目前抗IL-25的首個單克隆抗體XKH001處于Ⅰ期臨床試驗中，研究結果有待發表。
3.3 IL-33
IL-33是主要由氣道上皮細胞等產生的關鍵細胞因子，可誘導各種細胞因子的產生，包括IL-4、IL-5和IL-13[47]，與TSLP協同促進2型炎癥反應。目前正在研究的抗IL-33單克隆抗體包括Etokimab、REGN3500、Itepekimab等。Ⅱa期臨床研究結果顯示Etokimab對重度特應性皮炎[48]、花生過敏者[49]均有良好臨床效益，且安全性和耐受性良好。Ⅱ期臨床試驗表明Itepekimab在中度至重度哮喘患者中能改善哮喘癥狀和生活質量，并降低血液嗜酸性粒細胞計數，且無不良反應增加[50]。
3.4 TLRs
TLRs 作為一種重要的模式識別受體，廣泛分布于多種組織細胞，包括氣道上皮細胞。TLRs通過協調固有免疫和適應性免疫，在調控哮喘氣道上皮屏障功能、促進氣道炎癥中發揮重要作用。既往研究表明TLRs在細胞生理病理中起雙重調節作用[51]，目前已經發現了11種不同的TLRs[52]。TLRs信號的失調可導致多種病理生理改變，因此針對TLRs信號通路的激動劑和拮抗劑可能是有希望的候選藥物。既往研究發現TLR激動劑可作為免疫治療劑或疫苗佐劑，用于治療癌癥、過敏和傳染病。單磷酸脂A作為TLR4激動劑，已成功應用于治療對花粉過敏的變應性鼻炎和哮喘患者，其有效性和安全性在臨床試驗中得到了證實[53-54]。QbG10是TLR9激動劑，可被包裝成CYT003-QbG10的病毒樣納米顆粒制劑。研究顯示，在停止吸入類固醇激素的HDM致敏的哮喘患者中，每周7次注射CYT003-QbG10可顯著改善鼻炎癥狀，提高第1秒用力呼氣容積（forced vital capacity in one second，FEV1）和哮喘控制水平[55]。相反，對于1018ISS作為TLR9激動劑，Gauvreau等[56]研究發現，每周霧化36 mg 1018ISS，持續4周的治療不會顯著改善哮喘患者的FEV1或呼吸道癥狀。TLRs作為重癥哮喘的潛在治療靶點還有待進一步的臨床研究。
4 結語
重癥哮喘治療效果差，生物治療已成為重癥哮喘的新興手段，部分單克隆抗體已批準上市。目前可用于重癥哮喘治療的單克隆抗體藥物包括Omalizumab、Mepolizumab、Reslizumab、Benralizumab、Dupilumab等，這些單克隆抗體對高T2型重癥哮喘患者有效，但對低T2型重癥哮喘患者療效欠佳。因此，重癥哮喘的治療需求仍未得到滿足。氣道上皮作為呼吸道的第一道防線，是重癥哮喘發病機制的核心環節。針對氣道上皮相關的潛在生物標志物的研究有望為重癥哮喘的治療提供新的思路。本文重點介紹了重癥哮喘氣道上皮細胞損傷機制及生物標志物，并探討了上皮來源相關靶向藥物TSLP、IL-25、IL-33、TLRs的臨床研究進展，為闡明氣道上皮的重要性及進一步研究提供依據，為重癥哮喘的治療提供新的切入點。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
支氣管哮喘（簡稱哮喘）是一種慢性、高度異質性的氣道炎癥性疾病 [1]。目前哮喘的發病率不斷上升，全球約3.3億人罹患哮喘[2]。大多數患者使用標準的吸入治療可以實現良好的疾病控制，但約有5%～10%的患者治療效果差，控制水平低，甚至最終致殘和死亡，被視為重癥哮喘 [3]。盡管重癥哮喘發病率遠低于輕中度哮喘，但其醫療花費高，預后差，疾病負擔重[4]。對于此類患者，全球哮喘防治創議指南推薦附加生物治療[1]。生物治療藥物可以直接針對哮喘的發病機制，靶向作用于哮喘發作的關鍵分子，是近年來哮喘治療領域的熱點。
