支气管哮喘的效应细胞

　　作者：宋曦 王淑英 作者单位：056001 河北省邯郸市，邯郸钢铁集团有限责任公司职工医院

　　【关键词】 哮喘;效应细胞

　　支气管哮喘作为一种变态反应性炎症性疾病，在其发病过程中涉及到急性超敏反应和迟发型超敏反应，在其不同的反应时相中，有多种效应细胞参与。这些炎症效应细胞借助细胞内和细胞间复杂的信号转导系统传递信息，形成了哮喘患者体内由细胞因子、黏附因子、炎性介质等组成的复杂网络，从而通过释放的细胞因子、炎性介质对炎症的启动、发展和调控起着重要的作用。

　　1 嗜酸性粒细胞

　　过敏性哮喘气道的主要效应细胞为嗜酸性粒细胞(EOS)，它可产生多种细胞因子和炎性介质，引起气道上皮损伤和气道高反应性，其释放的氧化产物可破坏肺周围组织的完整性。EOS通过释放一系列重要的炎性递质，促进了单核细胞、淋巴细胞及EOS本身的募集。EOS增多是特应性疾病(atopicdisease)的一个共同特征，其标志是骨髓中EOS的生成选择性地增加、外周血中EOS数升高以及EOS在效应部位的聚集。EOS在骨髓中产生，属于粒细胞系，骨髓中的EOS祖细胞在IL3、IL5、GMCSF的作用下分化为成熟的EOS，通过血液循环迁移至气道。EOS募集于肺中并释放炎性介质，是哮喘气道炎症的关键环节之一，哮喘时外周血、痰、支气管肺泡灌洗液(BALF)及气道活检组织中EOS数量均明显升高。EOS的活化受细胞信号转导机制的控制，主要途径有：RASRAFMAPK信号转导途径，SAKSTAT途径PI3K途径及NFκB途径[1]。活化的EOS被内皮所捕获，募集到气道炎症的周围，发生功能和表型的改变，从而在局部组织释放炎症递质，可产生IL3、IL5、IL6、TGFα、TGFβ、TNFΑ等多种细胞因子，以维持其道炎症的发展。越来越多的实验证据表明，EOS作为效应细胞在支气管哮喘发病特别是迟发相哮喘反应中起非常重要的作用[2，3]。

　　EOS活化和释放的颗粒性蛋白是引起哮喘迟发相特征性病理改变和气道高反应性的主要原因， 这些EOS颗粒性蛋白包括有碱性蛋白(MBP)，EOS阳离子蛋白(ECP)，EOS过氧化物酶(EPO)，以及EOS神经毒素(EDN)。有研究证实EOS聚集及其产物如MBP、ECP、及EDN可在过敏源诱发的迟发相反应的BALF中发现[4]，且AHR与增加的EOS数量及其产物有密切关系[5]。在这些蛋白中MBP的毒性作用尤其显著，注入MBP至肺组织中，气道高反应性显著增强，诱导支气管痉挛;激活中性粒细胞和肺泡巨噬细胞，促进肥大细胞和嗜碱粒细胞释放组胺;破坏膜脂质双分子层，改变组织酶的活性，致细胞损伤，气道上皮脱落。更值得一提的是EOS颗粒蛋白与哮喘的气道重构亦有关系，Matsumoto等[6]的研究就证实MBP在气道重构中也产生重要影响，由此可出结论，EOS在支气管哮喘发生、发展中是处于核心地位的效应细胞，因此有些学者也将以哮喘为代表的气道慢性炎症(allergic airway inflammation)称为EOS炎症。

