嗜酸性粒細胞與消化道及其免疫平衡關(guān)系的研究進展

嗜酸性粒細胞是由骨髓造血干細胞分化而來的含有特異性嗜酸性顆粒的白細胞。以往普遍認為嗜酸性粒細胞是終末分化的細胞，其主要參與輔助性T細胞2(Th2)介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，是具有破壞性的促炎性效應(yīng)細胞[1]。然而近年來的研究證實，嗜酸性粒細胞在生理狀態(tài)下主要分布在消化道等器官組織，參與器官組織結(jié)構(gòu)形成和損傷的修復(fù)重建、免疫和能量代謝調(diào)節(jié)等重要的生理過程[2]。在食物過敏、多種腸道感染、炎癥性腸病(IBD)、特發(fā)性嗜酸性粒細胞性食管和胃腸炎、消化道腫瘤等疾病的患者中，病變的局部組織中嗜酸性粒細胞顯著增多[3]。此外，在病理機制尚不清楚的功能性消化道疾病患者的局部胃腸道組織也有嗜酸性粒細胞聚集[4-5]。這些研究均表明，嗜酸性粒細胞在維持消化道自身穩(wěn)定狀態(tài)中起著重要的作用。本文綜述了嗜酸性粒細胞在消化道組織及其免疫動態(tài)平衡中的作用和機制的研究進展。

1 消化道的嗜酸性粒細胞表型特征

嗜酸性粒細胞在骨髓中分化成熟后進入血液循環(huán)，在血液循環(huán)中停留8～12 h后即向器官組織遷移。在生理狀態(tài)下，嗜酸性粒細胞主要向消化道、乳腺、子宮、胸腺、脂肪組織遷移。消化道是嗜酸性粒細胞遷移的主要場所，與外周血、骨髓以及其他器官組織相比，體內(nèi)絕大多數(shù)嗜酸性粒細胞定居于消化道。小鼠胃腸道的嗜酸性粒細胞數(shù)量是外周血嗜酸性粒細胞數(shù)量的1.5～10倍，而且其生存時間也明顯比外周血和肺組織的嗜酸性粒細胞長，能生存6 d以上[6]。 器官組織內(nèi)的嗜酸性粒細胞存活周期，一方面受到抑制性受體如唾液酸結(jié)合免疫球蛋白樣植物凝集素-8(Siglec-8)傳遞的信號的調(diào)節(jié)(小鼠為Siglec-F)[7]，另一方面受到嗜酸性粒細胞表達的促存活因子如白細胞介素-3(IL-3)、IL-5、粒細胞集落刺激因子(GM-CSF)受體的共同β鏈調(diào)節(jié)，而γ鏈依賴性信號可特異性調(diào)節(jié)小鼠腸道中嗜酸性粒細胞[8]。在生理狀態(tài)下，消化道的嗜酸性粒細胞主要存在于除食管外的胃腸道黏膜固有層，尤其是小腸黏膜固有層，但少見于固有膜的派依爾集合淋巴結(jié)(PP結(jié))，PP結(jié)內(nèi)的嗜酸性粒細胞多在炎性反應(yīng)狀態(tài)下顯著增多[9]。

消化道內(nèi)的嗜酸性粒細胞具有與其組織特異性功能相關(guān)的形態(tài)和表型特征，并因定居部位和組織結(jié)構(gòu)的自我平衡、損傷和修復(fù)狀態(tài)時局部微環(huán)境不同而具有不同表型或亞群。成熟嗜酸性粒細胞含有陽離子蛋白的顆粒被嗜酸性染料如伊紅染成紅色，共表達特異性的CC趨化因子受體3(CCR3)、Siglec-8和CD125。除了具有這些共同特征外，與在外周血和肺組織定居的嗜酸性粒細胞僅表達中等水平Siglec-8和CD62L不同，消化道的嗜酸性粒細胞在生理狀態(tài)下高表達Siglec-8和組成性表達CD11c，該表型是嗜酸性粒細胞高度活化的標志[10]。小腸內(nèi)定居的嗜酸性粒細胞不表達F4/80，而結(jié)腸內(nèi)的嗜酸性粒細胞則可表達低水平的F4/80[11]。即使在同一消化道局部組織，腸黏膜上皮細胞間也存在嗜酸性粒細胞，其Siglec-F/Siglec-8、CD11b、CD11c的表達水平明顯高于黏膜固有層的嗜酸性粒細胞[12]。

2 嗜酸性粒細胞向消化道遷移和定居的調(diào)節(jié)

