引用本文： 展楠楠, 王益德, 王玲. 鞘脂生物合成調節因子 3與支氣管哮喘的相關性及其研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2023, 22(12): 904-908. doi: 10.7507/1671-6205.202208030 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《中國呼吸與危重監護雜志》版權所有，未經授權不得轉載、改編
支氣管哮喘（簡稱哮喘）是呼吸系統最常見的慢性氣道性炎癥之一，臨床癥狀通常表現為氣促、喘息和咳嗽等[1-2]，影響著全球超300億人，其中5%～10%屬于重癥哮喘患者，給個人及社會造成了沉重負擔。哮喘的發病機制與肥大細胞、T淋巴細胞、嗜酸性粒細胞及各種炎性細胞因子密切相關[3-6]，2007年Moffatt等[7]在Nature雜志上首次發表了哮喘的全基因組關聯研究成果，研究表明人體17q12-21染色體所在的鞘脂生物合成調節因子 3（sphingolipid biosynthesis regulator 3，ORMDL3）是哮喘的易感基因，該基因的發現打開了哮喘診斷與治療的新視角，引起了國內外眾多學者的關注與研究。在不同地域與種族之間進行的多項遺傳學研究，論證了ORMDL3基因的多態性是哮喘發作的危險因素[8-10]。本文通過對以往研究者開展的ORMDL3與哮喘發病的相關性進行綜述，以期對哮喘發病機制及臨床診療提供參考。
1 哮喘的氣道炎癥與氣道重塑
環境與遺傳是影響哮喘發病的雙重因素，支氣管上皮細胞在保護肺臟免受外界環境因素影響方面，起著天然的屏障作用，哮喘患者的活檢標本證明其支氣管上皮結構有著異于常人的缺陷，ORMDL3高表達組哮喘小鼠其氣道厚度顯著高于正常哮喘組小鼠[11]。當支氣管上皮結構受損，環境中的微生物病原體、過敏原體、污染物、香煙煙霧及毒素能夠輕易地侵入氣道組織。侵入組織的變應性抗原被抗原遞呈細胞獲取后激活T細胞，促進Th2細胞分化，其分泌的白細胞介素（interleukin，IL）-4、IL-10、IL-13等細胞因子，能進一步募集巨噬細胞、嗜酸性粒細胞、淋巴細胞以清除變應原。同時當B淋巴細胞受Th2細胞因子激活時，會生成特異性抗體IgE，IgE對肥大細胞和嗜堿性粒細胞具有高度親和性，機體再次接觸到變應性抗原時，能夠迅速介導Ⅰ型超敏反應，引起平滑肌收縮、血管通透性增高、氣道分泌物增加及炎癥細胞聚集等病理反應[12-14]。這些炎癥因子與免疫細胞創造了一個復雜的信號環境，使氣道上皮細胞的損傷進一步加重。眾多研究表明，Th1/Th2和CD4+CD25+Treg/Th17細胞計數的失衡是哮喘氣道炎癥的主要原因[15-17]。與此同時，各種細胞因子及環境刺激等因素亦可直接作用于氣道上皮細胞，導致出現平滑肌細胞的異常增殖、遷移與血管生成等多種生物表型，加之膠原蛋白、非膠原蛋白、彈性蛋白和基質金屬蛋白酶家族成員在內的細胞外基質修復與降解的不平衡，都會對氣道造成不可忽視的損傷，進而加重氣道炎癥與重塑。因此，進一步明確哮喘的發病因素，及早干預氣道炎癥與氣道重塑對哮喘的治療與預后有著重要意義。
2 ORMDL3的生物學特征流行病學概況