　　2 肥大细胞

　　作为变态反应中起着初级效应细胞的肥大细胞来源于CD34+骨髓祖细胞，主要介导Ⅰ型超敏反应，其在体内分布广泛，多位于变应原进入体内的入口部位，He等[7，8]发现蛋白酶激活受体2参与了肥大细胞的活化，以及其被激活后分泌的类胰蛋白酶通过再激活其细胞膜上的PAR2形成细胞激活的自我放大机制。肥大细胞被激活后可释放组胺及细胞因子、蛋白酶即蛋白多糖等多种炎症性介质参与变态反应的发生和发展。在肺部它多位于支气管及肺泡壁的表皮层，或游离于支气管腔内，因此在这些部位中，吸入的变应原能很容易的与高亲和性的IgE受体上的特异性IgE结合，诱发一系列的炎性介质和支气管收缩物质释放。有研究还发现其参与许多慢性炎症疾病，如伤口愈合、纤维化过程和天然免疫[9]。在过敏反应的晚期，可以观察到支气管黏膜肥大细胞的数量增加[10];此外在炎症和纤维化病变的修复重建阶段可以检测到肥大细胞过度增生[11]。肥大细胞相关的蛋白酶包括胃促胰酶和类胰蛋白酶它们能够降解多种细胞外肽类和蛋白质，包括血管活性肠肽，支气管扩张神经肽。另外，类胰蛋白酶能灭活促凝血蛋白质，抑制纤维蛋白的沉积，活化尿激酶，因而能促进纤维蛋白的溶解。通过这种方式，类胰蛋白酶能促进白细胞进入炎症组织。类胰蛋白酶通过激活基质金属蛋白酶，刺激成纤维细胞和气道平滑肌细胞的生长，在哮喘气道重塑的过程中引起到关键性作用。因此可以断定肥大细胞相关蛋白酶是诱导哮喘过程中气道重塑的重要介质。

　　3 淋巴细胞

　　T淋巴细胞是体内重要的免疫细胞，它通过分泌细胞因子和趋化因子参与气道炎症的启动和放大，它在哮喘发病中起关键的调控作用，T细胞被过敏原活化后，释放IL5、IL3和粒细胞单核细胞集落刺激因子(GMCSF)等前炎症细胞因子，这些细胞因子和趋化因子可调控哮喘气道炎症的发生和发展，特异性地引起EOS的募集和活化，释放炎性介质损伤气道黏膜，引起平滑肌痉挛，诱发气道重塑。近年来发现T细胞尤其是Th细胞功能紊乱在哮喘发病中起重要作用[12，13]。按产生细胞因子的不同将T辅助淋巴细胞从功能上分为Th1和Th2两亚群[14]，前者主要产生IL2、IFNγ;后者主要产生IL4、IL5、IL6、IL10，正常情况下两者达到一定平衡，一旦失衡则会导致某些疾病。国外学者实验中发现注射OVA后，小鼠可产生典型的Th2细胞免疫应答[15]。有文献报道，抑制Th2细胞的应答可减轻实验性哮喘小鼠的气道炎症反应。Th2细胞分泌的IL4、IL5等可促进哮喘小鼠气道中EOS浸润，并延长其存活时间，从而加重炎性部位损伤，而应用Th1型细胞因子如(IFNγ)，对哮喘时的炎症反应具有较好的控制作用。有学者证实哮喘患者存在T细胞活化，尤其是CD4+Th2的激活及其异常分泌的细胞因子参与了哮喘炎症的形成[16]。IL2R是T细胞活化的表面标志之一，主要表达于CD4+T细胞[17]，是其持续活化进而异常分泌炎性细胞因子的必要环节。共刺激作用对淋巴细胞的活化有着至关重要的意义。T细胞的激活需要两类性质不同的信号。第一信号来自T细胞受体和抗原呈递细胞(APC)，表面类主要组织相容性复合体分子于抗原存在时相互作用的复合体;第二信号为T细胞表面的CD28分子和APC表面B7分子相互作用后传递给T细胞的所谓共刺激信号。CD40/ CD 40L是一对除B7/CD28之外的第二个共刺激通路，在气道炎症的致敏和效应阶段均起重要作用， 它的存在可以上调B7/CD28在的表达[18，19]。以上这些表明哮喘可能是一种以Th2类细胞活性增高的免疫反应性疾病，既然存在免疫反应，首先必须有CD40/ CD 40L协同刺激分子的参与，激活细胞，才会最终导致其中的Th2类细胞产生一系列的细胞因子，促进IgE的产生，形成慢性气道炎症。

