白三烯在咳嗽变异性哮喘发病机制中的作用

咳嗽变异性哮喘（cough variant asthma，CVA）以咳嗽为唯一或主要表现，无明显喘息和气促等症状，是我国慢性咳嗽的主要病因，约占专病门诊患者的三分之一以上。一般认为CVA与典型支气管哮喘（bronchial asthma，BA）发病基础相同，但也存在某些差异。病程长、气道反应性高、诱导痰嗜酸粒细胞比例高和出现气道外过敏性反应是CVA患者发展为典型BA的高危因素。

白三烯（leukotrienes，LTs）是一类重要的炎症介质，由细胞膜磷脂释放出的花生四烯酸，经5-脂氧酶（5-lipoxygenase, 5-LO）途径代谢产生，与特异性受体结合而发挥作用。长期以来，白三烯在BA发病机制中的作用受到广泛关注，但在CVA发病机制中的作用研究较少。因发现糖皮质激素不敏感的CVA患者经白三烯受体拮抗剂（leukotriene receptor antagonists，LTRAs）治疗好转，相关研究才逐渐增多。日本呼吸学会指南（2012版）推荐，当CVA患者对吸入性糖皮质激素不敏感或耐受时，LTRAs作为二线用药；国内指南对LTRAs治疗CVA的地位尚无定论。通过对白三烯在CVA发病机制中作用的阐述，将有助于深入理解CVA的发生、演变过程，并进一步提高治疗的针对性。

一、白三烯的类型、生物活性和特异性受体

1．类型及生物活性：

白三烯主要有6种类型：LTA₄、LTB₄、LTC₄、LTD₄、LTE₄和LTF₄，其中LTA₄为不稳定的中间产物。根据生物学特性，白三烯可分为两大类：（1）半胱氨酰白三烯（cysteinyl leukotrienes，CysLTs）：包括LTC₄、LTD₄、LTE₄和LTF₄，前者依次为后者的合成前体物质，以LTF₄活性最弱。CysLTs主要由嗜酸粒细胞产生，也是嗜酸粒细胞的趋化因子，可引起支气管平滑肌收缩、黏液分泌和黏膜水肿。此外，巨噬细胞、肥大细胞和单核细胞等也能产生CysLTs；（2）无半胱氨酸的二羟基白三烯：即LTB₄及其同分异构体，主要由中性粒细胞产生，是已知最强的中性粒细胞趋化因子，可促进白细胞脱颗粒，并刺激T淋巴细胞分泌IL-5和超氧阴离子等。

2．特异性受体：

与其生物活性相对应，白三烯的特异性受体主要分为半胱氨酰白三烯受体（CysLT Recepter，CysLTR）和LTB₄受体（LTB₄ Recepter，LTB₄R）。CysLTR为细胞表面受体，属G蛋白偶联受体超家族。根据其对经典受体拮抗剂的敏感性主要分为CysLT₁R和CysLT₂R，前者敏感，后者不敏感。CysLT₁R与LTD₄的亲和力极高，主要表达于鼻黏膜、气道平滑肌细胞、支气管间充质母细胞和血管内皮细胞，绝大多数由CysLTs介导的气道炎症均通过CysLT₁R产生。CysLT₂R主要表达于人类心脏，介导血管内皮的变化，也可表达于支气管黏膜上皮、平滑肌细胞及炎症细胞，引起支气管平滑肌收缩。尽管在CysLTs介导的炎症反应中，LTE₄是主要作用成分，但其与上述两类CysLTR的亲和力极低，主要通过其他亚型/类型受体发挥作用，已经发现的有CysLT_ER、GPR99、GPR17和P2Y₁₂等。这些受体类型的发现，深化了白三烯在哮喘发病机制中作用的认识，同时也提供了抗白三烯治疗的新靶点，但其介导的病理生理学改变尚不完全明确，仍需进一步研究。LTB₄R属G蛋白偶联受体超家族，根据其特异性、表达模式和对LTB₄亲和力的差异分为BLT₁和BLT₂，前者亲和力高，后者亲和力低。BLT₂在机体中广泛表达；BLT₁则主要表达于粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、肥大细胞、树突状细胞和T细胞。

二、白三烯与CVA的气道炎症

CVA是由嗜酸粒细胞、肥大细胞和T淋巴细胞等多种炎症细胞参与的慢性、变态反应性气道炎症，各年龄组均可患病。目前研究发现，CVA患者的临床表现较典型BA患者轻，而二者中央气道黏膜组织活检和支气管肺泡灌洗液（BALF）中的嗜酸粒细胞增多程度基本相似。王娇莉等观察到CVA患者诱导痰的中性粒细胞百分比较健康者明显升高，与BA患者相当，表明中性粒细胞性气道炎症在CVA患者也同样存在。Kawai等经过临床研究发现，CysLTs在CVA发病早期的作用机制主要与肥大细胞的活性有关，且愈早使用孟鲁司特治疗的CVA患者疗效愈好。孟鲁司特是CysLT₁R拮抗剂，而白三烯中仅LTC₄、LTD₄与CysLT₁R亲和力高，因此该药主要通过特异性阻断上述两种介质而发挥作用，使用该药未见好转的患者，可能与其他白三烯亚型的持续作用有关；再者，患病时间越长，气道炎症机制越复杂，气道结构改变越明显，对治疗效果的影响也更大，因此治疗时机、治疗剂量和治疗维持时间的把控皆非常重要。

