2型固有淋巴細(xì)胞在哮喘發(fā)生中的作用研究進(jìn)展

劉北星，朱文文，王 佳，趙 娜，劉煒煒

(中國醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 病原生物學(xué)教研室，遼寧 沈陽 110122)

支氣管哮喘是一種嚴(yán)重危害公眾健康的呼吸道異質(zhì)性疾病。據(jù)統(tǒng)計(jì)全球約有 3億人不同程度受到哮喘的困擾。WHO預(yù)測隨著環(huán)境污染等不利因素的加劇，至2025年哮喘患者將增至4億人。我國哮喘患者已從10年前的不足2 000萬增至3 000萬，且發(fā)病率及由哮喘導(dǎo)致的死亡人數(shù)仍呈逐年上升趨勢。哮喘發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，諸多因素包括遺傳及環(huán)境因素等均可導(dǎo)致哮喘的形成或誘發(fā)哮喘發(fā)作。在哮喘發(fā)病相關(guān)機(jī)制研究中，免疫學(xué)相關(guān)機(jī)制最為引人關(guān)注且研究較為深入。通常認(rèn)為存在于幾乎所有哮喘患者，尤其是過敏性哮喘患者肺組織內(nèi)的變應(yīng)原特異性CD4+Th2細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞及嗜堿粒細(xì)胞是氣道炎癥(Airway inflammation)和氣道高反應(yīng)性(Airway hyper-reactivity, AHR)的主要效應(yīng)細(xì)胞[1]。有文獻(xiàn)報(bào)道CD4+Th2細(xì)胞來源的Th2型細(xì)胞因子在支氣管哮喘發(fā)生發(fā)展中占有重要地位。Th2細(xì)胞分泌的白細(xì)胞介素(IL)-4可活化變應(yīng)原特異性B淋巴細(xì)胞，誘導(dǎo)其產(chǎn)生抗原特異性IgE抗體；CD4+Th2細(xì)胞也可分泌IL-5、IL-9及IL-13，促進(jìn)肥大細(xì)胞和嗜酸粒細(xì)胞的分化與成熟，或增加呼吸道黏液分泌及氣道高反應(yīng)性[2-4]等。然而，盡管CD4+Th2細(xì)胞可能在多數(shù)具有典型特征的哮喘發(fā)生中處于重要地位，諸多臨床實(shí)際病例和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，哮喘發(fā)病機(jī)制多樣且復(fù)雜，而不單純是Th2細(xì)胞及其介導(dǎo)的Th2優(yōu)勢應(yīng)答。由環(huán)境因素，如空氣污染 (煙、汽車尾氣和臭氧等)、應(yīng)激、肥胖和病毒感染誘發(fā)的非過敏性哮喘，似乎就與Th2細(xì)胞無關(guān)[5-7]。IFN-γ、IL-17、中性粒細(xì)胞等非Th2型因子和細(xì)胞也經(jīng)常在哮喘患者，尤其是皮質(zhì)類固醇抗性哮喘患者的肺組織中被發(fā)現(xiàn)[8]。在很多情況下，以Th2為靶點(diǎn)的治療，如使用抗IL-4單克隆抗體或使用IL-5拮抗劑的哮喘患者并未達(dá)到理想的治療效果[9]，提示除Th2細(xì)胞外，尚有其他固有或適應(yīng)性免疫細(xì)胞在哮喘的形成和發(fā)作中發(fā)揮重要作用。非T、非B的2型固有淋巴細(xì)胞(Type 2 innate lymphoid cells, ILC2s)在2010年被發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)已明確ILC2s是參與Th2型應(yīng)答及介導(dǎo)Th2型應(yīng)答相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵固有免疫細(xì)胞。本文將圍繞ILC2s，闡述其在支氣管哮喘發(fā)生發(fā)展中的作用及相關(guān)作用機(jī)制。

