过敏性炎症研究进展

葛伟国 综述  国外医学呼吸系统分册 1999年 第19卷 第3期

　　 摘要 近年来随着细胞免疫学、分子生物学和炎症的研究不断深入，将过敏性反应的研究提高到新水平，已有不少新发现。本文就参与过敏性炎症细胞及其生物特性、粘附分子和趋化因子在过敏性炎症中的作用作一简要介绍和叙述。

　　过敏性炎症与临床上常见的一些疾病如过敏性鼻炎、哮喘、皮炎等有关，长期来其发生机制一直受人关注，近年来随着细胞免疫学、分子生物学和炎症的研究不断深入，将过敏性反应的研究提高到新的水平，已有不少新发现。现就几个主要问题简述如下：

　　1 参与过敏性炎症的细胞及其生物学特性

　　在过敏性炎症的发病中主要涉及过敏原、抗体、细胞、受体和介质5个环节，其中细胞起着关键作用，他们有不同的受体又能分泌多种细胞因子和介质，当过敏原激发后在15～20分钟所发生的速发相反应主要与T细胞和肥大细胞有关，而在激发后4～24小时所发生的迟发相反应则认为由嗜酸粒细胞（Eos）和嗜碱粒细胞参与[1，2]。

　　1.1T细胞 T细胞在过敏反应中起着攸关重要的作用，因为它是唯一的能识别经抗原递呈细胞所处理的抗原物质，当被激活后可产生多种细胞因子。从小鼠的研究可见，T细胞分为TH1和TH2二种亚型。在人类目前还无确切的标记可鉴定TH1和TH2，只能根据细胞因子谱来区分。TH1主要产生γ干扰素和TNF-β；TH2产生IL-4、IL-5和IL-9，这二个亚群均产生GM-CSF、IL-2、IL-3、IL-10和IL-13。此二个亚群由共同的前身细胞TH0阶段分别分化而成，影响因素包括遗传素质、所遭遇过敏原的理化性质、不同的抗原处理和递呈途径、抗原递呈细胞的类型以及所采用的MHC约束成分，其中主要的是使T细胞激活的细胞因子，它们决定了TH的分化，现知在IL-12作用下TH0分化为TH1；在IL-4作用下TH0分化为TH2，TH1参与迟缓型超敏反应和清除胞内寄生虫、病毒的细胞免疫反应，而TH2与过敏性炎症反应有关。TH2所分泌的IL-4是过敏性炎症反应关键的细胞因子，它除了上面提及的作用外还促使B细胞异型转换，使之产生IgE并上调粘附分子的表达。IL-5可选择性地作用于Eos促使他们最后分化、激活并持续存在于过敏性组织处。

　　1.2 肥大细胞 这是一种异质性细胞，成熟的组织肥大细胞可根据所含的胰蛋白酶和糜蛋白酶分为3种类型。MCt型仅含有胰蛋白酶；MCtc型同时含胰蛋白酶和糜蛋白酶；MCc型仅含有糜蛋白酶。MCt型多见于肺和粘膜中；MCtc型在皮肤和粘膜下层；MCc型则见于肠和鼻粘膜下层[4]。根据编码人胰蛋白酶CDNA的不同至少可将其分为5种，即肺中的α和β型，皮肤的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型[5]。

　　人的肥大细胞从骨髓、脐带血或胎肝前身细胞衍生。周围血中的前身肥大细胞为非异嗜性CD34+、C-kit+、FcεⅠ+的单个核细胞，此种细胞也存在于皮肤、淋巴结和脾组织。在体外，IL-3和干细胞因子（SCF）能使前身细胞转化为异嗜性胰蛋白酶+、FcεⅠ+的肥大细胞[6]。从过敏性鼻炎患者鼻活检可发现上皮层内和上皮下MCt型细胞增多，而MCtc型细胞数并未改变，提示MCt型细胞可能从血中移行至上皮。此型细胞表面带有IgE分子，并依赖T细胞能很好地应答特异性过敏原。用电子显微镜可观察到从外科切下的过敏性鼻炎患者鼻甲中的肥大细胞在体外经过敏原激发会脱颗粒产生组胺、白三烯（LTs，主要是LTC4）和前列腺素（PGD2）。肥大细胞还是细胞因子TNF-α的起源地，当激活时它还会重新合成IL-4、IL-5和IL-6。IL-4主要定位在MCtc亚类，而IL-5和IL-6定位于MCt亚类[7]。

