李為強 鄭曄 姜曉峰 （哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院檢驗科，哈爾濱 150001）

過敏性哮喘是一種常見的慢性呼吸道疾病， 流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，全球有3億多人患有過敏性哮喘［1］。過敏性哮喘主要是由2型輔助性T細胞（type 2 T helper cells，Th2）介導(dǎo)的一種異質(zhì)性疾病，典型病理特征是炎癥細胞浸潤、黏液分泌增加以及氣道壁增厚，其發(fā)病機制涉及復(fù)雜的固有免疫和適應(yīng)性免疫過程［2］。過敏性哮喘的固有免疫應(yīng)答是氣道炎癥的起始階段，也是引發(fā)適應(yīng)性免疫應(yīng)答的前提［3-4］，而目前對于過敏性哮喘的研究和治療多集中于適應(yīng)性免疫應(yīng)答，尤其是針對Th2型炎癥的研究，治療策略包括傳統(tǒng)的糖皮質(zhì)激素和支氣管擴張劑，以及新興的Th2型炎癥因子的單克隆抗體等藥物，但這些藥物并沒有干預(yù)過敏的起始階段，而且對不同過敏性哮喘患者的治療效果也不同，無法起到根治過敏性哮喘反復(fù)發(fā)作的作用［5］。AEC的基本結(jié)構(gòu)包括具有纖毛結(jié)構(gòu)的纖毛細胞、具有分化修復(fù)功能的基底細胞、具有分泌功能的Club細胞（過去稱為clara細胞）和杯狀細胞以及少量的刷細胞和神經(jīng)內(nèi)分泌細胞，AEC間存在緊密連接等結(jié)構(gòu)，可形成物理屏障并維持細胞的極性［6］。AEC在調(diào)節(jié)過敏性哮喘的固有免疫應(yīng)答中最為重要，因為AEC除了具有調(diào)節(jié)水和離子的轉(zhuǎn)運以及利用纖毛、黏液清除外源物質(zhì)的屏障功能外，還能啟動多種固有免疫途徑來激活適應(yīng)性免疫細胞，最終影響肺部的微環(huán)境，導(dǎo)致過敏性哮喘的發(fā)生［7］。過敏性哮喘時AEC的典型病理特征為Club細胞和纖毛細胞向杯狀細胞分化、杯狀細胞增生和肥大，黏液分泌增加，并且由于AEC的緊密連接結(jié)構(gòu)和纖毛結(jié)構(gòu)遭到破壞，AEC間連接松散且結(jié)構(gòu)不完整［8］。因此，本文將介紹AEC在過敏性哮喘固有免疫應(yīng)答中的具體作用和針對AEC固有免疫功能的藥物，旨在為研究過敏性哮喘的發(fā)病機制和研發(fā)新型藥物提供幫助，為過敏性哮喘患者帶來福音。

1 AEC在過敏性哮喘固有免疫應(yīng)答中的作用網(wǎng)絡(luò)

氣道結(jié)構(gòu)細胞和多種固有免疫細胞及其分泌的生物活性因子之間復(fù)雜的相互作用共同組成了過敏性哮喘中的固有免疫應(yīng)答（圖1）?？諝庵械幕ǚ?、微生物和食物中的牛奶、海鮮等過敏原均會誘發(fā)過敏性哮喘，正常情況下AEC會利用纖毛和分泌的黏液清除過敏原，AEC間的緊密連接結(jié)構(gòu)也會攔截過敏原防止其進入氣道內(nèi)環(huán)境［19］。但過敏原中酶類成分或表達病原體相關(guān)模式分子（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）的微生物會活化和損傷AEC，此時AEC的屏障功能受損，使得樹突狀細胞（dendritic cell，DC）能直接接觸過敏原并轉(zhuǎn)運至淋巴結(jié)的T細胞區(qū)，引發(fā)強烈的Th2反應(yīng)［20］?；罨蟮腁EC會分泌更多的黏液和抗菌肽來維持氣道內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，與此同時，AEC會分泌固有免疫因子來募集活化多種固有免疫細胞，通過啟動氣道內(nèi)炎癥對抗過敏原和病原體，這些固有免疫細胞包括DC、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞、巨噬細胞、肥大細胞、2型固有樣淋巴細胞（group 2 innate lymphoid cells，ILC2s）和自然殺傷性T細胞（nature killer T cell，NKT）等［7］。這些固有免疫細胞對過敏性哮喘的作用十分廣泛，如氣道內(nèi)嗜酸性粒細胞的浸潤被認為是過敏性哮喘的典型特征；肥大細胞通過免疫球蛋白E（immunoglobulin E，IgE）依賴性或非依賴性機制釋放組胺、蛋白酶、白三烯、趨化因子；嗜堿性粒細胞和ILC2s能直接分泌IL-4、IL-13等Th2型因子；DC和NKT細胞能直接對Th2細胞起作用，除此之外，這些固有免疫細胞之間還能通過分泌細胞因子相互作用，這一系列反應(yīng)最終會導(dǎo)致過敏性哮喘的氣道內(nèi)Th2型炎癥、黏液增加、氣道高反應(yīng)性等［9-13］?？傊珹EC不僅可以作為氣道的結(jié)構(gòu)細胞起到防御屏障的作用，還能通過分泌固有免疫因子募集上述固有免疫細胞導(dǎo)致氣道炎癥，這種炎癥過程將導(dǎo)致更多的促炎細胞因子或趨化因子的產(chǎn)生，當(dāng)這些因子失衡時就會導(dǎo)致過敏性哮喘的發(fā)生。

