在过去几十年里，我国居民肺部疾病的发病率和死亡率仍在迅速上升，耗费着巨大的卫生保健费用[1,2]。人体在呼吸过程中， 肺泡上皮细胞和肺泡巨噬细胞等气道细胞暴露于烟雾、 花粉、 灰尘和病原体等异物中， 被认为是肺部疾病发生的主要和关键因素[3]。病理上， 肺部疾病的主要特征是肺泡上皮细胞完整性的改变、 炎症细胞的浸润和上皮细胞间质化改变[4];在发病机制方面， 越来越多的证据表明， 晚期糖基化终末产物受体(receptor for advanced glycation end product, RAGE)与重症肺炎、 哮喘、 慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)、 特发性肺纤维化和肺癌等肺部疾病相关[5,6,7,8,9]。本综述旨在探讨RAGE与肺部疾病的相关性及中医药对其的干预作用， 以期为改善肺部疾病提供新思路和新方法。

1、RAGE的来源及生物学功能

RAGE是免疫球蛋白超家族的成员， 除全长形式RAGE(full-length membrane-bound RAGE, mRAGE)外， RAGE还以可溶性形式(soluble RAGE, sRAGE)存在， 其特征是缺乏mRAGE中发现的跨膜和胞质结构域， 包括裂解RAGE(cleavage RAGE, cRAGE)和内源性分泌RAGE(endogenous secretory RAGE, esRAGE)2种亚型， 主要作为mRAGE的竞争者发挥作用， 并抑制各种mRAGE依赖性的细胞信号转导[10]。最初， RAGE因具有与晚期糖基化终末产物(advanced glycosylation end product, AGE)结合的能力， 在糖尿病患者中被发现[10]。随后的研究发现， RAGE是一种能与高迁移率族蛋白B1(high mobility group protein B1, HMGB1)、 S100蛋白家族(S100 protein, S100)、 β-淀粉样蛋白(amyloid β-protein, Aβ)和淀粉样蛋白纤维(amyloid fibril, AF)、 β2-整合素(Macrophage 1 antigen, Mac-1)、 LPS等多种不同配体相结合的信号转导受体， 且在内皮细胞、 成纤维细胞、 单核巨噬细胞和T淋巴细胞等多种类型细胞的表面表达[11]。正常情况下， RAGE表达量较低， 但在病原微生物感染和氧化应激条件下会迅速升高， 并与不同来源和不同分子性质的配体相结合以发挥不同作用， 如在内皮细胞中调节血管内皮细胞黏附因子的表达；在成纤维细胞中调节胶原蛋白的产生；在单核细胞中调节趋化因子水平， 促进血栓形成分子的表达；在淋巴细胞中激活MAPK信号通路， 刺激IL-2的促淋巴细胞增殖作用和IL-2细胞因子的形成， 促进不同细胞中各种炎症介质的表达， 造成过度的、 持续的炎症反应， 导致机体的进一步损伤[12]。

2、RAGE介导的肺部疾病

研究表明，RAGE可与多种配体结合， 在糖尿病肾病、 视网膜病变、 心血管疾病、 骨质疏松及衰老相关疾病等多种疾病的发病机制中起作用[10]。独特的是， 肺组织有非常高的基础RAGE水平， 这表明RAGE在肺组织中可能具有其在其他组织中不同的一些功能。RAGE参与调控肺泡上皮细胞的肺液体平衡和炎性因子释放， 是维持肺稳态的主要因素， 在肺生理和许多病理状态中都有重要作用[13,14]。