　　1.3 Eos它在物理特性和功能上均呈异质性，当将外周血Eos经Percoll作不连续性梯度离心可分为正常密度和低密度二种，这种物理特性的不同与其功能的差异有关。当应答醛化的细菌肽FMLP时低密度Eos产生氧自由基和LTC4[8]，并对靶细胞呈现明显的细胞毒性，因而低密度Eos属激活的Eos，虽然在过敏性哮喘和鼻炎患者外周血中低密度Eos量增加，但还是以正常密度占优势，而在各种体液却以低密度Eos为主，参与过敏性炎性疾病组织的病损。从正常密度Eos转变为低密度Eos有着不同的机制，将外周血中正常密度的Eos培养在单纯纤维母细胞上，当存在pg水平的IL-3、IL-5或GM-CSF时可转化成低密度Eos，此外，还有可溶性促炎症刺激剂如血小板激活因子（PAF），C-C类趋化因子包括Rantes和单核细胞趋化肽（MCP）-3，或固相刺激剂如通过α6β1整合素将Eos粘附至层粘素，以及经α4β1整合素（抗原VLA-4）使Eos结合至纤维连接素或结合至血管细胞粘附分子（VCAM-1）也能使Eos激活转为低密度[9-13]。已了解Eos所具有的细胞毒性由Eos颗粒蛋白所致，成熟的Eos具有原发性和继发性颗粒。原发性颗粒含有夏科雷登氏结晶蛋白质，而继发性颗粒含有多种蛋白质包括一些细胞因子和4种细胞毒蛋白质，即主要碱性蛋白（MBP），占Eos颗粒重要的50%；Eos阳离子蛋白（ECP），Eos衍生的神经毒素（EDN）和独特的Eos的氧化酶（EPO），前面二种在体外具有强的杀蠕虫活性，且对哺乳类细胞也有毒性。ECP、EPO特别是MBP能使体外培养的呼吸道上皮细胞纤毛停动和脱落，类似哮喘上皮的病理变化。在哮喘的气道可证明有MBP沉着。且可从哮喘患者痰中发现达到细胞毒浓度的MBP。Eos颗粒蛋白也见于过敏性鼻炎的洗涤液中，除了细胞毒作用外，MBP和EPO也可引起嗜碱粒细胞呈非细胞毒性组胺释放和Eos的非细胞毒性脱颗粒。近来又观察到Eos无论在体内或体外都能产生促炎症细胞因子，其中有些细胞因子似乎是预先形成并贮存在Eos继发性颗粒中，并由外吐方式释放。从鼻息肉或过敏性鼻炎的Eos可观察到它也能释放多种细胞因子包括巨噬细胞炎性蛋白（MIP）-1α、TNF-α、转化生长因子（TGF）-α和β、IL-4、血小板衍生的生长因子，IL-5和GM-CSF[14-16]。在上呼吸道炎症疾病中Eos所产生的细胞因子能介导白细胞的趋化和激活，纤维母细胞上粘附分子受体的表达，所有这些过程在慢性过敏性炎症和全年的鼻炎发病中有着重要作用。在体内Ecs也是IL-5和GM-CSF的源泉，进而再激活Eos并延长其活力，再则这些细胞因子在极微量时（PM）还可在体外抑制Eos的调亡，从而延长外周血Eos的寿命。