ORMDL3位于人體中17q12-21染色體上，是一種錨定在內質網位置的跨膜蛋白，研究者通過反轉錄聚合酶鏈反應檢測了人體多個組織，發現ORMDL3在脾臟、肝臟、外周血及胸腺組織中高度表達[18]，它的主要功能是抑制絲氨酸棕櫚酰轉移酶（serine palmitoyl transferase，SPT），從而從起始端抑制鞘脂生物的合成[19]。哮喘患者和健康匹配對照組的全基因組關聯研究表明，ORMDL3的單核苷酸多態性與兒童期哮喘有關[20]。作為被確定的哮喘敏感基因，ORMDL3啟動子去甲基化后，在靜止及激活的亞細胞群（CD41、CD81、CD191和單核細胞）中均高度表達，這說明ORMDL3 mRNA的表達與Th2細胞因子水平具有相關性[21]。此外，煙霧、粉塵等刺激性氣體暴露可誘發內質網應激（endoplasmic reticulum stress，ERS），導致內質網腔內錯誤折疊的蛋白質積累并觸發未折疊蛋白質反應（unfolded protein response，UPR）[22]。ORMDL3作為內質網上的跨膜蛋白，可以通過激活轉錄激活因子6（recombinant activating transcription factor 6，ATF6）來調節UPR，進而激活NF-kB信號通路，引發內質網超負荷反應，最終釋放炎癥細胞因子；同時內質網在執行URP過程中，還會激活p-ERK，JNK，P38等信號途徑，這些活化的炎癥細胞因子及信號通路參與了細胞的增殖、凋亡與炎癥反應等多種生物學表型[23-25]。基因轉錄的變異是介導哮喘和其他遺傳類疾病易感性的重要機制，基因轉錄的豐度可以被調控因子的多態性改變，這表明了研究哮喘易感基因ORMDL3的必要性。
從流行病學上講，ORMDL3自發現以后在不同地域及不同人群中得到了廣泛驗證。一項納入全球7904例哮喘患者和10874名健康人的數據分析中發現，其rs7216389位點的基因變異與哮喘的氣道高反應具有相關性[26]。Kitazawa等[27]進行的一項納入3869受試者的病例對照研究表明ORMDL3/GSDMB中的rs7216389位點在哮喘中具有高度的特異性，是日本兒童與成年人哮喘的重要易感基因。關于ORMDL3與哮喘的關系，我國的學者也進行了多方面研究。一項ORMDL3基因多態性的薈萃分析表明ORMDL3基因中rs7216389位點是我國哮喘人群的危險因素[28]。在哮喘兒童ORMDL3表達與血清IgE的關系研究中，rs7216389位點與兒童體內IgE血清表達水平有關[29]。王玲等[30]對新疆地區維吾爾族人群OMDL3的多態性的研究結果表明，rs12603332和rs7216389位點是該地區維吾爾族哮喘患者的易感基因位點，且rs12603332位點的GG型和rs7216389位點的AA型與哮喘發病顯著相關。上述研究均提示ORMDL3基因廣泛高表達于哮喘患者人群中，且有學者指出其位點的變異風險或受吸煙與大氣污染的影響[31]。
3 ORMDL3通過多種途徑影響哮喘氣道炎癥與氣道重塑
3.1 調節鞘脂代謝
鞘脂不僅是生物膜結構的重要組成成分，也是細胞運輸和信號轉導的重要調節因子，異常鞘脂代謝不僅與心血管病變、癌癥、自身免疫性疾病有關，而且與哮喘和全身過敏反應呈正相關[32]。Breslow等[33]研究揭示了ORMDL基因在鞘脂代謝中的功能，提出鞘脂失調會導致兒童哮喘發展。Demkova等[34]發現鞘脂的合成與哮喘氣道炎癥關鍵因子肥大細胞的激活具有相關性，ORMDL3可以通過影響鞘脂的合成，激活肥大細胞并降低其活化閾值。此外，ORMDL3還可以通過影響SPT、神經酰胺、鞘氨醇1磷酸（sphingosine-1-phosphate，S1P）的合成參與哮喘發病過程。
