引用本文： 王鳳燕, 梁振宇, 李雪萍, 陳榮昌. 蛋白酶3在慢性阻塞性肺疾病中的研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2023, 22(11): 832-836. doi: 10.7507/1671-6205.202307038 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
慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）是一種進行性、破壞性的肺部疾病，是世界范圍內發病率和死亡率的主要原因，并造成重大的醫療保健負擔[1-2]。慢性氣道炎癥和肺氣腫是慢阻肺的主要病理改變。蛋白酶3（proteinase 3，PR3）是氣道中性粒細胞炎癥發生時釋放的一種絲氨酸蛋白酶，能夠裂解肺內關鍵結構蛋白[3]，引起肺損傷，導致肺氣腫。隨著檢測技術的進步和特定底物的發現，PR3作為中性粒細胞中含量最豐富的絲氨酸蛋白酶逐漸受到學者們關注。研究表明PR3在慢阻肺的發生、發展中發揮重要的作用，是潛在的治療靶點。本文將綜述PR3在慢阻肺領域的研究進展。
1 PR3的定位和基本功能
PR3，也稱為成髓細胞蛋白、azurophil granule protein-7或p29b，是一種分子量為29 kDa的多功能糖蛋白。人類蛋白質圖譜顯示，除了在骨髓和脾臟等免疫器官富集外，PR3主要存在于肺組織中，并且在肺組織中具有核心細胞（即中性粒細胞）類型特異性。PR3在原始髓細胞和單核細胞祖細胞中完成基因轉錄，并在粒細胞系和單核細胞系細胞中表達[3]。在中性粒細胞中，PR3主要位于成熟細胞的嗜天青顆粒，但在細胞膜和分泌囊泡、次生顆粒中也觀察到表達[4-5]。隨著中性粒細胞激活和凋亡，PR3的膜表達增加，而可溶性PR3則可通過脫顆粒釋放到細胞外環境中[6]。
PR3屬于中性粒細胞絲氨酸蛋白酶（neutrophil serine protease，NSP）家族，該家族其他成員還包括中性粒細胞彈性蛋白酶（neutrophil elastase，NE）和組織蛋白酶G（cathepsin G，CG）等。NE曾被認為是慢阻肺最重要的NSP，其在慢阻肺肺部病變特別是肺氣腫發病機制中的作用已被廣泛研究。然而，NE的選擇性抑制劑并不能完全有效地控制中性粒細胞介導的氣道損傷[7]，這支持了其他NSP發揮作用的可能性。Korkmaz等[8]在2008年發明了可以區分不同種類人NSP的特定底物，隨后PR3的重要性逐漸被認識到。研究發現PR3是中性粒細胞中最豐富的NSP，據估計每個細胞存儲的PR3大約是NE的3倍[9]。此外，體外實驗發現NSP的抑制劑α-1抗胰蛋白酶（α-1-antitrypsin，A1AT）優先抑制NE，PR3只有在NE被完全中和后才被抑制，提示在與NE同時釋放時PR3可能比NE發揮更重要的作用[10]。
PR3是一種多功能蛋白。動物轉基因模型和基因敲除模型的研究證明，PR3能夠比其他 NSP 更深入地擴散到組織中以裂解導致組織重塑的結構蛋白[11-13]。此外，PR3還具有調節各種細胞過程、將宿主蛋白裂解為抗菌肽和觸發下游炎癥通路等生物功能，有助于中性粒細胞發揮防御性免疫作用[14-15]。值得注意的是，PR3已被證明可以誘導細胞凋亡[14]。這些生物功能與包括慢阻肺在內的許多慢性炎癥性疾病的發生或進展有關。