　　1.4嗜碱性细胞 长期来由于嗜碱粒细胞与肥大细胞有很多相似之处，因而经常通过取材容易的嗜碱粒细胞的研究来判断肥大细胞的功能，甚至认为它就是肥大细胞的前身细胞。近年来随着方法学改进，从以下可证明这是二种不同的细胞群：①表面标志不同，嗜碱粒细胞除了与肥大细胞共有FcεRⅠ标志外，还有白细胞的抗原，FcγRⅡ、整合素LFA-1和Mac-1标志，而没有肥大细胞的标志，即具有针对SCF的C-kit受体；②所释放的介质不同。嗜碱粒细胞不释放PGD2；③释放介质能力不同，除了与肥大细胞相同能通过细胞表面的IgE与特异性抗原或抗IgE相结合，释放介质外，能引起嗜碱粒细胞释放介质能力的其他物质远较肥大细胞多，包括补体片段（C5a、C3a），FMLP和多种细胞因子如IL-1、IL-3、SCF、GM-CSF都能使其产生依赖IgE的介质释放，其中以IL-3最为明显，它可通过嗜碱粒细胞表面的高亲和力IL-3受体，使之成为高度激活状态，易于释放包括花生四烯酸代谢产生在内的介质，而肥大SCF敏感[17]。近来采用重组的趋化因子作研究，发现单核细胞趋化激活因子（MCAF）和单核细胞趋化蛋白（MCP）-3也均是嗜碱粒细胞强的激活剂；④对激素和H2拮抗剂敏感性不同，嗜碱粒细胞对激素十分敏感，其释放介质能力易被激素和H2拮抗剂dimaprit所抑制，而肥大细胞对比并不敏感，正因为有以上差异，才有可能研究嗜碱粒细胞在过敏性炎症中的作用，而不至于与肥大细胞相混淆。近年来已观察到用抗原作鼻腔激发后在迟发相反应（LPR）时嗜碱粒细胞伴随Eos浸润在鼻粘膜下层。从鼻洗涤液中也发现在抗原激发8小时组胺呈第二次增高，紧随是TAME酯酶活性（主要是舒缓激肽释放酶）而无肥大细胞的产生PGD2，表明此时的介质由嗜碱粒细胞所释放，也有报道从患严重哮喘而死亡的患者气道中可见到嗜碱粒细胞增多[18]，这一些都证实哮碱粒细胞参与了过敏性炎症的发病。晚近又进一步证实嗜碱粒细胞还是细胞因子的丰富源地，体外用免疫刺激剂刺激如抗IgE刺激，可使其在5～10分钟内就会释放预先形成的IL-4以及在刺激4小时再次释放重新合成的IL-4和IL-13等,而T细胞在抗原刺激时至少需12～16小时才能产生LF-4[19]。也有将钝化的脐带血啫碱粒细胞用PMA和ionomycin刺激可使之产生IL-4，其量超过哮喘CD+4细胞所释放的IL-4，而在脐带血中的CD+4细胞并不会产生IL-4，且表达的IL-4 mRNA也很弱，提示促使TH2细胞成熟的IL-4可能来自嗜碱粒细胞[20]。

　　2 粘附分子和趋化因子在过敏性炎症中的作用

　　上述细胞募集到炎症区，涉及不同的细胞激活，释放可溶性介质和表达细胞表面的粘附分子，这是一个互相协调的级梯过程，在变应性炎症，抗原的激发可使肥大细胞和TH2细胞激活，释放可溶性介质，这些介素刺激内皮细胞表面细胞表面的粘附分子，进而使白细胞通过滚动移行至靶组织，然后是可逆性粘附及白细胞激活，穿过内皮细胞，在此过程中不同种的粘附分子和趋化因子分别在特定时间参与[21]。由于粘附分子与过敏性质炎症的关系已有报道，这里不再赘述，仅就炎性细胞流动进入过敏性炎症区各阶段中的作用简述，而有关趋化因子的作用将在最后详述。

　　2.1滚动 炎症细胞沿着血管壁滚动并粘附致炎症区内皮细胞，主要借助于白细胞表面所表达的L-选择素，一旦白细胞被激活或粘附至受刺激的内皮细胞，L-选择素分子就从白细胞上脱落，P和E选择素接着发挥作用，经炎性介质如组胺、LTs、LTC4的作用使内皮细胞表达P-选择素，而E-选择素仅在细胞因子或内毒素刺激下才表达。