1 ILC2s的來源、組織分布及特性

2型固有淋巴細(xì)胞隸屬于缺乏抗原識別受體、無法針對抗原產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答的ILCs家族。ILCs來源于共同淋巴樣前體細(xì)胞(Common lymphoid progenitors, CLPs)[10]。共同淋巴樣前體細(xì)胞在發(fā)育微環(huán)境中的多種因子作用下，經(jīng)過自然殺傷細(xì)胞前體細(xì)胞及共同輔助性固有淋巴樣細(xì)胞前體細(xì)胞(Common helper innate lymphoid progenitors, ChILP)階段，最終分化發(fā)育為固有淋巴樣細(xì)胞，即ILCs。依據(jù)其轉(zhuǎn)錄因子的不同，ILCs可分為3個(gè)主要細(xì)胞亞群，即表達(dá)T-bet分泌IFN-γ的ILC1s亞群；表達(dá)GATA3分泌IL-5和IL-13的ILC2s亞群，以及表達(dá)RORγ分泌IL-17和IL-22的ILC3s亞群[11]。

2010年，ILCs中的2型固有淋巴細(xì)胞亞群在腸脂肪相關(guān)組織-脂肪相關(guān)淋巴簇(Fat-associated lymphoid clusters, FALC)中被發(fā)現(xiàn)[12]。FALC中的2型固有淋巴細(xì)胞數(shù)量龐大，占FALC細(xì)胞總數(shù)的20%～40%。之后，ILC2s又相繼在嚙齒類動物的脾、肺、淋巴結(jié)等組織中被檢測到[13-14]。人體內(nèi)的ILC2s主要分布于腸、肺、腭扁桃體和外周血，新生兒體內(nèi)的ILC2s數(shù)量明顯高于成年人。文獻(xiàn)報(bào)道ILC2s在新生兒肺部總細(xì)胞的占比約為0.2%，而腸道中的ILC2s比例可高達(dá)2%。但在成年人組織器官中ILC2s比例較低，通常不足0.1%，外周血中ILC2s數(shù)量更為稀少，僅占總血細(xì)胞數(shù)量的0.01%～0.03%[15]。

作為非T、非B的淋巴樣細(xì)胞，2型固有淋巴細(xì)胞低表達(dá)或不表達(dá)包括CD3、CD4、CD5、CD8、CD11b、Gr-1、CD19、B220、NK1.1、TCRδ等在內(nèi)的Lineage標(biāo)識分子，但c-Kit、Sca-1、Thy1.2及IL-33受體ST2表達(dá)于ILC2s表面。IL-25、IL-33或胸腺基質(zhì)淋巴生成素(TSLP)是ILC2s的經(jīng)典活化因子，可誘導(dǎo)ILC2s活化并刺激其擴(kuò)增及大量分泌IL-5、IL-9、IL-13等Th2型細(xì)胞因子[12-14,16]。鑒于ILC2s強(qiáng)大的Th2型細(xì)胞因子分泌能力以及輔助B細(xì)胞產(chǎn)生抗體的能力，此類細(xì)胞最初曾被稱為天然輔助細(xì)胞、Nuocytes或2型多能祖細(xì)胞[12-14]。

2 ILC2s生物學(xué)功能及其活化調(diào)控因子

盡管ILC2s總細(xì)胞數(shù)量遠(yuǎn)不如機(jī)體內(nèi)的CD4+Th2細(xì)胞數(shù)量龐大，但活化后的ILC2s具有比CD4+Th2細(xì)胞更強(qiáng)大的生物學(xué)活性。利用真菌或木瓜蛋白酶變應(yīng)原誘發(fā)的哮喘實(shí)驗(yàn)動物模型，研究者發(fā)現(xiàn)小鼠肺組織內(nèi)ILC2s數(shù)量明顯增多，且大量分泌Th2型細(xì)胞因子IL-5和IL-13，導(dǎo)致氣道嗜酸細(xì)胞增多和黏液分泌亢進(jìn)[17-18]。在卵清蛋白或屋塵螨誘發(fā)的過敏性哮喘中，肺組織ILC2s與CD4+T細(xì)胞同為IL-5和IL-13的重要來源細(xì)胞[19]?；罨疘LC2s來源的IL-13也是介導(dǎo)糖脂類抗原誘發(fā)的氣道高反應(yīng)性關(guān)鍵因子[20]。有文獻(xiàn)報(bào)道，即便缺少適應(yīng)性免疫應(yīng)答，ILC2s仍可針對IL-33發(fā)生應(yīng)答，進(jìn)而分泌Th2型細(xì)胞因子，誘發(fā)氣道炎癥和氣道高反應(yīng)性[17-18]。

