肺泡上皮細(xì)胞在肺部免疫中的作用

支佳琦 王青青

(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)研究所, 杭州310058)

肺遠(yuǎn)端由數(shù)百萬個肺泡組成。和組成復(fù)雜的氣道上皮不同，肺泡上皮僅由兩種細(xì)胞組成。Ⅰ型肺泡上皮細(xì)胞(TypeⅠ alveolar epithelial cells，AECⅠ)在成人當(dāng)中覆蓋了90%以上的肺表面，并與肺泡毛細(xì)血管的內(nèi)皮細(xì)胞緊密聯(lián)系。Ⅰ型肺泡上皮扁平而較薄，厚約0.2 μm，電鏡下，胞質(zhì)中可見較多小泡，內(nèi)有細(xì)胞吞入的微小粉塵和表面活性物質(zhì)，細(xì)胞能將其轉(zhuǎn)運(yùn)至間質(zhì)內(nèi)清除。而AECⅡ常位于肺泡表面的凹陷處、肺泡與肺泡間隔結(jié)合部或肺泡角。AECⅡ呈立方形，體積較小，電鏡下觀察，細(xì)胞游離面有少量微絨毛，胞質(zhì)內(nèi)富含線粒體和溶酶體，有發(fā)達(dá)的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體。核上方有較多的分泌顆粒，即嗜鋨性板層小體。肺泡上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)中豐富的富磷脂板狀體和頂層的微絨毛與他們分泌肺表面活性物質(zhì)相關(guān)蛋白(Surfactant-associated protein,SP)(例如SP-A、SP-B、SP-C和SP-D)的功能息息相關(guān)，其中AECⅡ分泌的肺表面活性磷脂和蛋白是維持肺表面張力、防止通氣過程中肺塌陷所必需的。在發(fā)生發(fā)育過程中，AECⅠ和AECⅡ都起源于一個雙陽性前體細(xì)胞系(同時表達(dá)ACEⅠ和AECⅡ細(xì)胞表面標(biāo)志物)，而出生后，AECⅡ可進(jìn)行長期的自我更新同時緩慢分化為AECⅠ以維持穩(wěn)態(tài)[1]。研究表明在感染[2]和組織損傷[3]中AECⅡ也可以對AECⅠ進(jìn)行補(bǔ)充，是肺泡損傷修復(fù)中主要的前體細(xì)胞。兩種肺泡上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能各有不同，共同組成了肺泡腔與外界的物理屏障，在接觸病原體和過敏原后以多種方式參與免疫防御與免疫調(diào)節(jié)，都在維持肺部穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。

1 肺泡上皮細(xì)胞及其分泌產(chǎn)物共同組成屏障發(fā)揮保護(hù)作用

作為一個肺泡腔和黏膜下層之間的物理屏障，隔絕病原體、過敏原和其他有害物質(zhì)是肺泡上皮的一個主要功能。肺泡內(nèi)襯層的存在進(jìn)一步加強(qiáng)了這一保護(hù)作用，肺泡內(nèi)襯層是肺泡上皮內(nèi)表面分布的極薄的液體層，內(nèi)襯液有兩個來源，包括AECⅡ分泌的肺表面活性物質(zhì)和血液組分在梯度壓力的調(diào)節(jié)下向肺泡腔滲透的液體。上皮屏障的存在限制了體液和蛋白質(zhì)過多地深入到肺泡腔，從而維持肺泡腔相對的干燥環(huán)境和正常的氣體交換。

與肺血管內(nèi)皮相比較，肺泡上皮結(jié)構(gòu)上最顯著的特點(diǎn)之一是細(xì)胞間的連接非常緊密。肺泡上皮細(xì)胞頂部的聯(lián)結(jié)復(fù)合體由緊密連接和橋粒結(jié)構(gòu)組成，緊密連接的超微結(jié)構(gòu)是肺泡細(xì)胞表達(dá)的多種密封蛋白(Claudin，cld)同源聚體或者異聚體。密封蛋白3(cld3)、cld4和cld18都在肺泡上皮高表達(dá)，共同構(gòu)成分支狀封閉索網(wǎng)絡(luò)來連接肺泡上皮細(xì)胞形成人體第一道免疫防線。在cld18敲除小鼠中屏障功能喪失和對病原體和蛋白酶的敏感性增加，這證明cld18在固有免疫中有重要作用[4]。在肺泡上皮中cld3和cld4的缺失使得肺泡-毛細(xì)血管通透性增加和液體清除受抑制[5]。破壞緊密連接復(fù)合體導(dǎo)致氣道和肺泡的通透性增加并使炎癥加劇，這和哮喘、急性呼吸窘迫綜合征和氣壓傷導(dǎo)致的肺損傷的發(fā)病機(jī)理有直接關(guān)系[4,6-8]。