2 PR3在慢阻肺的病理生理功能
不同研究者通過臨床標本檢測發現，慢阻肺患者痰液和血清中PR3存在普遍活性，遠高于其他NSP[4]，血清中PR3活性水平與氣流阻塞嚴重程度有關，在急性加重期間痰液中PR3活性比在穩定狀態時更高，并與中性粒細胞炎癥的標志物和疾病癥狀評分顯著相關[16-17]。因此，PR3活性增強被認為是慢阻肺氣道炎癥增加和病情加重的標志。動物模型研究提示，氣管內滴注PR3會導致小鼠出現肺氣腫樣病理改變[18]。目前發現的這些關聯提示PR3是參與慢阻肺發病的重要環節，但PR3發揮作用的具體機制尚不清晰，以下總結PR3在慢阻肺病理生理功能方面的研究進展。
2.1 PR3在中性粒細胞遷移過程中釋放并觸發肺損傷
慢性氣道炎癥是慢阻肺發展的核心，氣道中性粒細胞炎癥與氣道阻塞、外周氣道功能障礙和氣道菌群改變有關[19-21]。Sapey等[22]采用相位和微分干涉對比顯微鏡和延時攝影技術觀察循環中性粒細胞的遷移動態，發現無論處于哪個疾病階段，慢阻肺患者的中性粒細胞遷移速度都顯著快于吸煙對照組和不吸煙對照組，但對各種趨化因子的方向準確性都明顯降低。當中性粒細胞遷移時，包括PR3在內的NSP從嗜天青顆粒中釋放到細胞外空間，部分活性酶保留在質膜上，降解彈性蛋白、膠原蛋白、纖連蛋白和層粘連蛋白等細胞外基質的主要成分，破壞慢阻肺的肺結構[23]。慢阻肺患者的血漿中PR3印記蛋白Aα-Val541的水平升高證實遷移的中性粒細胞增加了PR3對纖維蛋白的降解[24]。彈性蛋白是肺實質的重要結構成分，支持呼吸時肺泡的擴張和回縮，彈性蛋白降解引起肺彈性喪失和肺氣腫的發展。Gudmann等[17]開發了一種技術上可靠的檢測方法，發現與健康對照組相比，穩定期慢阻肺患者血清中由PR3特異性生成的彈性蛋白片段水平顯著升高，并且在4周后的隨訪中仍然觀察到穩定的高水平表達。這些研究提示慢阻肺中性粒細胞在定向不良的遷移過程中，釋放蛋白酶造成組織損傷增加。
近年研究表明，在中性粒細胞遷移觸發肺結構損傷的病理過程中，PR3可能比傳統認為的核心NSP（即NE）發揮更多作用[3]。Newby等[16]利用特異性足跡法測定PR3活性，發現無論是否存在A1AT缺乏，慢阻肺患者血漿中的PR3活性都比NE高，A1AT缺乏的患者體內這種差距更加明顯，比NE足跡高約17倍，與對肺損傷的潛在貢獻一致。不僅如此，人體外周血中性粒細胞顆粒蛋白中PR3的含量也高于NE。Campbell [9]分離了健康人外周血中性粒細胞，通過ELISA法估算出每個嗜天青顆粒中的平均PR3濃度為13.4 mmol/L，這比NE高3～4倍。因此，當遷移的中性粒細胞在體外脫顆粒時，預計會從嗜天青顆粒釋放比NE更多的PR3。PR3被釋放后，其中一部分變成誘導型膜結合蛋白。Korkmaz等[6]利用流式細胞技術檢測人純化中性粒細胞，發現靜止的中性粒細胞表面無顯著的PR3活性，這表明組成型膜結合PR3的酶活性是不活躍的，或者它的活性位點不能被底物所接近；然而，在活化的中性粒細胞表面有顯著的PR3活性，并且誘導型膜結合PR3比NE與細胞膜的結合更緊密、更能抵抗抑制劑的作用，進一步增加了肺局部的潛在損害。此外，局部肺源性NSP抑制劑使NE活性消失時，仍可在肺分泌物中檢測到PR3的持續活性[4，11]。α-2巨球蛋白能夠與A1AT競爭性結合蛋白酶，可隔離酶以保持其催化活性。Sinden等[11]開發了一個三維反應擴散模型，發現PR3從中性粒細胞脫顆粒后與肺間質內的A1AT的結合速率比NE更低，擴散距離比NE更大，在脫顆粒后不受抑制的時間也更長，PR3更傾向于結合α-2巨球蛋白以保持蛋白水解活性。這意味著所有歸因于NE的肺部病理變化可能由 PR3介導并發揮更持久的作用。