氣道上皮細胞作為人體接觸外界環境的第一道屏障，是機體抵御微生物、空氣刺激源和過敏原的第一道防線[5]。氣道上皮通過其屏障功能、免疫反應調節、關鍵細胞因子分泌、信號傳導等功能，參與哮喘氣道炎癥及氣道重塑，位于哮喘發病機制的核心環節。哮喘可分為不同表型和內型[1]，不同分型是哮喘嚴重程度、病程及預后差異性的基礎。目前，根據驅動支氣管炎癥的主要炎癥途徑，哮喘內型主要分為高2型炎癥表型（type 2 inflammatory patterns，T2）哮喘和低T2哮喘，過敏性哮喘和嗜酸粒細胞性哮喘通常屬于高T2炎癥。新型的生物靶向治療藥物對部分高T2型的重癥哮喘患者有效，但對低T2型重癥哮喘患者療效欠佳，重癥哮喘的治療需求仍未得到滿足。鑒于氣道上皮細胞在哮喘發病機制中的重要作用，本文概述了重癥哮喘的氣道上皮細胞損傷機制及上皮來源的潛在生物治療靶點及其臨床研究進展。
1 氣道上皮的結構和功能
氣道上皮組成細胞較為復雜，對健康受試者的支氣管活檢樣本進行單細胞轉錄組序列分析，結果顯示氣道上皮細胞由基底細胞、分泌克拉拉細胞、纖毛細胞、杯狀細胞、1型和2型肺泡細胞、神經內分泌細胞、簇狀細胞、微金細胞及最新發現的離子細胞等[6]構成。當氣道吸入外源性致病原時，氣道上皮通過其細胞和生化成分進行平衡和協調，氣道上皮屏障大致歸納為物理屏障、生化屏障、調節固有免疫和適應性免疫的免疫屏障，在維持氣道內穩態中起著關鍵作用。
氣道上皮主要通過黏附連接（adherin junction，AJ）、半橋粒和緊密連接（tight junctions，TJs）等方式維持氣道上皮屏障的完整性[7]。TJs由一系列相互作用的多種緊密連接蛋白和受體組成，包括閉鎖小帶蛋白、閉合蛋白及E鈣黏附蛋白等[8]，它是位于最頂端的細胞間連接[7]，是維持細胞膜通透性和細胞內外電壓力差的基礎[9]。AJ位于TJs正下方，通過多種功能維持上皮的完整性[10]。同樣，半橋粒可以將上皮層附著到基底膜上。這些胞內和胞間連接在調節氣道上皮通透性、細胞損傷修復和維持屏障功能中起著重要作用[8]。研究表明在哮喘患者中上述連接的破壞及其功能喪失參與哮喘的氣道炎癥和氣道重塑[11]。且哮喘氣道上皮屏障損傷程度和疾病嚴重程度相關，輕中度哮喘患者上皮細胞連接及細胞屏障受損，重癥哮喘患者出現上皮細胞丟失[12]。
氣道上皮細胞及其分泌物、黏膜下腺體分泌物和組織滲出物等共同形成覆蓋于氣道表面的黏液纖毛清除系統，對抵御各種吸入性病原和過敏原的致病作用發揮重要作用。纖毛黏液毯由上層的黏液層（凝膠層）和位于其下漿液層組成，上皮纖毛通過漿液層直達黏液層底部，并與之相接，依纖毛擺動將附于黏液層上的有害物質隨黏液一道排出體外。黏液層包含許多免疫因子，對細菌、真菌和某些病毒發揮抗菌活性[13]。黏液纖毛清除系統的功能障礙是哮喘的特征之一，纖毛運輸功能異常、氣道上皮細胞屏障功能受損及黏蛋白功能異常等均參與哮喘的發生。研究顯示哮喘的黏蛋白胃黏液素5AC（mucin 5AC，MUC5AC）和胃黏液素5B（mucin 5B，MUC5B）的調控異常，高T2型哮喘患者MUC5AC濃度升高[14]。大鼠的哮喘模型發現，除分化過程中的纖毛細胞，氣道上皮細胞內存在過量分泌的黏液，主要成分是MUC5AC，導致了氣道黏液細胞化生，參與哮喘的發病過程[15]。
此外，氣道上皮在調節固有免疫和適應性免疫中也發揮著重要作用。氣道上皮表達多種模式識別受體（pattern recognition receptors，PRRs），可快速識別內外環境中的病原體相關分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）以及組織損傷、細胞死亡或細胞應激時釋放的損傷相關分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs），并作出反應[10]。15種PRRs包括Toll樣受體（toll-like receptors，TLRs）、NOD樣受體（nucleotide oligomerization domain-like receptor，NLR）、C型凝集素和蛋白酶激活受體等識別PAMPs或DAMPs后，PRRs通過激活下游信號通路，促進促炎細胞因子、趨化因子的釋放，包括白細胞介素（interleukin，IL）-6、IL-8、趨化因子配體20、趨化因子配體17、胸腺基質淋巴細胞生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）、IL-25、IL-33和粒細胞–巨噬細胞集落刺激因子等[16]，這些細胞因子和危險信號分子導致哮喘氣道炎癥[17]。同時，氣道炎癥可導致上皮屏障受損，加重上皮損傷，為氣道重塑形成提供微環境。因此，阻斷氣道上皮損傷可為重癥哮喘治療提供新的切入點。
