支气管哮喘发病机制的研究现状

　　作者：刘会林　　作者单位：300300 天津，天津市东丽区军粮城医院

　　【关键词】 支气管哮喘

　　随着工业化的广泛开展，支气管哮喘逐渐成为大多数工业化国家的主要疾病[1]。近20年来，支气管哮喘的发病率和病死率持续增加，全球支气管哮喘患者人数已逾3亿。中国支气管哮喘患者的病死率超过30/10万，位居全球第一。支气管哮喘(bronchial asthma，简称哮喘) 是由多种细胞(如嗜酸性粒细胞、肥大细胞、T淋巴细胞、中性粒细胞、气道上皮细胞等)和细胞组分(cellular elements)参与的气道慢性炎症性疾患[2]，其发病机制尚未完全阐明。哮喘的本质是一种变态反应性气道炎症，气道的基本病理改变为肥大细胞、肺巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、淋巴细胞与中性粒细胞浸润。气道黏膜下组织水肿，微血管通透性增加，支气管内分泌物贮留，支气管平滑肌痉挛，纤维上皮剥离，基底膜露出，杯状细胞增殖及支气管分泌物增加等病理改变，其主要病理特征是以嗜酸性粒细胞(EOS)为主的气道变应性炎症[3]。其主要血清学特征是总IgE水平和特异性IgE水平增高。近年来对哮喘发病机制的研究不断深入，各种研究及试验结果不尽相同，甚至是矛盾的。现就辅助性T细胞1(helper T cell 1，Th1)/Th2和CD4+CD25+调节性T细胞(CD4+CD25+Tr)在哮喘发病机制方面的研究现状作一概述。

　　1 Th1/Th2平衡理论

　　1.1 Th1和Th2的分化 近年来支气管哮喘免疫学研究认为哮喘的免疫学发病机制为Thl/Th2之间的比例失衡，其中主要是Th2细胞数目增多和功能亢进使哮喘患者体内IgE合成过多[4]。CD4+T淋巴细胞根据其表面标志不同而分为Th1和Th2两个亚群，正常情况下，Th0细胞按照一定的比例分别向Th1和Th2方向分化，二者处于相对平衡，从而维持机体正常的免疫状态。流行病学和大量的临床观察已经证明血清IgE水平与哮喘的严重程度相关，并发现IgE与气道对变应原(allergen)反应的始动及炎症维持也相关[5]。为了始动IgE的合成，吸入的变应原必须与分布于气道防线上的树突状细胞(dendritic cell, DC)相遇，发生结合，然后DC迁移至引流淋巴结(draining lymph node)，并在此提呈抗原给T或B细胞[6]。DC是免疫系统中重要的抗原提呈细胞(antigen-presenting cell，APC)，作为免疫反应的始动者和调控者发挥作用。DC主要存在两种功能不同的DC亚群，I型DC其主要作用是通过分泌白介素12(IL-12)促使Th0向Th1方向分化[7]，Th1细胞分泌IL-2、γ干扰素 (IFN- γ)、IL-12、IL-18等细胞因子，主要介导细胞疫，启动巨噬细胞和细胞毒T淋巴细胞杀灭病毒和其他细胞内微生物;Ⅱ型DC主要作用是促使Th0向Th2方向分化，Th2细胞分泌IL-4、 IL-5、IL-10、IL-13、粒-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)等细胞因子，主要介导体液免疫，促进变应性炎症包括过敏性哮喘的发生和发展，并能够刺激B细胞产生IgE及其他抗体。有研究[8] 提出，不同DC亚群在体内可诱导不同的T细胞免疫反应，而且即使已经功能分化的DC，在不同微环境影响下，其功能也可发生改变或相互转换。

　　1.2 Th1和Th2在哮喘中的作用机制 Th2细胞产生的IL-4刺激B细胞产生IgE, IL-4是B细胞激活IgE的唯一必需介导因子，在IgE的产生中起关键作用。IL-4在IL-5、IL-6、IL-13等细胞因子的协同下，促进B淋巴细胞低亲和力受体(FcR-I )mRNA的转录及表达，从而导致IgE增高。IL-4还使CD23表达增高，促进IgE合成。IL-4还增强B细胞对T细胞的抗原提成作用，促进IL-4介导体液免疫应答。IgE的增高与IL-4增高呈正相关，体内IL-4增多或IFN-γ的减少，使IL-4/IFN-γ比例失衡，引起哮喘患者体内IgE合成过多[9] 。Th2型细胞因子是气道高反应时EOS蓄积的主要原因。大量研究表明，IL-5是嗜酸细胞炎症的关键调控因子。IL-5具有免疫活性，能够诱导、促进EOS活化、增殖和分化;使EOS脱颗粒释放具有细胞毒性的蛋白颗粒嗜酸性粒细胞阳离子蛋白(ECP);促使EOS存活力明显增加，并呈计量依赖形式;和其他细胞因子一起促使EOS产生过氧化物阴离子;增强过敏原和Ca2+诱导的EOS释放炎性介质、血小板活化因子和白三烯C4;作用于处理过的EOS，对刺激物敏感性增加，释放组胺增加。总之，Th1/Th2免疫失衡是哮喘发生的重要机制，因此增强Th1反应、抑制Th2反应，调节Th1/Th2平衡为目前防治哮喘研究热点，包括增强Th1型细胞因子表达、阻滞T细胞活化、逆转免疫偏极化等多种方面。

