2型固有淋巴細(xì)胞與哮喘發(fā)病機(jī)制關(guān)系的研究進(jìn)展

畢俊杰，倪振華，王雄彪

(1.上海中醫(yī)藥大學(xué) 普陀臨床醫(yī)學(xué)院，上海 201203；2.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬普陀醫(yī)院 呼吸內(nèi)科，上海 200062)

哮喘是由多種細(xì)胞(嗜酸性粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、T細(xì)胞、氣道上皮細(xì)胞等)和細(xì)胞組分(細(xì)胞因子)共同參與的一種以慢性氣道炎癥為特點(diǎn)的異質(zhì)性疾病[1]。因此，哮喘發(fā)病機(jī)制、病理生理及臨床表現(xiàn)復(fù)雜多樣[2]。迄今為止，發(fā)病機(jī)制尚不清楚。目前研究發(fā)現(xiàn)，2型ILC(ILC2)與哮喘發(fā)病關(guān)系密切[3]，現(xiàn)就ILC2與哮喘發(fā)病機(jī)制的相關(guān)研究展開(kāi)論述。

1 ILC2概述

ILC2于2001年由Fort等[4]首次發(fā)現(xiàn)，它是一群非B、非T細(xì)胞的新型細(xì)胞，表現(xiàn)為MHCⅡhiCD11cdull，受到IL-25、IL-33等刺激后可產(chǎn)生Th2型細(xì)胞因子。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，IL-25作用于Rag1-/-小鼠(此種小鼠缺乏T、B細(xì)胞)后，嗜酸性炎性因子IL-5和IL-13仍可見(jiàn)分泌，從而證實(shí)ILC2的存在。這使我們對(duì)哮喘的認(rèn)識(shí)不僅僅只關(guān)注在CD4+Th2，ILC2也可以分泌2型細(xì)胞因子，作為Th2的“鏡像細(xì)胞”在哮喘氣道炎癥中發(fā)揮重要作用[5]。

ILC2表面沒(méi)有重排受體，但有淋巴細(xì)胞的典型形態(tài)。根據(jù)其表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子中DNA結(jié)合抑制因子2(inhibitor of DNA binding 2，Id2)的不同分為1型ILC(ILC1)、ILC2、3型ILC(ILC3)亞群。ILC1即分泌IFN-γ的ILC1和NK細(xì)胞；ILC2即維甲酸相關(guān)孤兒受體α(retinoid-related orphan receptor α，RORα)依賴的ILC2，產(chǎn)生IL-4、IL-5、IL-9、IL-13、雙調(diào)蛋白等；ILC3即維甲酸相關(guān)孤兒受體γt(retinoid-related orphan receptor γt，RORγt)依賴性ILC3和淋巴樣組織誘導(dǎo)細(xì)胞，產(chǎn)生IL-17、IL-22等。3個(gè)不同的亞群起源于共同的前體細(xì)胞。

在ILC亞群中，對(duì)ILC2研究較多。ILC2的激活受上皮細(xì)胞來(lái)源的細(xì)胞因子(IL-25、IL-33、胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素)、脂質(zhì)遞質(zhì)和腫瘤壞死因子配體相關(guān)分子1A等的調(diào)節(jié)，產(chǎn)生大量的IL-4、IL-5、IL-13等細(xì)胞因子，從而促進(jìn)氣道重構(gòu)，參與哮喘發(fā)病過(guò)程。有文獻(xiàn)報(bào)道，ILC2能啟動(dòng)固有免疫，進(jìn)而開(kāi)啟適應(yīng)性免疫應(yīng)答，其作用機(jī)制可能是激活I(lǐng)L-33-ST2/ILC2軸，進(jìn)而與不同細(xì)胞發(fā)生相互作用[6-7]。因此，本文根據(jù)ILC2與哮喘多種效應(yīng)細(xì)胞作用的不同(圖1)[8]進(jìn)行論述。