2.2 PR3通過多種途徑促進氣道中性粒細胞炎癥
PR3具有許多特征明確的促炎功能。研究者通過分離慢阻肺患者的痰上清及體外實驗等方法，發現肺中性粒細胞浸潤受趨化因子如趨化因子（CXC基序）配體1（CXC motif chemokine ligand 1，CXCL1）、CXCL5、白三烯B4和CXCL8驅動，這些趨化因子由上皮細胞和肺泡巨噬細胞產生[25-26]。在肺的炎癥過程中，PR3等大量顆粒蛋白從中性粒細胞釋放，不僅對肺上皮細胞造成不可忽視的損傷，也刺激上皮細胞產生趨化因子，吸引更多的中性粒細胞到炎癥部位[27]。PR3還參與腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α、白細胞介素（interleukin，IL）-1β、趨化因子配體2（C-C motif chemokine ligand 2，CCL2）和IL-6等促炎細胞因子和趨化因子的誘導和加工，增加它們的效力并放大炎癥過程[28]。此外，PR3可以裂解和滅活抗炎分子，如顆粒蛋白前體和膜聯蛋白A1[15，29]，使炎癥持續存在。Kessenbrock等[15]研究發現，缺乏PR3和NE的小鼠體內由免疫復合物介導的中性粒細胞浸潤顯著減少，相比之下，只缺乏NE的小鼠體內中性粒細胞的募集僅輕微受損。進一步研究發現，缺乏PR3和NE的小鼠的炎癥減弱與抗炎性顆粒蛋白前體（一種重要的炎癥抑制介質）的積累直接相關，而PR3和NE在體內外中性粒細胞活化和炎癥過程中均可切割顆粒蛋白前體。這證實了PR3和NE通過協同作用消除顆粒蛋白前體的局部抗炎活性來增強中性粒細胞依賴性炎癥。這些研究支持使用NSP抑制劑作為抗炎劑的潛力。
PR3能通過控制中性粒細胞凋亡影響炎癥。在感染的情況下，巨噬細胞通過胞葬作用清除死亡的中性粒細胞，以避免其持續釋放胞內促炎物質而導致過度的組織損傷，這是解決炎癥的一個重要步驟。體內實驗表明，慢性香煙煙霧暴露作為慢阻肺發病的最主要危險因素能夠不可逆地抑制胞葬作用，從而促進慢阻肺的發展[30]。在中性粒細胞凋亡過程中，外化的PR3干擾了巨噬細胞的胞葬作用和清除死亡細胞的能力[31]，從而干擾了炎癥的消退。此外，PR3可通過介導半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（Caspase-3）激活來直接調控中性粒細胞的程序性死亡[32]。Caspase-3介導的中性粒細胞自發死亡對于調節生理病理炎癥反應至關重要，Loison等[32]采用動物實驗和體外細胞實驗發現Caspase-3的激活由PR3介導，通過不依賴于Caspase-8或Caspase-9、10的途徑促進中性粒細胞凋亡；而藥理抑制PR3或敲除PR3基因可延緩體外中性粒細胞的死亡，相反，PR3天然抑制劑的缺失會加速中性粒細胞的死亡。
2.3 PR3通過破壞蛋白酶/抗蛋白酶平衡增強肺氣腫
