肥大細胞激活機制與變態反應性疾病關系的研究進展

賀學榮，何 川綜述，龔建平審校

（1重慶市永川區人民醫院肝膽外科 402160；2重慶醫科大學附屬第二醫院肝膽外科 400010）

肥大細胞是從人類的血液樣本及結締組織中分離出來。在哺乳動物中，肥大細胞可分為結締組織型肥大細胞和黏膜型肥大細胞兩個亞型。肥大細胞是重要的效應和調節性免疫細胞，是介導快速過敏和炎癥的重要樞紐，能引起和擴大炎癥。同時，肥大細胞還參與了許多疾病和炎癥過程，特別是與一些變態反應性疾病如蕁麻疹、銀屑病和系統性紅斑狼瘡的發生關系密切。對肥大細胞激活機制的研究將為變態反應性疾病的診斷和治療提供新的思路，現對肥大細胞的激活機制及其與變態反應性疾病的關系作如下綜述。

1 肥大細胞的基本特征

肥大細胞是由骨髓中表達CD34和CD13抗原的多能祖細胞分化而成，且只有少量作為定向祖細胞參與循環，在前體細胞階段會離開骨髓，然后進入組織，通過細胞增殖和分化成為各種表型的肥大細胞；肥大細胞是高度分化的且具有增殖能力和脫顆粒完成后再增殖的能力，并再次形成顆粒，恢復原來的形式。外周組織中肥大細胞的表型主要取決于交叉細胞膜受體酪氨酸激酶的表面c-ki及其配體干細胞因子（SCF）。在人類，SCF可增強肥大細胞的增殖、存活、分化和趨化的能力。肥大細胞進一步分化為2個亞群：一種是只含有類胰蛋白酶的肥大細胞；另外一種是同時含有類胰蛋白酶和糜蛋白酶的肥大細胞。在變態性肺疾病患者中可發現肥大細胞不均勻地分布在肺組織中。然而，在平滑肌中，該酶的含量僅為14%。含有類胰蛋白酶的肥大細胞分泌大部分的白細胞介素（IL）-5和IL-6。而類胰蛋白酶和糜蛋白酶的肥大細胞主要是分泌IL-4。而肥大細胞的主要功能就是通過釋放免疫反應顆粒，從而在變態反應過程中發揮重要的生理作用。

2 肥大細胞激活發生機制

2．1 非免疫途徑 肥大細胞脫顆粒可以通過多種方式被誘發，Ig E依賴的免疫學機制是其主要方式。同時肥大細胞上存在著許多其他受體如Toll樣受體（TLRs）、補體受體、雄激素受體、雌激素受體，相應的物質與受體結合后也能誘導肥大細胞脫顆粒。肥大細胞能表達TLRs，提示細菌、病毒或其產物可以通過TLRs激活肥大細胞產生應答。其中P物質（substance P，SP）一種神經肽，能增強TLR2的表達和信號通路使肥大細胞激活［1］。但是也有研究表明，SP能降低肥大細胞表面FcεRI蛋白和基因的表達，從而抑制了肥大細胞的激活。同時可溶性的Ig E可以消除SP對FcεRI的調節［2］。同樣，補體受體途徑對肥大細胞的激活也非常重要，其中最熟知的便是C3a，它的活化過程也受到多種因素的影響。最新文獻表明，調節蛋白β-arrestins-2對C3a R的敏化和內化都是必需的，βarrestins-2能通過抑制C3a的活化進而影響核因子（NF）-κB的活化和趨化因子CCL4的產生，而β-arrestins-1則能使C3a誘導的肥大細胞脫顆粒［3］。此外鈉氫交換調節因子NHERF1和NHERF2如果缺失會明顯抑制C3a對肥大細胞的脫顆粒作用，但是靜默NHERF1和NHERF2的表達對C3a R的脫敏卻沒有影響［4］。有研究表明，阻塞大麻素1型受體信號通路能增強黏膜肥大細胞的脫顆粒，且人氣道黏膜肥大細胞的激活、成熟受制于內源性大麻素的激活。提示人氣道黏膜的內源性大麻素系統為將來研究、管理變態反應性疾病提供了一個新的方向［5］。

