魏 欣
(海南省人民醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科,海南 ???570311)
變應(yīng)性鼻炎的發(fā)病機(jī)制
魏 欣
(海南省人民醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科,海南 ???570311)
變應(yīng)性鼻炎(Allergic rhinitis,AR)是耳鼻咽喉科的常見(jiàn)病,發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚,臨床治療仍不能完全令人滿意,本文從遺傳、環(huán)境及免疫學(xué)角度就變應(yīng)性鼻炎的發(fā)病機(jī)制做一綜述。
變應(yīng)性鼻炎;發(fā)病機(jī)制
變應(yīng)性鼻炎(Allergic rhinitis,AR)是特應(yīng)性個(gè)體接觸致敏原后由IgE介導(dǎo)的遞質(zhì)釋放、并有多種免疫活性細(xì)胞和細(xì)胞因子參與的鼻黏膜慢性炎癥反應(yīng)性疾病。臨床癥狀表現(xiàn)為鼻癢、眼癢、發(fā)作性噴嚏及流清水樣鼻涕,查體見(jiàn)鼻甲黏膜蒼白,皮膚過(guò)敏原點(diǎn)刺實(shí)驗(yàn)陽(yáng)性。隨著全球工業(yè)化的發(fā)展其發(fā)病率在逐漸增加,2001年Bauchau等[1]采用電話訪問(wèn)法和臨床確診檢查,在歐洲六國(guó)進(jìn)行變應(yīng)性鼻炎患病率調(diào)查,報(bào)道發(fā)病率為15.1%~21.8%;2005年我國(guó)張羅等[2]在3個(gè)直轄市(北京、上海和廣州)和8個(gè)省會(huì)城市(長(zhǎng)春、長(zhǎng)沙、杭州、南京、沈陽(yáng)、武漢、烏魯木齊和西安)進(jìn)行電話號(hào)碼抽樣成功訪問(wèn)38 203人,獲得變應(yīng)性鼻炎患病率為11.1%。由于變應(yīng)性鼻炎發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚,且臨床治療效果尚不能完全令人滿意,給人們的生活、工作和學(xué)習(xí)帶來(lái)極大的不便。本文就變應(yīng)性鼻炎的發(fā)病機(jī)制研究做一簡(jiǎn)單綜述。
1.1 特應(yīng)癥 特應(yīng)癥即過(guò)敏體質(zhì),它體現(xiàn)的是對(duì)變態(tài)反應(yīng)的易感性,常常具有比正常人更高的血清IgE和更多的肥大細(xì)胞數(shù)目。特應(yīng)癥是常染色體顯性遺傳,但每個(gè)特應(yīng)癥可以有不同的過(guò)敏原。特應(yīng)癥是與遺傳密切相關(guān)的,研究顯示在同卵雙胞胎中,如一位患有變應(yīng)性鼻炎時(shí),另一位同時(shí)患病的概率為45%~60%,但該比例在異卵雙生中降為25%[3]。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)在變應(yīng)性鼻炎的患者中,其哮喘和特異性皮炎的發(fā)病率也要遠(yuǎn)高于其他人群。
1.2 變應(yīng)性鼻炎的易感基因 變應(yīng)性鼻炎的遺傳并非簡(jiǎn)單地遵循達(dá)爾文的遺傳學(xué)說(shuō),而是多基因的遺傳,并且由于致敏原的多樣性而導(dǎo)致目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其主要的易感基因。目前對(duì)于變應(yīng)性鼻炎基因的研究主要集中在貫穿變應(yīng)性鼻炎發(fā)病過(guò)程中的各種細(xì)胞因子、轉(zhuǎn)錄因子所在基因的多態(tài)性上。如ADAM33基因在2002年被定位克隆,有學(xué)者報(bào)道其與哮喘發(fā)病易感性有關(guān),同時(shí)也發(fā)現(xiàn)ADAM33基因不僅參與疾病的發(fā)生,同時(shí)與氣道重塑有密切聯(lián)系,從而可能參與哮喘和鼻炎等呼吸道變應(yīng)性疾病的發(fā)展進(jìn)程。