一系列研究提示PR3等蛋白酶及其抑制劑之間的失衡在慢阻肺發展中發揮了關鍵作用。無論是膜結合型還是顆粒易位型，PR3一旦釋放就可以通過細胞內和細胞外方式發揮酶促作用。國外學者提出慢阻肺的蛋白酶/抗蛋白酶理論，并認為蛋白酶/抗蛋白酶失衡是大多數慢阻肺致病過程的核心。該理論認為抗蛋白酶（如A1AT、彈性蛋白酶抑制劑和分泌性白細胞蛋白酶抑制物）通過使PR3等蛋白酶失活來控制其活性，當肺部的抗蛋白酶水平不足以有效中和存在的蛋白酶時，會導致過度的蛋白水解和肺組織破壞[33-34]。AIAT缺乏是唯一確定的慢阻肺和肺氣腫發展的遺傳危險因素，與非AIAT缺乏的慢阻肺患者相比，AIAT缺乏患者痰液中的PR3活性更高[4]，患者體內PR3和NE不能被充分中和，導致肺實質的過度降解、炎癥增加，并增加對感染的易感性。PR3還可能通過降解抗蛋白酶間接增強其他蛋白酶的局部活性[3]。Guyot等[35]通過小鼠實驗發現PR3\NE\CG激活了蛋白酶級聯，共同造成的肺氣腫損傷比單獨的蛋白酶刺激更嚴重。綜上，這些蛋白酶以協同的方式通過創造促炎環境來增強肺組織損傷。在評估慢阻肺氣道中的蛋白酶/抗蛋白酶失衡情況時，應該鑒定PR3的活性，且有必要進一步研究以確定PR3在這一過程的地位。
2.4 PR3作為自身抗原發揮作用
近年來研究發現慢阻肺具備自身免疫性疾病的特征[36-38]，中性粒細胞可分泌B細胞激活因子，與B細胞成熟抗原結合，促進B細胞的生存、增殖以及漿細胞分化和抗體的產生[39]。PR3是唯一一種可作為胞漿型抗中性粒細胞胞漿抗體特異性靶抗原的NSP[40]。體外實驗發現活化的B細胞分泌的抗-PR3抗體可引發中性粒細胞的強烈激活，導致活性氧的產生，并將PR3脫顆粒到周圍環境中，促進中性粒細胞炎癥[18]。筆者團隊的研究發現，與正常對照者相比，在慢阻肺患者痰上清中的 PR3自身抗體表達顯著增加，并與未來急性加重風險顯著相關[41]。此外，經年齡校正后，慢阻肺患者氣道內抗-PR3抗體水平與氣流受限嚴重程度（FEV1%預計值）、既往急性加重次數顯著相關[42]。因此，考慮PR3在慢阻肺中可能同時發揮自身抗原作用。然而，PR3在慢阻肺中通過自身免疫應答參與疾病發展的具體機制仍需要進一步深入探討。
3 PR3靶向治療慢阻肺的潛力
在炎癥部位的中性粒細胞激活之前抑制PR3的能力可能是一個重要的臨床開發特性[43]，選擇性抑制劑對膜結合或可溶性PR3的特異性靶向有助于進一步了解PR3 的病理生理作用和探索新的治療方法。國內外研究者正嘗試開發選擇性PR3抑制劑[44]。由于PR3的天然抑制劑是不可逆的，開發有效的、可逆的PR3抑制劑具有挑戰性[13]。現有的NSP抑制劑能到達細胞表面及穿過細胞膜抑制膜結合蛋白酶和/或胞漿蛋白酶，共價攻擊NE或PR3的活性位點[44]；BAY 85-8501已被證明可改善小鼠肺部損傷，但尚不清楚其對PR3活性的選擇性抑制能力[45]。第六代抑制劑DMP-777可抑制PR3，但其與PR3的結合速度明顯較慢，它在一系列囊性纖維化患者的Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗中得到了評估[46]，但其在慢阻肺中的作用尚需進一步探索。
4 總結與展望