　　2 CD4+CD25+Tr

　　2.1 CD4+CD25+Tr的来源与功能 目前研究发现，除Th1和Th2细胞外，还存在一个功能和细胞因子产生方面既不同于Th1也不同于Th2的T细胞亚型，称为调节性T细(regulatory T cell，Tr)。它可能在控制支气管哮喘和过敏性疾病的发病中起重要作用。根据调节性T细胞表面标记、产生细胞因子和作用机制的不同，可分为CD4+CD25+调节性T细胞(CD4+CD25+Tr)、Tr1、Th3、自然杀伤T细胞(NKT)等。CD4+CD25+Tr由Sakaguchi等于1995年首次报道后即引起广泛关注。CD4+CD25+Tr来源于胸腺，是一种CD4+T细胞的亚型，发育成熟后的CD4+CD25+Tr转移到外周。CD4+CD25+Tr占外周血CD4+T细胞的5%～10%，具有抑制其他自身免疫应答的功能，在局部抗原递呈后，CD4+CD25+Tr活化即可发挥对自身免疫反应的调节作用。CD4+CD25+Tr具有免疫低反应性和免疫抑制性两大功能，在维持自身免疫耐受中起重要作用。

　　2.2 CD4+CD25+Tr作用机制 CD4+CD25+Tr通过细胞-细胞接触发挥抑制作用[10]。CD4+CD25+Tr持续表达IL-2受体(IL-2R)α链(CD25)、细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(CTLA-4)、糖皮质激素诱导的肿瘤坏死因子受体(GTTR)、叉头翼状螺旋转录因子(Foxp3)。CTLA-4是T细胞表面重要膜分子，用抗CTLA-4单抗可阻断CD4+CD25+Tr的抑制作用，但CTLA-4缺陷小鼠的CD4+CD25+Tr也有明显的抑制作用，因此对其发挥的作用还不能达成一致。研究表明，给小鼠体内注射GTTR单克隆抗体将导致其发生器官特异性自身免疫疾病，说明GTTR分子在CD4+CD25+Tr维持自身免疫耐受过程中至关重要。Foxp3调控CD4+CD25+Tr的分化发育，用携带FoxP3的逆转录病毒载体向初始CD4+细胞导人Foxp3，则可实现后者向CD4+CD25+Tr转化，说明Foxp3可能是CD4+CD25+Tr发育和功能维持的重要调节基因[11]。其免疫调节作用还通过分泌IL-10、转化生长因子(TGF-β )等抑制性细胞因子来实现的[12]。IL-10作为一种负反馈机制对Th1和Th2 细胞的活化、增殖有显著的抑制作用，阻滞Th2 细胞诱导的气道炎症和高反应性，从而对哮喘的发病起着明显的抑制作用，IL-10是维持Th1/Th2细胞平衡的关键细胞因子之一，而抗原特异性T淋巴细胞分泌的TGF-β亦能减轻Th2细胞诱导的哮喘气道炎症和气道高反应性。同时IL-10、TGF-β和 CTLA-4信号均能促进Tr细胞的极化。

　　2.3 CD4+CD25+Tr在哮喘中的作用 Grindebacke等[13]研究发现，在白桦树开花季节，对白桦树花粉过敏者的CD4+CD25+Tr对Th2型细胞因子的抑制作用是减弱的，而对Th1型细胞因子的抑制作用不变。说明哮喘等过敏性疾病患CD4+CD25+Tr是有缺陷的。还有研究表明哮喘患者发病的重要原因是Foxp3基因表达降低、CD4+CD25+Tr数目减少和分化发育障碍及TGF-β分泌不足，该实验发现哮喘急性发作期、缓解期外周血 CD4+CD25+Tr和Foxp3-mRNA明显降低，在体外经植物血凝素(PHA)刺激培养后，CD4+CD25+Tr在哮喘缓解期中有所升高，但急性期无增加，Foxp3-mRNA在急性期和缓解期均无增加，提示哮喘患者CD4+CD25-细胞受刺激后转化成CD4+CD25+Tr存在障碍，FoxP3基因表达功能低下可能是其原因之一[14]。同时TGF-β和IFN-γ水平降低，急性发作期IL-10升高，提示哮喘患者可能存在Th2细胞功能亢进。另外一些早期研究发现哮喘患者外周血中CD4+CD25+Tr数目是增加的，近期Shi等试验结果也发现过敏性哮喘患者急性发作期中的CD4+CD25+Tr数目明显增加，哮喘稳定期，非哮喘过敏及正常人群并不增加。接触过敏原后，CD4+CD25+Tr数目是增加还是减少，各家报道不一，还需进一步研究，但较一致的认为哮喘等过敏性疾病患者CD4+CD25+Tr存在缺陷。

　　3 结束语

　　哮喘患者体内Th1/Th2失衡只是表面现象，其深层原因是机体对变应原的“免疫耐受”异常或/和缺陷，而CD4+CD25+Tr在诱导免疫耐受方面发挥着重要作用。目前关于哮喘发病机制方面的研究很多，取得了很大进展但有些环节还不是很清楚，甚至是矛盾的，需要进一步研究来证实。随着Th1/Th2平衡理论不断完善和CD4+CD25+Tr研究的不断深入以及有关哮喘发病机制各方面研究的发展，对哮喘的认识会更加深入全面，将为哮喘的防治提供更有效的方法。

　　【参考文献】

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　　11 Hori S, Nomura T, Sakaguchi S. Control of regulatory T cell development by the transcription factor Foxp3 .Science,2003,299(5609):1057-1061.

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　　13 Grindebacke H, Wing K. Defective suppression of Th2 cytokines by CD4CD25 regulatory T cells in birch allergics during birch pollen season . Clin Exp Allergy,2004,34(9):1364-1372.

　　14 Dao Nguyen X, Robinson DS. Fluticasone propionate increuses CD4CD25T regulatory cell suppression of allergen-stimulated CD4+CD25+T cells by an IL-10-dependent mechanism.J Allergy Clin Immunol，2003,170(11):5502-5510.