SPT及其復合物是鞘脂合成過程中的起始酶和關鍵酶，在鞘脂代謝和穩態調節方面發揮重要作用。ORMDL3作為SPT負調節家族中的一員，冰凍電鏡下位于ORMDL3-SPT復合體的中心，具有穩定SPT組件，調節下游眾多鞘脂合成的作用[35]，Li等[35]和Xie等[36]發現ORMDL3的N末端對于SPT抑制至關重要，ORMDL3的表達水平與SPT的抑制程度呈正相關。
神經酰胺是由長鏈脂肪酸與鞘氨醇的氨基經脫水而形成的酰胺化合物。神經酰胺可以誘導ORMDL3形態的改變，盡管大多數研究者認為ORMDL是介導SPT抑制的主要模式，研究發現神經酰胺或下游鞘脂代謝物可以通過與SPT-ORM/ORMDL復合物的直接或間接相互作用觸發SPT活性的反饋抑制，隨著神經酰胺水平的增加，神經酰胺與SPT-ORMDL的結合可以誘導ORMDL的N末端并將其鎖定為抑制性構象，從而阻止底物進入并使復合物變為非活性狀態，進而影響鞘酯的合成[36]。在哺乳動物中，SPT-ORMDL復合物作為調控鞘脂穩態的神經酰胺感受器對維持生物體的健康至關重要[37]。James等[38]研究發現氣道受過敏原激發后肺神經酰胺水平會隨之升高，高水平的神經酰胺在促進氣道上皮細胞凋亡、氧化應激和中性粒細胞浸潤中起關鍵作用，這些過程會放大小鼠和人類的哮喘嚴重程度。與非哮喘患者相比，嚴重哮喘患者支氣管肺泡灌洗液中的特定神經酰胺種類會發生改變，這種變化與氣道中中性粒細胞增多相關，且研究發現神經酰胺可能是嚴重哮喘患者痰液中一些成分形成的觸發因素。因此，明確ORMDL3與神經酰胺的關系或可以作為優化診斷、監測和改善哮喘臨床癥狀的一種備選方式。
S1P是鞘氨醇激酶磷酸化的產物，具有廣泛的生物活性，S1P可以通過釋放體內儲存的鈣和激活Gi蛋白偶聯受體，打開細胞表面鈣通道，增加細胞內鈣水平，S1P可通過其受體S1PR的信號傳導誘導炎癥細胞因子的表達。同時，S1P還可以刺激絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）并對抗神經酰胺誘導的SAPK和JNK激活，促進細胞增殖與凋亡。James等[38]揭示了ORMDL過表達及S1P、IL-17的循環水平和肺病中性粒細胞募集之間的聯系，外源性添加的鞘氨醇已被證明可以通過ORMDL抑制SPT活性，并且這種抑制可以被神經酰胺合酶抑制劑—伏馬菌素B1阻斷。這再次印證ORMDL3有望成為特定哮喘類型和疾病嚴重程度的生物標志物。
3.2 促發ERS
內質網是一種多功能細胞器，負責細胞穩態、蛋白質合成、折疊和分泌。ERS是指在細胞器內其蛋白質折疊能力因外部因素和細胞內部事件遭到破壞時，自動激活UPR反應，啟動半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶12（Caspase-12）介導的凋亡通路等，以應對內質網腔內的異常折疊及鈣離子平衡紊亂等狀況的反應過程。其中針對內質網中錯誤或未折疊蛋白，ERS可以通過多種信號通路，介導泛素化降解，引起機體細胞自噬，解決ESR。UPR過度激活會與多種疾病相關，研究表明ORMDL3作為錨定在氣道上皮細胞內質網中的跨膜蛋白[39]，變應原可以通過誘導ORMDL3在氣道上皮中的表達，促進哮喘相關趨化因子、金屬蛋白酶和UPR表達增加，參與哮喘疾病進程。Cantero-Recasens等[40]研究發現ORMDL3能夠與內質網膜上的鈣泵形成共定位，降低鈣泵的活性，引起內質網內鈣平衡失調，失衡的內質網鈣，促使嗜酸性粒細胞的活化、遷移引發ERS與UPR，導致氣道高反應性，進而參與到哮喘氣道炎癥與重塑。Li等[41]研究發現ORMDL3可以通過ATF6-UPR-自噬依賴性途徑調控肥大細胞的激活，上調ERS-UPR和自噬相關介質；而敲低ATF6和（或）抑制自噬可以降低ORMDL3和細胞因子/趨化因子的表達，進而抑制肥大細胞脫顆粒。
