嗜酸性粒細胞在肝臟缺血再灌注損傷中的作用

宋方彬 曹婉悅 徐軍明

肝臟缺血再灌注損傷(HIRI)是肝移植或肝切除等手術中阻斷血流后肝細胞缺血受損，血供恢復后肝臟損傷進一步加重的表現，是影響肝臟手術成功率及患者預后的重要因素之一[1-3]。HIRI是常見的臨床問題，但缺乏有效的治療方法。由于供肝嚴重短缺，選擇的邊緣供肝更易受到HIRI的影響。

過去大量研究聚焦肝內庫普弗細胞、中性粒細胞等在HIRI發病過程中的作用, 而鮮有研究探討HIRI中嗜酸性粒細胞的作用[3]。嗜酸性粒細胞是骨髓來源的粒細胞，參與宿主防御寄生蟲感染和過敏性疾病的發病機制[4]。現有證據表明，嗜酸性粒細胞在調節T細胞反應、促進組織修復和減輕炎癥中起著重要的作用[5-6]。深入了解嗜酸性粒細胞在HIRI中的作用機制，對指導HIRI的干預措施具有重要意義。

一、肝臟缺血再灌注損傷

HIRI包括冷缺血和熱缺血再灌注損傷。前者主要發生于肝移植手術過程，后者主要發生于肝切除術中。熱缺血損傷較冷缺血損傷更嚴重，均與炎癥反應和活性氧類物質(ROS)有關[1]。HIRI包括兩個病理生理過程，即缺血期的肝細胞損傷和再灌注期的炎癥反應。在缺血性肝損傷階段，缺血引起氧化應激，導致肝細胞壞死，庫普弗細胞、樹突狀細胞、自然殺傷細胞和自然殺傷T細胞等活化并釋放TNF-α、IL-1和IL-6等炎癥因子，進而導致炎癥反應并直接損傷肝細胞；再灌注期間，活化的庫普弗細胞大量釋放促炎因子，進一步激活中性粒細胞和T細胞，加重肝細胞損傷[2-3]。

HIRI的發病與眾多因素有關，如代謝性酸中毒、鈣超載、氧自由基、細胞凋亡、庫普弗細胞、淋巴細胞及中性粒細胞的活化[1, 3]。中性粒細胞是血液中數量最多、反應最迅速的一類免疫細胞，在HIRI所誘導的免疫損傷過程中發揮主導作用[2, 7]。HIRI的預防或治療手段有限。肝臟很容易耐受缺血性損傷，而再灌注誘導的炎癥反應是肝臟破壞的主要原因。因此，最近的治療進展集中在直接抑制再灌注階段的炎癥和細胞死亡，促使科學家努力開發具有直接抗炎和抗凋亡特性的藥物, 盡管目前為止這些藥物在臨床的益處有限且并不確切[3]。因此，需要對HIRI的基本機制有更全面和深入的了解，尤其對HIRI的免疫調控機制。

一、嗜酸性粒細胞的概述

嗜酸性粒細胞屬于固有免疫系統的細胞，主要參與多細胞寄生蟲感染的防御和幾種Th2介導的免疫性疾病，如哮喘、特應性皮炎和嗜酸性粒細胞性食管炎[4]。嗜酸性粒細胞主要通過分泌細胞因子和釋放有毒顆粒促進炎癥，即抗體依賴的細胞毒性作用(ADCC)[4]。血管生成是嗜酸性粒細胞進行組織重塑的特征之一[8]。嗜酸性粒細胞釋放一些促血管生成因子，例如血管內皮生長因子(VEGF)、血管生成素等，促進嗜酸性粒細胞炎癥性疾病的病理過程。嗜酸性粒細胞作為過敏性炎癥發展及惡化的關鍵細胞，在缺氧情況下，其促血管生成潛力得以發揮，并可能起到一定的恢復組織氧合的作用[8]。

將嗜酸性粒細胞視為破壞性效應細胞的“傳統觀點”正在演變。近年來，嗜酸性粒細胞新的免疫調節功能被發現。例如，嗜酸性粒細胞在體內可以作為抗原提呈細胞發揮作用，調節脂肪組織中的葡萄糖代謝，增強漿細胞存活，嗜酸性粒細胞通過調節樹突狀細胞直接或間接抑制Th1細胞的免疫應答[5]。在發酵酶誘導的腹膜炎中，嗜酸性粒細胞來源的保護蛋白D1在促進急性炎癥的消退中發揮著不可或缺的作用[9]。