ILC2s生物學(xué)效應(yīng)的發(fā)揮依賴其活化后分泌的細(xì)胞因子、生物活性介質(zhì)，以及其表達(dá)的關(guān)鍵膜分子。ILC2s活化后分泌的細(xì)胞因子主要為Th2型細(xì)胞因子，如IL-4、IL-5、IL-9和IL-13[17-20]。生物活性介質(zhì)包括雙調(diào)蛋白(Amphiregulin, AREG)及新近發(fā)現(xiàn)的通過CRTH2受體以autologous形式促進(jìn)ILC2s功能的前列腺素D2[21-22]?；罨腎LC2s也可高表達(dá)MHCII類分子及OX40L參與抗原提呈，誘導(dǎo)適應(yīng)性CD4+T細(xì)胞活化[23]。

隸屬于IL-1家族成員的IL-33是ILC2s的經(jīng)典活化因子，其特異性配體是廣泛表達(dá)于多種組織細(xì)胞表面的ST2。ILC2s高水平表達(dá)IL-33受體ST2，是IL-33作用的重要靶細(xì)胞。ILC2s可在IL-33刺激下大量分泌Th2型細(xì)胞因子，尤其是IL-5和IL-13，介導(dǎo)變應(yīng)原誘導(dǎo)的Th2型應(yīng)答[24]。TNF超家族成員也提供給ILC2s活化的強(qiáng)信號。TNF樣細(xì)胞因子1A通過死亡受體3誘導(dǎo)ILC2s分泌IL-5和IL-13[25-26]。ILC2s表達(dá)糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的TNFR相關(guān)蛋白(GITR)，針對GITR的激動劑增強(qiáng)人ILC2s IL-5和IL-13分泌能力[27]。鑒于死亡受體3和GITR共享NF-kB和MAPK 信號通路，故推測這些ILC2s活化因子可能主要是通過NF-kB 和MAPK信號通路活化ILC2s[28]。

ILC2s活化調(diào)控蛋白包括IL-25、TSLP、類花生酸類物質(zhì)，以及神經(jīng)介質(zhì)U(NMU)、血管活性腸肽(VIP)和降鈣素基因相關(guān)多肽(CGRP)等多種神經(jīng)肽。研究證實(shí)肺組織細(xì)胞所分泌的神經(jīng)多肽能直接刺激肺局部停駐的ILC2s，誘導(dǎo)其活化并分泌Th2型細(xì)胞因子IL-5[29]。血管活性腸肽也能刺激腸道內(nèi)ILC2s活化，促進(jìn)其分泌IL-5，進(jìn)而調(diào)控腸組織內(nèi)嗜酸細(xì)胞穩(wěn)態(tài)[30]。

3 ILC2s與過敏性支氣管哮喘

有證據(jù)表明ILC2s參與了小鼠及人類的過敏性哮喘[31-32]。在吸入木瓜蛋白酶或重組IL-33誘發(fā)的嗜酸性哮喘實(shí)驗(yàn)動物模型中，缺乏T、B及ILC2s的Rag2-/-Il2rg-/-鼠的氣道炎性反應(yīng)明顯輕于缺乏T、B細(xì)胞但存在ILC2s的Rag2-/-鼠。將鼠來源的ILC2s回輸至Rag2-/-Il2rg-/-鼠，可顯著提高木瓜蛋白酶或重組IL-33誘發(fā)的氣道炎癥和氣道高反應(yīng)性，提示ILC2s可獨(dú)立誘發(fā)氣道炎性反應(yīng)，而不依賴于適應(yīng)性免疫[31]。臨床研究也發(fā)現(xiàn)哮喘患者外周血及支氣管肺泡灌洗液中ILC2s數(shù)量明顯高于健康對照人群，且肺泡灌洗液中ILC2s增加程度與肺功能的下降程度密切相關(guān)。此外，激素依賴型重癥嗜酸性哮喘患者外周血及痰液中也可檢測到大量ILC2s[32]，進(jìn)一步證實(shí)ILC2s在支氣管哮喘形成和發(fā)作中的關(guān)鍵地位。

