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2型固有淋巴細(xì)胞在不同氣道炎癥表型支氣管哮喘中作用的研究進(jìn)展

2022-12-06 20:56王穎劉健云春梅高笑宇
實(shí)用心腦肺血管病雜志 2022年8期
關(guān)鍵詞:嗜酸表型中性

王穎,劉健,云春梅,高笑宇

支氣管哮喘(以下簡(jiǎn)稱哮喘)是由多種細(xì)胞(如嗜酸粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、氣道上皮細(xì)胞等)和細(xì)胞組分參與疾病發(fā)生發(fā)展的具有多種氣道炎癥表型的異質(zhì)性疾病[1-2]。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為哮喘是由Th2細(xì)胞介導(dǎo)的適應(yīng)性免疫反應(yīng),目前,越來(lái)越多的證據(jù)表明,固有免疫細(xì)胞在哮喘的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要作用[3]。2型固有淋巴細(xì)胞(type 2 innate lymphoid cells,ILC2s)參與過(guò)敏性哮喘的機(jī)制是ILC2s在IL-25、IL-33、胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素(thymic stromal lymphopoietin,TSLP)等因子的刺激下分泌Th2型細(xì)胞因子,如IL-4、IL-5、IL-9、IL-13等,從而驅(qū)動(dòng)嗜酸性氣道炎癥,引起氣道高反應(yīng)、黏液增多、炎性改變等病變[2,4-6]。研究表明,ILC2s參與多種氣道炎癥表型哮喘的發(fā)病,但I(xiàn)LC2s與嗜酸粒細(xì)胞型哮喘關(guān)系的研究較多,與其他氣道炎癥表型哮喘關(guān)系的研究較少[7],本文就ILC2s在不同氣道炎癥表型哮喘中的作用做一綜述。

1 ILC2s起源

2001年FORT等[8]發(fā)現(xiàn),在體外,IL-25能夠誘導(dǎo)小鼠脾臟分離一種非T淋巴細(xì)胞、非B淋巴細(xì)胞群體,產(chǎn)生至少兩種Th2型細(xì)胞因子,導(dǎo)致Th2型反應(yīng),表現(xiàn)為血清IgE、IgG、IgA水平升高,血嗜酸粒細(xì)胞增多,肺和消化道嗜酸粒細(xì)胞浸潤(rùn)、黏液分泌增多和上皮細(xì)胞增殖、肥大等病理改變。2010年MORO等[4]、NEILL等[5]、PRICE等[6]分別將這種細(xì)胞命名為天然輔助細(xì)胞、有核細(xì)胞、固有2型輔助細(xì)胞(innate type 2 helper cells,Ih2),后統(tǒng)一命名為ILC2s。MJ?SBERG等[9]在2011年發(fā)現(xiàn)固有淋巴細(xì)胞(innate lymphoid cells,ILCs)群體在人類中表達(dá)Th2細(xì)胞趨化因子受體同源分子(chemoattractant receptor-homologous molecule expressed on Th2 cell,CRTH2),這些細(xì)胞在體外通過(guò)產(chǎn)生IL-13對(duì)IL-33等因子起作用;胎兒和成年人肺和腸道均存在CRTH2+ILCs,確定了ILCs是Th2型細(xì)胞因子的先天來(lái)源。2013年SPITS等[10]將ILCs分為3類,即1型固有淋巴細(xì)胞(type 1 innate lymphoid cells,ILC1s)、ILC2s和3型固有淋巴細(xì)胞(type 3 innate lymphoid cells,ILC3s)。

ILC2s由骨髓中共同淋巴樣祖細(xì)胞(common lymphoid progenitor,CLP)分化而成,廣泛分布于人體的回腸、血液、鼻組織、肺、皮膚等部位[11-13],ILC2s可以在這些部位間遷移,藥物干預(yù)、蠕蟲(chóng)感染均會(huì)觸發(fā)腸道ILC2s的局部增殖和激活,ILC2s可以穿過(guò)絨毛淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞并進(jìn)入血液,通過(guò)血液流向遠(yuǎn)端器官,如肝臟和肺。ILC2s遷移后可以識(shí)別與適應(yīng)新組織及環(huán)境[14]。ILC2s在過(guò)敏性疾病如過(guò)敏性鼻炎、過(guò)敏性皮炎、過(guò)敏性哮喘等發(fā)病過(guò)程中起重要作用[15-16]。ILC2s與變應(yīng)性鼻炎的嚴(yán)重程度相關(guān),通過(guò)合成和分泌IL-13參與變應(yīng)性鼻炎的發(fā)?。?7-18];在過(guò)敏性皮膚炎癥部位,IL-25可激活I(lǐng)LC2s,進(jìn)而促進(jìn)IL-13表達(dá),這對(duì)表皮增生和CD4+T淋巴細(xì)胞的浸潤(rùn)至關(guān)重要[19];在哮喘小鼠或哮喘患者外周血、誘導(dǎo)痰、肺泡灌洗液和肺組織中均可檢測(cè)到ILC2s,并伴隨Th2型細(xì)胞因子如IL-4、IL-5、IL-13水平的升高,與輕度哮喘患者相比,重度哮喘患者血液和痰中ILC2s升高更明顯[20-21]。在非過(guò)敏性哮喘如肥胖相關(guān)性哮喘、阿司匹林加重性呼吸道疾病中,ILC2s也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[7,22-23]。