一系列研究表明PR3活性水平及其抗體水平與慢阻肺疾病嚴重程度相關。PR3參與了慢阻肺發生發展的多個生物過程，包括觸發炎癥通路、降解關鍵結構蛋白、調控細胞凋亡等，也有研究提示PR3可能參與了慢阻肺的自身免疫應答。然而，PR3影響慢阻肺發病的具體機制仍存在許多尚不明確的問題。基礎研究提供的研究結果以及特定底物、轉基因動物模型和迭代抑制劑的逐步開發，使PR3成為潛在的慢阻肺治療靶點引起了研究者們的關注。但目前選擇性PR3抑制劑大多還在動物實驗階段，尚缺乏臨床試驗來探索其在慢阻肺中的療效。總之，PR3在慢阻肺中的相關作用機制及其作為治療靶點的價值值得進一步深入研究。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）是一種進行性、破壞性的肺部疾病，是世界范圍內發病率和死亡率的主要原因，并造成重大的醫療保健負擔[1-2]。慢性氣道炎癥和肺氣腫是慢阻肺的主要病理改變。蛋白酶3（proteinase 3，PR3）是氣道中性粒細胞炎癥發生時釋放的一種絲氨酸蛋白酶，能夠裂解肺內關鍵結構蛋白[3]，引起肺損傷，導致肺氣腫。隨著檢測技術的進步和特定底物的發現，PR3作為中性粒細胞中含量最豐富的絲氨酸蛋白酶逐漸受到學者們關注。研究表明PR3在慢阻肺的發生、發展中發揮重要的作用，是潛在的治療靶點。本文將綜述PR3在慢阻肺領域的研究進展。
1 PR3的定位和基本功能
PR3，也稱為成髓細胞蛋白、azurophil granule protein-7或p29b，是一種分子量為29 kDa的多功能糖蛋白。人類蛋白質圖譜顯示，除了在骨髓和脾臟等免疫器官富集外，PR3主要存在于肺組織中，并且在肺組織中具有核心細胞（即中性粒細胞）類型特異性。PR3在原始髓細胞和單核細胞祖細胞中完成基因轉錄，并在粒細胞系和單核細胞系細胞中表達[3]。在中性粒細胞中，PR3主要位于成熟細胞的嗜天青顆粒，但在細胞膜和分泌囊泡、次生顆粒中也觀察到表達[4-5]。隨著中性粒細胞激活和凋亡，PR3的膜表達增加，而可溶性PR3則可通過脫顆粒釋放到細胞外環境中[6]。
PR3屬于中性粒細胞絲氨酸蛋白酶（neutrophil serine protease，NSP）家族，該家族其他成員還包括中性粒細胞彈性蛋白酶（neutrophil elastase，NE）和組織蛋白酶G（cathepsin G，CG）等。NE曾被認為是慢阻肺最重要的NSP，其在慢阻肺肺部病變特別是肺氣腫發病機制中的作用已被廣泛研究。然而，NE的選擇性抑制劑并不能完全有效地控制中性粒細胞介導的氣道損傷[7]，這支持了其他NSP發揮作用的可能性。Korkmaz等[8]在2008年發明了可以區分不同種類人NSP的特定底物，隨后PR3的重要性逐漸被認識到。研究發現PR3是中性粒細胞中最豐富的NSP，據估計每個細胞存儲的PR3大約是NE的3倍[9]。此外，體外實驗發現NSP的抑制劑α-1抗胰蛋白酶（α-1-antitrypsin，A1AT）優先抑制NE，PR3只有在NE被完全中和后才被抑制，提示在與NE同時釋放時PR3可能比NE發揮更重要的作用[10]。
PR3是一種多功能蛋白。動物轉基因模型和基因敲除模型的研究證明，PR3能夠比其他 NSP 更深入地擴散到組織中以裂解導致組織重塑的結構蛋白[11-13]。此外，PR3還具有調節各種細胞過程、將宿主蛋白裂解為抗菌肽和觸發下游炎癥通路等生物功能，有助于中性粒細胞發揮防御性免疫作用[14-15]。值得注意的是，PR3已被證明可以誘導細胞凋亡[14]。這些生物功能與包括慢阻肺在內的許多慢性炎癥性疾病的發生或進展有關。
2 PR3在慢阻肺的病理生理功能