2. 1 RAGE与重症肺炎

重症肺炎是一类具有严重中毒症状或并发症的肺炎，一旦发生，病情进展快、治疗难度大、费用高、预后差，易演变成全身炎症反应综合征、脓毒性休克，甚至是多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome, MODS)而导致死亡， 病死率可达50%以上[8]。早期识别重症肺炎并进行对症处理是提高患者生存质量和改善预后的关键。作为近年来新发现的感染标志物， RAGE参与重症肺炎的发展。邱少聪等[8]通过临床观察发现， RAGE水平与肺炎的病情严重程度呈正相关(r=0.472, P=0.000)。重症肺炎的发病机制尚未完全明确， 已知免疫失衡是其主要发病机制之一。卢幼然等[15]研究证实， HMGB1是致免疫失衡的关键因子， HMGB1与RAGE结合后， RAGE能够激活MAPK信号转导通路， 促进细胞核释放和激活NF-κB, 同时NF-κB也是RAGE基因的核转录因子， 可上调RAGE的表达， 进而促进细胞的炎症级联反应， 导致重症肺炎的发生。亦有研究发现因新型冠状病毒所致的重症肺炎患者体内HMGB1/RAGE高表达， 且研究发现RAGE基因缺陷型小鼠受到部分保护进而免受新型冠状病毒引起的致死性肺炎， 使用特定HMGB1、 TLR4或RAGE拮抗剂的成功临床前治疗结果进一步支持HMGB1/RAGE/TLR4轴是重症肺炎发病机制的核心[16,17]。RAGE不仅可作为重症肺炎患者早期识别的标志物， 而且也从免疫失衡方面阐述了该病的潜在机制， 同时， 也为重症肺炎的治疗提供了新的靶点。

2. 2 RAGE与支气管哮喘(bronchial asthma)

支气管哮喘(简称哮喘)以广泛而多变的可逆性呼气气流受限为特征， 可导致反复发作的喘息、 气促、 胸闷和(或)咳嗽等症状， 其本质和核心是多种因素引起和加重的慢性气道炎症[18]。2019年全球哮喘防治倡议(Global Initiative for Asthma, GINA)强调呼吸道刺激物是哮喘最重要的致病因素[19]。呼吸道上皮细胞产生的趋化因子和细胞因子激活炎症细胞， 帮助清除呼吸道刺激物， 在哮喘致敏和炎症的发生中起保护作用， 但过度的保护反向导致了哮喘的慢性气道炎症[20]。RAGE是呼吸道上皮细胞表达的几种PRR之一， 可以同时识别PAMP和损伤相关分子模式(damage-associated molecular pattern, DAMP), 呼吸道上皮细胞RAGE的异常表达在哮喘的发病机制中起重要作用[20]。先前已有研究分析了健康人群和不同程度哮喘患者气道上皮细胞RAGE的表达差异， 结果显示相较健康人群， 哮喘患者上皮细胞RAGE的表达量增加， 且重症哮喘患者表达量最高[21]。RAGE的功能是放大细胞炎症反应， 除与HMGB1配体结合激活下游信号通路导致哮喘炎症反应的发生外， Huang等[5]发现在甲苯二异氰酸酯(toluene diisocyanate, TDI)诱导的哮喘小鼠模型中， RAGE通过促进β连环蛋白(β-catenin)从膜到核的移位激活β连环蛋白， 促进炎症反应的发生， 但通过RAGE抑制剂干预后发现哮喘小鼠β连环蛋白转位到细胞核的作用有所减弱， 并且炎症反应减轻， 验证了RAGE和β连环蛋白在哮喘进展中的重要性。这也为哮喘的治疗提供了一种有趣的可能性， 即抑制RAGE或β连环蛋白可能是治疗哮喘的有效策略。