2 哮喘的氣道炎癥表型

在哮喘發(fā)病過(guò)程中,氣道局部產(chǎn)生大量炎性細(xì)胞,導(dǎo)致氣道高反應(yīng)、黏液增多、氣道重塑等,氣道炎癥表型能夠反映機(jī)體局部炎癥狀態(tài),對(duì)于哮喘診治具有指導(dǎo)作用。根據(jù)誘導(dǎo)痰中嗜酸粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞所占比例,哮喘可分為嗜酸粒細(xì)胞型、中性粒細(xì)胞型、寡粒細(xì)胞型和混合粒細(xì)胞型4種氣道炎癥表型。其中嗜酸粒細(xì)胞型哮喘是最常見(jiàn)的氣道炎癥表型,其常見(jiàn)生物標(biāo)志物有痰嗜酸粒細(xì)胞、血嗜酸粒細(xì)胞、血清IgE、血清嗜酸粒細(xì)胞陽(yáng)離子蛋白、呼出氣一氧化氮(fractional exhaled nitric oxide,F(xiàn)eNO)、血清骨膜素等。其治療方法以吸入糖皮質(zhì)激素為主,對(duì)于重癥或激素抵抗性哮喘,采用奧瑪珠單抗、抗IL-5R抗體和抗IL-13抗體治療[20,24]。中性粒細(xì)胞型哮喘患者常表現(xiàn)為氣道狹窄、氣道重塑,中性粒細(xì)胞彈力酶介導(dǎo)的黏液分泌增多。其生物標(biāo)志物有中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)、IL-8、IL-17、髓過(guò)氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)等。此表型哮喘激素治療效果較差,可以使用大環(huán)內(nèi)酯類藥物、CXC型趨化因子受體2進(jìn)行治療[24-26]。寡粒細(xì)胞型哮喘與γ干擾素(γ interferon,IFN-γ)有關(guān),大環(huán)內(nèi)酯類藥物對(duì)此表型哮喘也有效,病情頑固患者可選用支氣管熱成形術(shù)[7,24,26]。混合粒細(xì)胞型哮喘患者肺功能較差,接受IL-6通路靶向治療后預(yù)后良好[26-27]。

ILC2s與炎性細(xì)胞相互作用引起哮喘,通過(guò)Th2型細(xì)胞因子(IL-5、IL-13等)引起嗜酸粒細(xì)胞增多,與中性粒細(xì)胞又存在相互抑制作用[28]。不同氣道炎癥表型哮喘的病因、發(fā)病機(jī)制、生物標(biāo)志物和治療方法等均有各自的特征,ILC2s在不同氣道炎癥表型哮喘中的作用及其機(jī)制有待探究。

3 ILC2s在不同氣道炎癥表型哮喘中的作用

3.1 ILC2s在嗜酸粒細(xì)胞型哮喘中的作用 研究發(fā)現(xiàn),哮喘患者和哮喘合并過(guò)敏性鼻炎患者外周血ILC2s水平高于健康受試者,并且ILC2s與嗜酸粒細(xì)胞百分比呈正相關(guān)[29]。激活的ILC2s可產(chǎn)生IL-5、IL-9、IL-13等因子,其均有助于嗜酸粒細(xì)胞的浸潤(rùn)[2,30-31]。WINKLER等[32]采用過(guò)敏原誘導(dǎo)輕至中度哮喘合并高血嗜酸粒細(xì)胞計(jì)數(shù)(≥300細(xì)胞/μl)患者,發(fā)現(xiàn)ILC2s從血液中聚集到過(guò)敏性哮喘患者氣道炎癥部位,并形成堆積,在這一過(guò)程中上皮細(xì)胞來(lái)源的IL-25和IL-33可誘導(dǎo)肺內(nèi)ILC2s的積聚,IL-33在這一過(guò)程中發(fā)揮直接趨化作用[33]。據(jù)報(bào)道,ILC2s具有記憶功能,2周前接受過(guò)敏原或IL-33刺激的小鼠,與接受同樣過(guò)敏原刺激的幼稚小鼠相比,肺中嗜酸粒細(xì)胞數(shù)量增加、氣道內(nèi)黏液堆積更明顯,IL-5、IL-13水平更高[28]。ILC2s功能的多樣性進(jìn)一步說(shuō)明了其在哮喘發(fā)病中的重要作用。