2 肺泡上皮細(xì)胞與固有免疫

肺泡上皮細(xì)胞以多種方式參與固有免疫。①分泌多種抗菌成分，如溶菌素、補(bǔ)體(C2、C3、C4、C5)等。②表達(dá)多種受體，如Toll樣受體(TLR)和糖化終末產(chǎn)物受體(RAGE)，參與對病原微生物的識別。③分泌的肺表面活性物質(zhì)蛋白也可以參與固有免疫。

2.1分泌功能 肺泡上皮細(xì)胞可直接分泌溶菌酶、補(bǔ)體C2、C3、C4、C5等。溶菌酶通過和細(xì)菌的肽聚糖結(jié)合來酶解細(xì)菌，因此一般情況下溶菌酶只對革蘭氏陽性菌起作用[9]。最近有研究表明，AECⅡ可能在補(bǔ)體C3作用下在肺部細(xì)菌感染早期(大量中性粒細(xì)胞進(jìn)入病灶部位前)有吞噬細(xì)菌的功能，在肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞系A(chǔ)549中也有類似報道[10]。

AEC主要分泌的黏液蛋白類型為MUC1，MUC1在分泌后仍與細(xì)胞膜相連，在中性彈性蛋白酶(NE)作用下釋放。NE可以通過TNF-α相關(guān)的信號通路來上調(diào)MUC1的表達(dá)[11]。MUC1和TLR5都是銅綠假單胞菌鞭毛蛋白的受體，在MUC1敲除小鼠中，支氣管肺泡灌洗液中TNF-α和CXCL1水平升高，同時銅綠假單胞菌清除效率提高。研究表明MUC1可以通過抑制TLR(TLR2、3、4、5、7和9，以TLR5為主)信號通路來發(fā)揮抗炎作用[12]。

2.2表達(dá)模式識別受體 AEC表達(dá)能識別病原體相關(guān)分子模式(Pathogen associated molecular pattern,PAMP)的模式識別受體——Toll樣受體TLR2(Toll like receptor 2)和TLR4。AEC和肺泡巨噬細(xì)胞都表達(dá)的TLR2是來自分枝桿菌的二聚/三聚脂肽、脂磷壁酸、酵母聚糖和其他分子的受體。TLR2的激活可引起IL-8釋放以及抗菌肽——人β防御素-2(HBD-2)的表達(dá)上調(diào)。對TLR2敲除小鼠腹腔注射卡介苗，其肺內(nèi)病毒載量明顯高于TLR4敲除小鼠和野生型小鼠[13]，這說明在分枝桿菌感染過程中TLR2起到重要的作用。

TLR4除主要識別細(xì)菌脂多糖(LPS)外，也可識別其他細(xì)菌組分和病毒。TLR4對LPS的識別和激活需要輔助蛋白如LPS結(jié)合蛋白、可溶性CD14和TLR4協(xié)同分子髓樣分化蛋白-2(Myeloid differentiation protein-2,MD-2)的參與[14]。有報道在無MD-2存在的情況下，肺上皮對于LPS是低反應(yīng)性的，正常情況下肺組織中低水平的MD-2說明肺上皮并不因長期暴露于空氣和細(xì)菌而處于慢性炎癥中[14]。感染發(fā)生后MD-2主要由活化的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，AEC也是MD-2的來源之一。除了識別呼吸道細(xì)菌如銅綠假單胞菌、流感嗜血桿菌和肺炎鏈球菌，TLR4還可以識別特定的病毒抗原，如呼吸道合胞病毒融合蛋白[13]。另外感染呼吸道合胞病毒可以上調(diào)AEC中TLR4的表達(dá)和提高LPS反應(yīng)性[15]，這或許可以解釋預(yù)先感染呼吸道合胞病毒會導(dǎo)致后續(xù)呼吸道炎癥加劇的現(xiàn)象。