2. 3 RAGE与COPD

COPD是以持续存在的呼吸道症状和气流受限为特征， 通常与暴露于有毒颗粒或气体引起的气道和(或)肺泡异常有关， 是以气道、 肺实质和肺血管的慢性炎症为特征的慢性疾病。其中， 慢性阻塞性肺疾病急性加重(acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease, AECOPD)是导致COPD患者死亡的重要原因， 截至2020年， COPD已居全球死亡原因的第3位[22]。AECOPD的发病与气道慢性炎症加重有关， 越来越多的证据表明， RAGE同样在AECOPD发病机制中发挥作用。高曾艳等[7]检测了23例AECOPD患者与36例健康查体者血清HMGB1、 TNF-α及sRAGE的表达水平并进行了相关性分析， 发现与健康查体者相比， AECOPD患者血清中HMGB1及TNF-α水平升高， sRAGE水平降低。初步推测在AECOPD阶段， HMGB1从细胞核释放至细胞外与RAGE结合， 上调下游炎性因子TNF-α的水平， 同时， 作为RAGE缺乏跨膜和胞质结构域的一个亚型， sRAGE竞争性结合HMGB1, 代偿性地阻止炎症的发展， 共同参与了AECOPD的病程。钙结合蛋白S100A8 和 S100A9属于S100蛋白家族， 通常以S100A8/A9异源二聚体的形式存在， 是 DAMP的一类成员， 作为RAGE的另一类配体， 也参与COPD的发生、 发展。全紫瑶等[23]指出S100A8/A9和sRAGE水平与气流受限严重程度和血清炎症介质水平相关， COPD患者血清S100A8/A9和sRAGE联合检测对COPD诊断效能的ROC AUC达0.966(95% CI: 0.950～0.983)。因此， 特别是对于一些无法配合完成肺功能检测的患者来说， S100A8/A9和sRAGE水平可以作为诊断和随访的候选生物学标志物和预测指标。Chen等[24]研究了RAGE在香烟烟雾(cigarette smoke, CS)诱导的COPD呼吸道炎症中的作用， 发现RAGE敲除可减轻CS诱导的COPD小鼠炎症反应， 且通过qRT-PCR证实了其共同配体S100蛋白(S100A8和S100A9)表达水平显著下调(P<0.05), 进一步说明了S100A8/A9和sRAGE不仅可作为一种生物学标志物诊断和预测COPD, 同时也是该病潜在的治疗靶点。

2. 4 RAGE与特发性肺纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)

IPF是一种病因未明的进行性、 不可逆性、 致死性肺间质性疾病， 以复发性肺泡上皮损伤、 异常组织修复和过度基质沉积为特征， 患者通常在确诊后3年内因肺实质进行性纤维化而死亡[25]。与胶原血管疾病或石棉沉积导致的继发性肺纤维化不同， IPF的病因及机制尚不清楚。因此， 迫切需要有效的生物标志物来加强早期诊断， 并采用新的有效治疗方法阻止疾病进展， 提高患者的生活质量和存活率。既往的报道提示， RAGE在IPF的发病机制中起重要作用， 与健康对照组相比， IPF受试者全肺组织中RAGE和esRAGE总体表达降低， 且低水平的esRAGE与IPF患者的急性期加重风险、 存活率下降及肺移植率上升等不良预后相关， 这与其他肺部炎症性疾病的情况相反[26,27]。作为一个预测IPF预后的生物标志物， esRAGE具有很强的潜力。然而， 尚不清楚与IPF进展相关的esRAGE水平降低是促成病理因素， 还是归因于IPF过程中Ⅰ型肺泡上皮细胞(alveolar type 1, AT1)的损伤， 因为RAGE主要表达于肺泡上皮细胞(alveolar epithelial cell, AEC), 尤以在AT1中的表达量最为显著[28]。在IPF的动物模型中， RAGE所发挥的作用也是令人迷惑的， 暴露于博来霉素、 石棉或二氧化硅的IPF小鼠全肺RAGE与sRAGE的水平均降低， 与野生型小鼠相比， RAGE基因敲除小鼠可免受博来霉素诱导的肺纤维化的影响；但在石棉模型中， 与野生型小鼠相比， RAGE基因敲除小鼠的肺纤维化加剧；在二氧化硅模型中， 两组小鼠出现类似程度的纤维化[28]。因此， sRAGE或RAGE的小分子拮抗剂能否作为IPF的一个治疗靶点， 仍需进一步探究。

2. 5 RAGE与非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)

