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支气管哮喘的免疫学发病机制研究进展


[关键词] 支气管哮喘; 免疫; 发病机制
支气管哮喘是由多种炎性细胞及细胞组分参 与,以气道阻塞、气道急慢性炎症伴有气道高反应性 为特征的免疫变态反应性疾病。其主要病理过程表 现为气道黏膜的水肿,嗜酸细胞、淋巴细胞和中性粒 细胞不同程度的浸润,伴有各种炎性细胞的内分泌 物增多。支气管哮喘的病理机制非常复杂,涉及环 境因素、遗传背景、免疫调节紊乱等许多方面。随着 分子免疫学的发展,发现哮喘的发病与诸多免疫细 胞、细胞因子、生物介质等多种因素有关,其免疫异 常在哮喘发病机制中具有重要的作用。本文现就支 气管哮喘的免疫学发病机制做一综述,旨在为后期 的研究提供理论依据。
与此同时,易感个体在机体内外环境的影响及 抗原刺激下,可通过调节炎性细胞,应激性抗体特别 是树突状细胞在气道炎性反应过程中发生募集。近 20 年的研究已经证实树突状细胞可以识别抗原并 且传递感觉信号给 T 细胞包括 MHC( 集落共刺激因 子) ,限制过敏原表达于 T 细胞受体( CD3) 和加强 共刺激分子表达[7]。
4 树突状细胞在哮喘发病中的作用
树突状细胞在控制肺组织的免疫反应中具有重 要的作用。类浆细胞树突状细胞可明显限制吸入性 抗原引起的免疫反应[14]。
作为体内功能最强的抗原递呈细胞,树突状细
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湖北医药学院学报( J HBUM)
网址: http: / / yyyx. cbpt. cnki. net
研究已证实肥大细胞通过释放颗粒状炎性介质 如五羟色胺、前列腺素 D2、leukotriene( LT) C4,诱发 支气管重塑、黏膜炎性渗出、黏膜上皮出血等哮喘各 种病理表现,阻断上述炎性介质的释放则会减轻病 变早期肺功能的 损 害[13]。 上 述 研 究 结 果 为 进 一 步 开发控制和预防哮喘的新药研发提供了良好的思 路。
1 T 细胞在哮喘发病中的作用
哮喘的典型特点是以 Th2 型炎性反应、气道高 反应性和组织重构三大病理改变为主。Th2 细胞引 发的炎性反应主要是对气道组织结构的破坏,这类 反应通常是被调节性 T 细胞所抑制,由此形成气道 的耐受性。越来越多的研究者认为 T 细胞在机体 对外在 致 敏 源 产 生 适 应 性 变 化 中 起 着 关 键 的 作 用[1],其中无论是内在细胞还是 T 细胞产生的抗炎 因子,均发挥了重要的作用。有研究显示,哮喘动物 模型气道适应性的产生和调节与 T 细胞的产生有 关[2],动物长时间持续性的接触低剂量的过敏原有 助于增加调节性 CD4 + T 细胞数量,并可表达过量的 TGF-β 和 Foxp3,由此可防止致敏源易感性的产生。 随着对 T 细胞研究的深入,发现 T 淋巴细胞可释放
[基金项目] 湖北医药学院附属太和医院项目( 2010D24) [通信作者] 张汉语( 1971 - ) ,男,湖北郧西人,硕士,副主 任技师,研究方向: 疾病与营养。E-mail: 390058980@ qq. com
出细胞因子并选择性的作用于肥大细胞、嗜酸性粒 细胞、嗜碱性粒细胞和单核细胞。这类 Th2 细胞及 其释 放 的 细 胞 因 子 ( IL-3、-4、-5、-9、-13 ) 参 与 了 哮 喘、过敏等变态反应性疾病的病理过程[3 - 4]。