3.3 激活MAPK信號通路
MAPK是真核生物體內參與多種信號傳導的蛋白激酶，它通過對信號的轉導、取代、擴增和整合來影響細胞的增殖、分化與凋亡。到目前為止，研究已經發現多個MAPK家族成員，其中MAPK的三個亞家族ERK1/2、JNK、p38MAPK是炎癥調節的關鍵參與者。研究表明ORMDL3能夠影響細菌屋塵螨蟲變應原的表達，誘導ERK1/2信號通路的激活。同時細胞實驗發現ORMDL3的過表達在激活p-ERK/MMP-9通路時，還能誘導IL-6、IL-8等炎癥因子的釋放。Wang等[42]通過比較卵清蛋白誘導的野生型小鼠哮喘與敲除ORDML3基因小鼠的肺通氣阻力、氣道炎癥、黏液分泌數量、膠原沉積情況，發現ORMDL3基因在小鼠哮喘模型中高表達，敲除ORMDL3基因的小鼠氣道高反應減輕的同時氣道炎癥、氣道黏液分泌和氣道周圍的膠原蛋白沉積水平明顯降低；進一步比較兩組哮喘小鼠支氣管肺泡灌洗液中白介素的濃度，發現ORDML3基因敲除組小鼠肺支氣管肺泡灌洗液中IL-4、IL-5和IL-13濃度及JNK1/2、MMP-9蛋白表達均明顯低于野生型哮喘小鼠。在呼吸系統中，MMP-9可以降解肺組織中α1抗胰蛋白酶以至加重炎癥反應；MMP-9可以影響機體IL-8水平，進而引起炎癥反應；此外，MMP-9也可以降解包括細胞外基質和細胞基底膜在內的各種呼吸道和肺內結構組織的復合物，影響呼吸道的重建。同時其他促纖維化因子、Th2細胞因子（IL-4、IL-9、IL-13和IL-5）及Th17細胞因子（IL-17A、IL-17F，IL-17E）也都與MMP-9密切相關[43-44]。因此，系統研究ORMDL3與MAPK信號通路的關系可能對哮喘的臨床防治具有重要意義。
3.4 微RNA的調控作用
在ORMDL3與微RNA（microRNA，miRNA）的表達水平的關系方面，Duan等[45]研究表明ORMDL3是miR-200a/200b的靶基因，miR-200a/200b低表達可通過靶向調控ORMDL3，激活ERK/MMP-9信號通路，促進哮喘炎癥的發生、發展，而miR-200a和miR-200b表達上調可降低靶基因ORMDL3水平。一項對哮喘患者支氣管上皮刷洗的全基因組分析顯示，miR-34/449家族中的一部分miRNA在哮喘發病中雖然受到顯著抑制，但這些具有表達差異的miRNA與血清IgE水平未見明顯相關性[46]。與Duan等[45]的觀點不同的是，該研究認為miRNA可能是通過細胞和分子層面，而不是炎癥和過敏反應干預哮喘的發生發展[46]，究其原因暫不可知。提示miRNA對ORMDL3調控的具有多樣性的特點，尚未完全明晰，有待進一步研究。
4 總結
基于較高的遺傳率及日益嚴重的環境問題，哮喘發病率逐年增長，糖皮質激素作為哮喘治療的指南基準藥物，因其廉價、有效、易得性而容易被濫用，引起激素依賴型哮喘的同時還會引起下丘腦-垂體-腎上腺軸抑制等多種不良反應，因此臨床亟需完善哮喘的治療方法。隨著現代高通量測序技術的發展，國內外已經出現了一系列遺傳學、分子生物學、細胞學有關哮喘與ORMDL3的研究，可以肯定的是ORMDL3既參與到鞘脂代謝、ERS等生物學表型，又與MAPK家族中的ERK1/2、JNK和MMP-9等多種蛋白通道及炎癥因子的活化密切相關。本文歸納總結了ORMDL3與哮喘發病機制的一系列研究，認為進一步系統研究ORMDL3與眾多蛋白通道、炎癥介質之間的關系，明確ORMDL3的具體作用機制，或能從易感基因方面為哮喘病因研究與臨床生物靶向治療提供一定幫助。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