一項(xiàng)關(guān)于糖皮質(zhì)激素對(duì)哮喘患者ILC2s功能影響的研究發(fā)現(xiàn),在上皮細(xì)胞因子IL-25、IL-33的刺激下ILC2s可產(chǎn)生IL-5、IL-13和IL-9,糖皮質(zhì)激素可以通過(guò)STAT3、STAT5、STAT6、JAK3和MEK信號(hào)通路調(diào)節(jié)ILC2s活性,從而降低IL-5、IL-13、IL-9水平,有效控制過(guò)敏性哮喘的氣道炎癥[34]。與輕度哮喘患者相比,重度哮喘患者血液和痰中Th2型細(xì)胞因子、ILC2s明顯升高,盡管在口服大劑量糖皮質(zhì)激素治療的情況下,ILC2s仍可通過(guò)Th2型細(xì)胞因子——IL-5和IL-13的不斷產(chǎn)生來(lái)促進(jìn)重癥哮喘患者氣道嗜酸粒細(xì)胞增多[20],此表型為激素抵抗型哮喘。IL-33、ILC2s、IL-5、嗜酸粒細(xì)胞與此表型哮喘的發(fā)病機(jī)制有關(guān)[35],IL-7和TSLP也可以誘導(dǎo)ILC2s抵抗類固醇的作用[36]。對(duì)于嗜酸粒細(xì)胞型哮喘患者的治療,阻斷IL-5的單克隆抗體可以代替糖皮質(zhì)激素來(lái)抑制血液和痰中嗜酸粒細(xì)胞增多,從而延緩病情惡化[37]。ILC2s參與重癥哮喘、激素抵抗型哮喘的發(fā)生與發(fā)展,針對(duì)ILC2s的研究,可幫助重癥患者及激素抵抗型哮喘患者尋找個(gè)性化、精準(zhǔn)治療方案,從而改善癥狀,控制病情進(jìn)展。

3.2 ILC2s在中性粒細(xì)胞型哮喘中的作用 中性粒細(xì)胞型哮喘與疾病控制不良或難治性哮喘、重癥哮喘密切相關(guān),表現(xiàn)為肺功能較差、誘導(dǎo)痰及血清中中性粒細(xì)胞升高[38-39]。中性粒細(xì)胞型哮喘通常與肥胖型哮喘聯(lián)系密切,M1巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的IL-1β可誘導(dǎo)ILC3s產(chǎn)生IL-17,進(jìn)而促進(jìn)中性粒細(xì)胞的募集,導(dǎo)致氣道高反應(yīng)[7,27]。嗜酸粒細(xì)胞型哮喘在暴露于脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)后轉(zhuǎn)變?yōu)橹行粤<?xì)胞型哮喘,而這種氣道炎癥表型的變化與IL-17A和Th17細(xì)胞的增加密切相關(guān)[40]。GOLEBSKI等[41]在功能失調(diào)的囊性纖維化(cystic fibrosis,CF)患者中發(fā)現(xiàn),ILC2s在上皮細(xì)胞因子IL-1β、IL-23和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)存在的情況下,轉(zhuǎn)化為IL-17分泌細(xì)胞。有研究者在小鼠肺部炎癥模型中發(fā)現(xiàn),用木瓜蛋白酶或IL-33處理可以促進(jìn)ST2+ILC2s產(chǎn)生IL-17,可導(dǎo)致哮喘病情進(jìn)展[42]。BERNINK等[43]研究亦發(fā)現(xiàn),ILC2s可以轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生IL-17的ILC3s。

