呼吸道分泌型IgA研究進(jìn)展①

姜 騰 綜述 劉冬妍 審校

(中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院實(shí)驗(yàn)研究中心衛(wèi)生部小兒先天畸型重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,沈陽110004)

人體粘膜是病原微生物等抗原性異物入侵機(jī)體的主要途徑,機(jī)體近50%的淋巴組織分布于粘膜系統(tǒng)。粘膜相關(guān)淋巴組織(Mucosal-associated lymphoid tissue,MALT)是發(fā)生局部特異性免疫應(yīng)答的主要部位,MALT中的B細(xì)胞多為產(chǎn)生分泌型IgA(Secretory IgA,SIgA)的B細(xì)胞,這是因?yàn)楸磉_(dá)IgA的B細(xì)胞可趨向定居于派氏集合淋巴結(jié)和固有層淋巴組織,B細(xì)胞在粘膜局部受抗原刺激后產(chǎn)生的大量SIgA經(jīng)粘膜上皮分泌至粘膜表面,成為粘膜局部抵抗病原微生物感染的主要機(jī)制。當(dāng)前對SIgA在呼吸道粘膜相關(guān)淋巴組織中的作用方式研究日趨深入和廣泛,本文就呼吸道SIgA生成調(diào)節(jié)、參與病理生理過程及相關(guān)呼吸道疾病等方面研究進(jìn)展綜述如下。

1 SIgA生物學(xué)特性

1.1 SIgA生成 SIgA由IgA、J鏈和分泌片(Secretory component,SC)通過共價(jià)鍵構(gòu)成。IgA和J鏈均由呼吸道、胃腸道、泌尿生殖道粘膜固有層中的漿細(xì)胞合成,在漿細(xì)胞分泌過程中,一個(gè)J鏈將兩個(gè)單體IgA連接在一起,形成二聚體IgA(dIgA)。J鏈?zhǔn)且粋€(gè)15 kD的富含半胱氨酸的多肽鏈,可以調(diào)節(jié)聚合免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)和功能,增加抗體的親和力,促進(jìn)聚合免疫球蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至粘膜腔。SIgA的有效分泌必須依賴于多聚免疫球蛋白受體(poly Ig receptor,pIgR)的穿胞轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制[1],dIgA從漿細(xì)胞分泌出來后與上皮細(xì)胞產(chǎn)生的pIgR以共價(jià)鍵形成dIgA-pIgR復(fù)合物。dIgA-pIgR復(fù)合物通過內(nèi)吞作用進(jìn)入上皮細(xì)胞,再以胞吐的形式分泌到粘膜表面,在蛋白水解酶作用下,pIgR僅胞外段即SC與dIgA結(jié)合構(gòu)成SIgA。

1.2 SIgA的調(diào)節(jié) SIgA是外分泌液中的主要抗體類別,參與粘膜局部免疫。機(jī)體的粘膜免疫功能隨著青春期發(fā)育逐漸成熟,與機(jī)體內(nèi)激素水平密切相關(guān),研究表明青春期女性唾液SIgA的水平與唾液激素含量呈負(fù)相關(guān)[2]。SIgA的合成還受多種細(xì)胞因子的影響,IFN-γ和TNF-α對SIgA的成份IgA的分泌有下調(diào)作用,卻增強(qiáng)SIgA的另一成份SC的表達(dá)[3,4];IL-4、IL-5、IL-6和IL-10對 IgA 的分泌有增強(qiáng)和誘導(dǎo)作用,同時(shí)IL-4、IL-1也增強(qiáng)SC的表達(dá)[4,5]。