在變應(yīng)原誘發(fā)的過敏性氣道炎癥中，ILC2s的生物學(xué)活性受到其他固有或適應(yīng)性免疫細(xì)胞的影響。例如，嗜堿性粒細(xì)胞通過分泌IL-4活化肺ILC2s[33]；IL-33激活的肥大細(xì)胞不僅可以通過釋放如白三烯D4和前列腺素D2等生物活性介質(zhì)誘導(dǎo)ILC2s活化，也可通過誘導(dǎo)Treg增殖抑制ILC2s生物學(xué)活性[31]；在小鼠過敏性哮喘模型中，ILC2s表達(dá)的OX40L與活化CD4+T細(xì)胞表面的OX40相互作用，激活CD4+Th2細(xì)胞，誘導(dǎo)其分泌Th2型細(xì)胞因子[34]。ILC2s也可表達(dá)MHC-II類分子，參與抗原提呈，誘導(dǎo)抗原特異性CD4+細(xì)胞活化；而T細(xì)胞來源的IL-2又反過來作用于ILC2s，促進(jìn)其進(jìn)一步增殖并分泌IL-13[35]。研究發(fā)現(xiàn)ILC2s來源的IL-13對活化肺樹突狀細(xì)胞向引流淋巴結(jié)游走起了至關(guān)重要的作用[36]。最近有文獻(xiàn)報(bào)道在蠕蟲介導(dǎo)的肺炎癥應(yīng)答中，ILC2s對啟動和激活Th2細(xì)胞的作用似乎并不明顯及必需[37]。因此，深入探討ILC2s在不同實(shí)驗(yàn)動物模型及臨床疾病中的作用，對加深認(rèn)識和進(jìn)一步了解ILC2s在相關(guān)疾病形成及發(fā)展中的作用地位十分重要。

4 ILC2s與呼吸道合胞病毒感染誘發(fā)的非過敏性哮喘

研究證實(shí)某些病毒感染呼吸道上皮細(xì)胞后，可誘導(dǎo)其分泌前炎性細(xì)胞因子或警示因子如IL-25、IL-33，活化呼吸道局部ILC2s，導(dǎo)致氣道Th2優(yōu)勢應(yīng)答，并與哮喘的發(fā)作或加重密切相關(guān)。在病毒感染加重或誘發(fā)的支氣管哮喘中，呼吸道合胞病毒(Respiratory syncytial virus, RSV)感染誘發(fā)的急性哮喘最為常見。

RSV是引起嬰幼兒毛細(xì)支氣管炎和肺炎的主要病原體，可導(dǎo)致感染患兒出現(xiàn)呼吸困難、喘息、哮鳴以及紫紺等哮喘樣癥狀。臨床統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2歲以內(nèi)的嬰幼兒幾乎都罹患過呼吸道合胞病毒感染，其中相當(dāng)一部分患兒需入院治療。嬰幼兒期嚴(yán)重RSV下呼吸道感染如RSV毛細(xì)支氣管炎和肺炎，顯著增加了兒童期及青少年期哮喘和過敏性疾病的患病率。究其原因，可能與RSV感染誘導(dǎo)與過敏性疾患密切相關(guān)的Th2型細(xì)胞因子分泌及特異性IgE抗體產(chǎn)生有關(guān)[38-39]。然而，也有相反研究證實(shí)初次RSV感染可在BALB/c鼠體內(nèi)誘導(dǎo)較強(qiáng)的Th1型免疫應(yīng)答，產(chǎn)生高水平的Th1型細(xì)胞因子IFN-γ和TNF-α，下調(diào)Th2型免疫反應(yīng)[40]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，RSV感染能否影響變應(yīng)原誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答并預(yù)兆以后哮喘的發(fā)生，與RSV感染和變應(yīng)原暴露的時(shí)間間隔密切相關(guān)。OVA致敏前的RSV感染可通過IFN-γ調(diào)節(jié)機(jī)制，降低變應(yīng)原誘導(dǎo)的氣道高反應(yīng)，抑制IL-13產(chǎn)生，減輕嗜酸性粒細(xì)胞肺組織浸潤[41]；OVA致敏期間的RSV感染抑制OVA誘導(dǎo)的Th2型細(xì)胞因子分泌，顯著減低IL-13 表達(dá)水平[42]；而OVA致敏激發(fā)豚鼠后感染RSV，則氣道反應(yīng)性顯著升高，Th2型細(xì)胞因子分泌增多，嗜酸性粒細(xì)胞肺組織浸潤程度加深[43]。我們的研究也發(fā)現(xiàn)RSV初次感染若發(fā)生在變應(yīng)原致敏前，則可降低變應(yīng)原所誘導(dǎo)的IL-4、IL-5分泌，下調(diào)血清特異性IgE和IgG1抗體的產(chǎn)生[44]。這些研究結(jié)果均提示呼吸道合胞病毒感染與氣道高反應(yīng)性和氣道炎癥應(yīng)答的關(guān)聯(lián)性。