TLR5僅表達(dá)于AECⅡ而不表達(dá)于AECⅠ。不同于支氣管細(xì)胞中TLR5多分布在基底部外側(cè)，AECⅡ中TLR5呈頂端分布。嚴(yán)重哮喘病患者中總TLR5和上皮分布型TLR5數(shù)量均減少，從而影響TLR信號通路的活化，削弱抵御病原菌和病毒感染的能力。TLR5可以識別細(xì)菌鞭毛的高度保守區(qū)域，TLR5的活化在銅綠假單胞菌等細(xì)菌感染的早期發(fā)揮保護(hù)作用，有利于細(xì)菌的清除。鞭毛蛋白和TLR5的相互作用是一把雙刃劍，同時也使得抗原敏感度提高，可能誘發(fā)過敏性哮喘[16]。

細(xì)胞在受到損傷后釋放的一類內(nèi)源性物質(zhì)可以通過與模式識別受體相互結(jié)合，與PAMP協(xié)同作用激活先天免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致組織進(jìn)一步損傷，這類具有免疫活性調(diào)節(jié)作用的內(nèi)源性物質(zhì)稱為損傷相關(guān)模式分子(Damage associated molecular pattern，DAMP)。AEC尤其是AECⅠ是少數(shù)在生理狀態(tài)下高表達(dá)糖化終末產(chǎn)物受體(Receptor of advanced glycation end products,RAGE)這種模式識別受體的細(xì)胞。在糖尿病、炎癥和腫瘤這些病理狀態(tài)下，其他臟器細(xì)胞表面RAGE表達(dá)上調(diào)[17]。RAGE屬于細(xì)胞表面分子免疫球蛋白超家族成員，可與多種配體如淀粉樣蛋白、DAMP高遷移蛋白B1(Highmobility group protein B1,HMGB1)、S100/鈣粒蛋白和Mac-1結(jié)合[17],RAGE和TLR在調(diào)節(jié)炎癥、感染和細(xì)胞應(yīng)激中共同起作用。細(xì)胞外基質(zhì)中的S100通過與RAGE結(jié)合來活化NF-κB通道，進(jìn)而促進(jìn)AEC產(chǎn)生前炎癥細(xì)胞因子[18]。HMGB1是與DNA特異性結(jié)合的核蛋白，在細(xì)胞死亡或者細(xì)胞因子刺激下釋放。HMGB1是通過TLR4、TLR2和RAGE依賴的通路起作用的[19]。RAGE在哮喘和肺纖維化等病理狀態(tài)下也扮演重要角色。RAGE被認(rèn)為是哮喘發(fā)展過程所必需的，RAGE缺失小鼠在哮喘建模過程中不會出現(xiàn)氣道高反應(yīng)性。另外RAGE缺失小鼠在過敏原刺激下不產(chǎn)生IL-33。

RAGE在胞內(nèi)直接和細(xì)胞骨架相連，促進(jìn)AEC鋪展和黏附于基底膜[20]。細(xì)胞表面RAGE的表達(dá)下調(diào)增強(qiáng)細(xì)胞遷移和增殖的能力，可以作為上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)的標(biāo)志之一，常見于肺纖維化[21]。

肺泡上皮在識別PAMP和DAMP上扮演重要角色，以及接下來的調(diào)節(jié)免疫通路、屏障功能和凋亡細(xì)胞、病原體的裂解等過程中起起始作用。

2.3肺表面活性物質(zhì)在固有免疫中的作用 肺通氣過程中肺泡擴(kuò)張程度不一，AECⅡ合成和分泌的肺表面活性磷脂和蛋白是維持肺表面張力、防止通氣過程中肺塌陷或過度膨脹所必需的。肺泡表面活性物質(zhì)中脂質(zhì)占90%，包括飽和磷脂酰膽堿(Distearoyl phosphatidylcholine，DSPC)、磷脂酰甘油(Phosphatidyl glycerol,PG)、鞘磷脂(Sphingomyelin,SPH)、磷脂酰肌醇(Phosphatidyl inositol,PI)等，其中最有效成分為DSPC，而DSPC是由二棕櫚酰磷脂酰膽堿(Dipalmitoyl phosphatidyl choline,DPPC)構(gòu)成。剩余的10%由肺表面活性物質(zhì)相關(guān)蛋白構(gòu)成，包括SP-A、SP-B、SP-C、SP-D四種。