试验显示,特异性 OVA T 细胞受体转基因 T 细 胞在抗原吸入前适应转染,表明诱发适应性改变与 T 细胞在低剂量抗原刺激下发生肺源性 DCs 到 T 细 胞的抗原表达形成的共刺激因子的形成有关[19 - 20]。 可能的解 释 就 是 对 于 家 鼠,伤 害 性 抗 原 被 肺 源 性 DCs 所拮抗,从而不能完全激活 DCs 以有效诱导 T 细胞反应[21 - 22]。这些说明成熟的 DCs 可通过激活 T 细胞诱导免疫反应,最终并不能延长细胞的存活 期[23]。部分成熟的 DCs 可刺激白介素 10 和 TGF-β 产生调节性 T 细胞,通过白介素 10 以及诱导型 T 细 胞共刺激联合体[24 - 25]。
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湖北医药学院学报( J HBUM)
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2015 年 8 月,34( 4)
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·文献综述·
doi: 10. 13819 / j. issn. 1006 - 9674. 2015. 04. 024
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Th1 / Th2 细胞之间的相对平 衡 就 会 导 致 与 Th1 或 Th2 型反应有关的一些变应性 疾 病 的 发 生。Th1 / Th2 之间维持的相对平衡影响着细胞因子网络的平 衡,与许多 疾 病 的 发 生、发 展 均 具 有 非 常 密 切 的 联 系。Th1 / Th2 平衡失调不仅仅贯穿在哮喘的发病, 而且在整个气道炎症过程乃至气道重塑发生过程 中,都起着极其重要的作用。有研究报道,哮喘患者 Th1 细胞功能下降,数目减少,Th2 细胞功能异常增 高,数目明 显 增 多 并 可 导 致 大 量 炎 性 因 子 生 成[8], 如 IL-4、IL-5、IL-6、IL-13 等多种细胞因子,参与了哮 喘的炎性反应过 程。IFN-γ 和 IL-4 分 别 是 Th1 和 Th2 特征性细胞因子,其中 IL-4 是 Th2 细胞选择性 发育及扩增的必需细胞因子,可促进 B 细胞分泌的 特异性 IgE 的产生。IL-4 及其受体的表达是可促进 抗原激发导致嗜酸性粒细胞聚集,并可引起气道黏 膜黏液过度分泌,同时又可形成气道高反应性。上 述病理反应及变化形成了支气管哮喘特征性炎症的 基础。文献报道当呼吸道接触外来抗原后,借助于 TLR 信号传导通道,可诱导 Th2 细胞调节反应[9]。 然而在其他部位,类似的变应原刺激通过 TLR 信号 通道却引起 Th1 细胞反应。相反,TLR 信号传导均 可直接或间接损害 Treg 细胞功能。以上结果均表 明易感个体暴露于病理因素下,变应原可刺激肺部 发生病理反应,损害肺组织免疫系统,上述病变进一 步加重对致敏源的变态反应[10]。
在病理条件下及应激过程中,肥大细胞受到刺 激后会释放大量炎性介质,从而参与机体的炎性反 应。肥大细胞表面分布有 FccRI 受体,可与免疫球 蛋白 IgE 结合,当与相应的变应原结合后被激活。 MC 被激活后脱颗粒释放的类胰蛋白酶能高效诱导
中性粒细胞、嗜酸性粒细胞浸润、增加气道微血管通 透性、刺激气道上皮细胞释放组织胺、嗜酸性粒细胞 趋化因子( ECF-A) 、白三烯( LTs) 、前列腺素 D2、血 小板活化因子( PAF) 、IL-8 等多种生物活性成分和 炎性介质。肥大细胞被认为是在哮喘的中间环节, 作为基本的功能细胞诱发免疫球蛋白 E 活化,刺激 肥大细胞分泌颗粒样物质、多种酶和蛋白多糖、炎性 因子等多种生物活性物质。然而,很少有人知道肥 大细胞是如何进行活化 - 分泌 - 耦合,发挥生物调 节过程的。其中,肥大细胞膜上钙离子通道在肥大 细胞活化过程中发挥着重要的调节作用。钙离子通 道阻滞剂( 如硝苯地平) 可通过抑制钙离子的内流 稳定肥大细胞,抑制其发生脱颗粒从而减轻哮喘的 炎性反应和缓解平滑肌痉挛。