NSCLC是包括肺腺癌(lung adenocarcinoma, LADC)、 肺鳞状细胞癌(lung squamous cell carcinoma, LSQCC)等组织学类型的肺癌， 占肺癌的80%～85%, 大部分患者一旦确诊就已经处于晚期， 目前临床治疗以放疗、 化疗为主， 大多预后较差[29]。RAGE及其配体在包括前列腺癌、 胃癌、 乳腺癌和结肠癌在内的各种类型的恶性肿瘤中均表达升高， 并与肿瘤转移和不良预后有关[30,31,32]。与大多数癌症相反， RAGE在人NSCLC中表达下调， RAGE的下调被认为与NSCLC的生长和侵袭性呈正相关， 因此被认为是NSCLC的诊断标志物。有假说提出RAGE作为一种保护性因子抑制了NSCLC癌细胞的迁移， 从而减缓肿瘤转移速度。何美伦等[33]通过体外试验验证了此观点， 对比无RAGE配体刺激的空白组， 羧甲基赖氨酸-晚期糖基化终末产物(Nε-carboxymethyllysine-advanced glycation end product, CML-AGE)及S100B胞外配体刺激组对人肺腺癌细胞A549的迁移有明显的抑制作用， 且呈现出浓度依赖性。除了与细胞外配体结合， RAGE与细胞内信号分子的结合在信号转导的过程中同样起重要作用。有研究报道， RAGE胞内端可与下游信号分子透明基因相关形成蛋白1(diaphanous-related formin 1, DIAPH1)结合， 促进RAGE-DIAPH1复合体的形成， 促进胞外配体对RAGE的刺激作用， 从而参与NSCLC的进展过程[33]。高表达水平的蛋白激酶B(protein kinase B, PKB)和PI3K在包括NSCLC在内的许多癌症细胞中被发现， 并参与促进肿瘤细胞增殖、 生长、 转移和肿瘤血管生成[34,35,36]。Yu等[36]进一步通过体内试验发现， 与对照组相比， RAGE基因沉默明显抑制了NSCLC小鼠的肿瘤体积。同时， 他们的这项研究还表明， RAGE沉默负向调节 NSCLC细胞株H1975中的PI3K/AKT酪氨酸激酶活性， 从而抑制了NSCLC细胞的集落形成能力以及增殖、 迁移和侵袭潜能[36]。以上这些都突出了靶向RAGE作为NSCLC治疗策略的潜力。

3、中医药对RAGE的调控作用

目前已有很多中药复方、单体被证实可以通过清肺通络、化痰解毒和益气活血等调控RAGE及其介导的细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinase, ERK)、 STAT3和NF-κB等信号通路发挥抗炎、 抗氧化应激、 免疫抑制及改善肺循环等多重作用， 用于治疗重症肺炎、 哮喘和肺纤维化等多种肺部疾病。

3. 1 中药复方

清肺承气汤由《医方考》清气化痰丸合《伤寒论》小承气汤化裁而定，有化痰清肺、泻热通腑之效。刘德智等[37]应用清肺承气汤辅助治疗重症肺炎(痰热壅肺证)患者， 结果显示该方能够显著降低患者血清RAGE、 TNF-α和IL-6等水平(均P<0.01), 发挥抗炎和免疫抑制作用， 缓解肺部炎症， 改善动脉血气。马艳苗等[38]基于网络药理学探讨了麻黄升麻汤防治急性肺损伤的作用机制， 富集分析结果提示靶点主要集中在AGE-RAGE信号通路；并进一步通过LPS诱导的急性肺损伤(acute lung injury, ALI)小鼠模型对该方进行验证， 实验结果显示， LPS致敏后小鼠肺泡灌洗液中sRAGE、 IL-6和TNF-α含量明显升高， 而麻黄升麻汤的干预显著降低了上述3类炎性因子的表达(均P<0.01), RT-PCR结果也证实， 麻黄升麻汤能够显著抑制晚期糖基化终末产物特异性受体(advanced glycosylation end product specific receptor, AGER)、 NF-κB p65的转录活性(均P<0.05)。此外， 亦有研究报道补阳还五汤在体内可降低肺纤维化大鼠肺组织中HMGB1、 RAGE的mRNA表达；在体外可抑制HMGB1刺激引起的肺纤维化A549细胞中ERK1/2、 STAT3和NF-κB p65等蛋白的活化， 从而发挥抗纤维化的作用[39]。