AECⅡ在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成磷脂，通過高爾基體轉(zhuǎn)移至板層小體內(nèi)儲存，板層小體與肺表面活性物質(zhì)有相同的成分，以膜樣結(jié)構(gòu)分泌到肺泡表面液體內(nèi)，轉(zhuǎn)化形成網(wǎng)絡(luò)樣結(jié)構(gòu)即管狀髓磷脂，管狀髓磷脂進(jìn)一步分解，并吸附到液體表面形成單分子層。

而SP是磷脂發(fā)揮功能的重要載體,以不同形式在肺泡穩(wěn)態(tài)維持和免疫防御中發(fā)揮作用。SP-A、SP-D是親水性糖蛋白，主要作用是調(diào)節(jié)磷脂的分泌和攝取，同時也是凝集素家族的高度保守成員，是肺部固有免疫的重要組成部分。SP-A和SP-D的羧基端凝集素樣結(jié)構(gòu)域可以特異地和一系列PAMP結(jié)合，包括常見呼吸道病毒、細(xì)菌和真菌的表面糖復(fù)合體以及相關(guān)的毒素，這一結(jié)合增強(qiáng)了肺泡巨噬細(xì)胞的調(diào)理作用和殺傷作用，并且對巨噬、中性粒細(xì)胞的活性有一定調(diào)節(jié)作用[22,23]。另外一方面，SP-A和SP-D也可以通過直接和TLR2、TLR4、MD2及CD14結(jié)合來封閉這些受體與PAMP的相互作用，從而起到抗炎的作用。SP-A和SP-D缺失小鼠對于病原菌和病毒及其產(chǎn)物更易感[24]。

陽離子蛋白SP-B和蛋白脂質(zhì)類似肽SP-C是疏水性糖蛋白，主要作用是促進(jìn)磷脂吸附和分布到肺泡氣-液界面，促進(jìn)磷脂單分子層的形成，他們都是維持表面活性所必需的。被巨噬細(xì)胞攝取的SP-B能在酸性環(huán)境下增強(qiáng)肺泡巨噬細(xì)胞對病原體的殺傷作用[25]。同時SP-C作為一個蛋白脂質(zhì)類似肽，可與LPS結(jié)合，該結(jié)合可能有利于LPS的清除從而發(fā)揮保護(hù)作用，因為SPC缺失小鼠在LPS暴露后對肺泡炎癥更易感[26,27]。另外SPC缺失小鼠在呼吸道合胞病毒感染時對于肺損傷更易感[28]。有趣的是，在AECⅡ中，LPS和其他前炎癥因子可以抑制SP的表達(dá)，而且這種抑制是劑量依賴的，這表明肺泡中SP的初始水平?jīng)Q定了LPS感知閾值。達(dá)到閾值后，LPS和其他前炎癥因子可以抑制SP的進(jìn)一步表達(dá)，從而阻斷它對于肺泡巨噬細(xì)胞和AECⅠ的抗炎效應(yīng)，促進(jìn)炎癥的進(jìn)一步產(chǎn)生[12]?？偠灾?，肺表面活性物質(zhì)可以結(jié)合病原體和加強(qiáng)對病原體的殺傷作用，并且增強(qiáng)固有免疫系統(tǒng)的免疫防御功能來最小化炎癥。

肺泡表面脂質(zhì)和蛋白的平衡由三方面進(jìn)行調(diào)節(jié)：Ⅰ型和Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞進(jìn)行的從頭合成，肺泡上皮細(xì)胞進(jìn)行的再攝取、再循環(huán)，肺泡巨噬細(xì)胞進(jìn)行的分解代謝。成人肺表面活性物質(zhì)約65%被AECⅡ重新利用,20%被巨噬細(xì)胞裂解，剩余15%因“黏膜纖毛活動”作用回至上呼吸道而丟失[29]。在小鼠中敲除CSF2基因(編碼粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子GM-CSF)實驗證明巨噬細(xì)胞的固有免疫防御功能和表面活性物質(zhì)的新陳代謝直接相關(guān)。