二、嗜酸性粒細胞對組織損傷信號的反應及免疫調節作用

當壞死細胞釋放警報素或損傷相關模式分子(DAMP)時，嗜酸性粒細胞上表達的模式識別受體(PRR)會識別這些內源性危險信號，隨后激活嗜酸性粒細胞并提高其存活率[10]。例如，嗜酸性粒細胞表達的晚期糖基化終末產物(RAGE)受體與高遷移率族box-1 (HMGB1，一種壞死信號分子)的結合可介導嗜酸性粒細胞的趨化遷移及其對組織損傷或壞死區域發生反應[4]。這些作用可能有利于組織損傷或傷口愈合，尤其是維持胃腸道和氣道的上皮屏障上。

最近研究證明，嗜酸性粒細胞通過釋放抗炎細胞因子或直接抑制效應細胞，促進免疫細胞的各種調節特性來緩解損傷，是局部免疫和組織修復的重要調節因子[11]。Frigerio等[5]探討了嗜酸性粒細胞在片吸蟲感染中的作用，發現嗜酸性粒細胞通過兩種互補機制發揮作用：特異性抑制CD4+T細胞產生IL-10，并促進特異性抗體誘導嗜酸性粒細胞脫顆粒，這些免疫反應能有效地抑制肝臟損傷，保護宿主。一項關于肌肉損傷的研究表明，嗜酸性粒細胞的快速聚集通過激活常駐纖維/脂肪細胞祖細胞實現肌肉再生所必需[12]。此外，在急性腹膜炎或急性結腸炎小鼠模型中，缺乏嗜酸性粒細胞的小鼠炎癥反應明顯比野生型小鼠嚴重，表明嗜酸性粒細胞在終止急性炎癥中發揮保護作用[13]。

然而，嗜酸性粒細胞反應可能導致組織重構和纖維化的“不良反應”。事實上，在一些嗜酸性粒細胞炎癥性疾病，包括哮喘、嗜酸性食管炎和某些嗜酸性粒細胞皮膚病(如面部肉芽腫)，其早期或急性期通常以嗜酸性粒細胞的促炎作用占主導地位，而慢性期以纖維化過程為特征[4]。在這些慢性炎癥環境，嗜酸性粒細胞分泌的介質，包括TGF-β、Th2細胞因子(例如IL-13、IL-4)等，促進上皮和(或)平滑肌細胞增生、肌成纖維細胞分化、細胞外基質重組和組織纖維化[10]。這些效應導致多種與嗜酸性粒細胞增多相關的慢性炎癥，包括嚴重哮喘的氣道重塑、慢性鼻竇炎伴鼻息肉病的間質纖維化等[4]。

三、嗜酸性粒細胞參與HIRI的作用及機制

對于HIRI，過去大多數研究集中在隨后引起肝細胞損傷的效應細胞，例如庫普弗細胞、中性粒細胞等[2]；嗜酸性粒細胞是一種被忽視的細胞類型[14]。然而，肝臟嗜酸性粒細胞聚集與藥物性肝損傷患者較好的預后相關[15]。在毒性肝損傷和部分肝切除術后小鼠模型，肝損傷導致嗜酸性粒細胞快速募集，嗜酸性粒細胞通過分泌IL-4并與肝細胞IL-4受體結合進行信號傳導，刺激靜止肝細胞增殖，促進肝再生，對肝損傷起到修復作用[6]。雖然，巨噬細胞中IL-4Rα的信號傳導與組織修復有關，但對于肝細胞增殖和損傷后的肝臟再生則是不必要的[6]。嗜酸性粒細胞是否為HIRI中的保肝細胞值得進一步探討。

最近Ju等[16]一項研究開拓了我們對HIRI調控機制的認識，并發現了一個新的肝臟保護機制。嗜酸性粒細胞在移植術后2～3 h內迅速浸潤22只移植小鼠的同種異體移植肝臟。在抗體介導的嗜酸性粒細胞耗竭或嗜酸性粒細胞缺陷的小鼠，發現肝細胞壞死和炎癥細胞因子增加，提示HIRI加重[16]。進一步研究發現，浸潤的嗜酸性粒細胞高水平表達抑制致瘤性受體2(ST2)，并且ST2與其配體IL-33協同介導保護作用。ST2缺陷和IL-33缺陷小鼠在HIRI后均未能募集嗜酸性粒細胞，因此表現出更嚴重的肝損傷。在IL-33缺陷小鼠中，僅IL-33刺激的嗜酸性粒細胞會抑制肝損傷，表明需要IL-33來啟動嗜酸性粒細胞介導的保護作用。