粘膜SIgA不僅與激素、細(xì)胞因子有關(guān),還受免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)。首先,T細(xì)胞在調(diào)節(jié)SIgA合成及分泌方面發(fā)揮重要作用:調(diào)節(jié)性T(Tr)細(xì)胞介導(dǎo)SIgA與腸道菌群的反應(yīng)[6]。在Th17介導(dǎo)的呼吸道炎癥反應(yīng)中,Th17分泌的IL-17調(diào)節(jié)呼吸道上皮pIgR表達(dá),促進(jìn)聚合 Ig(IgA和 IgM)的轉(zhuǎn)運(yùn),提高呼吸道SIgA和SC水平,在固有免疫中發(fā)揮重要作用[7]。其次,樹突狀細(xì)胞(DCs)通過分泌細(xì)胞因子和視黃酸對SIgA的產(chǎn)生亦起重要作用[8,9],DCs在遞呈腸系膜細(xì)菌過程中誘導(dǎo)SIgA的產(chǎn)生,共同監(jiān)控粘液層細(xì)菌的入侵或粘液層細(xì)菌的增殖[10]。還有學(xué)者通過體外培養(yǎng)支氣管上皮細(xì)胞發(fā)現(xiàn),活化的中性粒細(xì)胞能促進(jìn)上皮細(xì)胞pIgR/SC的表達(dá),這一調(diào)節(jié)通過TGF-β介導(dǎo),且與適當(dāng)?shù)难趸€原敏感性及p38 MAPK活化相關(guān)[11]。Toll樣受體(Toll-like receptors)家族在病原體的識別和激活天然免疫方面發(fā)揮著非常重要的作用。Hinojosa等[12]在年老小鼠的肺炎研究中發(fā)現(xiàn),肺組織中Toll樣受體1、2和4含量減少后,肺炎鏈球菌引起的機(jī)體分泌促炎因子的反應(yīng)降低,進(jìn)而引起pIgR減少。

近年的研究還發(fā)現(xiàn),粘膜免疫功能也與生命體征及環(huán)境因素有關(guān)。Spaniol等[13]研究了卡他莫拉菌與低體溫休克發(fā)現(xiàn),26℃的低溫能促進(jìn)唾液IgA粘附到卡他莫拉菌表面,提示體溫也是粘膜免疫功能的影響因素之一。Noakes等[14]的報(bào)道,母親吸煙的嬰兒在12個(gè)月時(shí)呼吸道SIgA顯著增加,并且上呼吸道病變癥狀明顯,但是對于變應(yīng)性過敏、過敏性皮炎和食物過敏等過敏性疾病的易感性并未因此增加。

粘膜表面的SIgA水平不但受生成速率的影響,而且與降解作用相關(guān)。體外研究發(fā)現(xiàn),SIgA與活化的中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞及假單胞桿菌或不動桿菌共同孵育,SIgA大量裂解,而只用中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞孵育則SIgA裂解不明顯,這說明病原微生物而不是炎性細(xì)胞在SIgA的降解中起重要作用[15]。

2 呼吸道SIgA與疾病

支氣管相關(guān)淋巴組織是呼吸道的一道免疫屏障,是參與局部特異性免疫應(yīng)答的主要部位,通過分泌SIgA,在粘膜局部抗感染免疫防御中發(fā)揮關(guān)鍵作用[16]。近年來的研究進(jìn)一步證實(shí),在多種感染和炎癥反應(yīng)性疾病中,保持和提高呼吸道SIgA的分泌水平,增強(qiáng)粘膜免疫功能可以減輕病理反應(yīng);反之,SIgA的分泌水平的降低和粘膜免疫功能的損害甚至缺失則預(yù)示著較差的預(yù)后。

2.1 呼吸道感染 SIgA通過與相應(yīng)病原微生物結(jié)合,阻止病原體粘附到細(xì)胞表面,在局部抗感染中發(fā)揮重要作用。Diebel等向單核細(xì)胞中加入大腸桿菌和SIgA并共同培養(yǎng)1小時(shí),再與多形核中性粒細(xì)胞(PMN)共培養(yǎng)后測定促炎因子IL-6、TGF-β和IL-8的含量。他們發(fā)現(xiàn)該方法與不加入SIgA的培養(yǎng)方法相比,上述促炎因子含量明顯下降。用脂多糖(LPS)代替大腸桿菌也得到了相似的結(jié)果,這表明SIgA能減輕過度的呼吸道炎癥反應(yīng),保護(hù)局部組織不受損害[17]。

pIgR基因敲除(pIgR-KO)小鼠SIgA分泌功能缺失,這種動物模型在粘膜免疫研究中有重要應(yīng)用。在結(jié)核分枝桿菌的相關(guān)研究中,pIgR-KO小鼠在分枝桿菌抗原PstS-1滴鼻免疫后,其唾液的抗原特異性IgA減少。在接種牛分枝桿菌芽孢桿菌卡介苗(BCG)后,pIgR-KO小鼠表現(xiàn)出比野生型小鼠更強(qiáng)的敏感性,肺細(xì)菌負(fù)荷更大,同時(shí)伴隨 IFN-γ和TGF-α的下降,這表明pIgR-KO小鼠由于缺少SIgA的有效分泌從而對分枝桿菌介導(dǎo)的免疫反應(yīng)表現(xiàn)出延遲[18]。另有學(xué)者分別給pIgR-KO小鼠和正常小鼠氣管內(nèi)接種綠膿桿菌,發(fā)現(xiàn)pIgR-KO小鼠的炎癥反應(yīng)明顯重于正常小鼠,且72小時(shí)死亡率是正常小鼠的3倍,這說明缺少SIgA的有效分泌,粘膜免疫功能受損,將加重呼吸道炎癥反應(yīng),導(dǎo)致死亡率升高[19]。