ILC2s基因敲除小鼠肺組織IL-1β、腫瘤壞死因子和IL-23等表達(dá)增加,這可激活γδT細(xì)胞以快速產(chǎn)生IL-17A,并促進(jìn)中性粒細(xì)胞聚集,提示ILC2s對(duì)中性粒細(xì)胞可能具有抑制作用[44]。而中性粒細(xì)胞通過(guò)限制ILC2s功能和單核細(xì)胞-樹(shù)突狀細(xì)胞抗原提呈而抑制過(guò)敏性氣道炎癥[45],推測(cè)ILC2s與中性粒細(xì)胞的相互抑制作用也參與了中性粒細(xì)胞型哮喘的發(fā)病。支氣管活檢研究顯示,54%的輕至重度哮喘患者支氣管中性粒細(xì)胞增多,其中68%的重度哮喘患者支氣管中性粒細(xì)胞增多;排除吸煙者,有60%的患者支氣管中性粒細(xì)胞增多,表明中性粒細(xì)胞在哮喘發(fā)病機(jī)制中起關(guān)鍵作用,亦說(shuō)明痰中中性粒細(xì)胞似乎不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)支氣管真實(shí)炎癥情況[46]。

3.3 ILC2s在寡粒細(xì)胞型哮喘中的作用 寡粒細(xì)胞型哮喘最大的特點(diǎn)是氣道內(nèi)不存在典型的嗜酸粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)[24]。提示其發(fā)病機(jī)制為非炎癥機(jī)制,可能的機(jī)制為氣道高反應(yīng)性和氣道平滑肌增厚[47]。不同氣道炎癥表型哮喘之間可以相互轉(zhuǎn)換,寡粒細(xì)胞型哮喘可由其他氣道炎癥表型哮喘轉(zhuǎn)換而來(lái),有學(xué)者提出,“真正的”寡粒細(xì)胞型哮喘為雖然得到最佳治療但控制效果依然較差的哮喘[48-49]。難治性寡粒細(xì)胞型哮喘發(fā)病機(jī)制通常與IFN-γ、ILC1s密切相關(guān),ILC1s通過(guò)巨噬細(xì)胞或樹(shù)突狀細(xì)胞產(chǎn)生IL-12、IFN-γ進(jìn)而參與Th1免疫反應(yīng),IFN-γ可降低ILC2s所占比例以及IL-5、IL-13、IL-17Rb、ST2和GATA-3 mRNA的表達(dá),導(dǎo)致氣道嗜酸粒細(xì)胞和中性粒細(xì)胞減少[7,50]。有研究發(fā)現(xiàn),IL-1β可以促使ILC2s轉(zhuǎn)變?yōu)镮LC1s[51],這可能參與寡粒細(xì)胞型哮喘的發(fā)病。ILC2s在寡粒細(xì)胞型哮喘中的作用尚不明確,需更多研究補(bǔ)充數(shù)據(jù)、填補(bǔ)空白。

3.4 ILC2s在混合粒細(xì)胞型哮喘中的作用 混合粒細(xì)胞型哮喘可同時(shí)具有嗜酸粒細(xì)胞型及中性粒細(xì)胞型哮喘的特點(diǎn),其發(fā)生難治性哮喘的概率較高[24,49]。在塵螨或蟑螂致敏小鼠中,過(guò)敏原誘導(dǎo)了混合粒細(xì)胞型哮喘,Th2型細(xì)胞因子和Th17型細(xì)胞因子的表達(dá)同時(shí)增加[52],IL-6、IL-17A和TNF-α在混合粒細(xì)胞型哮喘中起重要作用,IL-17/中性粒細(xì)胞軸可能通過(guò)促進(jìn)混合過(guò)敏性炎癥中的平滑肌肥大、增生而在氣道重塑中發(fā)揮重要作用[53]。目前研究尚未發(fā)現(xiàn)ILC2s在混合粒細(xì)胞型哮喘中的作用,而混合粒細(xì)胞型哮喘可能有多種機(jī)制參與,且目前針對(duì)該種類型哮喘的研究較少,因而尋找針對(duì)性的治療至關(guān)重要。

4 小結(jié)與展望

ILC2s是哮喘固有免疫和適應(yīng)性免疫溝通的橋梁。近年來(lái)ILC2s在哮喘發(fā)病機(jī)制中的研究取得了巨大進(jìn)展,而ILC2s與不同氣道炎癥表型的關(guān)系主要集中在嗜酸粒細(xì)胞型哮喘,與其他氣道炎癥表型哮喘的關(guān)系尚待進(jìn)一步研究。明確ILC2s參與不同氣道炎癥表型哮喘發(fā)病的機(jī)制,為不同氣道炎癥表型哮喘的診斷與治療提供新的作用靶點(diǎn),有利于哮喘的個(gè)性化治療與精準(zhǔn)治療。

作者貢獻(xiàn):王穎進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì),論文撰寫(xiě);王穎、劉健進(jìn)行文獻(xiàn)收集、整理;云春梅、高笑宇進(jìn)行論文的修訂,負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校,對(duì)文章整體負(fù)責(zé)、監(jiān)督管理。

本文無(wú)利益沖突。

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