2 AEC調(diào)節(jié)過敏性哮喘固有免疫應(yīng)答的途徑

2.1 分泌抗微生物物質(zhì) 在微生物進入氣道激活適應(yīng)性免疫應(yīng)答之前，AEC可分泌黏蛋白、類花生酸、溶菌酶、補體和防御素等抗微生物物質(zhì)參與固有免疫應(yīng)答，又稱為“化學(xué)屏障”，這種化學(xué)屏障能夠調(diào)節(jié)過敏性哮喘的炎癥反應(yīng)。黏蛋白能夠攔截、清除入侵的微生物，但黏蛋白的過度分泌會影響支氣管的通氣功能從而加重哮喘癥狀，CHO等［21］實驗發(fā)現(xiàn)過敏性哮喘患者的AEC暴露于過敏原后更容易產(chǎn)生黏蛋白。AEC能分泌β-防御素防止多種呼吸道病毒進入氣道而加重哮喘癥狀，但過高的β-防御素水平可能會引發(fā)炎癥細胞在氣道內(nèi)聚集，導(dǎo)致肺損傷和氣道的結(jié)構(gòu)破壞，這反而會加重過敏性哮喘的癥狀［22］。AEC在受到過敏原刺激時會分泌類花生酸，包括前列腺素類、白三烯類，這些化學(xué)物質(zhì)通過影響氣道炎癥、支氣管收縮、黏液分泌參與過敏性哮喘的發(fā)病過程［4］。在微生物的刺激下AEC還能分泌補體C3（complement 3，C3）和C5，它能夠增強抗體和巨噬細胞的活性，在氣道的防御機制中起著至關(guān)重要的作用，研究發(fā)現(xiàn)C3水平和過敏性哮喘的嚴(yán)重程度之間存在正相關(guān)關(guān)系［23-24］。可以看出，AEC的化學(xué)屏障在抵抗微生物侵害的同時也會促進過敏性哮喘的發(fā)生，因此通過調(diào)節(jié)AEC的化學(xué)屏障功能可以影響過敏性哮喘的發(fā)病進程。

2.2 表達模式識別受體（pattern recognition receptor，PRR） PRR是許多固有免疫細胞啟動固有免疫應(yīng)答的關(guān)鍵，然而AEC也可以表達PRR，并通過PRR參與過敏性哮喘的固有免疫應(yīng)答。這些PRR包括Toll樣受體（Toll like receptors，TLRs）、C型凝集素受體（C-type lectin receptors，CLRs）、NOD樣受體（NOD like receptors，NLRs）等。TLRs屬于轉(zhuǎn)膜蛋白受體家族成員，廣泛表達于固有免疫細胞膜和內(nèi)體膜上，AEC可利用表達TLRs識別病原體表面相關(guān)模式分子率先啟動固有免疫應(yīng)答對抗病原體［25］。AEC表達的TLRs在過敏性哮喘的發(fā)病機制中扮演著雙重角色。一方面，當(dāng)多種病毒、過敏原與AEC上TLRs結(jié)合后，可直接誘導(dǎo)AEC發(fā)生胞內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致氣道重塑［26］。另一方面，SHALABY等［27］發(fā)現(xiàn)激活A(yù)EC中TLR4-β干擾素TIR結(jié)構(gòu)域銜接蛋白（TIR domain-containing adaptor inducing interferon-β，TRIF）通路可以緩解以Th2型免疫應(yīng)答為主的過敏性哮喘。AEC表達的TLRs在過敏性哮喘中的雙重作用，可能歸因于過敏原的種類以及TLRs亞型在AEC中的表達量。CLRs家族中的甘露糖受體（mannose receptor，MR）和C型凝集素受體1（dendritic cell-associated C-type lectin-1，Dectin-1）可與細菌、真菌、屋塵螨等過敏原表面的PAMPs結(jié)合，介導(dǎo)固有免疫應(yīng)答從而引發(fā)后續(xù)的過敏性反應(yīng)［28］。MICHAEL等［29］通過膠體金銜接甘露糖的形式觀察到AEC可以利用網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)對甘露糖的內(nèi)吞，并證實了AEC表達甘露糖受體。NATHAN等［30］發(fā)現(xiàn)屋塵螨的β-葡聚糖結(jié)構(gòu)可以與AEC表面的Dectin-1受體特異性結(jié)合，并促進AEC分泌趨化因子配體20（C-C motif chemokine ligand 20，CCL20），CCL20能夠募集活化DC，DC再誘導(dǎo)初始T細胞向Th2細胞分化，這可能是屋塵螨誘導(dǎo)過敏性哮喘的原因之一。NOD樣受體，即核苷酸結(jié)合寡聚域樣受體，其家族成員包括NOD1、NOD2、NOD樣受體蛋白3（NODlike receptor protein 3，NLRP3）等，UEHARA等［31］通過免疫熒光染色實驗證實了肺及呼吸道內(nèi)多種上皮細胞表達NOD1和NOD2。統(tǒng)計分析表明，NOD1的mRNA和蛋白表達水平在過敏性哮喘兒童中明顯升高，而且也表明過敏性哮喘患者與NOD2的基因多態(tài)性有關(guān)［32］。所以，AEC表達的PRR在識別病原體和過敏原的同時也會導(dǎo)致自身的活化，活化后的AEC可以調(diào)節(jié)過敏性哮喘中的固有免疫應(yīng)答。