不同研究者通過臨床標本檢測發現，慢阻肺患者痰液和血清中PR3存在普遍活性，遠高于其他NSP[4]，血清中PR3活性水平與氣流阻塞嚴重程度有關，在急性加重期間痰液中PR3活性比在穩定狀態時更高，并與中性粒細胞炎癥的標志物和疾病癥狀評分顯著相關[16-17]。因此，PR3活性增強被認為是慢阻肺氣道炎癥增加和病情加重的標志。動物模型研究提示，氣管內滴注PR3會導致小鼠出現肺氣腫樣病理改變[18]。目前發現的這些關聯提示PR3是參與慢阻肺發病的重要環節，但PR3發揮作用的具體機制尚不清晰，以下總結PR3在慢阻肺病理生理功能方面的研究進展。
2.1 PR3在中性粒細胞遷移過程中釋放并觸發肺損傷
慢性氣道炎癥是慢阻肺發展的核心，氣道中性粒細胞炎癥與氣道阻塞、外周氣道功能障礙和氣道菌群改變有關[19-21]。Sapey等[22]采用相位和微分干涉對比顯微鏡和延時攝影技術觀察循環中性粒細胞的遷移動態，發現無論處于哪個疾病階段，慢阻肺患者的中性粒細胞遷移速度都顯著快于吸煙對照組和不吸煙對照組，但對各種趨化因子的方向準確性都明顯降低。當中性粒細胞遷移時，包括PR3在內的NSP從嗜天青顆粒中釋放到細胞外空間，部分活性酶保留在質膜上，降解彈性蛋白、膠原蛋白、纖連蛋白和層粘連蛋白等細胞外基質的主要成分，破壞慢阻肺的肺結構[23]。慢阻肺患者的血漿中PR3印記蛋白Aα-Val541的水平升高證實遷移的中性粒細胞增加了PR3對纖維蛋白的降解[24]。彈性蛋白是肺實質的重要結構成分，支持呼吸時肺泡的擴張和回縮，彈性蛋白降解引起肺彈性喪失和肺氣腫的發展。Gudmann等[17]開發了一種技術上可靠的檢測方法，發現與健康對照組相比，穩定期慢阻肺患者血清中由PR3特異性生成的彈性蛋白片段水平顯著升高，并且在4周后的隨訪中仍然觀察到穩定的高水平表達。這些研究提示慢阻肺中性粒細胞在定向不良的遷移過程中，釋放蛋白酶造成組織損傷增加。
近年研究表明，在中性粒細胞遷移觸發肺結構損傷的病理過程中，PR3可能比傳統認為的核心NSP（即NE）發揮更多作用[3]。Newby等[16]利用特異性足跡法測定PR3活性，發現無論是否存在A1AT缺乏，慢阻肺患者血漿中的PR3活性都比NE高，A1AT缺乏的患者體內這種差距更加明顯，比NE足跡高約17倍，與對肺損傷的潛在貢獻一致。不僅如此，人體外周血中性粒細胞顆粒蛋白中PR3的含量也高于NE。Campbell [9]分離了健康人外周血中性粒細胞，通過ELISA法估算出每個嗜天青顆粒中的平均PR3濃度為13.4 mmol/L，這比NE高3～4倍。因此，當遷移的中性粒細胞在體外脫顆粒時，預計會從嗜天青顆粒釋放比NE更多的PR3。PR3被釋放后，其中一部分變成誘導型膜結合蛋白。Korkmaz等[6]利用流式細胞技術檢測人純化中性粒細胞，發現靜止的中性粒細胞表面無顯著的PR3活性，這表明組成型膜結合PR3的酶活性是不活躍的，或者它的活性位點不能被底物所接近；然而，在活化的中性粒細胞表面有顯著的PR3活性，并且誘導型膜結合PR3比NE與細胞膜的結合更緊密、更能抵抗抑制劑的作用，進一步增加了肺局部的潛在損害。此外，局部肺源性NSP抑制劑使NE活性消失時，仍可在肺分泌物中檢測到PR3的持續活性[4，11]。α-2巨球蛋白能夠與A1AT競爭性結合蛋白酶，可隔離酶以保持其催化活性。Sinden等[11]開發了一個三維反應擴散模型，發現PR3從中性粒細胞脫顆粒后與肺間質內的A1AT的結合速率比NE更低，擴散距離比NE更大，在脫顆粒后不受抑制的時間也更長，PR3更傾向于結合α-2巨球蛋白以保持蛋白水解活性。這意味著所有歸因于NE的肺部病理變化可能由 PR3介導并發揮更持久的作用。
2.2 PR3通過多種途徑促進氣道中性粒細胞炎癥