在化膿性球菌中,肺炎鏈球菌的致病力僅次于金黃色葡萄球菌,可引起大葉性肺炎、支氣管炎等疾病。肺炎鏈球菌的表面蛋白C(Pneumococcal surface protein C,PspC)能與SIgA和補(bǔ)體因子H(Complement factor H,FH—是補(bǔ)體替代途徑的一種調(diào)節(jié)因子)相結(jié)合,增加肺炎鏈球菌與上皮細(xì)胞的粘附。體外研究證實(shí),將肺炎鏈球菌D39與FH共同孵育能提高其與人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)的粘附率,在加入SIgA并共同孵育后,粘附率提高更多,另外SIgA與D39共同孵育也能增加D39與肺上皮細(xì)胞(SK-MES-1)和咽上皮細(xì)胞的粘附率[20],粘附率的提高為機(jī)體發(fā)揮細(xì)胞免疫功能提供了便利,這些發(fā)現(xiàn)有利于臨床靶向治療。

90%以上急性呼吸道感染由病毒引起,甲型流感病毒為常見流感病毒,并且容易發(fā)生變異。Sawabuchi等[21]在兒童甲型流感的研究中發(fā)現(xiàn),抗病毒藥物能顯著提高患兒鼻咽抗甲型流感病毒的SIgA水平,并且減輕流感癥狀,這說明提高SIgA分泌水平增強(qiáng)鼻咽粘膜免疫反應(yīng)是治療流感的有效方法之一。

2.2 哮喘 過敏原是誘發(fā)哮喘的重要原因,已有研究證明肺功能低下和具有哮喘癥狀患者其血清中IgA水平較正常人低[22],導(dǎo)致機(jī)體缺乏SIgA,不能中和或制止過敏原的吸收,從而易發(fā)生哮喘。另有研究者發(fā)現(xiàn)15-脂氧酶-1在哮喘患者氣道中表達(dá)增加,這一變化可能是導(dǎo)致變應(yīng)性致敏及誘發(fā)氣道炎癥的重要原因,其機(jī)制很可能是通過抑制了SIgA水平而產(chǎn)生的[23]。

哮喘的免疫治療引起的應(yīng)答由IgA2擔(dān)任,這與局部TGF-β表達(dá)的增加相關(guān),并且能誘導(dǎo)單核細(xì)胞IL-10的表達(dá)[24]。研究者對過敏小鼠氣道給予粘膜佐劑霍亂毒素B(CTB)后,哮喘癥狀明顯緩解,病理生理變化也明顯減輕如氣道嗜酸性粒細(xì)胞和Th2細(xì)胞因子趨于正常,氣道分泌物中TGF-β相關(guān)的抗原特異性IgA增加,CTB的這些作用在缺乏pIgR的小鼠中則觀察不到,這說明SIgA的有效分泌能緩解過敏反應(yīng)的癥狀[25]。

2.3 外傷和腸外營養(yǎng) 外傷引起的機(jī)體免疫功能的改變也涉及粘膜免疫,例如創(chuàng)傷,研究發(fā)現(xiàn)創(chuàng)傷30小時(shí)以內(nèi)的病人,雙側(cè)肺的支氣管肺泡灌洗(BAL)液中SIgA的濃度均升高;在創(chuàng)傷的大鼠模型中,創(chuàng)傷8小時(shí)后呼吸道SIgA升高,24小時(shí)恢復(fù)正常[26]。Hermsen等[27]通過動物實(shí)驗(yàn)研究創(chuàng)傷后TNF-α和IL-1β對SIgA分泌的影響發(fā)現(xiàn),創(chuàng)傷后鼻腔灌洗液(NAL)和BAL的SIgA含量增加,然而在創(chuàng)傷前阻斷TNF-α,創(chuàng)傷后SIgA升高的反應(yīng)則被消除,創(chuàng)傷前阻斷IL-1β也能部分減輕這種反應(yīng),其機(jī)制可能是抑制細(xì)胞因子后,pIgR的表達(dá)受到影響,從而呼吸道的SIgA分泌減少。