除此以外,目前發(fā)現(xiàn)的與變應(yīng)性鼻炎有關(guān)的易感基因包括定位于3q21.3上的T885C CCR1和Val64Ile y T780C CCR2基因[4]、位于11q22上的-607/IL-18基因[5]及位于1q21的131R FcγRIIA基因[6]等,但變應(yīng)性鼻炎的主要易感基因仍無(wú)法確認(rèn),僅檢測(cè)單個(gè)基因與變應(yīng)性鼻炎的關(guān)聯(lián)對(duì)尋找變應(yīng)性鼻炎的主要易感基因有一定幫助,但無(wú)法全面揭示變應(yīng)性鼻炎遺傳因素的全貌。
除遺傳外,變應(yīng)性鼻炎的發(fā)生也是與環(huán)境密不可分的。特應(yīng)癥和變應(yīng)原是變應(yīng)性鼻炎發(fā)病缺一不可的兩個(gè)因素,而變應(yīng)原則來(lái)自于我們生活的環(huán)境。季節(jié)性變應(yīng)性鼻炎即花粉癥就是很好的體現(xiàn)??梢哉T發(fā)變應(yīng)性鼻炎的變應(yīng)原是多種多樣的,包括各種植物花粉、動(dòng)物的毛發(fā)、燃燒排放的氣體小顆粒等等,其中最主要的是螨蟲(chóng)。要成為變應(yīng)原其分子量要適當(dāng),一般為10~70 kD,太大不能有效穿過(guò)呼吸道,過(guò)小則影響與致敏肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞膜上兩個(gè)相鄰的IgE抗體結(jié)合,不能誘發(fā)活性介質(zhì)釋放。
變應(yīng)性鼻炎的流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn),在發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)病率要高于發(fā)展中國(guó)家,而在同一國(guó)家中城市人口的發(fā)病率也要高于農(nóng)村[7]。1989年,Strachan在對(duì)變應(yīng)性鼻炎等變應(yīng)性疾病進(jìn)行流行病學(xué)研究的基礎(chǔ)上提出了Hygiene假說(shuō):家庭衛(wèi)生條件進(jìn)步(清潔生活環(huán)境、小結(jié)構(gòu)家庭、單個(gè)子女等)和抗生素的應(yīng)用減少了兒童罹患感染性疾病(如細(xì)菌、寄生蟲(chóng)、病毒感染等)的機(jī)會(huì),而感染機(jī)會(huì)降低可能與變應(yīng)性疾病的增加有關(guān)。其理論的分子基礎(chǔ)是人類Th細(xì)胞前體在抗原刺激下,分化為中間階段的Th0,Th0既可能向Th1方向轉(zhuǎn)化,也可能向Th2方向轉(zhuǎn)化。Th1細(xì)胞主要合成IL-2、LT和IFN-γ等,主要參與細(xì)胞免疫和遲發(fā)型超敏反應(yīng)等;Th2細(xì)胞主要合成IL-4、IL-5和IL-13,主要功能是輔助B細(xì)胞分化為抗體分泌細(xì)胞,參與IgE抗體的合成和變態(tài)反應(yīng)的體液免疫過(guò)程。因此變應(yīng)性鼻炎可以看作是是以Th2反應(yīng)為主要特點(diǎn)的慢性炎癥性疾病。Hygiene假說(shuō)實(shí)質(zhì)是表明機(jī)體免疫系統(tǒng)內(nèi)抗感染免疫反應(yīng)和變態(tài)反應(yīng)之間是此消彼長(zhǎng)的關(guān)系,一定程度上對(duì)為什么變應(yīng)性鼻炎的發(fā)病率會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而增加作出了合理的解釋。但Yazdanbakhsh等[8]發(fā)現(xiàn)蠕蟲(chóng)感染的患者如非洲貧窮地區(qū)的兒童,似乎并不和變應(yīng)性疾病和哮喘的臨床增加直接相關(guān),相反對(duì)這些兒童罹患變應(yīng)性疾病起到了抑制作用。Hygiene假說(shuō)雖然得到了大多數(shù)人的支持,但仍然存在爭(zhēng)議。
