糖皮质激素对肥大细胞脱颗粒的快速抑制作用及其非基因组机制

摘要

糖皮质激素是一类具有生物活性的甾体激素，在机体的发育分化、物质代谢及免疫调节等方面发挥着重要作用，是应激反应的枢纽。糖皮质激素作用机制的研究是一直生命科学领域的研究热点之一，并具有重要的理论意义和应用价值。既往普遍认为，糖皮质激素是在与其胞内(核)受体结合后，启动并调控相关基因的表达及蛋白质的合成，通过基因组机制实现其生理药理功能，此即经典的基因组机制[2-5]。其特点是应答时间较长，通常在三十分钟以上。相对于上述传统的基因组机制，近年来的研究发现糖皮质激素还可以不依赖基因组途径对多种组织和细胞产生快速作用，并统称为非基因组机制。非基因组作用机制具有起效时间快，数秒到几分钟内即可发生，效应不能为基因转录和蛋白质合成抑制剂阻断等特点。 先前关于糖皮质激素非基因组机制的研究报道，基本上是对神经、内分泌系统的调节作用。但是糖皮质激素主要作为抗过敏、抗炎药物和免疫抑制剂广泛应用于临床，在对一些过敏性疾病的治疗中，糖皮质激素是目前最有效的药物之一。那么糖皮质激素是否在调节免疫反应中对免疫细胞也存在非基因组机制介导的快速作用呢?在免疫细胞中，肥大细胞作为过敏反应的原发效应细胞之一，其在被抗原激活特定信号转导通路后，不仅脱颗粒分泌炎性介质，还分泌相当数量的多种细胞因子，在过敏性疾病的发生和发展中起着关键性的作用。为阐明糖皮质激素对肥大细胞脱颗粒可能的快速作用和非基因组机制，及其在快速缓解过敏性反应中的作用。本课题进行了以下研究： 建立动物过敏性反应模型，研究糖皮质激素对过敏性哮喘豚鼠肺功能变化的快速作用；肺组织甲苯胺蓝染色结合计算机图像分析，观察糖皮质激素对气道肥大细胞脱颗粒的快速作用。建立体外抗原激发肥大细胞脱颗粒模型，采用全细胞膜片钳技术实时监测膜电容变化，荧光法检测组胺释放，研究糖皮质激素对肥大细胞囊泡分泌和炎性介质释放的快速作用及非基因组机制。采用钙离子荧光影像系统联合膜电容检测技术和光解释放技术，研究胞内钙信号在糖皮质激素对肥大细胞脱颗粒快速非基因组信号转导通路中的意义。应用WesternBlot方法检测抗原激发肥大细胞脱颗粒时PKC磷酸化的水平，探讨PKC激活在糖皮质激素对肥大细胞快速非基因作用中参与的可能机制。 主要研究结果如下： 1.整体动物水平的研究表明：在豚鼠过敏性哮喘模型上，吸入糖皮质激素(布地奈德)在10min内即可快速抑制反映哮喘严重程度的肺阻力和动态顺应性变化，提示非基因组机制参与的可能； 2.组织器官水平的研究表明：吸入糖皮质激素(布地奈德)能明显被抑制过敏性哮喘豚鼠气道肥大细胞脱颗粒，提示肥大细胞是糖皮质激素对过敏性反应快速作用的靶环节之一； 3.细胞水平的研究表明：在体外抗原激发肥大细胞脱颗粒模型上，糖皮质激素(皮质酮)预孵育可以剂量依赖性的快速抑制抗原激发的肥大细胞囊泡分泌。这种作用也可以在偶联了牛血清白蛋白的糖皮质激素(GC-BSA)上重现，并且不能被糖皮质激素经典胞内受体拮抗剂(RU38486)和蛋白合成抑制剂(放线菌酮)阻断，确证了非基因组机制的存在； 糖皮质激素(皮质酮)预孵育可以剂量依赖性的快速抑制抗原激发的肥大细胞组胺释放。这种作用也可以在偶联了牛血清白蛋白的糖皮质激素上重现，并且不能被糖皮质激素经典胞内受体拮抗剂和蛋白合成抑制剂阻断。同时，糖皮质激素对组胺释放的抑制还有着明显的时间特征。 4.分子水平的研究表明：糖皮质激素(皮质酮)预孵育可以快速抑制抗原激发肥大细胞脱颗粒时胞内游离钙离子浓度的升高，且与其对囊泡分泌的作用同步；光解钙离子释放钳制胞内游离钙变化，糖皮质激素快速作用则被阻断，提示胞内钙信号是糖皮质激素快速抑制激发肥大细胞脱颗粒信号转导通路中的关键信号分子之一。 糖皮质激素可以快速抑制抗原激发肥大细胞脱颗粒时PKC的磷酸化，具有剂量依赖性，且不能被糖皮质激素经典胞内受体拮抗剂和蛋白合成抑制剂阻断。 本课题将糖皮质激素快速非基因组机制研究，从神经、内分泌系统扩展到免疫系统，为糖皮质激素对免疫反应的调节作用提出了新的机制：通过非基因组机制快速影响抗原激发肥大细胞脱颗粒时以胞内游离钙为核心的信号转导通路及的PKC磷酸化，进而抑制肥大细胞囊泡分泌和炎性介质释放，快速缓解Ⅰ型超敏反应。所获得的信息可能为糖皮质激素的临床应用和新产品开发提供新的策略，从而将糖皮质激素快速非基因组机制研究从基础理论研究扩展到应用领域。同时为探讨糖皮质激素非基因组机制在应激条件下对免疫反应快速调节作用中的意义提供了新的研究思路。

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综述甾体激素对免疫细胞快速作用的非基因组机制

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