三、白三烯与CVA的气道重塑

慢性炎症的反复刺激可导致气道结构的改变。CVA以嗜酸粒细胞浸润为主的气道重塑，主要表现为：（1）杯状细胞增生、血管扩张/重塑；（2）支气管黏膜下层增厚，厚度介于正常人和BA患者之间；（3）支气管黏膜的部分组织学结构改变，与长期非哮喘的慢性咳嗽患者相似。CVA患者的临床表现主要与中央气道病变有关，而BA患者的喘息和气促则主要由外周气道病变所致，因此对比二者中央、外周气道改变的差异可能更有价值，应成为今后的重点研究方向。Poulin等发现在JNK、ERK、AP-1复合物和Sp1的参与下，LTD₄可通过CysLT₁R激活单核细胞和支气管平滑肌细胞产生VEGF，促进气道血管生成。Halwani等观察到BA患者外周血分离出的嗜酸粒细胞，可通过释放大量CysLTs（LTC₄为主）产生独立于细胞外基质、TGF-β和TNF-α的气道平滑肌细胞增生作用，但具体机制尚未完全明确；健康者外周血中分离出的嗜酸粒细胞虽可释放一定量的白三烯，但不具有上述效应，表明大部分CVA患者气道嗜酸粒细胞浸润程度与BA患者相似，但气道重塑和临床表现较轻，可能与CVA嗜酸粒细胞的致敏程度较弱、后续白三烯的数量和种类产生较少有关。如前文所述，LTE₄主要通过其他类型受体发挥作用，因此该实验也存在LTE₄通过这类受体介导气道重塑的可能，若分别将三种CysLTs单独试验，最终的结论可能更具针对性。目前研究认为LTC₄和LTD₄是介导气道重塑的主要白三烯类型，嗜酸粒细胞及气道平滑肌细胞参与该过程并具有放大作用，LTE₄受体类型的特殊性使CysLTs亚型的作用研究欠缺较多。这些情况对CVA的发生以及严重程度的影响是否一致皆未明确。由于CVA与BA患者气道重塑的差异，使得如何阻止这种变化的进程具有重要意义，经典LTRAs能否抑制或减轻CVA的气道重塑和向BA的进展，仍存在争议，需要更深入的实验和临床研究。

四、白三烯与CVA的气道高反应性

气道炎症是产生气道高反应性（AHR）的主要机制。BA患者吸入乙酰甲胆碱可刺激LTB₄释放，而健康人群则未观察到这一现象；此外，LTE₄在BA患者中呈浓度依赖性增强组胺的作用，产生明显的AHR。McAlexander等发现激活TRPV₄（transient receptor potential vanilloid 4）能诱导白三烯释放，使人离体气道强烈收缩，该作用可被TRPV₄、5-LO或CysLT₁R拮抗剂阻断，而TRPV₄的激活与气道收缩无直接关系；并首次描述了TRPV₄在人肺泡巨噬细胞的表达。王娇莉等通过临床试验发现，CVA、嗜酸粒细胞性支气管炎（EB）和BA患者诱导痰中，LTC₄浓度均明显高于健康者，其中EB患者低于CVA和BA患者；EB组诱导痰中，PGE₂浓度高于CVA、BA和健康对照组；CVA和BA组诱导痰中，LTC₄/PGE₂比值明显高于EB组，以上结果均有统计学差异。由于EB患者缺乏AHR表现，因此研究者认为，LTC₄浓度高和LTC₄/PGE₂比值高是导致AHR的炎症基础，而PGE₂浓度高则会抑制AHR的产生。该实验的研究者只分析了主要反映中央气道炎症的诱导痰，而缺乏反映外周气道炎症的证据，BALF能弥补这一缺憾。既往研究表明EB、CVA和BA患者的中央、外周气道炎症存在差异，且AHR主要由外周气道炎症所致，若同时将诱导痰和BALF进行对照研究，可能会更全面地阐释LTC₄和PGE₂在AHR的作用。许多研究均显示CVA患者气道的敏感性和反应性，皆介于正常人和BA患者之间，但一直缺乏与该差异产生相关机制的研究。尽管有缺憾，王娇莉等的研究也给了我们很好的启发，即通过对照研究CVA与BA患者诱导痰和BALF中各类白三烯亚型浓度的差异，可能有助于进一步探讨AHR的发生机制。