支氣管哮喘（簡稱哮喘）是呼吸系統最常見的慢性氣道性炎癥之一，臨床癥狀通常表現為氣促、喘息和咳嗽等[1-2]，影響著全球超300億人，其中5%～10%屬于重癥哮喘患者，給個人及社會造成了沉重負擔。哮喘的發病機制與肥大細胞、T淋巴細胞、嗜酸性粒細胞及各種炎性細胞因子密切相關[3-6]，2007年Moffatt等[7]在Nature雜志上首次發表了哮喘的全基因組關聯研究成果，研究表明人體17q12-21染色體所在的鞘脂生物合成調節因子 3（sphingolipid biosynthesis regulator 3，ORMDL3）是哮喘的易感基因，該基因的發現打開了哮喘診斷與治療的新視角，引起了國內外眾多學者的關注與研究。在不同地域與種族之間進行的多項遺傳學研究，論證了ORMDL3基因的多態性是哮喘發作的危險因素[8-10]。本文通過對以往研究者開展的ORMDL3與哮喘發病的相關性進行綜述，以期對哮喘發病機制及臨床診療提供參考。
1 哮喘的氣道炎癥與氣道重塑
環境與遺傳是影響哮喘發病的雙重因素，支氣管上皮細胞在保護肺臟免受外界環境因素影響方面，起著天然的屏障作用，哮喘患者的活檢標本證明其支氣管上皮結構有著異于常人的缺陷，ORMDL3高表達組哮喘小鼠其氣道厚度顯著高于正常哮喘組小鼠[11]。當支氣管上皮結構受損，環境中的微生物病原體、過敏原體、污染物、香煙煙霧及毒素能夠輕易地侵入氣道組織。侵入組織的變應性抗原被抗原遞呈細胞獲取后激活T細胞，促進Th2細胞分化，其分泌的白細胞介素（interleukin，IL）-4、IL-10、IL-13等細胞因子，能進一步募集巨噬細胞、嗜酸性粒細胞、淋巴細胞以清除變應原。同時當B淋巴細胞受Th2細胞因子激活時，會生成特異性抗體IgE，IgE對肥大細胞和嗜堿性粒細胞具有高度親和性，機體再次接觸到變應性抗原時，能夠迅速介導Ⅰ型超敏反應，引起平滑肌收縮、血管通透性增高、氣道分泌物增加及炎癥細胞聚集等病理反應[12-14]。這些炎癥因子與免疫細胞創造了一個復雜的信號環境，使氣道上皮細胞的損傷進一步加重。眾多研究表明，Th1/Th2和CD4+CD25+Treg/Th17細胞計數的失衡是哮喘氣道炎癥的主要原因[15-17]。與此同時，各種細胞因子及環境刺激等因素亦可直接作用于氣道上皮細胞，導致出現平滑肌細胞的異常增殖、遷移與血管生成等多種生物表型，加之膠原蛋白、非膠原蛋白、彈性蛋白和基質金屬蛋白酶家族成員在內的細胞外基質修復與降解的不平衡，都會對氣道造成不可忽視的損傷，進而加重氣道炎癥與重塑。因此，進一步明確哮喘的發病因素，及早干預氣道炎癥與氣道重塑對哮喘的治療與預后有著重要意義。
2 ORMDL3的生物學特征流行病學概況
ORMDL3位于人體中17q12-21染色體上，是一種錨定在內質網位置的跨膜蛋白，研究者通過反轉錄聚合酶鏈反應檢測了人體多個組織，發現ORMDL3在脾臟、肝臟、外周血及胸腺組織中高度表達[18]，它的主要功能是抑制絲氨酸棕櫚酰轉移酶（serine palmitoyl transferase，SPT），從而從起始端抑制鞘脂生物的合成[19]。哮喘患者和健康匹配對照組的全基因組關聯研究表明，ORMDL3的單核苷酸多態性與兒童期哮喘有關[20]。