2．2 免疫途徑 抗原進入機體后，可選擇誘導特異性B細胞產生Ig E抗體。每個肥大細胞或嗜堿性粒細胞膜表面約有3×105高親和力Ig E受體。Ig E通過Fc段與肥大細胞表面相應的Fc RI結合，機體處于對該抗原的致敏狀態，當相應抗原再次進入機體時通過與致敏肥大細胞表面兩個或兩個以上相鄰Ig E抗體特異性結合，使膜表面Fc RI交聯活化，活化的受體通過其-C端ITA M的磷酸化作用，使Syk和Fyn蛋白酪氨酸激酶活化，從而形成肥大細胞脫顆粒的起始信號。FcεRI還能誘導兩種不同的鞘氨酸激酶活化（Sph K1、Sph K2），Sph K2能使鼠類肥大細胞脫顆粒，產生細胞因子、白三烯，且Sph K1和Sph K2在肥大細胞中所起的作用是可以互換的［6］。在肥大細胞的脫顆粒機制中，Ca2＋／Ca M激酶系統是公認的細胞內信息傳遞系統，細胞外液Ca2＋濃度增加后，可有顆粒囊泡和細胞膜融合及胞裂外排等典型的脫顆粒反應。Law等［7］發現吡唑衍生物BTP2阻礙細胞內Ca2＋離子的外流，從而影響肥大細胞脫顆粒以及FcεRI介導的組胺釋放。抗原誘導的肥大細胞脫顆粒反應依賴于Ca2＋的作用。研究表明，肥大細胞的脫顆粒和腫瘤壞死因子的分泌需要依賴Drp1基因所致的線粒體遷移。在變態反應性皮炎患者的肥大細胞活組織檢查中也發現脫顆粒中出現了線粒體的遷移現象［8］。已知肥大細胞的脫顆粒還涉及微管的作用，因為分泌顆粒的運動依靠完整微管的發揮功能作用。研究表明，在肥大細胞活化時微管進行了重組，動力學也發生改變，STI M1是一種微管追蹤蛋白，在活化的肥大細胞上水平降低，肥大細胞的脫顆粒以及Ca2＋的內流均減弱。微管突觸的產生也與STI M1相關，對于趨化反應非常重要［9］。Cr use等［10］發 現，FcεRIβ受體亞單位的拼接變體t-FcεRIβ與鈣調蛋白結合后能夠介導Ca2＋依賴的微管形成，而微管能促進肥大細胞脫顆粒以及細胞因子的釋放。另外自噬在肥大細胞的脫顆粒中也有重大作用，具有典型自噬功能的LC3-Ⅱ能夠活化肥大細胞分泌顆粒，BMMC細胞中Atg7（自噬相關基因）的缺失會嚴重影響其脫顆粒但是對FcεRI交聯后的細胞因子產生無影響［11］。此外文獻顯示，適配器3BP2參與FcεRI的信號轉導是肥大細胞激活的重要調節器，也是肥大細胞早期或晚期脫顆粒，分泌IL-8和GM-CSF所必需的［12］。Lyn和FcεRIβ的相互作用也是依賴FcεRI激活途徑的肥大細胞所必需的，FcεRIβ的降低會阻礙肥大細胞上Lyn的重新分布。Lyn降低也會顯著抑制FcεRI介導的脫顆粒作用［13］。