3.1 皮膚黏膜屏障的作用 作為人體固有免疫的第一道屏障,既具有阻擋外界病原微生物的物理作用,也具有產(chǎn)生殺菌和抑制微生物生長(zhǎng)的化學(xué)物質(zhì)。有文獻(xiàn)指出發(fā)現(xiàn)在特異性皮炎患者的皮膚和哮喘患者的氣道黏膜上的上皮細(xì)胞分化不全,從而會(huì)導(dǎo)致其上皮屏障功能不足[9]。也許正是因?yàn)榈谝坏婪谰€的薄弱,才會(huì)誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生過(guò)度的獲得性免疫而出現(xiàn)過(guò)敏反應(yīng)。
3.2 上皮細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞的作用 一個(gè)奇怪的現(xiàn)象是變應(yīng)性反應(yīng)并不是發(fā)生在特應(yīng)性患者的所有器官和組織中,可以只患有變應(yīng)性鼻炎的,也可以只患有哮喘的,也可以只患有特異性皮炎的,但對(duì)于大多數(shù)變應(yīng)性疾病患者來(lái)說(shuō),病變總是只有一個(gè)主要器官。隨著器官移植技術(shù)的發(fā)展,一些有趣的現(xiàn)象發(fā)生了。當(dāng)一個(gè)患有哮喘的患者接受了一個(gè)正常人的肺臟后,哮喘消失了,同時(shí)在接受了哮喘肺的非哮喘患者則出現(xiàn)了哮喘[10]。兩名非變應(yīng)性疾病患者在接受了有食物過(guò)敏供體的肝臟移植后出現(xiàn)了食物過(guò)敏[11]。這提示變應(yīng)性疾病的效應(yīng)器官是可以不依賴于原有個(gè)體的獲得性免疫過(guò)程的,是可以搬家的。但變應(yīng)性疾病確實(shí)是獲得性免疫的結(jié)果,以上現(xiàn)象告訴我們可能的機(jī)制在于這些可以產(chǎn)生變態(tài)反應(yīng)的效應(yīng)器官里存在可以誘導(dǎo)新機(jī)體產(chǎn)生獲得性免疫,從而出現(xiàn)過(guò)敏癥狀的因素,而最為可能的就是具有誘導(dǎo)獲得性免疫的抗原提呈細(xì)胞(Antigen-presenting cell,APC),雖然具體機(jī)制還不明確,但上皮細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞在變應(yīng)性鼻炎中的作用非比尋常。當(dāng)變應(yīng)原進(jìn)入人體后,APC是通過(guò)模式識(shí)別受體(Pattern recognition receptors,PRRs)識(shí)別抗原的病原相關(guān)分子特質(zhì)結(jié)構(gòu)(Pathogen associated molecular patterns,PAMP)的。常見(jiàn)的模式識(shí)別受體包括Toll樣受體家族(Toll-like receptors,TLRs)、RIG-1 樣 受 體 家 族 (RIG-1-like receptors,RIG-1s)和NOD樣受體家族(NOD-like receptors,NODs)等。樹(shù)突狀細(xì)胞(Dendritic cell,DC)是抗原提呈功能最強(qiáng)的APC,盡管DC沒(méi)有特異性細(xì)胞表面分子標(biāo)志,鑒別DC只能依賴于其形態(tài)及功能,但仍發(fā)現(xiàn)了一些公認(rèn)是人DC的相對(duì)特征性標(biāo)志如CD1a、CD11c和CD83等。參與變態(tài)反應(yīng)的也許不是所有類型的DC。Lundberg等[12]從變應(yīng)性鼻炎患者的外周血中分離確定了4種分別表達(dá)CD1c、CD141、CD16和CD123的DC亞型,發(fā)現(xiàn)表達(dá)FcεRI mRNA水平最高的是CD1c+DCs,同時(shí)在表面高表達(dá)FcεRI,而FcεRI的表達(dá)水平是與變態(tài)反應(yīng)強(qiáng)度相關(guān)的。胸腺間質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素(Thymic stromal lymphopoietin,TSLP)是皮膚和氣道上皮細(xì)胞合成的一種細(xì)胞因子,其主要功能是促進(jìn)CD11c+樹(shù)突狀細(xì)胞的激活,并間接誘導(dǎo)Th2細(xì)胞因子 IL-4、IL-5、IL-13 以及 Th2細(xì)胞趨化因子CCL17和CCL22的表達(dá)[13],并且在哮喘患者氣道上存在高表達(dá)的TSLP[14]。也許對(duì)于變應(yīng)性疾病,在上皮細(xì)胞階段,隨著某些特殊類型的DC參與,就已經(jīng)開(kāi)始了傾向Th2細(xì)胞因子分化了。