病毒感染誘發(fā)或加重哮喘的免疫學(xué)機(jī)制之一是病毒感染導(dǎo)致的ILC2s活化。我們研究發(fā)現(xiàn)，在RSV感染誘發(fā)的急性非過敏性哮喘中，肺ILC2s在感染早期便快速活化、擴(kuò)增，并大量分泌Th2型細(xì)胞因子IL-13；過繼回輸肺ILC2s導(dǎo)致RSV急性哮喘鼠肺組織內(nèi)IL-5、IL-13水平明顯增加，嗜酸細(xì)胞肺浸潤程度加重，氣道高反應(yīng)性也顯著上升，提示ILC2s是介導(dǎo)RSV急性哮喘的關(guān)鍵效應(yīng)細(xì)胞[45-46]。ILC2s不能識別特異性抗原或病原體相關(guān)分子模式(Pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)[47-48]，因此在感染早期快速活化ILC2s的因素中，ILC2s經(jīng)典活化因子IL-33最引人注意。研究顯示，RSV感染可增加BALB/c鼠肺組織內(nèi)IL-33表達(dá)水平；分選肺ILC2s體外與重組IL-33共培養(yǎng)可觀測到ILC2s生物學(xué)活性的增強(qiáng)；體內(nèi)中和IL-33可一定程度上阻斷RSV急性哮喘鼠肺ILC2s的擴(kuò)增及其IL-5、IL-13分泌活性[45-46]，提示在RSV感染誘發(fā)急性非過敏性哮喘發(fā)生過程中，IL-33活化的ILC2s發(fā)揮重要作用。

ILC2s不僅參與病毒感染誘發(fā)的肺組織病理，也可通過分泌雙調(diào)蛋白維持肺穩(wěn)態(tài)。有研究發(fā)現(xiàn)耗竭ILCs導(dǎo)致小鼠氣道上皮完整性喪失、肺功能減退和氣道重塑的受損，而這些改變均可通過ILC2s分泌的雙調(diào)蛋白得以修正[49]。ILC2s似乎具有雙重作用，或誘導(dǎo)炎癥或維持氣道上皮完整性，其作用的發(fā)揮取決于病原體感染強(qiáng)度或感染時(shí)間。

5 展 望

作為一種新型固有淋巴細(xì)胞，ILC2s的發(fā)現(xiàn)為深入了解Th2優(yōu)勢應(yīng)答在過敏性及非過敏性哮喘形成和發(fā)作中的免疫學(xué)機(jī)制研究，提供了新思路和新靶標(biāo)。盡管近些年對ILC2s在哮喘發(fā)病中的作用研究取得了令人欣慰的研究結(jié)果，但尚有許多問題沒有解決。例如肺組織內(nèi)ILC2s的分化和來源，在哮喘發(fā)生過程中ILC2s與其他免疫細(xì)胞的相互作用及作用機(jī)制，調(diào)控ILC2s活化的調(diào)控因子，以及在不同臨床相關(guān)疾病中ILC2s的作用地位等，均有待于進(jìn)一步研究探索。

鑒于ILC2s強(qiáng)大的Th2型細(xì)胞因子分泌能力，以ILC2s為靶點(diǎn)的哮喘相關(guān)研究必將為臨床支氣管哮喘的預(yù)防和治療提供更多的選擇。阻斷ILC2s活化調(diào)控因子或膜分子進(jìn)而抑制ILC2s活化的單克隆抗體、可阻斷ILC2s活化信號通路的小分子抑制劑等均有望開發(fā)研制成為新型抗哮喘藥物。深入研究探討ILC2s的生物學(xué)作用及相關(guān)作用機(jī)制，對進(jìn)一步闡明哮喘免疫學(xué)發(fā)病機(jī)制以及開發(fā)研制哮喘治療新藥具有重要意義。