作為被確定的哮喘敏感基因，ORMDL3啟動子去甲基化后，在靜止及激活的亞細胞群（CD41、CD81、CD191和單核細胞）中均高度表達，這說明ORMDL3 mRNA的表達與Th2細胞因子水平具有相關性[21]。此外，煙霧、粉塵等刺激性氣體暴露可誘發內質網應激（endoplasmic reticulum stress，ERS），導致內質網腔內錯誤折疊的蛋白質積累并觸發未折疊蛋白質反應（unfolded protein response，UPR）[22]。ORMDL3作為內質網上的跨膜蛋白，可以通過激活轉錄激活因子6（recombinant activating transcription factor 6，ATF6）來調節UPR，進而激活NF-kB信號通路，引發內質網超負荷反應，最終釋放炎癥細胞因子；同時內質網在執行URP過程中，還會激活p-ERK，JNK，P38等信號途徑，這些活化的炎癥細胞因子及信號通路參與了細胞的增殖、凋亡與炎癥反應等多種生物學表型[23-25]。基因轉錄的變異是介導哮喘和其他遺傳類疾病易感性的重要機制，基因轉錄的豐度可以被調控因子的多態性改變，這表明了研究哮喘易感基因ORMDL3的必要性。
從流行病學上講，ORMDL3自發現以后在不同地域及不同人群中得到了廣泛驗證。一項納入全球7904例哮喘患者和10874名健康人的數據分析中發現，其rs7216389位點的基因變異與哮喘的氣道高反應具有相關性[26]。Kitazawa等[27]進行的一項納入3869受試者的病例對照研究表明ORMDL3/GSDMB中的rs7216389位點在哮喘中具有高度的特異性，是日本兒童與成年人哮喘的重要易感基因。關于ORMDL3與哮喘的關系，我國的學者也進行了多方面研究。一項ORMDL3基因多態性的薈萃分析表明ORMDL3基因中rs7216389位點是我國哮喘人群的危險因素[28]。在哮喘兒童ORMDL3表達與血清IgE的關系研究中，rs7216389位點與兒童體內IgE血清表達水平有關[29]。王玲等[30]對新疆地區維吾爾族人群OMDL3的多態性的研究結果表明，rs12603332和rs7216389位點是該地區維吾爾族哮喘患者的易感基因位點，且rs12603332位點的GG型和rs7216389位點的AA型與哮喘發病顯著相關。上述研究均提示ORMDL3基因廣泛高表達于哮喘患者人群中，且有學者指出其位點的變異風險或受吸煙與大氣污染的影響[31]。
3 ORMDL3通過多種途徑影響哮喘氣道炎癥與氣道重塑
3.1 調節鞘脂代謝
鞘脂不僅是生物膜結構的重要組成成分，也是細胞運輸和信號轉導的重要調節因子，異常鞘脂代謝不僅與心血管病變、癌癥、自身免疫性疾病有關，而且與哮喘和全身過敏反應呈正相關[32]。Breslow等[33]研究揭示了ORMDL基因在鞘脂代謝中的功能，提出鞘脂失調會導致兒童哮喘發展。Demkova等[34]發現鞘脂的合成與哮喘氣道炎癥關鍵因子肥大細胞的激活具有相關性，ORMDL3可以通過影響鞘脂的合成，激活肥大細胞并降低其活化閾值。此外，ORMDL3還可以通過影響SPT、神經酰胺、鞘氨醇1磷酸（sphingosine-1-phosphate，S1P）的合成參與哮喘發病過程。
SPT及其復合物是鞘脂合成過程中的起始酶和關鍵酶，在鞘脂代謝和穩態調節方面發揮重要作用。ORMDL3作為SPT負調節家族中的一員，冰凍電鏡下位于ORMDL3-SPT復合體的中心，具有穩定SPT組件，調節下游眾多鞘脂合成的作用[35]，Li等[35]和Xie等[36]發現ORMDL3的N末端對于SPT抑制至關重要，ORMDL3的表達水平與SPT的抑制程度呈正相關。