　　4 肺泡巨噬细胞

　　巨噬细胞是体内最重要的免疫效应及吞噬细胞之一，专司吞噬销毁入侵的病原体、异物、凋亡的细胞及代谢产物，其趋化、吞噬在启动和诱导免疫反应过程中起着承上启下的关键作用[20]。肺泡巨噬细胞(AMS)是正常人和气道炎症患者下呼吸道的主要细胞之一，目前已有的研究表明AMs是气道炎症的重要调节细胞，通过定向募集和活化炎症细胞、产生炎性介质、合成并释放控制和调节气道炎症反应的细胞因子参与气道炎症过程。气道炎症中AMs的来源有两个方面，除肺泡和远端支气管所固有外，还有一部分由外周血迁移而来的单核/巨噬细胞。

　　AMs同身体其他部位的单核细胞一样具有较强的异质性，这种异质性很可能来源于单核细胞从骨髓中释放以前，即起源于不同的前体细胞。已有研究证实了在呼吸道免疫中有不同功能的肺泡巨噬细胞亚群来源于不同的骨髓前体细胞。AMs 在形态、密度上、表型上的异质性，决定了它在气道炎症免疫反应中的不同功能。 肺巨噬细胞最大的两个亚群是AM与IM。AM位于气道和肺泡内，是呼吸道非特异性防御反应的第一道防线，能有效地溶解、吞噬水溶性差的有机颗粒，释放炎症递质，提呈抗原，表达不同的膜受体，是重要的杀微生物效应细胞[21]。IM位于肺间质内，在局部免疫防御中发挥作用，是重要的免疫功能调节细胞[22]。总的来说，AMs是人体的重要免疫细胞，它数量巨大，分布广泛，较易接触抗原，同时，AMs表达MHCⅡ类抗原，可以将外来抗原加工处理后递呈给Th2细胞。AMs释放LTB4、PAF等对嗜酸性粒细胞、淋巴细胞、中性粒细胞具有很强的趋化作用，导致这些细胞向气道的募集，起动迟发相哮喘反应。AMs释放的趋化因子、炎性介质可引起气道黏膜损伤，微血管渗漏，黏液分泌增加引起气道高反应和气道重塑。

　　5 嗜碱性粒细胞

　　嗜碱性粒细胞占外周血白细胞的一小部分，因其胞浆中含有嗜碱性颗粒而得名，由于这类细胞与肥大细胞相似，因此嗜碱性粒细胞常被认为可能是未成熟的、多余的、循环着的肥大细胞。它来自于脐带血、外周血以及骨髓中的CD34+前体细胞，尤其认为是从CD34+/IL3R2+/IL5+嗜酸性粒/嗜碱性粒前体细胞进化而来的，与肥大细胞一样，嗜碱性粒细胞表面具有特异的抗原，在一定的条件下能释放大量的调节因子，这些调节因子中有部分是肥大细胞和嗜碱性粒细胞共有的，众所周知， 嗜碱性粒细胞在变态反应中起着初级效应细胞的作用，其被激活后可释放组胺及细胞因子等多种炎性介质参与变态反应的发生和发展[23]。它可贮存并释放大量的组织胺，引起支气管收缩，支气管血流量增加，血管通透性增加，促进黏液分泌，还可作为嗜酸性粒细胞趋化剂等。最近研究发现伴随着嗜碱性粒细胞表面CD40配体、CCR3和CD63的表达[24]，细胞释放大量的细胞因子IL3、IL4、IL5等，这些细胞因子能够上调黏附分子和炎性介质的释放。传统认识，依赖变应原介导的FcεRI和的交联，嗜碱性粒细胞在IgE介导的变态反应中起作用。与IgE受体交联之后，嗜碱性粒细胞调节因子是通过较为复杂的相互联系的第二信使网络触发而释放的。有研究证实：胰蛋白酶、抗IgE抗体、CI、FM LP、C5a及P物质均可诱导嗜碱性粒细胞显著地释放组胺 ，肝素可增加P物质和C5a引起的组胺释放具有放大嗜碱性粒细胞激活信号的作用[25]。可以明确的是嗜碱性粒细胞通过分泌炎性介质而加剧炎症反应，在变态反应的迟发阶段起重要作用，而其释放炎性介质的程度与受体结合的IgE没有必然联系，却是受到了一种内源性生物化学机制的控制，这种机制有的受到了遗传学因素而可调控，总之到目前为止，嗜碱性粒细胞的激活过程即在哮喘发病中的具体作用机制还有待进一步研究。