腸外營養(yǎng)(PN)是經(jīng)靜脈途徑供應(yīng)病人所需要的營養(yǎng),為手術(shù)前后及危重患者提供營養(yǎng)支持,目的是使病人在無法正常進(jìn)食的狀況下仍可以維持營養(yǎng)狀況、增加體重和愈合創(chuàng)傷,但對機(jī)體粘膜免疫有重要影響。研究發(fā)現(xiàn)在對小鼠實(shí)行PN 5天后,PN組的NAL中SIgA水平明顯下降,而肺組織中pIgR則增加,中鼻道和肺組織勻漿IgA水平均增加[28],這表明PN導(dǎo)致的分泌物中SIgA的降低不是由于pIgR表達(dá)不足,而是SIgA生成分泌的其他環(huán)節(jié)如二聚體IgA合成的減少所致。另一項(xiàng)研究卻發(fā)現(xiàn)對小鼠進(jìn)行PN的同時(shí)靜脈推注IL-7,小鼠的BAL中SIgA與正常營養(yǎng)組無差異,說明腸外營養(yǎng)對粘膜免疫功能的損害是可逆的[29]。

2.4 喉癌 喉癌是因長期吸入有害物質(zhì)或人類乳頭狀瘤病毒(HPV)感染等因素引起的喉粘膜上皮組織的惡性腫瘤,與粘膜表面的Ig密切相關(guān),研究發(fā)現(xiàn)HPVDNA陽性喉部疾病患者的喉分泌物中IgM、IgG、IgA及SIgA的平均濃度均是HPVDNA陰性患者的兩倍多,有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。另有研究也證明HPVDNA陽性喉癌患者IgM、IgG、IgA及SIgA的平均濃度高于HPVDNA陰性喉癌組,這提示SIgA可能在抑制HPV引起的感染和致癌中發(fā)揮作用[30]。還有學(xué)者研究顯示頭頸部腫瘤外科手術(shù)切除的喉組織SIgA和Cyfra 21-1均較高,但健康者和接受過放射治療的患者喉分泌物中SIgA和Cyfra 21-1卻較低,這說明局部粘膜免疫功能可能與腫瘤惡性程度和是否接受放射治療有關(guān)[31]。

3 呼吸道SIgA與運(yùn)動醫(yī)學(xué)

呼吸道SIgA是近年運(yùn)動醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。有研究證明65到96歲的老年人進(jìn)行有規(guī)律的有氧運(yùn)動后可以提高他們血漿中IgA、IgG和IgM的濃度,并能保持SIgA濃度不變,而未進(jìn)行有氧運(yùn)動的老人SIgA濃度較低,該學(xué)者進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)有規(guī)律的有氧運(yùn)動引起的SIgA升高將減少上呼吸道感染(URTI)發(fā)生的比率[32]。但接受常規(guī)高強(qiáng)度訓(xùn)練的運(yùn)動員易發(fā)URTI,日本學(xué)者以男性橄欖球運(yùn)動員為研究對象,在為期一月的強(qiáng)化訓(xùn)練中,運(yùn)動員的上呼吸道癥狀與其唾液EB病毒DNA含量呈正相關(guān),與唾液SIgA的含量呈負(fù)相關(guān)[33]。帆船運(yùn)動員經(jīng)過50周的訓(xùn)練后,唾液SIgA濃度與URTI的發(fā)病率無直接線性相關(guān)性,但在URTI發(fā)病前3周,SIgA濃度明顯下降,發(fā)病后2周逐漸恢復(fù)正常。該學(xué)者還證明,當(dāng)SIgA濃度低于平均值的40%以上時(shí),將有1/2的運(yùn)動員在3周后發(fā)生URTI[34]。

運(yùn)動按摩有助于調(diào)整和保護(hù)運(yùn)動員良好的競技狀態(tài),消除賽后出現(xiàn)的疲勞,加速體能恢復(fù),并影響機(jī)體粘膜免疫功能,如健康受試者在接受連續(xù)3天腿部按摩后,唾液SIgA水平大幅度提高[35]。

4 展望

SIgA在機(jī)體固有免疫中發(fā)揮重要作用,參與多種病理生理過程。隨著粘膜免疫研究的日趨深入和廣泛,檢測呼吸道SIgA水平不僅能作為粘膜免疫功能的評價(jià)方法,也有望成為臨床診斷呼吸道疾病的輔助檢查之一。外源性的SIgA作為一種潛在的治療手段,可有望用于減輕呼吸道炎癥,緩解過敏反應(yīng)癥狀等。

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