多種細胞因子參與HIRI過程，其中IL-1、IL-6、趨化因子、黏附分子、補體系統等引起肝細胞損傷，而IL-10、IL-13等免疫調節因子則有保護肝細胞的作用[2-3]。IL-10通過誘導肝內巨噬細胞HO-1基因的表達來發揮抗炎癥等生物效應。 IL-13通過保護肝細胞的完整性、減少肝內中性粒細胞釋放致炎因子、趨化因子來保護肝細胞，還能上調抗凋亡基因和抗氧化基因的表達來阻止肝細胞凋亡[17]。盡管單獨阻斷IL-4不起作用，但特異性阻斷IL-13會消除嗜酸性粒細胞介導的保護作用，加重肝壞死[16]。因此，該研究認為嗜酸性粒細胞作為免疫調節細胞，通過ST-2/IL-33軸產生IL-13以減輕肝損傷。但嗜酸性粒細胞分泌的IL-13是否通過直接刺激肝細胞增殖促進HIRI后的肝再生依然未知[14]。雖然，IL-33/ST2軸與過敏性疾病有關，但新證據支持IL-33/ST2軸在限制組織炎癥和損傷方面的重要功能。例如，IL-33/ST2在調節性T細胞的擴增和激活中發揮關鍵作用，從而減輕腸道炎癥，抑制移植物抗宿主病，促進肺、骨骼肌、腎臟、肝臟和心臟的組織修復[18]。

關于嗜酸性粒細胞抑制HIRI的方式，該研究揭示了嗜酸性粒細胞與中性粒細胞之間的相互作用[16]。當嗜酸性粒細胞減少或缺失時，小鼠肝臟的中性粒細胞數量顯著增加，HIRI加重，表明嗜酸性粒細胞通過抑制中性粒細胞的募集而發揮調節作用[16]。此外，體外和體內實驗均表明，IL-33 通過ST2刺激嗜酸性粒細胞產生IL-13，從而抑制中性粒細胞。此前在肝血吸蟲病發現IL-13對中性粒細胞的募集有抑制作用[7]。在過敏性炎癥中，Th2 型細胞因子如IL-4和IL-13占主導地位，中性粒細胞明顯缺失。另外，研究表明IL-4/IL-13 信號傳導通過中性粒細胞上的IL-4受體，直接抑制中性粒細胞的流出和趨化性[19]。這些證據雖能解釋上述發現，但未來需要更多證據來理解中性粒細胞和嗜酸性粒細胞之間的作用。

上述研究為嗜酸性粒細胞相關的轉化研究奠定了基礎，并為移植誘導的HIRI提供了治療潛力。然而，雖然小鼠嗜酸性粒細胞和中性粒細胞表現出相對的募集動力學，但嗜酸性粒細胞及其分泌的IL-13抑制中性粒細胞募集的確切機制仍不清楚。其次，IL-33是誘導嗜酸性粒細胞驅動保護作用的主要細胞因子，但IL-33來源尚不清楚。IL-33是各種組織受刺激時內皮細胞和上皮細胞等釋放的“警報”。因此，受干擾的腸道可能是HIRI中IL-33的來源之一。IL-33主要通過調節性免疫細胞的ST2介導一系列免疫調節反應，如調節性T細胞和先天樣淋巴細胞2(ILC2)。盡管研究證明嗜酸性粒細胞是肝臟ST2表達最豐富的細胞，無論是直接在肝臟還是系統性地通過IL-33發揮作用，調節性T細胞和ILC2 仍然可能起到一定保護作用。此外，小鼠HIRI模型只是部分模擬了肝移植HIRI，即通過暫時阻斷血流導致腸道逆行血瘀[16]。在各種肝損傷模型它們正成為具有重要修復特性的細胞[20]。研究結果對于進一步探索嗜酸性粒細胞和IL-33/ST2 信號作為HIRI候選治療靶點具有重要的啟發意義，以期改善肝臟手術的預后。

四、小結和展望

肝切除、肝移植等手術過程不可避免地出現HIRI，如何有效減輕HIRI是亟待解決的問題。免疫調節是肝臟缺血再灌注損傷重要因素之一，過去研究集中于巨噬細胞、中性粒細胞等效應細胞。本文闡述了近年嗜酸性粒細胞在HIRI中的作用機制，近期研究發現，嗜酸性粒細胞及其介導的信號通路在HIRI中具有重要的保肝作用。但目前嗜酸性粒細胞在HIRI的作用研究主要停留在動物模型。深入研究嗜酸性粒細胞在HIRI的作用機制有望為HIRI的治療困境找到新的突破口，為提升肝移植、肝切除手術的救治效果提供新的治療策略。