2．3 肥大細胞的活化因素與抑制 肥大細胞的活化物質一般包括一些內源性介質如神經肽、細胞的某些代謝產物等。新的心血管多肽能使肥大細胞遷移、脫顆粒，并產生細胞因子和趨化因子［14］。內源性的一氧化氮和IL-15也是肥大細胞活化的主要調控因子，其中一氧化氮誘導肥大細胞脫顆粒時還有嚴格的劑量和濃度要求。心房鈉尿肽（ANP）誘導肥大細胞脫顆粒組織水腫，粒細胞浸潤，在ANP誘導的皮膚炎癥中肥大細胞起了關鍵作用［15］。有研究表明，血小板活化因子（PAF）誘導人肺組織肥大細胞釋放組胺。PLCγ1和PLCβ2的激活能夠活化PAF的G蛋白耦聯受體，并使肥大細胞脫顆粒。PAF誘導的脫顆粒作用很迅速，一部分原因是因為細胞外Ca2＋的作用，從而憑借PAF介導放大肥大細胞激活的回路從而發生過敏反應［16］。其他化學物質如毒素、藥物、蛇毒等化學物質也可激活肥大細胞。外源性真菌米曲霉凝集素（AOL）能使Ig E介導的肥大細胞激活，并發生過敏反應，預處理AOL與海藻糖能使AOL誘導Ig E敏化的RBL2 H3脫顆粒減少［17］。研究發現，神經降壓素與促腎上腺皮質釋放激素相互作用可以增強人類肥大細胞的激活［18］。芳烴受體活化肥大細胞產生IL-17且短暫調控Ah R可增強BMMC的脫顆粒作用，而長時間的調控則會抑制其脫顆粒［19］。常見的金屬如黃金也能刺激肥大細胞Ca2＋內流和介質的釋放［20］。此外其他一些物理性刺激和特殊的內環境狀態也能刺激肥大細胞活化。如在糖尿病患者中，高血糖能增強炎癥因子的表達，TNF-α的分泌以及β-己糖胺酶的激活。因此高血糖狀態在受刺激或未受刺激的過敏和炎癥反應中均可以促進肥大細胞的激活［21］。此外如增大靜水壓力、加熱、紅色激光照射等物理性刺激能夠激活TRPV2離子通道從而讓Ca2＋進入細胞內，以此來誘導細胞脫顆粒［22］。能有效抑制肥大細胞脫顆粒的藥物并不多。肉桂提取物（CE）能抑制肥大細胞的脫顆粒和炎癥介質的從頭合成作用。老鼠口服CE，肥大細胞蛋白酶MCP6和MC-CPA表達明顯下降，人類腸組織的肥大細胞類胰蛋白酶的表達也下降，此外通過Ig E的交聯刺激，β-氨基己糖苷酶的釋放減少了20%。白三烯、TNF-α、CXCL8、CCL2、CCL3、CCL4等的合成幾乎全部受到CE的抑制。因此CE被認為是一種新的治療變態反應性疾病的植物源性候選者［23］。對于持續性變態反應，研究者發現一種新的抗Ig E融合蛋白DARPin-Fc能比奧馬珠單抗更快和更有效地抑制其反應［24］。此外如成熟水果高麗懸鉤子果提取物（RFRC）、三椏烏藥、杉木花粉提取物等均是近來發現的可以有效抑制肥大細胞脫顆粒的物質。

3 肥大細胞激活機制與臨床常見變態反應性疾病的關系

研究表明［25］，大部分的變態反應性疾病如蕁麻疹、過敏性哮喘、過敏性鼻炎均是由于患者接觸橡膠、金屬、化妝品，甚至化工原料等引起的體內肥大細胞系統被激活而誘發的，通常被認為是由抗原特異性T細胞介導的遲發性變態反應性疾病。肥大細胞在有外界過敏變態因素的刺激下，其變態活性被激活，而釋放細胞因子、生物活性介質、組胺等，這表明肥大細胞激活發生機制與變態反應性疾病有緊密的關聯性。

3．1 肥大細胞激活與蕁麻疹的關系 在藥物變態反應、哮喘、食物變態反應等立刻型變態反應發生過程中，體內產生大量Ig E，Ig E與肥大細胞的Ig E受體結合，而且游離的Fab、Fc臂互相合抱在一起，使Ig E作用明顯加強，在肥大細胞膜外表產生一系列變化，如細胞磷酸酯甲基化、鈣離子流涌入、花生四烯酸開釋等，肥大細胞膜變得不穩定，產生很多空隙，細胞質中顆粒從細胞中釋解，游離到四周組織中［25］。肥大細胞膜上不但含有大量Ig E受體，尚含有一定量的Ig G、Ig M、Ig A受體（主要導致冷接觸蕁麻疹），還有補體活化過程中產生的變態反應毒素受體（導致30%慢性蕁麻疹、蕁麻疹樣血管炎、熱蕁麻疹）等多種受體，從而產生各種免疫反應。相關研究發現，肥大細胞脫顆粒釋放組胺被認為是導致蕁麻疹風團產生的主要原因，但肥大細胞顆粒中尚含有多種化學介質，且能導致中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、淋巴細胞等進入，而這些細胞本身也會開釋各種化學介質，可導致風團持續時間增長，從而導致蕁麻疹種類的多樣性及發作機制的復雜性［26］。