PR3具有許多特征明確的促炎功能。研究者通過分離慢阻肺患者的痰上清及體外實驗等方法，發現肺中性粒細胞浸潤受趨化因子如趨化因子（CXC基序）配體1（CXC motif chemokine ligand 1，CXCL1）、CXCL5、白三烯B4和CXCL8驅動，這些趨化因子由上皮細胞和肺泡巨噬細胞產生[25-26]。在肺的炎癥過程中，PR3等大量顆粒蛋白從中性粒細胞釋放，不僅對肺上皮細胞造成不可忽視的損傷，也刺激上皮細胞產生趨化因子，吸引更多的中性粒細胞到炎癥部位[27]。PR3還參與腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α、白細胞介素（interleukin，IL）-1β、趨化因子配體2（C-C motif chemokine ligand 2，CCL2）和IL-6等促炎細胞因子和趨化因子的誘導和加工，增加它們的效力并放大炎癥過程[28]。此外，PR3可以裂解和滅活抗炎分子，如顆粒蛋白前體和膜聯蛋白A1[15，29]，使炎癥持續存在。Kessenbrock等[15]研究發現，缺乏PR3和NE的小鼠體內由免疫復合物介導的中性粒細胞浸潤顯著減少，相比之下，只缺乏NE的小鼠體內中性粒細胞的募集僅輕微受損。進一步研究發現，缺乏PR3和NE的小鼠的炎癥減弱與抗炎性顆粒蛋白前體（一種重要的炎癥抑制介質）的積累直接相關，而PR3和NE在體內外中性粒細胞活化和炎癥過程中均可切割顆粒蛋白前體。這證實了PR3和NE通過協同作用消除顆粒蛋白前體的局部抗炎活性來增強中性粒細胞依賴性炎癥。這些研究支持使用NSP抑制劑作為抗炎劑的潛力。
PR3能通過控制中性粒細胞凋亡影響炎癥。在感染的情況下，巨噬細胞通過胞葬作用清除死亡的中性粒細胞，以避免其持續釋放胞內促炎物質而導致過度的組織損傷，這是解決炎癥的一個重要步驟。體內實驗表明，慢性香煙煙霧暴露作為慢阻肺發病的最主要危險因素能夠不可逆地抑制胞葬作用，從而促進慢阻肺的發展[30]。在中性粒細胞凋亡過程中，外化的PR3干擾了巨噬細胞的胞葬作用和清除死亡細胞的能力[31]，從而干擾了炎癥的消退。此外，PR3可通過介導半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（Caspase-3）激活來直接調控中性粒細胞的程序性死亡[32]。Caspase-3介導的中性粒細胞自發死亡對于調節生理病理炎癥反應至關重要，Loison等[32]采用動物實驗和體外細胞實驗發現Caspase-3的激活由PR3介導，通過不依賴于Caspase-8或Caspase-9、10的途徑促進中性粒細胞凋亡；而藥理抑制PR3或敲除PR3基因可延緩體外中性粒細胞的死亡，相反，PR3天然抑制劑的缺失會加速中性粒細胞的死亡。
2.3 PR3通過破壞蛋白酶/抗蛋白酶平衡增強肺氣腫
一系列研究提示PR3等蛋白酶及其抑制劑之間的失衡在慢阻肺發展中發揮了關鍵作用。無論是膜結合型還是顆粒易位型，PR3一旦釋放就可以通過細胞內和細胞外方式發揮酶促作用。國外學者提出慢阻肺的蛋白酶/抗蛋白酶理論，并認為蛋白酶/抗蛋白酶失衡是大多數慢阻肺致病過程的核心。該理論認為抗蛋白酶（如A1AT、彈性蛋白酶抑制劑和分泌性白細胞蛋白酶抑制物）通過使PR3等蛋白酶失活來控制其活性，當肺部的抗蛋白酶水平不足以有效中和存在的蛋白酶時，會導致過度的蛋白水解和肺組織破壞[33-34]。