3. 2 中药单体

研究表明，在中医药治疗IPF的处方中黄芪出现的频率最高， 黄芪富含皂苷、 黄酮和多糖等活性成分， 药理实验表明， 黄芪具有大补肺脾、 益气固表、 补气升阳和增强免疫等作用[40]。ERK1/2是RAGE的一个下游因子， 在成纤维细胞增殖和细胞外基质沉积中起着关键作用。黎金浓等[41]研究发现， 黄芪提取物能够降低博来霉素诱导的NR8383细胞中TGF-β1、 前列腺素内过氧化物合成酶2(prostaglandin-endoperoxide synthase 2, PTGS2)含量， 并下调其ERK1/2的表达， 抑制成纤维细胞的活化、 增殖， 从而减缓IPF进展。绿茶性微寒、 味甘苦， 入心、 肺、 胃经， 具有清头目、 除烦可、 化痰和消食等功效。其有效成分表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate, EGCG)能够治疗因PM2.5致敏的哮喘大鼠， 降低哮喘大鼠肺组织中HMGB1和RAGE的mRNA和蛋白表达， 减轻哮喘所致的气道炎症和气道重塑[42]。丹参酮ⅡA是中药丹参的主要活性成分， 可改善COPD大鼠肺功能、 减少炎症细胞浸润及异常的气道黏液分泌。气道炎症是COPD基本的病理特征， 研究发现丹参酮ⅡA能够抑制RAGE胞内下游PI3K/AKT信号通路， 降低TNF-α、 IL-1β、 IL-6、 IL-8和IL-18等炎性因子水平， 改善烟熏联合气管滴注LPS复合造模的老年COPD大鼠气道炎症和肺功能， 且呈浓度依赖性[43]。桔梗皂苷是中药桔梗的主要有效成分， 除了祛痰、 镇咳和抗炎作用外， 也被证明对肺癌细胞有抑制作用。研究发现桔梗皂苷能够通过调控人肺癌A549细胞中的PI3K/AKT、 ERK1/2和Smad2/3信号通路抑制TGF-β1诱导的上皮间质转化[44]。

4、结语

本文阐述了RAGE的来源及其生物学功能， 大量研究表明RAGE及其相关配体参与了不同肺部疾病的发病机制， RAGE不仅作为一个生物学标志物在肺部疾病的早期识别和诊断中发挥作用， 也为RAGE及其相关配体作为防治肺部疾病的治疗靶点提供了可能性。此外， 中医药复方或单体作为祖国医学的独特优势， 在RAGE介导的肺部疾病中也发挥了治疗作用。

不足的是有关RAGE及其配体在肺部疾病中的作用机制的研究仍处于初步阶段， 我们目前还不能够对RAGE在不同肺部疾病之间表达的差异性作出科学系统的解释。一方面， 很多蛋白或基因调节系统也具有多向性功能， 各种调节系统及其网络之间的相互作用与关系非常复杂， 不同细胞类型之间的相互作用及其信号通路并未完全被阐明；另一方面， 中药复方本身具有多成分和多靶点的特性， 即使组方有同样的药物组成， 却又有剂量不同的君臣佐使之分， 炮制过程中也会导致不同药物成分的代谢变化， 这些不确定性是目前阐明复方药物药理作用的难点。中医药理论体系和药理作用如何与疾病分子机制及治疗靶点的研究相结合在许多方面有待深入。此外， 目前的研究多为动物实验， 在实验过程中中药有效成分的浓度和应用剂量并无统一的标准， 这对基础研究向临床实践转化的进程造成了阻碍。在今后的研究中， 可以从这些方面思考， 探索RAGE在肺部疾病中的作用机制， 也为中医药治疗肺部疾病提供更多的科学依据。

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文章来源:王淑敏,李雪军,姜之炎等.RAGE与肺部疾病的相关性及其中医药干预的研究进展[J].现代免疫学,2024,44(02):174-179.