3．2 肥大細胞與銀屑病的關系 角朊細胞是銀屑病研究的重點，臨床和組織表型均顯示角朊細胞增殖和分化異常［27］。然而，后來研究發現，如果清除了銀屑病斑塊中活化的肥大細胞，角朊細胞的增殖和分化會回歸正常，這說明角朊細胞的異常是可逆的。20世紀80年代中期以后，人們逐漸發現肥大細胞在銀屑病發病機制中的關鍵作用，系統應用肥大細胞生長因子IL-2或干擾素（IFN）-γ或IFN-α，可以使銀屑病惡化［28］。而免疫抑制劑環孢菌素A在治療銀屑病方面所取得的顯著臨床療效，更使人們將研究工作的重點放在肥大細胞上。

3．3 肥大細胞激活與系統性紅斑狼瘡（SLE）的關系 在SLE患者肥大細胞中，異常鈣離子信號傳導導致胞內激酶、轉錄因子活化失衡，最終因基因表達紊亂而加重疾病［29］。在SLE患者T細胞中，異常鈣離子信號引起鈣神經素-NTAT途徑亢進，后者可導致CD40L過表達但不伴IL-2超表達；鈣離子信號異常能引起鈣調蛋白激酶活性增高和NF-κB活性下降，其結果是IL-2表達明顯減少，可見SLE患者肥大細胞鈣離子信號異常引起CD40L增多和IL-2減少。超表達的CD40L促進樹突細胞活化，誘導B細胞分化和自身抗體生成，最終導致SLE患者多器官損害。IL-2表達明顯減少引起CD8＋T細胞和調節性r細胞功能缺陷，使活化誘導細胞死亡失效。

4 結 語

綜上所述，鑒于肥大細胞產生介質的多樣性及其功能的復雜性，從肥大細胞在不同變態反應性疾病的中釋放介質的不同以及其他一些相關的變化來進一步細化與研究其在變態反應性疾病的發生中所起的作用，將有助于闡明某些疾病的發病機制并為其靶向治療提供新的依據。并且隨著分子生物學與免疫學的發展，也會更加深入地了解與揭示它們之間的密切關系，從而為變態反應性疾病的診斷與治療提供更廣闊的思路。

［1］Tancowny BP，Karpov V，Schleimer RP，et al．SubstanceP primes lipoteichoic acid-and Pam3CysSer Lys4-mediated activation of human mast cells by up-regulating Toll-like receptor 2［J］．Immunology，2010，131（2）：220-230．

［2］Mccary C，Tancowny BP，Catalli A，et al．Substance Pdownregulates expression of the high affinity Ig E receptor（FcepsilonRI）by human mast cells［J］．J Neuroimmunol，2010，30，220（1／2）：17-24．

［3］Vibhuti A，Gupta K，Subramanian H，et al．Distinct andshared roles ofβ-arrestin-1 andβ-arrestin-2 on the regulation of C3a receptor signaling in human mast cells［J］．PLoS One，2011，12，6（5）：e19585．

［4］Subramanian H，Gupta K，Ali H．Roles for NHERF1 andNHERF2 on the regulation of C3a receptor signaling inhuman mast cells［J］．PLoS One，2012，7（12）：e51355．

［5］Sugawara K，Zákány N，Hundt T，et al．Cannabinoid receptor 1 controls human mucosal-type mast cell degranu-lation and maturation in situ［J］．J Allergy Clin Immunol，2013，132（1）：182-193．

［6］Dillahunt SE，Sargent JL，Suzuki R，et al．Usage of sphin-gosine kinase isoforms in mast cells is species and／or celltype determined［J］．J Immunol，2013，190（5）：2058-2067．

［7］Law M，Morales JL，Mottram LF，et al．Structural requirements for the inhibition of calcium mobilization andmast cell activation by the pyrazole derivative BTP2［J］．Int J Biochem Cell Biol，2011，43（8）：1228-1239．

［8］Zhang B，Alysandratos KD，Angelidou A，et al．Humanmast cell degranulation and preformed TNF secretion re-quire mitochondrial translocation to exocytosis sites：relevance to atopic dermatitis［J］．J Allergy Clin Immunol，2011，127（6）：1522-1531．

［9］HájkováZ，Bugajev V，DráberováE，et al．STIM1-directed reorganization of microtubules in activated mast cells［J］．J Immunol，2011，186（2）：913-923．

［10］Cruse G，Beaven MA，Ashmole I，et al．A truncated splice-variant of the FcεRIβreceptor subunit is critical for micro-tubule formation and degranulation in mast cells［J］．Immunity，2013，38（5）：906-917．