4.1 Th2細(xì)胞的轉(zhuǎn)化 從免疫學(xué)角度來(lái)看,變應(yīng)性鼻炎是體外環(huán)境因素作用于機(jī)體導(dǎo)致的異常免疫反應(yīng),造成Th1和Th2免疫反應(yīng)失衡而引發(fā)的,以鼻腔黏膜Th2免疫反應(yīng)為主的變應(yīng)性炎癥反應(yīng),其主要的免疫病理學(xué)特征是組織中大量表達(dá)Th2細(xì)胞因子的細(xì)胞浸潤(rùn)。當(dāng)初始T細(xì)胞接受APC提供來(lái)的抗原刺激后,產(chǎn)生Th0,在抗原和一些細(xì)胞因子如IL-4的作用下向Th2分化。一種由IL-18誘導(dǎo)產(chǎn)生的超級(jí)Th1細(xì)胞[15]被發(fā)現(xiàn)可以產(chǎn)生Th2細(xì)胞因子如IL-9和IL-13等并誘導(dǎo)產(chǎn)生氣道高反應(yīng)性[16]。雖然具體機(jī)制仍不清楚,但I(xiàn)L-18的加入可以刺激Th1細(xì)胞產(chǎn)生Th2細(xì)胞因子讓我們對(duì)Th1與Th2細(xì)胞間的關(guān)系有了新的認(rèn)識(shí)。同時(shí)IL-18被證實(shí)與變應(yīng)性鼻炎的發(fā)生是有關(guān)聯(lián)的[17]。
4.2 B細(xì)胞及IgE的作用 B細(xì)胞具有部分APC的功能,研究顯示對(duì)于線蟲(chóng)的初級(jí)和次級(jí)Th2細(xì)胞反應(yīng)是需要B細(xì)胞作為APC的[18]。不僅如此,B細(xì)胞也被發(fā)現(xiàn)對(duì)于剛接觸抗原后CD4+T細(xì)胞的初始增殖是有調(diào)節(jié)作用的[19]。變應(yīng)性鼻炎是由IgE介導(dǎo)的變態(tài)反應(yīng),在患者的外周血和鼻腔黏膜上均發(fā)現(xiàn)大量的IgE。IgE主要是通過(guò)與靶細(xì)胞上可與IgE的Fc片段結(jié)合的高親和力受體FcεRⅠ相結(jié)合,傳遞信號(hào)導(dǎo)致介質(zhì)和細(xì)胞因子的產(chǎn)生。FcεRⅠ以αβγ2四聚體或αγ2三聚體的形式存在于靶細(xì)胞的膜上,主要表達(dá)于肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞,抗原特異性的IgE結(jié)合到FcεRⅠ上,過(guò)敏原使鄰近的IgE-FcεRⅠ復(fù)合體活化,細(xì)胞膜上交聯(lián)的FcεRⅠ激活胞質(zhì)內(nèi)的2種蛋白激酶(Lyn和Syk),胞內(nèi)貯存的Ca2+釋放促進(jìn)肥大細(xì)胞脫顆粒,釋放組胺、白三烯及在趨化因子和粘附分子作用下,嗜酸粒細(xì)胞向鼻腔黏膜聚集,血管通透性增加,分泌物增加即出現(xiàn)鼻部過(guò)敏反應(yīng)。
在變應(yīng)原的刺激下,機(jī)體為了維持自身的穩(wěn)定,作出了應(yīng)有的反應(yīng),但如果缺乏反饋和調(diào)節(jié)抑制機(jī)制,那么機(jī)體將無(wú)法控制自身的免疫反應(yīng)而導(dǎo)致嚴(yán)重的疾病發(fā)生甚至死亡。但是像變應(yīng)性鼻炎這樣的變態(tài)反應(yīng)的發(fā)生除了存在一定的易患性外,與自身免疫調(diào)節(jié)的失靈也存在關(guān)聯(lián)嗎?調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(T regulatory cell,Treg)是機(jī)體免疫應(yīng)答中起重要免疫調(diào)節(jié)作用的細(xì)胞。