神經酰胺是由長鏈脂肪酸與鞘氨醇的氨基經脫水而形成的酰胺化合物。神經酰胺可以誘導ORMDL3形態的改變，盡管大多數研究者認為ORMDL是介導SPT抑制的主要模式，研究發現神經酰胺或下游鞘脂代謝物可以通過與SPT-ORM/ORMDL復合物的直接或間接相互作用觸發SPT活性的反饋抑制，隨著神經酰胺水平的增加，神經酰胺與SPT-ORMDL的結合可以誘導ORMDL的N末端并將其鎖定為抑制性構象，從而阻止底物進入并使復合物變為非活性狀態，進而影響鞘酯的合成[36]。在哺乳動物中，SPT-ORMDL復合物作為調控鞘脂穩態的神經酰胺感受器對維持生物體的健康至關重要[37]。James等[38]研究發現氣道受過敏原激發后肺神經酰胺水平會隨之升高，高水平的神經酰胺在促進氣道上皮細胞凋亡、氧化應激和中性粒細胞浸潤中起關鍵作用，這些過程會放大小鼠和人類的哮喘嚴重程度。與非哮喘患者相比，嚴重哮喘患者支氣管肺泡灌洗液中的特定神經酰胺種類會發生改變，這種變化與氣道中中性粒細胞增多相關，且研究發現神經酰胺可能是嚴重哮喘患者痰液中一些成分形成的觸發因素。因此，明確ORMDL3與神經酰胺的關系或可以作為優化診斷、監測和改善哮喘臨床癥狀的一種備選方式。
S1P是鞘氨醇激酶磷酸化的產物，具有廣泛的生物活性，S1P可以通過釋放體內儲存的鈣和激活Gi蛋白偶聯受體，打開細胞表面鈣通道，增加細胞內鈣水平，S1P可通過其受體S1PR的信號傳導誘導炎癥細胞因子的表達。同時，S1P還可以刺激絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）并對抗神經酰胺誘導的SAPK和JNK激活，促進細胞增殖與凋亡。James等[38]揭示了ORMDL過表達及S1P、IL-17的循環水平和肺病中性粒細胞募集之間的聯系，外源性添加的鞘氨醇已被證明可以通過ORMDL抑制SPT活性，并且這種抑制可以被神經酰胺合酶抑制劑—伏馬菌素B1阻斷。這再次印證ORMDL3有望成為特定哮喘類型和疾病嚴重程度的生物標志物。
3.2 促發ERS
內質網是一種多功能細胞器，負責細胞穩態、蛋白質合成、折疊和分泌。ERS是指在細胞器內其蛋白質折疊能力因外部因素和細胞內部事件遭到破壞時，自動激活UPR反應，啟動半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶12（Caspase-12）介導的凋亡通路等，以應對內質網腔內的異常折疊及鈣離子平衡紊亂等狀況的反應過程。其中針對內質網中錯誤或未折疊蛋白，ERS可以通過多種信號通路，介導泛素化降解，引起機體細胞自噬，解決ESR。UPR過度激活會與多種疾病相關，研究表明ORMDL3作為錨定在氣道上皮細胞內質網中的跨膜蛋白[39]，變應原可以通過誘導ORMDL3在氣道上皮中的表達，促進哮喘相關趨化因子、金屬蛋白酶和UPR表達增加，參與哮喘疾病進程。Cantero-Recasens等[40]研究發現ORMDL3能夠與內質網膜上的鈣泵形成共定位，降低鈣泵的活性，引起內質網內鈣平衡失調，失衡的內質網鈣，促使嗜酸性粒細胞的活化、遷移引發ERS與UPR，導致氣道高反應性，進而參與到哮喘氣道炎癥與重塑。Li等[41]研究發現ORMDL3可以通過ATF6-UPR-自噬依賴性途徑調控肥大細胞的激活，上調ERS-UPR和自噬相關介質；而敲低ATF6和（或）抑制自噬可以降低ORMDL3和細胞因子/趨化因子的表達，進而抑制肥大細胞脫顆粒。
3.3 激活MAPK信號通路