［11］Ushio H，Ueno T，Kojima Y，et al．Crucial role for auto-phagy in degranulation of mast cells［J］．J Allergy ClinImmunol，2011，127（5）：1267-1276．

［12］Ainsua-Enrich E，Alvarez-Errico D，Gilfillan AM，et al．The adaptor 3BP2 is required for early and late events inFcεRI signaling in human mast cells［J］．J Immunol，2012，189（6）：2727-2734．

［13］Okayama Y，Kashiwakura JI，Matsuda A，et al．The interaction between Lyn and FcεRIβis indispensable forFcεRI-mediated human mast cell activation［J］．Allergy，2012，67（10）：1241-1249．

［14］Aung G，Niyonsaba F，Ushio H，et al．Catestatin，a neuro-endocrine antimicrobial peptide，induces human mast cellmigration，degranulation and production of cytokines andchemokines［J］．Immunology，2011，132（4）：527-539．

［15］Chai OH，Han EH，Choi YH，et al．The role of mast cellsin atrial natriuretic peptide-induced cutaneous inflammation［J］．Regul Pept，25，167（1）：79-85．

［16］Kajiwara N，Sasaki T，Bradding P，et al．Activation of human mast cells through the platelet-activating factor receptor［J］．J Allergy Clin Immunol，2010，125（5）：1137-1145．

［17］Yamaki K，Yoshino S．Aspergillus oryzae lectin inducesanaphylactoid oedema and mast cell activation through itsinteraction with fucose of mast cell-bound non-specificIgE［J］．Scand J Immunol，2011，74（5）：445-453．

［18］Alysandratos KD，Asadi S，Angelidou A，et al．Neuroten-sin and CRH interactions augment human mast cell activation［J］．PLoS One，2012，7（11）：e48934．

［19］Sibilano R，Frossi B，Calvaruso M，et al．The aryl hydro-carbon receptor modulates acute and late mast cell responses［J］．J Immunol，2012，189（1）：120-127．

［20］Hayama K，Suzuki Y，Inoue T，et al．Gold activates mastcells via calcium influx through multiple H 2 O2-sensitivepathways including L-type calcium channels［J］．FreeRadic Biol Med，2011，50（10）：1417-1428．

［21］Nagai K，Fukushima T，Oike H，et al．High glucose in-creases the expression of proinflammatory cytokines andsecretion of TNFαandβ-hexosaminidase in human mastcells［J］．Eur J Pharmacol，2012，687（1／3）：39-45．

［22］Zhang D，Spielmann A，Wang L，et al．Mast-cell degranu-lation induced by physical stimuli involves the activationof transient-receptor-potential channel TRPV2［J］．Phys-iol Res，2012，61（1）：113-124．

［23］Hagenlocher Y，Bergheim I，Zacheja S，et al．Cinnamonextract inhibits degranulation and de novo synthesis of in-flammatory mediators in mast cells［J］．Allergy，2013，68（4）：490-497．

［24］Eggel A，Buschor P，Baumann MJ，et al．Inhibition of on-going allergic reactions using a novel anti-Ig E DARPin-Fcfusion protein［J］．Allergy，2011，66（7）：961-968．

［25］Guillen D，Fiandor-Roman A，Caballero T，et al．Urticariacaused by ingestion of pasta and bread containing buckwheat flour［J］．J Investig Allergol Clin Immunol，2013，23（3）：206-207．

［26］Rymarczyk B，Gluck J，Rogala B，et al．Chronic urticaria inmyasthenia gravis patients-More than occasional coexistence？［J］．Allergol Immunopathol，2013，S0301-0546（13）：197-193．

［27］Radosa J，Dyck W，Goerdt S，et al．The cholinergic systemin guttate psoriasis with special reference to mast cells［J］．Exp Dermatol，2011，20（8）：677-679．

［28］Lin AM，Rubin CJ，Khandpur R，et al．Mast cells and neutrophils release IL-17 through extracellular trap formationin psoriasis［J］．J Immunol，2011，187（1）：490-500．

［29］Kassim SH，Jordan J，Schreiter J，et al．Systematic identification of novel SLE related autoantibodies responsiblefor type I IFN production in human plasmacytoid dendritic cells［J］．Cell Immunol，2013，284（1／2）：119-128．