調(diào)節(jié)性T細(xì)胞是一類具有低反應(yīng)性和免疫抑制功能的T細(xì)胞,依據(jù)其發(fā)生來(lái)源、表面標(biāo)記抗原和分泌細(xì)胞因子的不同,可以分為CD4+CD25+Treg細(xì)胞、1型調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(T regulatory cell type 1,Tr1)、Th3細(xì)胞、自然殺傷T細(xì)胞(Natural killer Tcell,NKT細(xì)胞)4大類。調(diào)節(jié)性T細(xì)胞可以通過(guò)細(xì)胞接觸和分泌IL-10及TGF-β來(lái)調(diào)節(jié)抑制Th細(xì)胞的作用,有趣的是研究發(fā)現(xiàn)在變應(yīng)性鼻炎患者體內(nèi)它的數(shù)量有不變的[20],也有減少的[21]。這是因?yàn)槟壳把芯克褂玫腡reg細(xì)胞的標(biāo)志物如CD25、CTLA-4、GITR、LAG-3、CD127甚至Foxp3,都并不能完全具有真正意義上的Treg細(xì)胞特異性。我們知道Foxp3是一種轉(zhuǎn)錄因子,就目前而言是發(fā)現(xiàn)的CD4+CD25+Treg細(xì)胞相對(duì)特征性標(biāo)記物,而且它與CD4+CD25+Treg的結(jié)合對(duì)其發(fā)育成熟十分重要。但因其仍不具有絕對(duì)意義的Treg細(xì)胞特異性,因此出現(xiàn)不同的研究結(jié)果就不奇怪了。最近的研究表明是Tr1而非CD4+CD25+Foxp3+在常年性變應(yīng)性鼻炎患者與正常人中存在差異就是一個(gè)很好的說(shuō)明[22]。看起來(lái)應(yīng)該是有關(guān)聯(lián)的,但我們會(huì)問(wèn)如果變應(yīng)性鼻炎的發(fā)生是處在Treg細(xì)胞抑制失靈這個(gè)階段,那為什么Treg細(xì)胞只針對(duì)Th2細(xì)胞,不作用于Th1細(xì)胞,使變應(yīng)性鼻炎患者同時(shí)患上Th1細(xì)胞相關(guān)疾病如1型糖尿病呢?有學(xué)者認(rèn)為是由APC作為第三方呈遞的抗原類型來(lái)決定的[23],也有學(xué)者認(rèn)為T(mén)reg細(xì)胞是不能區(qū)分那一類型Th細(xì)胞的,它只是在同樣具有抗原特異性的前提下反饋調(diào)節(jié)同種抗原引起的Th細(xì)胞的免疫強(qiáng)度[24]。但有文獻(xiàn)報(bào)道確實(shí)發(fā)現(xiàn)表達(dá)GATA3轉(zhuǎn)錄因子的這類Treg細(xì)胞,它具有選擇性抑制Th2細(xì)胞的作用,同時(shí)也存在選擇性抑制Th1細(xì)胞的表達(dá)T-bet轉(zhuǎn)錄因子的Treg細(xì)胞[25],但具體機(jī)制仍不明朗。
即便是患有變應(yīng)性疾病的人也不是對(duì)任何變應(yīng)原均表現(xiàn)出變態(tài)反應(yīng),這種對(duì)某些抗原刺激表現(xiàn)出反應(yīng)低應(yīng)答或無(wú)應(yīng)答的現(xiàn)象稱免疫耐受。正常人接觸到對(duì)身體無(wú)害的抗原時(shí),應(yīng)該表現(xiàn)出免疫耐受,而變應(yīng)性鼻炎的發(fā)生則可以被認(rèn)為是免疫耐受未形成或被打破。
6.1 DC的作用 作為APC細(xì)胞,DC既是啟動(dòng)機(jī)體免疫的第一步,也是保持機(jī)體自身耐受的關(guān)鍵。機(jī)體中的DC存在潛在的誘導(dǎo)免疫耐受能力,當(dāng)面對(duì)不利的免疫應(yīng)答時(shí),會(huì)對(duì)固有和獲得性免疫進(jìn)行抑制,同時(shí)也對(duì)記憶性T細(xì)胞產(chǎn)生抑制。DC可在不同細(xì)胞因子作用下誘導(dǎo)初始T細(xì)胞向Th1、Th2、Th17分化,而Th1與Th2細(xì)胞間存在一定的相互抑制作用[26],同時(shí)DC主要是通過(guò)誘導(dǎo)Treg細(xì)胞的產(chǎn)生而行使免疫耐受功能[27]。