　　6 中性粒细胞

　　中性粒细胞(PMN)产生于骨髓内，为终分化细胞，分布于外周组织和循环池，其寿命较短，但在感染和免疫反应的微环境中其寿命可显著延长。PMN和EOS一样在哮喘急性转剧时都被激活，它能加重EOS在哮喘中的特征性变化[26]，有研究证实哮喘急性加剧和哮喘的持续状态与痰或BALF中PMN数量增加是密切相关的。ENFUMOSA(欧洲重症哮喘机制研究网络)研究表明，PMN不仅可以导致急性哮喘的恶化，还大量存在于慢性重症哮喘患者的气道中，夜间哮喘发作与PMN数目有关。在对一些因哮喘突发而死亡的尸体解剖中发现，其痰液中占主要地位的是PMN，而非EOS[27]。这说明PMN在哮喘气道炎症中起了很重要的作用。近年来国内学者的研究也发现，在突发致命性哮喘、哮喘持续状态以及糖皮质激素治疗无效的哮喘中，PMN引起的气道炎症起决定性作用[28]。Zhu等[29]已经证实IL8是激活PMN强有力的细胞因子，它通过提高胞质内自由钙浓度的暂时性升高来活化PMN。同时还发现IL8除了激活PMN，还能促进PMN往上呼吸道的内向流动。PMN激活后释放酶、趋化剂、致痉剂等多种炎性介质和细胞因子，包括MPO、NE、基质金属蛋白酶(MMP)、IL1α、IL8、TNFα、自由基、白三烯、血小板活化因子、NO等[30]，具体来说，PMN参与哮喘的作用机制可能于以下几个方面有关：(1)蛋白酶对组织的损伤，PMN颗粒包括20多种酶，其中弹力酶、胶原酶和明胶酶等蛋白水解酶的组织破坏效力最大。它们能分解免疫球蛋白、补体蛋白等胞外基质，从而破坏组织的正常结构。(2)氧代谢产物对组织的损伤作用，PMN存在着磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADPH )氧化酶和髓过氧化物酶，能生成O2、 H2O2、HOX(X=Cl，Br，I，SCN)造成组织损伤，其中尤以HOCl作用最为重要。(3)组织激素的生物学效应，PMN可合成多种花生四烯酸代谢产物，较重要的是PG和LTB，它们趋化炎症细胞，并引起血管扩张和通透性增加;此外，PMN源组胺释放活物可促进组胺和5羟色胺(5HT)的释放而可导致支气管痉挛。PMN还可通过释放PAF、TNFa，IL8等对其它炎症细胞产生广泛的生物学效应。

　　综上所述，哮喘是一种由多种效应细胞参与的复杂的慢性气道炎症性疾病，这些效应细胞在炎症反应过程中，相互交联，相互依赖，调控着炎症的发展方向，共同决定了这种气道炎症在形态学、组织学、分子生物学上的特征。无勿置疑的是，随着分子生物学新技术的应用和分子遗传学的发展，对支气管哮喘的研究将进一步深入，这些炎症效应细胞对气道炎症的作用途径和作用机制也将会更加清晰。

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