五、白三烯与CVA的咳嗽受体

咳嗽受体分布于呼吸器官的各个部位，但主要在中央气道。目前对于CVA患者咳嗽受体敏感性是否升高存在争议。McAlexander等发现内源性CysLTs参与了迷走神经刺激诱发的气道平滑肌收缩，其中LTD₄可诱导气道C类纤维神经元细胞膜的去极化，增强动作电位依赖的速激肽释放。Taylor-Clark等发现LTD₄可通过CysLT₁R增强感觉神经纤维刺激因子，如温度、气媒刺激物和过敏性介质（组胺、缓激肽）等的刺激作用，增加神经兴奋性和反射反应。前述研究提示，CVA患者气道炎症产生的白三烯可能在一定程度上与迷走神经的兴奋性及气道咳嗽受体的敏感性增加有关，该作用对过敏原的刺激尤其明显。Watanabe等发现气道在过敏性炎症条件下，某些炎症介质可使表达于气道感觉神经的TRPV₁（transient receptor potential vanilloid 1）密度升高，提示长期处于嗜酸粒细胞性气道炎症的CVA患者，可因中央气道咳嗽受体的表达增强和持续兴奋而出现慢性咳嗽，但白三烯在该过程的地位和作用机制仍未完全明确。无论将来的最终研究结果如何，白三烯对产生咳嗽症状的作用都是毋庸置疑的，因此抗白三烯治疗对缓解CVA患者的咳嗽症状是有效的。

六、白三烯与CVA的非气道过敏反应

CVA以Th2细胞介导的嗜酸粒细胞性气道炎症为主要特点，程度较BA患者轻，多数CVA患者有过敏性疾病史或家族史。Takemura等发现典型BA患者血清的总IgE明显高于CVA患者（P<0.000 1），有更广的过敏原谱和更强的过敏反应；随访发现，与未出现喘息症状的CVA患者相比，最终发展为BA的CVA患者的过敏原谱更广、过敏反应更强。由于CVA患者血清IgE较BA患者低，可能导致IgE介导的后续炎症介质释放减少，从而产生较轻的过敏反应，因此明确CVA与BA的IgE或炎症介质的分界值，可能具有重要意义；随着CVA发展为BA，患者过敏体质的潜能可能逐渐被激发和放大。LTE₄可介导皮肤风团、荨麻疹形成，在变态反应中具有重要作用，Bankova等发现吸入变应原后，表达于呼吸道上皮细胞的GPR99可通过LTE₄介导黏蛋白分泌、黏膜下层水肿，并调节杯状细胞的基线数。Doherty等发现肺的2型淋巴样细胞（type 2 innate lymphoid cells, ILC2）存在稳定的CysLT₁R表达，当过敏疾病较严重时，吸入变应原可释放LTD₄，通过CysLT₁R导致肺ILC2的增殖和蓄积，产生与获得性免疫无关的气道嗜酸粒细胞增多，并刺激ILC2产生大量STAT6依赖的Th2细胞因子，如IL-4、IL-5和IL-13等。目前多数研究提示CVA患者的过敏反应轻于BA患者，但具体的炎症指标缺乏明确有效的界限，这种缺失将会导致研究结论推广的困难，至少增加CVA发病机制及治疗中的不确定性，比如：（1）是否所有BA出现的过敏反应机制都会在CVA出现？（2）若二者过敏反应机制相同，CVA的过敏反应是否达到了对治疗出现应答的临界值？（3）白三烯在CVA过敏反应中的作用比重如何？因此白三烯在CVA患者气道及气道外过敏反应的发病机制及抗过敏治疗中的作用仍需进一步探讨。

七、结语与展望

白三烯（主要为CysLTs）介导CVA患者产生以嗜酸粒细胞浸润为主的气道炎症、气道重塑、AHR和慢性咳嗽，但有关咳嗽受体敏感性是否增高存在较大争议。白三烯在CVA患者气道及气道外过敏反应的发病机制及抗过敏治疗中的作用有待进一步探讨。CVA患者的临床表现轻于BA患者，可能与炎症细胞致敏性弱和过敏体质弱有关。目前临床治疗CVA使用的LTRAs主要为CysLT₁R拮抗剂，短期效果明确，长期应用能否抑制或减缓其病程的进展仍不明确；部分患者治疗无效，可能与其他白三烯亚型的作用或药物剂量使用不足有关，CysLT₁R/CysLT₂R拮抗剂和LTE₄特异性受体拮抗剂皆具研究和应用价值。CVA患者炎症指标界限的模糊，使得特异性抗白三烯治疗的开始时机、使用剂量和维持时间皆缺乏定论。

引用: 龚琳婧, 佘君, 朱蕾. 白三烯在咳嗽变异性哮喘发病机制中的作用 [J] . 中华结核和呼吸杂志,2019,42 (3): 219-222.

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