3 肺泡上皮細(xì)胞與適應(yīng)性免疫

目前AECⅡ在適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中的作用尚不十分清楚。AECⅡ可持續(xù)表達(dá)MHCⅡ，但不表達(dá)協(xié)同刺激分子CD80、CD86,可表達(dá)協(xié)同刺激分子ICOSL,但初始T細(xì)胞缺乏其相應(yīng)配體ICOS[30]，無法激活T細(xì)胞，而且移除AECⅡ后，初始T細(xì)胞仍處無能狀態(tài)，導(dǎo)致T細(xì)胞形成對不致病抗原的持久耐受[31]。但Debbabi等[32]發(fā)現(xiàn)AECⅡ可作為抗原提呈細(xì)胞刺激一些效應(yīng)或記憶性T細(xì)胞，提呈抗原給其特異性的CD4+T細(xì)胞。而且TNF-α、LPS等可刺激AECⅡ表達(dá)B7-H2，與活化的T細(xì)胞上表達(dá)的ICOS(B7-H2配體)形成共刺激通路，促進(jìn)活化的T細(xì)胞增殖和細(xì)胞因子的產(chǎn)生[30]。結(jié)核分枝桿菌感染過程中發(fā)現(xiàn)表達(dá)MHC-Ⅰ類分子的AEC可直接提呈胞內(nèi)抗原激活CD8+T細(xì)胞并刺激γ-干擾素的產(chǎn)生[33]。據(jù)此推測AECⅡ在免疫系統(tǒng)中可能扮演雙重角色。

4 肺泡上皮細(xì)胞與免疫調(diào)節(jié)

AEC尤其是AECⅡ分泌的IL-33是過敏性呼吸道炎癥反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)分子。IL-33可以通過激活肺泡巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中的MARK和NF-κB信號通路來增強(qiáng)他們的細(xì)胞因子分泌。另外IL-33可以通過激活2型固有淋巴細(xì)胞(ILC)來觸發(fā)Th2免疫反應(yīng)。激活的ILC2分泌IL-13增多，使得平滑肌收縮，高氣道反應(yīng)性以及黏液分泌增加。AECⅡ-ILC相互作用可能作為肺泡和氣道在病理狀態(tài)下溝通的橋梁[34]。

研究發(fā)現(xiàn)AECⅡ可表達(dá)多種趨化因子如CXCL10、正常T細(xì)胞活化后表達(dá)和分泌的調(diào)節(jié)蛋白(Regulated upon activation，normal T cell expressed and secreted，RANTES)、單核細(xì)胞趨化因子-1(Monocyte chemotactic protein-1,MCP-1)等，這些趨化因子對中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞有很強(qiáng)的激活和趨化作用。免疫組化檢測顯示，多數(shù)AECⅡ表達(dá)I-CAM-1、VCAM-1,其表達(dá)水平受β1-整合素、β2-整合素及CD47調(diào)控[35,36]，調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞進(jìn)入肺間質(zhì)參與炎癥反應(yīng)。另外在炎癥狀態(tài)下如流感病毒感染中AECⅡ是GM-CSF的主要來源之一，調(diào)節(jié)DC細(xì)胞和肺泡巨噬細(xì)胞的功能[37]。

另一方面，在LPS刺激下，AECⅡ可以通過分泌CD200作用于肺泡巨噬細(xì)胞上的CD200R受體，抑制肺泡巨噬細(xì)胞TNF-α和IL-6的產(chǎn)生，負(fù)向調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)[38]。

5 肺泡上皮細(xì)胞與肺部疾病發(fā)生發(fā)展的作用

肺泡上皮細(xì)胞在肺部免疫穩(wěn)態(tài)中占主導(dǎo)作用，和肺部相關(guān)疾病如急性肺損傷、肺纖維化以及組織重建疾病都直接相關(guān)。其中慢性阻塞性肺病(Chronic obstructive pulmonary disease,COPD)作為世界十大死因之一，受到廣泛關(guān)注。有研究表明除了參與組織重塑外，肺泡上皮和肺泡巨噬細(xì)胞都參與中性粒細(xì)胞在局部的遷移聚集。而中性粒細(xì)胞的聚集在COPD的發(fā)生發(fā)展過程中至關(guān)重要[39]。