2.3 分泌固有免疫因子 AEC暴露于有害環(huán)境如過敏原（部分含蛋白水解酶活性）、病毒感染或空氣污染物后，會釋放IL-25、IL-33、胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）、集落刺激因子-1（colony-stimulating factor 1，CSF-1）等固有免疫因子參與氣道炎癥［33］。IL-25一方面可以作用于固有免疫細胞如經(jīng)典樹突狀細胞（classical dendritic cell，cDC）、漿細胞樣樹突狀細胞（plasmacytoid dendritic cell，pDC）、NKT細胞、ILC2s， 另一方面，IL-25可直接作用于適應(yīng)性免疫細胞如CD4+T細胞，這些炎癥細胞激活后可釋放Th2型細胞因子，引發(fā)過敏性哮喘［34-36］。IL-33屬于IL-1細胞因子家族成員，在內(nèi)皮細胞和上皮細胞細胞核中大量表達，環(huán)境中過敏原的蛋白酶能夠修飾并促進IL-33的成熟，成熟后的IL-33可誘導(dǎo)氣道炎癥［37］。IL-33誘導(dǎo)氣道炎癥的方式主要通過募集嗜酸性粒細胞、肥大細胞、嗜堿性粒細胞和ILC2s，這些炎癥細胞可表達生長刺激表達基因2蛋白（growth stimulation expressed gene 2，ST2）［38-40］。另外，全基因組關(guān)聯(lián)分析研究發(fā)現(xiàn)，編碼IL-33及其受體ST2基因的單核苷酸多態(tài)性與多種形式的過敏性哮喘有關(guān)［41］。TSLP屬于IL-2細胞因子家族成員，當(dāng)外源物質(zhì)刺激肺及小腸上皮細胞時可大量產(chǎn)生，它能促進DC的成熟并誘導(dǎo)肥大細胞、嗜酸性粒細胞和ILC2s活化，推動過敏性哮喘的發(fā)生［42］。MOON等［43］發(fā)現(xiàn)空氣中的過敏物質(zhì)會刺激AEC產(chǎn)生可以直接作用于DC的CSF1，同時也證明了過敏原反應(yīng)性IgE的產(chǎn)生依賴上皮源性的CSF1。AEC受到屋塵螨刺激后還會釋放CCL20和轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGFβ），抑制AEC分泌TGF-β會緩解氣道ILC2s的聚集和IL-13的分泌［30，44］。總之，AEC分泌的固有免疫因子可以募集多種炎癥細胞導(dǎo)致氣道炎癥。