嗜酸性粒細胞在胚胎早期即開始向消化道遷移[13]，并受消化道上皮細胞和間充質(zhì)細胞來源的細胞因子、細胞外基質(zhì)成分、體液和營養(yǎng)代謝狀態(tài)等因素的影響，嗜酸性粒細胞趨化因子-1(Eotaxin-1)和細胞因子IL-5起著主要的調(diào)控作用。消化道上皮細胞、成纖維細胞及單核細胞均組成性表達Eotaxin-1，Eotaxin-1與嗜酸性粒細胞表面的CCR3結(jié)合，促進生理和炎性反應(yīng)狀態(tài)下嗜酸性粒細胞向消化道遷移[14]。IL-5僅起部分遷移調(diào)節(jié)作用，但由于分化各階段的嗜酸性粒細胞均表達IL-5R，IL-5能促進骨髓內(nèi)嗜酸性粒細胞分化成熟和釋放，延長消化道內(nèi)嗜酸性粒細胞存活期。IL-5是Th2分泌的標志性細胞因子，但胃腸道內(nèi)2型固有淋巴樣細胞(ILC2)組成性表達IL-5，ILC2細胞來源的IL-5可能調(diào)節(jié)嗜酸性粒細胞在生理狀態(tài)下向消化道(尤其是小腸)遷移[15]。

嗜酸性粒細胞向消化道遷移還受其他因子的調(diào)節(jié)。Th2分泌IL-13，能促進腸道細胞產(chǎn)生Eotaxin-1。消化道細胞在進食后分泌血管活性腸肽(VIP)，能刺激ILC2分泌IL-5和IL-13，使消化道內(nèi)嗜酸性粒細胞水平隨代謝周期變化，與能量代謝的調(diào)節(jié)有關(guān)[15]。消化道上皮細胞分泌的IL-25、IL-33和胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素(TSLP)能促進ILC2分泌IL-5，從而誘導(dǎo)嗜酸性粒細胞聚集[16]。腸上皮細胞還能組成性表達GM-CSF，誘導(dǎo)嗜酸性粒細胞聚集和活化[17]。此外，嗜酸性粒細胞表達的整合素α4β7和胃腸道黏膜固有層的血管內(nèi)皮細胞表達的細胞黏附分子-1(VCAM-1)結(jié)合，能選擇性地將嗜酸性粒細胞導(dǎo)向胃腸道黏膜[14,18]。

3 嗜酸性粒細胞與胃腸道固有免疫

嗜酸性粒細胞介導(dǎo)的固有免疫在消化道抗寄生蟲等病原感染和組織損傷中起著關(guān)鍵作用，而越來越多的證據(jù)表明，嗜酸性粒細胞還能抑制消化道炎性反應(yīng)、修復(fù)組織損傷、改變微生態(tài)組成、恢復(fù)組織自身穩(wěn)定狀態(tài)。首先，不同于其他免疫細胞的是，嗜酸性粒細胞在接受刺激后不需要重新合成即可快速釋放顆粒內(nèi)存儲的活性物質(zhì)，從而對消化道腸內(nèi)大量外來病原、組織損傷等各種刺激迅速作出反應(yīng)，起著“哨兵”樣監(jiān)視的作用。嗜酸性粒細胞的這種快速釋放顆粒的特性主要是由于其細胞表面表達多種受體或配體，來自腸道內(nèi)的病原和免疫炎性因子的刺激通過這些受體或配體激活嗜酸性粒細胞后，促使其零碎脫顆粒和細胞裂解，釋放顆?；蝾w粒內(nèi)活性物質(zhì)。零碎脫顆粒能選擇性并分批釋放活性物質(zhì)，是其在生理狀態(tài)下的主要方式，而極度或完全激活的嗜酸性粒細胞則通過細胞裂解釋放顆粒[19]。在嗜酸性粒細胞性食管炎患者病變的食管組織內(nèi)，80%以上的嗜酸性粒細胞以細胞裂解方式釋放細胞內(nèi)顆粒[20]。

嗜酸性細胞顆粒內(nèi)含有陽離子蛋白和多種細胞因子、趨化因子、生長因子、脂炎性介質(zhì)及蛋白酶等，介導(dǎo)多種功能。陽離子蛋白是顆粒內(nèi)的主要成分，能清除病原和導(dǎo)致組織損傷；轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)、成纖維細胞生長因子、IL-13、IL-1β及基質(zhì)金屬蛋白酶等參與了消化道組織損傷的修復(fù)和重建[21]，但同時也能導(dǎo)致腸道纖維化[22]；脂類介質(zhì)如PD1能誘導(dǎo)炎性反應(yīng)消退[23]。此外，腸道的嗜酸性粒細胞本身具有吞噬作用[24]，并能暫時性表達中性粒細胞樣顆粒[25]，而嗜酸性粒細胞表面的Toll樣受體7(TLR7)活化后，細胞分泌低水平的炎性因子，從而募集具有強大吞噬功能的中性粒細胞到達病原侵襲的局部組織[26-27]。此外，嗜酸性粒細胞能向基質(zhì)環(huán)境分泌線粒體或細胞核DNA，與細胞顆粒形成DNA網(wǎng)狀陷阱來捕獲和消滅病原體[28]。嗜酸性粒細胞還通過直接與腸上皮細胞相互作用促進其黏液素合成和分泌，而黏液素與上皮細胞屏障功能及腸道微生態(tài)組成結(jié)構(gòu)密切相關(guān)[29]。