3 肥大细胞( MC) 在哮喘发病中的作用
肥大细胞是一类分布广泛、功能多样的非特异 性免疫细胞。在正常生理条件下,通过脱颗粒过程 释放各种 微 量 炎 性 介 质 ( 肝 素、组 织 胺、5 - 羟 色 胺) ,参与到正常的生理功能调节中。类胰蛋白酶 是肥大细胞脱颗粒的独有标志物,且是肥大细胞含 量最丰富的物质,具有增高气道反应性、促进炎性细 胞聚集及刺激多种细胞增殖的作用。肥大细胞在支 气管中的正常存在和其能够增强炎性反应的特性, 被认为与哮喘发作的病理生理有关。肺组织中的肥 大细胞主要分布于小支气管黏膜下层、黏膜层的微 血管周围,其中黏膜中的肥大细胞对速发性哮喘的 发生有着重要意义。
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胞可显著刺激 T 细胞的增殖和分化,进而诱导机体 对吸入抗原的初始免疫应答,导致哮喘发病过程中 的气道慢性炎症、气道高反应的形成。呼吸道树突 状细胞( dendritic cells,DC) 不仅能诱导吸入性抗原 致敏,而且还能显著刺激初始型 T 细胞增殖分化, 从而诱导对吸入抗原的 Th2 免疫应答偏移,而且在 调节 T 细胞免疫应答、维持气道炎症和免疫耐受等 方面都起着重要的作用。研究表明[15 - 16],DC 细胞 启动了气道 Th2 细胞的发育,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 DC 相遇 并结合,然后 DC 进行迁移引流至淋巴结,并在此提 呈抗原给 CD4 + T 细胞偏向 Th2 方向发展。相反,外 周淋巴器官具有成熟的树突状细胞,可高水平表达 MHCⅡ类抗原并产生 IL-12,诱导 Th1 方向的分化。 CD4 + T 细胞被抗原激活是在 IL-12 环境下,细胞将 向 Th1 群体分化; 而在 IL-4 的环境下则向 Th2 方向 发展。DC 在一定条件下能诱导 TH1 / TH2 型应答的 偏移。因此 DC 在哮喘发病机制中 占 有 重 要 的 地 位。国外 Oguma T 等[17]研究显示 GM-CSF 转基因 小鼠随 GM-CSF 表达的增多,呼吸道内的 DCs 数量 及 活 化 明 显 增 多,小 鼠 再 次 暴 露 于 卵 白 蛋 白 ( ovalbumin,OVA) 环境中即被致敏,说明呼吸道中 内源性 DCs 的数量和活性在变应原致敏机体的机 制中起重要作用。国外有研究显示 OVA-DCs 小鼠 支气管周围和血管周围有 EC、单核细胞和 T 细胞浸 润[18]。EC 浸润和杯状细胞增生分别受 IL-5 和 IL-4 受体信号的影响,已致敏机体再次受到致敏变应原 刺激时,DCs 即诱导以 T 细胞反应为主的呼吸道炎 症的形成。
气道组织的结构性细胞在调控呼吸系统对吸入 性抗原的免疫反应方面发挥着重要的作用。肺泡上 皮细 胞 可 产 生 抗 原 并 通 过 TGF-β 依 赖 机 制 促 进 Foxp3 细胞增多[5]。气道上皮细胞在接触异体蛋白 抗原刺激时通过促进特异性抗原产生适应性机制, RALDH-1 通过增加免疫抑制性调节性 T 细胞的产 生,在 体 内 气 道 上 皮 细 胞 产 生 的 MMP-7 调 控 RALDH-1 的水平。MMP-7 水平的降低可增多肺组 织中调节性 T 细胞,同时减轻伴有过敏原引起的变 态反应的程度。体外实验已证实黏附分子( adhesion molecules,AM) 可通过抗原特异性方式活化 CD4 + T 细胞,包括调节肺组织的免疫优化、有效限制气道的 免疫反应在一定范围发生等,但对全身免疫系统的 影响几乎没有[6]。
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