2.4 參與固有免疫記憶 與適應(yīng)性免疫通過基因重排形成的免疫記憶不同，固有免疫記憶的形成主要是通過固有免疫細胞的表觀遺傳重編程，如組蛋白修飾、miRNA修飾、DNA甲基化等［45］。以往對固有免疫記憶的研究多集中于免疫細胞，最新研究發(fā)現(xiàn)，上皮細胞也存在固有免疫記憶［46］。BIGOT等［47］參照證明單核細胞具有固有免疫記憶的方法，首次證實了AEC具有固有免疫記憶，這種免疫記憶源于表觀遺傳的修飾。CHAND等［48］發(fā)現(xiàn)初次用脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）刺激AEC后，AEC通過持續(xù)表達TLR4和表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）也表現(xiàn)出固有免疫記憶，當(dāng)再次接觸LPS時氣道表現(xiàn)出AEC的增生和產(chǎn)生黏液增加。AEC還與具有固有免疫記憶的免疫細胞建立聯(lián)系，這也是AEC參與固有免疫記憶的方式。例如，MARTINEZ-GONZALEZ等［49］發(fā)現(xiàn)ILC2s雖然不能直接被過敏原激活，但是可被過敏原刺激AEC后產(chǎn)生的IL-33激活，IL-33激活后的ILC2s表現(xiàn)出與記憶T細胞相似的基因表達特征，也表現(xiàn)出抗原非特異性的記憶樣特征，能夠更容易誘發(fā)過敏反應(yīng)，同時解釋了過敏性哮喘患者為什么會對多種過敏原致敏。AEC參與的固有免疫記憶，可能是氣道過敏反應(yīng)閾值降低的原因。

3 針對AEC固有免疫功能的靶向治療藥物

目前針對氣道Th2型炎癥反應(yīng)的生物制劑如Mepolizumab、Lebrikizumab等為患有嚴(yán)重和類固醇耐藥性的過敏性哮喘患者提供了治療方案［5］。然而，這些生物制劑僅針對炎癥級聯(lián)反應(yīng)末端的效應(yīng)分子，并沒有治愈疾病的能力。AEC參與的固有免疫應(yīng)答是過敏性哮喘炎癥反應(yīng)的開端，針對AEC對炎癥級聯(lián)反應(yīng)中上游進行干預(yù)，不僅能夠抑制下游效應(yīng)物反應(yīng)，而且能夠?qū)⑦@些反應(yīng)導(dǎo)向更具耐受性的狀態(tài)?，F(xiàn)闡述幾種針對AEC固有免疫功能的靶向治療藥物。

TLR配體佐劑是細菌衍生的化合物，可與過敏原結(jié)合并誘導(dǎo)Th1型炎癥反應(yīng)，從而減弱Th2型炎癥反應(yīng)。例如，Pollinex Quattro （PQ），它將花粉過敏原與AEC上LPS的無毒變體TLR4配體單磷酰脂質(zhì)A（monophosphoryl lipid A，MPLA）結(jié)合在一起從而減少過敏反應(yīng)，臨床試驗證實這種藥物具有不良反應(yīng)少、臨床療效明顯的特點［14］?？共《镜乃幬锶鏘narigivir soproxil和PUL-042也能夠用于治療過敏性哮喘，二者分別是NOD2和TLR6的激動劑，主要通過提高機體的抗病毒能力減緩過敏性哮喘的加?。?5］。應(yīng)用補體C5的單克隆抗體Eculizumab也能降低氣道的炎癥反應(yīng)，達到緩解過敏性哮喘癥狀的目的［16］。也有針對AEC分泌的固有免疫因子的靶向治療藥物。例如，Tezepelumab是一種人IgG2單克隆抗體，通過抑制TSLP的活性阻止免疫細胞釋放炎癥細胞因子，可以與糖皮質(zhì)激素聯(lián)合使用，從而改善哮喘炎癥狀態(tài)、防止哮喘惡化［17］。靶向IL-33的單克隆抗體Etokimab（曾用名ANB020）及其受體ST2的單克隆抗體MSTT1041A都已經(jīng)進入Ⅱ期臨床試驗，并且已經(jīng)證實能顯著降低過敏性炎癥，未來可能用于治療難以控制的過敏性哮喘［18］。由此可以看出，針對AEC固有免疫功能的靶向治療藥物已被廣泛研究，在臨床試驗中也取得了很好的療效。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，AEC在氣道固有免疫應(yīng)答的啟動、維持和調(diào)節(jié)中起到重要作用，AEC通過調(diào)節(jié)氣道固有免疫應(yīng)答參與過敏性哮喘的發(fā)生，參與的方式包括產(chǎn)生“化學(xué)屏障”、表達模式識別受體、分泌多種固有免疫因子、參與固有免疫記憶的形成等，最終活化適應(yīng)性免疫細胞引發(fā)過敏性哮喘。雖然針對AEC固有免疫功能的靶向治療藥物得到了迅速發(fā)展，但大多數(shù)藥物仍處在臨床試驗階段，未來還需要大量的實驗論證才能應(yīng)用到臨床，這些藥物的使用將會為過敏性哮喘的治療提供更多策略。