2 不同內型哮喘中的氣道上皮損傷機制
目前對哮喘的認識越來越突出不同表型、內型和異質性的特點，這有利于靶向分型及個體化生物治療。目前關于上皮細胞損傷對哮喘作用的大部分研究來自于對其內型的研究。因此從不同內型哮喘中的氣道上皮損傷機制進行總結。
2.1 高T2型哮喘
高T2型哮喘分為典型的過敏性哮喘和非過敏性嗜酸性哮喘。氣道上皮是高T2型哮喘免疫反應的動態協調器，它表達許多PRRs，可快速識別和響應各種變應原，導致各種細胞因子及炎癥介質釋放，參與哮喘的氣道炎癥及氣道重塑。輔助型T細胞2（T helper 2 cell，Th2）依賴性反應中許多介質起著關鍵作用，包括位于上游的分子GATA結合蛋白3（GATA binding protein 3，GATA-3）、TSLP、IL-33和IL-25和下游分子如免疫球蛋白E、IL-3、IL-4、IL-5、IL-13及Th2細胞表達的趨化性受體和同源分子等。
GATA-3是Th2上游的重要轉錄因子，通過刺激T細胞活化和分化，調控Th2細胞因子的表達。GATA-3可通過抑制IL-12R信號及激活蛋白4（transcription activating protein，STAT-4）信號轉導[18]，從而阻斷轉化生長因子β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1），進一步抑制輔助型T細胞1（T helper 1cell，Th1）驅動T盒子轉錄因子，導致氣道Th1/Th2的平衡失調，向Th2偏移[19]。在動物模型中，小分子化合物Bavachin通過下調激活蛋白6（transcription activating protein，STAT-6）磷酸化和GATA-3的表達來抑制IL-4的表達，改善哮喘氣道炎癥[20]。
TSLP、IL-25和IL-33是氣道上皮受刺激后釋放的重要細胞因子，它們被稱為“警報蛋白”，位于Th2免疫的核心環節，可引發廣泛的過敏反應，在調節組織損傷與修復中發揮重要作用。這些“警報蛋白”，通過激活Ⅱ型固有淋巴細胞（type Ⅱ innate lymphocytes，ILC2s），釋放大量IL-4、IL-5和IL-13，增強Th2介導的適應性免疫反應[21]。TSLP也可以通過激活T細胞和B細胞來啟動以樹突狀細胞（dendritic cell，DC）為代表的抗原提呈細胞，參與2型免疫[22]。
2.2 低T2型哮喘
低T2型哮喘的發病機制尚不清楚。低T2型哮喘對糖皮質激素反應差，且目前針對低T2型哮喘的生物治療藥物少。根據痰細胞學分類，可進一步分為中性粒細胞性哮喘和少粒細胞性哮喘。TSLP能夠誘導Th2和Th17淋巴細胞同時擴增，分別產生IL-4和IL-17A[23]，Th17淋巴細胞在低T2少粒細胞性哮喘中發揮關鍵致病作用[24]，故TSLP與2型嗜酸性炎癥有關，也與中性粒細胞性和少粒細胞性哮喘有關[25]。哮喘患者中TSLP在支氣管活檢標本的上皮外表面和內表面，以及在血清、誘導痰、支氣管肺泡灌洗液和呼出氣冷凝液中的表達均增加[26]。并且，TSLP的氣道表達水平與哮喘嚴重程度和氣流限制密切相關[25]。過敏原激發導致氣道上皮和黏膜下層以及肺組織中的IL-25均上調[27]。IL-25可誘導致敏性趨化因子的產生、杯狀細胞和黏液分泌的增加、上皮細胞總體增生和氣道高反應性[28]。IL-33及其受體基因是兒童哮喘的易感基因[29]。研究表明哮喘患者痰和血液中IL-33的表達高于健康對照組，且與哮喘嚴重程度相關[30]。IL-33及其受體被認為是哮喘藥物干預的潛在生物標志物或靶點[29]。