　　2.2粘附 P和E-选择素可分别与白细胞表面相应的配体PSGL-1和Syaly-Le结合，形成牢固的键，使白细胞粘附在内皮细胞，避免白细胞扩散，并激活白细胞表面的整合素粘附分子包括CD11/CD18和VLA-4，在此同时，趋化因子和炎性细胞因子激活血管内皮细胞使其表达ICAM-1和VCAM-1，CD11/CD18是ICAM-1的受体，表达在白细胞表面，而VLA-4则是VCAM-1的受体表达在Eos、嗜碱粒细胞和淋巴细胞表面，当它们相互反应，互相粘附时有利于细胞的激活和穿内皮移行。由于VCAM-1针对上述几种重要的效应细胞，因此它在变应性炎症中的作用可能更为重要。从哮喘患者体内研究发现VCAM-1的表达与所浸润的Eos数量相符。由T细胞所产生IL-4可特异性上调VCAM-1的表达，但并不影响ICAM-1和E选择素在内皮细胞的表达。已观察到IL-4能有效地使嗜碱粒细胞和Eos粘附至内皮细胞，并与剂量有关。IL-4也能增强IL-1和TNF-α对VCAM-1的表达和Eos的粘附。采用抗VCAM-1和抗VLA-4抗体可在小鼠哮喘模型预防抗原诱导Eos浸润至气道，并可降低T细胞的浸润，而采用抗ICAM-1和VLA-1的抗体作用就较弱。

　　2.3贮留炎症区 当白细胞进入过敏性炎症的组织或气道，上皮细胞提供了适宜环境有利于白细胞贮留，并延长其寿命，保持或促进白细胞的激活，其中趋化因子的作用尤为突出。趋化因子是近10年来所发现的一组具有趋化功能的细胞因子，他们可趋化和激活白细胞、单核细胞和T细胞，可分为3个亚类，其中的CXC和CC类变应性炎症有关。CXC类包括IL-8、粒细胞激活因子/黑色素瘤生长刺激因子（GROα/MGSA），上皮细胞激活肽78（ENA-78），中性粒细胞激活因子-2（NAP2）、γ干扰素诱导蛋白10（IP-10）和Mig。CC类包括Rantes、单核细胞炎性肽1α和1β（MIP-1α,MIP-1β），单核细胞趋化肽（MCP-1，2，3）、Eotaxin和HCC-1。趋化因子对靶细胞有一定的特异性，CXC类中的IL-8是经常与过敏性疾病有关，它主要作用于中性粒细胞，而CC类则作用于单核细胞，在一定情况下也可作用于嗜碱粒细胞、淋巴细胞和Eos，因而在过敏性炎症中CC类显示是效应细胞募集和激活最强的刺激剂。已有很多的研究证实Rantes、MIP-1α和MCP-3参与支气管哮喘，过敏性鼻炎和离位性皮炎这一类过敏性疾病的发病[22]。近来已鉴定了编码相当于豚鼠Eotaxin的人基因，并证实此细胞因子表达在上皮细胞，提示它在过敏性炎症中也起着重要作用。至今已鉴定了20个编码趋化因子的基因，其中至少有2个编码2个人Eotaxin，新的趋化因子还包括了CCF18和HHC-1。CCF18趋化CD+4T细胞克隆而HHC-1诱导单核细胞内C+a改变，除刺激细胞募集，趋化因子还可作用于白细胞刺激其穿过内皮细胞移行和上调粘附分子，这些过程对白细胞和淋巴细胞进入过敏性炎症区起着关键作用。在此领域的研究正在不断地深入，相信随着对白细胞和T细胞募集及受体-配体相互机制的进一步阐明，将有利于发掘新一代更有效的防治过敏性炎症的药物，使过敏性炎症有关的疾病能得以控制。

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