AIAT缺乏是唯一確定的慢阻肺和肺氣腫發展的遺傳危險因素，與非AIAT缺乏的慢阻肺患者相比，AIAT缺乏患者痰液中的PR3活性更高[4]，患者體內PR3和NE不能被充分中和，導致肺實質的過度降解、炎癥增加，并增加對感染的易感性。PR3還可能通過降解抗蛋白酶間接增強其他蛋白酶的局部活性[3]。Guyot等[35]通過小鼠實驗發現PR3\NE\CG激活了蛋白酶級聯，共同造成的肺氣腫損傷比單獨的蛋白酶刺激更嚴重。綜上，這些蛋白酶以協同的方式通過創造促炎環境來增強肺組織損傷。在評估慢阻肺氣道中的蛋白酶/抗蛋白酶失衡情況時，應該鑒定PR3的活性，且有必要進一步研究以確定PR3在這一過程的地位。
2.4 PR3作為自身抗原發揮作用
近年來研究發現慢阻肺具備自身免疫性疾病的特征[36-38]，中性粒細胞可分泌B細胞激活因子，與B細胞成熟抗原結合，促進B細胞的生存、增殖以及漿細胞分化和抗體的產生[39]。PR3是唯一一種可作為胞漿型抗中性粒細胞胞漿抗體特異性靶抗原的NSP[40]。體外實驗發現活化的B細胞分泌的抗-PR3抗體可引發中性粒細胞的強烈激活，導致活性氧的產生，并將PR3脫顆粒到周圍環境中，促進中性粒細胞炎癥[18]。筆者團隊的研究發現，與正常對照者相比，在慢阻肺患者痰上清中的 PR3自身抗體表達顯著增加，并與未來急性加重風險顯著相關[41]。此外，經年齡校正后，慢阻肺患者氣道內抗-PR3抗體水平與氣流受限嚴重程度（FEV1%預計值）、既往急性加重次數顯著相關[42]。因此，考慮PR3在慢阻肺中可能同時發揮自身抗原作用。然而，PR3在慢阻肺中通過自身免疫應答參與疾病發展的具體機制仍需要進一步深入探討。
3 PR3靶向治療慢阻肺的潛力
在炎癥部位的中性粒細胞激活之前抑制PR3的能力可能是一個重要的臨床開發特性[43]，選擇性抑制劑對膜結合或可溶性PR3的特異性靶向有助于進一步了解PR3 的病理生理作用和探索新的治療方法。國內外研究者正嘗試開發選擇性PR3抑制劑[44]。由于PR3的天然抑制劑是不可逆的，開發有效的、可逆的PR3抑制劑具有挑戰性[13]。現有的NSP抑制劑能到達細胞表面及穿過細胞膜抑制膜結合蛋白酶和/或胞漿蛋白酶，共價攻擊NE或PR3的活性位點[44]；BAY 85-8501已被證明可改善小鼠肺部損傷，但尚不清楚其對PR3活性的選擇性抑制能力[45]。第六代抑制劑DMP-777可抑制PR3，但其與PR3的結合速度明顯較慢，它在一系列囊性纖維化患者的Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗中得到了評估[46]，但其在慢阻肺中的作用尚需進一步探索。
4 總結與展望
一系列研究表明PR3活性水平及其抗體水平與慢阻肺疾病嚴重程度相關。PR3參與了慢阻肺發生發展的多個生物過程，包括觸發炎癥通路、降解關鍵結構蛋白、調控細胞凋亡等，也有研究提示PR3可能參與了慢阻肺的自身免疫應答。然而，PR3影響慢阻肺發病的具體機制仍存在許多尚不明確的問題。基礎研究提供的研究結果以及特定底物、轉基因動物模型和迭代抑制劑的逐步開發，使PR3成為潛在的慢阻肺治療靶點引起了研究者們的關注。但目前選擇性PR3抑制劑大多還在動物實驗階段，尚缺乏臨床試驗來探索其在慢阻肺中的療效。總之，PR3在慢阻肺中的相關作用機制及其作為治療靶點的價值值得進一步深入研究。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。