特發(fā)性肺纖維化(Idiopathic pulmonary fibrosis,IPF)的發(fā)生發(fā)展被認(rèn)為由多種機(jī)制共同介導(dǎo)，包括AEC損傷繼發(fā)異常激活[40]、炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激。AEC異常激活的機(jī)制尚不清楚，目前研究認(rèn)為和以下三種過程息息相關(guān)：①發(fā)育相關(guān)通路WNT通路再次激活；②上皮完整性相關(guān)分子如密封蛋白、β-連環(huán)蛋白、酪氨酸磷酸酶Shp2和CD151[41]表達(dá)障礙；③衰老進(jìn)程加速發(fā)生。這些過程多是通過遺傳因素和基因重編程影響AEC，并在無炎癥情況下就能加速纖維化進(jìn)程。衰老是IPF的危險因素。青少年組IPF患者多可檢測到肺表面活性物質(zhì)穩(wěn)態(tài)相關(guān)基因突變。AECⅡ中SFTPA(編碼SPA)、SFTPC(編碼SPC)和表面活性脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體ABCA3基因的突變將導(dǎo)致未折疊蛋白反應(yīng)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[42]，長期未折疊蛋白反應(yīng)的存在導(dǎo)致肺泡上皮細(xì)胞凋亡、肌成纖維細(xì)胞分化和巨噬細(xì)胞向M2亞群極化、上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化[43]。IPF患者肺部內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激標(biāo)記蛋白增加，AECⅡ發(fā)生細(xì)胞衰老，這與AECⅡ中異常和功能障礙的線粒體累積增多直接相關(guān)[44]。在中年組和老年組可觀察到IPF與衰老相關(guān)。IPF患者中AEC細(xì)胞的衰老嚴(yán)重程度明顯大于對照組。

哮喘[45]、COPD[46]和IPF[47]患者肺組織中都可觀察到肺泡上皮細(xì)胞衰老的同時伴隨著衰老相關(guān)分泌表型(Senes-cence-associated secretory phenotype,SASP)的產(chǎn)生。SASP包括TGF-β、TNF-α、MCP-1、CXCL1、CXCL8、IL-1β、IL-6和MMP-9等炎性因子, 這些炎性因子進(jìn)一步放大和促進(jìn)細(xì)胞衰老，表現(xiàn)為自噬受損[48]、線粒體發(fā)生和清除受損、端?？s短。其中TGF-β等細(xì)胞因子可誘導(dǎo)AECⅡ發(fā)生EMT和肌成纖維細(xì)胞分化，有研究證明AEC同樣是增殖的肌成纖維細(xì)胞的來源之一[49]，TGF-β在肺組織損傷后纖維化中扮演重要角色[43]；MCP-1可募集肺部炎性DC細(xì)胞，從而進(jìn)一步募集Th2輔助細(xì)胞，這在哮喘發(fā)病機(jī)制中起關(guān)鍵作用[50];IL-6可通過調(diào)節(jié)CD4+T淋巴細(xì)胞、促進(jìn)IL-4產(chǎn)生來促進(jìn)Th2輔助細(xì)胞分化，從而促進(jìn)COPD和哮喘的發(fā)生[51]。