氣道中性粒細胞炎癥為低T2哮喘的主要特征，且通常與重癥哮喘相關[24]，CD4+ T淋巴細胞的Th17細胞在這過程中起著關鍵作用[31]。Th17分化依賴于主轉錄因子維甲酸受體相關的孤兒受體γt（retinoic acid receptor-related orphan receptors，RORγt）的高表達，而TGF-β1、IL-6和IL-23在這過程中起協同作用，導致Th17細胞因子的產生[32]。Th17可促進組織炎癥，以確保清除早期細胞外病原體[33]。Th17細胞分泌IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22和IL-23，影響氣道上皮功能和修復，在中性粒細胞哮喘中起重要作用。
氣道上皮細胞在IL-17、IL-22的誘導下釋放IL-6和IL-8，促進中性粒細胞的遷移，誘導黏液細胞化生，氣道平滑肌細胞增生，導致氣道狹窄[34]。哮喘患者IL-17A的產生與氣道高反應性和哮喘臨床嚴重程度呈正相關[35]。IL-17A通過抑制Th2反應和防止嗜酸性粒細胞內流來抑制甲苯二異氰酸酯（Toluene diisocyanate，TDI）誘導的過敏性氣道炎癥，而IL-17F有助于TDI誘導的氣道中性粒細胞炎癥和氣道高反應[36]，這表明IL-17A和IL-17F可能是發病機制中的重要細胞因子。IL-22促進人氣道平滑肌細胞的增殖和遷移[37]，導致氣道高反應性和氣道重塑[38]。有研究報道IL-22對氣道過敏性炎癥的保護作用，尤其是對氣道嗜酸性炎癥和Th2細胞因子的產生，對氣道高反應性，甚至對氣道重塑的某些病理特征（如杯狀細胞增生）的保護作用已在多項研究中描述[39]。另一方面，特應性皮炎和哮喘的小鼠模型中發現IL-22具有促炎作用，可增強氣道高反應性和氣道重塑[40]。IL-22的確切作用機制仍有待進一步闡明。由于IL-17和IL-22與哮喘氣道損傷密切相關，特別是與重癥哮喘密切相關，因此IL-17和IL-22成為是治療重癥哮喘的潛在的治療靶點。
3 上皮來源的潛在生物治療靶點及其臨床進展
目前被批準用于治療重癥哮喘的生物藥物，多是針對高T2哮喘的靶點[41]，如免疫球蛋白E、IL-5、IL-4、IL-13及其受體，這些藥物對部分高T2哮喘患者可臨床獲益，但對低T2哮喘患者的臨床效益不佳。隨著對重癥哮喘的發病機制的研究不斷深入，氣道上皮在哮喘發病機制中的核心作用被認識，圍繞氣道上皮細胞相關的生物標志物，如TSLP、IL-25、IL-33、TLRs、閉合蛋白4、閉合蛋白18、殼多糖酶3樣蛋白1、克拉拉細胞分泌蛋白16成為新的潛在生物治療靶點，目前已開展臨床研究的靶向藥物及效果如下。
3.1 TSLP
TSLP是一種天然細胞因子，當有害物質（包括過敏原、病毒、細菌和空氣污染物等）誘導上皮損傷后，氣道上皮細胞釋放TSLP，從而影響ILC2s、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞、DC、氣道平滑肌細胞等細胞的功能，從而在T2型氣道炎癥中起關鍵作用[42]。除此之外，TSLP還通過影響Th17細胞分化參與低T2型哮喘[24]。因此，靶向TSLP具有治療廣泛哮喘的前景。幾種TSLP抑制劑如MK-8226、RG7258、ASP7266在進行Ⅰ期臨床試驗后停止開發。Tezepelumab是全人源性的抗TSLP單克隆免疫球蛋白G2λ抗體，通過特異性結合TSLP，阻斷TSLP與TSLP受體的相互作用[43]，從而抑制免疫細胞釋放相關的促炎性細胞因子，達到防止哮喘發作并改善哮喘控制的作用，是最近被美國藥監局批準用于重癥哮喘的生物治療藥物，其療效已在多項研究中證明[44]。