6.2 Treg細(xì)胞的作用 作為具有抑制作用的Treg細(xì)胞,在機(jī)體保持自身免疫耐受方面起到不可或缺的作用。CD4+CD25+Treg細(xì)胞要行使這一功能,與Foxp3的表達(dá)密不可分,F(xiàn)oxp3的缺乏可以導(dǎo)致Treg細(xì)胞的抑制功能喪失[28],還可以出現(xiàn)食物過(guò)敏、嗜酸性粒細(xì)胞增多及高IgE等免疫調(diào)節(jié)異常現(xiàn)象[29]。除此以外,學(xué)者還發(fā)現(xiàn)CD8+T細(xì)胞中也存在功能類似于CD4+的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞,同樣受限于其不明確特異性的標(biāo)志物而難以分離。目前研究較為清楚的一類稱Qa-1限制性的CD8+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞,這種CD8+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞能夠識(shí)別MHC1b類分子產(chǎn)物Qa-1,可以通過(guò)作用于自身反應(yīng)性CD4+T細(xì)胞而獲得自身耐受[30]。
6.3 B細(xì)胞的作用 近年來(lái)B細(xì)胞被發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)誘導(dǎo)Treg細(xì)胞的發(fā)育、增殖和存活來(lái)發(fā)揮免疫抑制作用。有文獻(xiàn)報(bào)道用人CD19+B細(xì)胞培育CD4+CD25+Treg細(xì)胞,當(dāng)加入IL-2和CD28的特異性抗體,可以使Treg擴(kuò)增40倍,同時(shí)表達(dá)Foxp3,并且擴(kuò)增出來(lái)的Treg細(xì)胞的抗原特異性是由刺激其產(chǎn)生的B細(xì)胞所決定的[31]。由CD40L激活的B細(xì)胞被發(fā)現(xiàn)也能誘導(dǎo)出Treg細(xì)胞[32]。此外,B細(xì)胞被發(fā)現(xiàn)在Treg細(xì)胞維持機(jī)體免疫耐受中也不可缺少的[33]。B細(xì)胞還可以通過(guò)分泌的細(xì)胞因子直接對(duì)免疫進(jìn)行調(diào)節(jié)[34]。而由抗原、CD40L和TLR受體聯(lián)合刺激產(chǎn)生的能分泌IL-10的B細(xì)胞(又稱調(diào)節(jié)性B細(xì)胞)則可以直接抑制CD4+T細(xì)胞的免疫反應(yīng)[35],從而保證機(jī)體的穩(wěn)定。
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Pathogenesis of allergic rhinitis
WEI Xin.Department of Otolaryngology,People’s Hospital of Hainan Province,Haik?ou 570311,Hainan,CHINA
Allergic Rhinitis is a common disease of otolaryngology.Its pathogenesis is not clear and the treatment effect is not satisfied.This article has reviewed the pathogenesis of allergic Rhinitis by heredity,environment and Immunology.
Allergic rhinitis;Pathogenesis
R 765.21
A
1003—6350(2011)10—008—05
魏 欣(1976—),男,山東籍,副主任醫(yī)師,碩士,研究方向:變應(yīng)性鼻炎。
2011-04-05)