4 嗜酸性粒細胞與胃腸道繼發(fā)性免疫反應(yīng)

嗜酸性粒細胞在多種刺激作用下能快速釋放顆粒內(nèi)細胞因子，從而啟動和促進繼發(fā)性免疫反應(yīng)，是連接固有免疫反應(yīng)和繼發(fā)性免疫反應(yīng)的橋梁[10]。研究發(fā)現(xiàn)，嗜酸性粒細胞缺乏的小鼠表現(xiàn)為消化道固有膜內(nèi)PP結(jié)發(fā)育障礙、T細胞數(shù)量減少、T細胞來源的細胞因子水平降低、免疫球蛋白 A(IgA)及IgA+B細胞數(shù)量減少，而這些缺陷在重新輸注嗜酸性粒細胞后能得到糾正；特異性去除嗜酸性粒細胞，小鼠腸道寄生蟲感染誘導(dǎo)局部Th2免疫反應(yīng)顯著增強，IgA的合成減少[30]。上述研究表明，嗜酸性粒細胞對繼發(fā)性免疫細胞的發(fā)育成熟和免疫反應(yīng)，尤其是Th2免疫反應(yīng)具有不可替代的調(diào)節(jié)作用。

Th2免疫反應(yīng)參與組織損傷修復(fù)，是消化道主要的繼發(fā)性免疫反應(yīng)，而嗜酸性粒細胞對Th2免疫具有多方面的調(diào)節(jié)作用。首先，定居于消化道的嗜酸性粒細胞通過分泌細胞因子(如IL-4、IL-13、IL-25)，募集并誘導(dǎo)T細胞向Th2極化，為Th2免疫反應(yīng)提供早期啟動信號；其次，嗜酸性粒細胞不僅能直接向抗原激活和未激活的T細胞遞呈抗原，還能通過影響樹突狀細胞成熟狀態(tài)和遞呈抗原功能，促進Th2免疫反應(yīng)。此外，嗜酸性粒細胞與腸道固有膜內(nèi)的IgA+漿細胞相互作用，分泌的IgA+漿細胞發(fā)育和存活所需的激活增殖誘導(dǎo)配體(APRIL)和TGF-β1能誘導(dǎo)腸道B細胞的Ig類別轉(zhuǎn)換并促進分泌性IgA產(chǎn)生，而IgA介導(dǎo)腸道黏膜體液免疫是保護腸黏膜的第一道防線并參與維持腸道微生態(tài)平衡[10,31-32]。此外，嗜酸性粒細胞分泌的IL-25和吲哚胺2，3-雙加氧酶能選擇性地促進Th1凋亡，而嗜酸性粒細胞對Th1免疫反應(yīng)的抑制作用與幽門螺桿菌在胃內(nèi)定植有關(guān)[33]。小腸嗜酸性粒細胞通過不斷分泌大量IL-1Rα來抑制Th17的分化[34]，但嗜酸性細胞來源的IL-1β卻能促進幼稚T細胞向調(diào)節(jié)性T細胞分化。

5 總結(jié)

嗜酸性粒細胞是具有多種功能的固有免疫細胞，既能導(dǎo)致消化道組織損傷，也可參與維持消化道組織及其免疫平衡。嗜酸性粒細胞能對病原和組織損傷等刺激迅速釋放顆粒蛋白，不僅能清除病原和修復(fù)損傷，還能啟動繼發(fā)性免疫反應(yīng)。嗜酸性粒細胞通過影響T細胞、B細胞的成熟和分泌多種細胞因子調(diào)節(jié)繼發(fā)性免疫反應(yīng)。目前關(guān)于嗜酸性粒細胞功能多樣性的影響因素和調(diào)節(jié)機制尚不清楚。隨著對消化道內(nèi)嗜酸性粒細胞在消化道組織及其免疫平衡中作用和調(diào)節(jié)機制的深入研究，靶向嗜酸性粒細胞功能的調(diào)節(jié)將成為治療許多消化道疾病的新方向和潛在的有效方法。