Ⅲ期試驗結果發現Tezepelumab能降低血液嗜酸性粒細胞計數、呼出氣一氧化氮和免疫球蛋白E水平，接受Tezepelumab的重癥哮喘患者急性發作更少，肺功能的改善，哮喘控制水平和及生活質量更好，且不良反應無明顯增加[45]。抗TSLP的全人源單鏈可變區片段（single-chain variable fragment，scFv）抗體具有更高的特異性，表現出更高的親和力，和更低的免疫原性。初步實驗表明，scFv29在與TSLP受體的競爭中具有更強的結合TSLP的潛力，可降低DC的成熟率。因此，scFv29被認為是阻斷TSLP信號的中和抗體，目前尚需進一步研究[46]。此外，CSJ-117作為一種靶向TSLP的新興藥物，目前處于Ⅱ期臨床試驗中。
3.2 IL-25
IL-25作為警報素家族的一員，由氣道上皮產生，通過與其受體結合，誘導嗜酸性粒細胞增多和IL-4、IL-5和IL-13的產生[28]，從而參與T2型炎癥。目前抗IL-25的首個單克隆抗體XKH001處于Ⅰ期臨床試驗中，研究結果有待發表。
3.3 IL-33
IL-33是主要由氣道上皮細胞等產生的關鍵細胞因子，可誘導各種細胞因子的產生，包括IL-4、IL-5和IL-13[47]，與TSLP協同促進2型炎癥反應。目前正在研究的抗IL-33單克隆抗體包括Etokimab、REGN3500、Itepekimab等。Ⅱa期臨床研究結果顯示Etokimab對重度特應性皮炎[48]、花生過敏者[49]均有良好臨床效益，且安全性和耐受性良好。Ⅱ期臨床試驗表明Itepekimab在中度至重度哮喘患者中能改善哮喘癥狀和生活質量，并降低血液嗜酸性粒細胞計數，且無不良反應增加[50]。
3.4 TLRs
TLRs 作為一種重要的模式識別受體，廣泛分布于多種組織細胞，包括氣道上皮細胞。TLRs通過協調固有免疫和適應性免疫，在調控哮喘氣道上皮屏障功能、促進氣道炎癥中發揮重要作用。既往研究表明TLRs在細胞生理病理中起雙重調節作用[51]，目前已經發現了11種不同的TLRs[52]。TLRs信號的失調可導致多種病理生理改變，因此針對TLRs信號通路的激動劑和拮抗劑可能是有希望的候選藥物。既往研究發現TLR激動劑可作為免疫治療劑或疫苗佐劑，用于治療癌癥、過敏和傳染病。單磷酸脂A作為TLR4激動劑，已成功應用于治療對花粉過敏的變應性鼻炎和哮喘患者，其有效性和安全性在臨床試驗中得到了證實[53-54]。QbG10是TLR9激動劑，可被包裝成CYT003-QbG10的病毒樣納米顆粒制劑。研究顯示，在停止吸入類固醇激素的HDM致敏的哮喘患者中，每周7次注射CYT003-QbG10可顯著改善鼻炎癥狀，提高第1秒用力呼氣容積（forced vital capacity in one second，FEV1）和哮喘控制水平[55]。相反，對于1018ISS作為TLR9激動劑，Gauvreau等[56]研究發現，每周霧化36 mg 1018ISS，持續4周的治療不會顯著改善哮喘患者的FEV1或呼吸道癥狀。TLRs作為重癥哮喘的潛在治療靶點還有待進一步的臨床研究。
4 結語
重癥哮喘治療效果差，生物治療已成為重癥哮喘的新興手段，部分單克隆抗體已批準上市。目前可用于重癥哮喘治療的單克隆抗體藥物包括Omalizumab、Mepolizumab、Reslizumab、Benralizumab、Dupilumab等，這些單克隆抗體對高T2型重癥哮喘患者有效，但對低T2型重癥哮喘患者療效欠佳。因此，重癥哮喘的治療需求仍未得到滿足。氣道上皮作為呼吸道的第一道防線，是重癥哮喘發病機制的核心環節。針對氣道上皮相關的潛在生物標志物的研究有望為重癥哮喘的治療提供新的思路。本文重點介紹了重癥哮喘氣道上皮細胞損傷機制及生物標志物，并探討了上皮來源相關靶向藥物TSLP、IL-25、IL-33、TLRs的臨床研究進展，為闡明氣道上皮的重要性及進一步研究提供依據，為重癥哮喘的治療提供新的切入點。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。