炎癥反應(yīng)在IPF發(fā)病中所起的作用尚存爭議[52]，但有研究結(jié)果表明炎癥紊亂在IPF急性加重期扮演重要角色[53]。流行病學(xué)研究證明肺泡灌洗液中中性粒細(xì)胞的比例是IPF的早期死亡率的獨(dú)立預(yù)測指標(biāo)[54]，但臨床數(shù)據(jù)證明免疫抑制療法對于IPF患者無效，另外，IPF肺部微環(huán)境中有大量的抑制性CD4+CD25+Foxp3+Treg細(xì)胞[55]，這從側(cè)面證明炎癥反應(yīng)在IPF發(fā)病過程中所占比重小。雖然炎癥假說逐漸退出歷史舞臺，但是炎癥假說的部分觀點(diǎn)仍被保留。炎癥是AEC損傷修復(fù)的必經(jīng)過程，細(xì)胞因子是其主要炎癥介質(zhì)。假說認(rèn)為肺纖維化進(jìn)程中輔助性T細(xì)胞1型(Th1)細(xì)胞因子與輔助性T細(xì)胞2型(Th2)細(xì)胞因子之間平衡被打破是具有重要意義的，占優(yōu)勢的Th2分泌IL-4、IL-5、IL-13、IL-21，這些細(xì)胞因子尤其是IL-4和IL-13激活巨噬細(xì)胞向M2亞群分化，并且分泌TGF-β和血小板源性生長因子來促進(jìn)纖維化。換而言之，Th2細(xì)胞因子假說認(rèn)為當(dāng)細(xì)胞因子分泌平衡向Th2方向傾斜時，慢性炎癥紊亂驅(qū)動纖維化的發(fā)生。運(yùn)用調(diào)節(jié)劑來加強(qiáng)Th1型炎癥反應(yīng)或者抑制Th2型炎癥反應(yīng)都可以明顯干預(yù)纖維化進(jìn)程，而在Th1缺陷模式鼠(CXCR3缺失或產(chǎn)生IFN-γ的NK細(xì)胞部分缺失)中均可觀察到纖維化程度加重。值得注意的是，免疫抑制劑如類固醇類可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2亞群分化，這一促進(jìn)作用可能會加速纖維化進(jìn)程，這或許可以解釋為何應(yīng)用免疫抑制劑對于IPF患者的臨床結(jié)局并無改善的現(xiàn)象[53]。IL-4和IL-13是Th2型炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵分子，IL-4可進(jìn)一步影響炎癥反應(yīng)類型，而IL-13與目的器官所產(chǎn)生的效應(yīng)直接相關(guān)。用博來霉素復(fù)制的鼠肺纖維化模型與人類特發(fā)性肺纖維化病變相似，所以該模型被廣泛用于肺纖維化的研究。博來霉素也可刺激IL-13的產(chǎn)生，抑制IL-13可有效阻斷纖維化進(jìn)程。固有免疫細(xì)胞(巨噬細(xì)胞、塵細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和NK細(xì)胞等)和AEC Ⅱ 都是IL-13的來源。IL-13可通過影響多種調(diào)節(jié)分子來發(fā)揮作用。例如在博來霉素-肺纖維化模型中，IL-13可誘導(dǎo)AEC Ⅱ 分泌發(fā)現(xiàn)于炎癥區(qū)域蛋白(Found in inflammatory zone,FIZZ1)，從而促進(jìn)成肌纖維細(xì)胞分化。該模型的體內(nèi)實驗證明抑制IL-13可有效抑制FIZZ1的表達(dá)，而過表達(dá)IL-13可通過刺激巨噬細(xì)胞和AECⅡ產(chǎn)生TGF-β這一在肺纖維化病變過程中最核心的細(xì)胞因子來推動纖維化進(jìn)程。數(shù)個研究表明IPF患者中IL-13水平升高，并且局部的IL-13水平和疾病嚴(yán)重程度與疾病進(jìn)程呈正相關(guān)[56]。AEC Ⅱ 作為IL-13重要的效應(yīng)細(xì)胞之一，在微環(huán)境Th1/Th2細(xì)胞因子失平衡時通過分泌FIZZ1和TGF-β等調(diào)節(jié)分子來影響纖維化進(jìn)程，其在IPF發(fā)病過程中所起的作用大小尚待更多研究闡明。

6 總結(jié)

肺泡上皮除了參與氣體交換和組成屏障來維持肺功能，也通過其表面受體和分泌產(chǎn)物來和免疫細(xì)胞相互作用，從而維持肺組織穩(wěn)態(tài)。肺泡上皮的異常損傷和過度修復(fù)在肺纖維和COPD等疾病病程中扮演重要角色。對肺泡上皮細(xì)胞功能的進(jìn)一步研究有助于理解肺泡生理功能和明確多種肺部疾病的發(fā)病和病理過程。