2 ILC2與哮喘效應(yīng)細(xì)胞的相互作用

ILC2被越來(lái)越多地認(rèn)為是2型炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)控者，并且在哮喘中發(fā)揮重要作用。ILC2介導(dǎo)哮喘的發(fā)生是通過(guò)與嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、DC、B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和上皮細(xì)胞之間的相互作用產(chǎn)生的[7]。

2.1 ILC2與嗜酸性粒細(xì)胞嗜酸性粒細(xì)胞增多在哮喘中最為常見(jiàn)，ILC2可產(chǎn)生大量哮喘關(guān)鍵致炎細(xì)胞因子IL-4、IL-5等，介導(dǎo)嗜酸性粒細(xì)胞分化與激活，并且在靶器官聚集并釋放炎性介質(zhì)。研究表明，在輕度至中度哮喘合并高嗜酸性粒細(xì)胞(≥300個(gè)/μL)的患者中，變應(yīng)原刺激后，ILC2向過(guò)敏性，炎癥部位聚集并從血液中招募ILC2，血液中ILC2減少，肺泡灌洗液中ILC2增加，且嗜酸性粒細(xì)胞在肺泡灌洗液中的數(shù)量也高于外周血[9]。所以，ILC2在過(guò)敏性哮喘中可誘導(dǎo)嗜酸性粒細(xì)胞炎癥，且介導(dǎo)嗜酸性粒細(xì)胞向靶器官聚集。同時(shí)，其他研究顯示，ILC2在無(wú)過(guò)敏原特異性IgE引起的非過(guò)敏性哮喘中也可誘導(dǎo)嗜酸性粒細(xì)胞炎癥[10]。因此，ILC2在治療嗜酸性粒細(xì)胞增多的過(guò)敏性哮喘和非過(guò)敏性哮喘中都發(fā)揮重要作用。

注：胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素(thymic stromal lymphopoietin, TSLP)， 雙調(diào)蛋白(amphiregulin, Areg)， 誘導(dǎo)性共刺激分子配體(inducible co-stimulator ligand， ICOS-L)。圖1 ILC2與哮喘效應(yīng)細(xì)胞的相互作用[8]

嗜酸性粒細(xì)胞增多與ILC2產(chǎn)生的細(xì)胞因子IL-5升高相關(guān)。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，T細(xì)胞可以通過(guò)IL-2信號(hào)激活I(lǐng)LC2，促進(jìn)IL-5生成，進(jìn)而促進(jìn)嗜酸性粒細(xì)胞增多[11]。而動(dòng)物實(shí)驗(yàn)卻表明，不管適應(yīng)性免疫是否發(fā)揮作用，在哮喘造模小鼠中都可見(jiàn)ILC2導(dǎo)致的嗜酸性粒細(xì)胞增多，表明ILC2/IL-5是嗜酸性粒細(xì)胞產(chǎn)生的關(guān)鍵[12]。因此，嗜酸性粒細(xì)胞增多的哮喘可能與ILC2-IL-5-嗜酸性粒細(xì)胞循環(huán)通路有關(guān)。

然而嗜酸性粒細(xì)胞性哮喘中約有50%的患者對(duì)激素治療(包括吸入和口服)不敏感，甚至產(chǎn)生激素抵抗，目前有研究表明，此類激素抵抗性哮喘患者中最為主要的效應(yīng)細(xì)胞類型可能為ILC2[13]。因此，在未來(lái)臨床治療中，干擾ILC2發(fā)育和功能可能是有效治療激素抵抗類哮喘的靶點(diǎn)。

2.2 ILC2與中性粒細(xì)胞氣道中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)是重癥哮喘的重要表型之一，而且與糖皮質(zhì)激素治療反應(yīng)性差相關(guān)。ILC2能夠引起中性粒細(xì)胞向炎癥部位聚集，表現(xiàn)為肺泡中的中性粒細(xì)胞增加以及更強(qiáng)的氣道高敏感性反應(yīng)[14]。最新研究發(fā)現(xiàn)，中性粒細(xì)胞型哮喘與IL-17緊密聯(lián)系[15]，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中敲除IL-17或IL-17R可影響免疫過(guò)敏原以及哮喘表型[16]。ILC2在IL-33刺激下能持續(xù)表達(dá)IL-17[17]，提示ILC2能通過(guò)IL-17影響中性粒細(xì)胞在哮喘中的作用。正常狀態(tài)下，ILC2不具有分泌IL-17的作用，因?yàn)榫哂锌伤苄裕±頎顟B(tài)下，ILC2能夠轉(zhuǎn)化為分泌IL-17的細(xì)胞(如ILC3、Th17等)[18]。因此，ILC2-IL-17-中性粒細(xì)胞軸有望成為哮喘的治療靶點(diǎn)。