MAPK是真核生物體內參與多種信號傳導的蛋白激酶，它通過對信號的轉導、取代、擴增和整合來影響細胞的增殖、分化與凋亡。到目前為止，研究已經發現多個MAPK家族成員，其中MAPK的三個亞家族ERK1/2、JNK、p38MAPK是炎癥調節的關鍵參與者。研究表明ORMDL3能夠影響細菌屋塵螨蟲變應原的表達，誘導ERK1/2信號通路的激活。同時細胞實驗發現ORMDL3的過表達在激活p-ERK/MMP-9通路時，還能誘導IL-6、IL-8等炎癥因子的釋放。Wang等[42]通過比較卵清蛋白誘導的野生型小鼠哮喘與敲除ORDML3基因小鼠的肺通氣阻力、氣道炎癥、黏液分泌數量、膠原沉積情況，發現ORMDL3基因在小鼠哮喘模型中高表達，敲除ORMDL3基因的小鼠氣道高反應減輕的同時氣道炎癥、氣道黏液分泌和氣道周圍的膠原蛋白沉積水平明顯降低；進一步比較兩組哮喘小鼠支氣管肺泡灌洗液中白介素的濃度，發現ORDML3基因敲除組小鼠肺支氣管肺泡灌洗液中IL-4、IL-5和IL-13濃度及JNK1/2、MMP-9蛋白表達均明顯低于野生型哮喘小鼠。在呼吸系統中，MMP-9可以降解肺組織中α1抗胰蛋白酶以至加重炎癥反應；MMP-9可以影響機體IL-8水平，進而引起炎癥反應；此外，MMP-9也可以降解包括細胞外基質和細胞基底膜在內的各種呼吸道和肺內結構組織的復合物，影響呼吸道的重建。同時其他促纖維化因子、Th2細胞因子（IL-4、IL-9、IL-13和IL-5）及Th17細胞因子（IL-17A、IL-17F，IL-17E）也都與MMP-9密切相關[43-44]。因此，系統研究ORMDL3與MAPK信號通路的關系可能對哮喘的臨床防治具有重要意義。
3.4 微RNA的調控作用
在ORMDL3與微RNA（microRNA，miRNA）的表達水平的關系方面，Duan等[45]研究表明ORMDL3是miR-200a/200b的靶基因，miR-200a/200b低表達可通過靶向調控ORMDL3，激活ERK/MMP-9信號通路，促進哮喘炎癥的發生、發展，而miR-200a和miR-200b表達上調可降低靶基因ORMDL3水平。一項對哮喘患者支氣管上皮刷洗的全基因組分析顯示，miR-34/449家族中的一部分miRNA在哮喘發病中雖然受到顯著抑制，但這些具有表達差異的miRNA與血清IgE水平未見明顯相關性[46]。與Duan等[45]的觀點不同的是，該研究認為miRNA可能是通過細胞和分子層面，而不是炎癥和過敏反應干預哮喘的發生發展[46]，究其原因暫不可知。提示miRNA對ORMDL3調控的具有多樣性的特點，尚未完全明晰，有待進一步研究。
4 總結
基于較高的遺傳率及日益嚴重的環境問題，哮喘發病率逐年增長，糖皮質激素作為哮喘治療的指南基準藥物，因其廉價、有效、易得性而容易被濫用，引起激素依賴型哮喘的同時還會引起下丘腦-垂體-腎上腺軸抑制等多種不良反應，因此臨床亟需完善哮喘的治療方法。隨著現代高通量測序技術的發展，國內外已經出現了一系列遺傳學、分子生物學、細胞學有關哮喘與ORMDL3的研究，可以肯定的是ORMDL3既參與到鞘脂代謝、ERS等生物學表型，又與MAPK家族中的ERK1/2、JNK和MMP-9等多種蛋白通道及炎癥因子的活化密切相關。本文歸納總結了ORMDL3與哮喘發病機制的一系列研究，認為進一步系統研究ORMDL3與眾多蛋白通道、炎癥介質之間的關系，明確ORMDL3的具體作用機制，或能從易感基因方面為哮喘病因研究與臨床生物靶向治療提供一定幫助。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。