中性粒細(xì)胞型哮喘患者肺功能最差，這與IL-5分泌密切相關(guān)[19]。有研究結(jié)果表明，IL-33/ILC2能調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞IL-5的產(chǎn)生，IL-33-ILC2-IL-5-中性粒細(xì)胞軸定義了ILC2一種新的調(diào)節(jié)作用，可用于治療早期肺功能障礙的患者[20]。另一發(fā)現(xiàn)提示，ILC2來(lái)源的IL-13能夠促進(jìn)中性粒細(xì)胞精氨酸酶1的表達(dá)[21]。IL-13通過(guò)中性粒細(xì)胞精氨酸酶1部分增強(qiáng)了對(duì)CD8+T細(xì)胞增殖的抑制作用。最后，有研究發(fā)現(xiàn)IL-13誘導(dǎo)精氨酸酶1的表達(dá)依賴于信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子6(signal transducer and activator of transcription 6，STAT6)信號(hào)激活劑，所以，ILC2-IL-13-STAT6-中性粒細(xì)胞-精氨酸酶1軸是ILC2調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞的另一條重要途徑。

因此，研究ILC2與中性粒細(xì)胞之間的相互作用在哮喘致病中的作用，對(duì)哮喘的病理生理機(jī)制闡釋、疾病的預(yù)防和治療都尤為重要，尤其是對(duì)于重癥哮喘、激素抵抗性哮喘的防治有著非常重要的意義。

2.3 ILC2與肥大細(xì)胞肥大細(xì)胞及其釋放的相關(guān)介質(zhì)IL-9與運(yùn)動(dòng)誘發(fā)性哮喘有關(guān)。ILC2可作為Th9的替代細(xì)胞來(lái)源，產(chǎn)生大量的IL-9和自分泌環(huán)介質(zhì)，促進(jìn)肥大細(xì)胞增多，促使其產(chǎn)生更多的IL-2，誘發(fā)全身過(guò)敏反應(yīng)[22]。因此，若阻斷ILC2-IL-9-肥大細(xì)胞-IL-2信號(hào)軸的致病作用，就可改善肺部微生物定植相關(guān)的炎癥[23]。其他研究發(fā)現(xiàn)，肥大細(xì)胞來(lái)源的IL-2可能通過(guò)Treg的增殖對(duì)ILC2發(fā)揮作用，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，小鼠肥大細(xì)胞缺失可導(dǎo)致Treg數(shù)量減少，激活肥大細(xì)胞后產(chǎn)生的IL-2能夠促進(jìn)Treg數(shù)量的增加，增強(qiáng)IL-2對(duì)ILC2的作用[24]。也有研究發(fā)現(xiàn)，肥大細(xì)胞與ILC2協(xié)同增強(qiáng)IL-33介導(dǎo)的先天性氣道嗜酸性粒細(xì)胞增多[25]。

另外，ILC2對(duì)肥大細(xì)胞有抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)，ILC2可促進(jìn)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的被選擇性激活的肥大細(xì)胞聚集，且發(fā)現(xiàn)ILC2和肥大細(xì)胞共位點(diǎn)特性，用活體多光子顯微鏡對(duì)健康小鼠皮膚的ILC2運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)ILC2與肥大細(xì)胞相互關(guān)聯(lián)[26-28]。體外實(shí)驗(yàn)提示，ILC2特定表達(dá)的IL-13能通過(guò)肥大細(xì)胞抑制TNF-α和IL-6釋放。

因此，ILC2對(duì)肥大細(xì)胞的功能不僅有促進(jìn)作用，而且有抑制作用，推測(cè)哮喘的加重可能與兩者相互作用的失衡密切相關(guān)。

2.4 ILC2與DCDC是哮喘2型免疫的重要調(diào)節(jié)因子，不同觸發(fā)因素導(dǎo)致的哮喘都會(huì)有DC參與，并且被認(rèn)為是專職APC，對(duì)T細(xì)胞的激活至關(guān)重要。最近發(fā)現(xiàn)，ILC2也出現(xiàn)了APC的特征，ILC2可以通過(guò)MHCⅡ的表達(dá)/轉(zhuǎn)移、共刺激和共抑制分子的表達(dá)以及極化細(xì)胞因子的分泌與效應(yīng)T細(xì)胞相互影響[29]。ILC2這種“業(yè)余”APC通常與DC這種“專業(yè)”APC合作，更有助于塑造和調(diào)節(jié)對(duì)過(guò)敏原的適應(yīng)性免疫。

ILC2與DC是啟動(dòng)適應(yīng)性Th2介導(dǎo)的過(guò)敏性肺部炎癥的關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn)，在ILC2缺陷小鼠中，Th2卻急劇減少，這與ILC2來(lái)源的IL-13密切相關(guān)，因?yàn)镮L-13促進(jìn)了活化的肺DC向引流淋巴結(jié)遷移，并在此誘導(dǎo)初始T細(xì)胞向Th2分化[30]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，DC中的類花生酸可以調(diào)節(jié)T細(xì)胞分化，T細(xì)胞分泌的IL-2又可促進(jìn)ILC2的增殖和IL-13的產(chǎn)生，進(jìn)而形成循環(huán)與平衡[31]。其他研究發(fā)現(xiàn)，ILC2來(lái)源的IL-13也可以誘導(dǎo)DC產(chǎn)生招募Th2的趨化因子CCL17，對(duì)變應(yīng)原再刺激致敏小鼠的肺和皮膚的Th2定位起關(guān)鍵作用[32]。這都說(shuō)明DC的這種前哨功能依賴于ILC2來(lái)源的IL-13。這也闡明了ILC2-IL-13-DC-Th2循環(huán)途徑是哮喘再次發(fā)病的一個(gè)關(guān)鍵的先天機(jī)制。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著哮喘患病率的增加，人們對(duì)哮喘領(lǐng)域的研究日益重視。目前對(duì)ILC2在哮喘發(fā)病機(jī)制中的作用研究國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)報(bào)道較少，但已有的研究發(fā)現(xiàn)，ILC2不僅與嗜酸性粒細(xì)胞表型相關(guān)，而且與過(guò)敏性哮喘、運(yùn)動(dòng)性哮喘、激素抵抗性哮喘及重癥哮喘等表型都相關(guān)，并且與哮喘病情嚴(yán)重程度有關(guān)。因此，ILC2將來(lái)可能成為評(píng)價(jià)哮喘的有效指標(biāo)之一，以及治療此疾病的潛在靶點(diǎn)[33]。ILC2與不同細(xì)胞之間的相互作用，促使不同哮喘表型形成，表明ILC2可能是哮喘的發(fā)生發(fā)展重要環(huán)節(jié)，未來(lái)針對(duì)哮喘相關(guān)細(xì)胞表型的治療仍需對(duì)發(fā)病機(jī)制深入探索。本文重點(diǎn)介紹ILC2分別與嗜酸性粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、DC之間的相互作用，當(dāng)然，ILC2也可與其他細(xì)胞發(fā)生作用，如T細(xì)胞、B細(xì)胞、M2型巨噬細(xì)胞、上皮細(xì)胞等，各種不同細(xì)胞之間也會(huì)發(fā)生聯(lián)系，在這種相互聯(lián)系中相互促進(jìn)、相互制約，在哮喘發(fā)病中發(fā)揮不同作用。所以，對(duì)于ILC2與哮喘的研究還需要深入，為明確哮喘相關(guān)細(xì)胞不同表型的發(fā)病機(jī)制及制定臨床治療的個(gè)體化方案提供有力指導(dǎo)。