第2組先天性淋巴細胞在變應性鼻炎先天性和適應性免疫應答中的作用①

劉 英 孫亞寧 曾佐靜 彭順林

(成都中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院耳鼻喉科，成都 610075)

變應性鼻炎(allergic rhinitis,AR)是一種常見的由IgE介導的變態(tài)反應性疾病，通常為易感群體暴露于空氣過敏原后發(fā)作?？諝庵械倪^敏原通過發(fā)揮其蛋白酶活性而進入鼻黏膜表面的抗原呈遞細胞(antigen presenting cell，APC)，如樹突狀細胞(dentritic cells,DC)。APC攝取、加工和處理抗原，隨后抗原多肽由主要組織相容性復合物Ⅱ類(major histocompatibility complex class Ⅱ，MHCⅡ)呈遞給CD4+T細胞產生T輔助細胞(T helper cells,Th)激活的第一信號，同時APC與CD4+T細胞表面的共刺激分子相互結合并產生Th細胞激活的第二信號導致Th活化，并刺激CD4+T細胞增殖為Th2細胞，Th2細胞可釋放細胞因子從而介導過敏反應。Th2細胞及ILC2s產生的IL-4可使B細胞產生大量過敏原特異性IgE，而IgE可與鼻黏膜表面的肥大細胞(mast cell，MC)、嗜堿性粒細胞及APC表面的高親和力受體結合，導致肥大細胞脫粒、炎癥介質合成及細胞因子釋放，從而引起鼻塞、噴嚏、清涕及鼻癢等癥狀[1-2]。AR的發(fā)病機制復雜，涉及大量先天性和適應性免疫應答[2]。近年研究發(fā)現第2組先天淋巴細胞(group 2 innate lymphoid cells,ILC2s)在先天和適應性免疫系統(tǒng)與多種細胞相互作用并介導各種過敏性疾病發(fā)生，且其在組織中的數量與AR嚴重程度呈正相關，提示調節(jié)ILC2s表達是治療AR的關鍵環(huán)節(jié)[3]。

1 ILC2s的來源與功能

先天性淋巴細胞(innate lymphoid cells，ILCs)是近年發(fā)現的先天免疫系統(tǒng)的重要效應細胞，來源于淋巴祖細胞，具有典型的淋巴細胞結構，但缺乏識別其他免疫細胞類型的細胞表面分子的表達，因此被定義為細胞譜系標記陰性(Lin-)細胞[4-5]。ILC2s是ILCs的亞組，主要表達轉錄因子GATA3，并產生IL-4、IL-5、IL-6、IL-9、IL-13、雙調蛋白(amphiregulin，AREG)及粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF)[5]。ILC2s的活化是過敏原和其他抗原(包括病毒)的下游響應，其激活機制較為復雜，需要來自其他細胞類型的激活信號并通過刺激多種信號通路導致GATA3磷酸化最終被激活，并分泌大量Th2細胞因子參與AR炎癥反應[6]。

2 ILC2s與免疫系統(tǒng)的關系

ILC2s可直接或間接與其他類型的細胞相互作用，包括來自先天性免疫系統(tǒng)的上皮細胞、NK細胞、巨噬細胞(macrophages，Mφ)、DC、MC、嗜酸性粒細胞(eosinophils,EOS)和嗜堿性粒細胞，以及適應性免疫系統(tǒng)的T、B細胞等[7]。上皮細胞和其他類型的免疫細胞在響應過敏原入侵后分泌的細胞因子是ILC2s的活化信號，激活后的ILC2s可促進T、B細胞增殖發(fā)育，通過分泌大量Th2細胞因子和IgE介導AR免疫反應?？傊?，ILC2s與不同類型細胞的作用奠定了ILC2s在先天性免疫系統(tǒng)和適應性免疫系統(tǒng)中的橋梁地位。

2.1ILC2s與先天性免疫系統(tǒng) ILC2s作為先天免疫系統(tǒng)的細胞，過敏原入侵后通過接收來自先天免疫細胞的活化信號被激活，活化后的ILC2s可分泌大量Th2細胞因子通過作用于不同的免疫細胞引起炎癥介質及炎癥細胞增殖、募集，從而介導鼻部過敏反應(圖1)。

胸腺基質淋巴生成素(thymic stromal lymphopoi-etin，TSLP)、IL-33和IL-25是激活ILC2s的刺激細胞因子。過敏原入侵后，上皮細胞、EOS、嗜堿性粒細胞及Mφ迅速分泌細胞因子IL-25、IL-33作為上游信號激活ILC2s介導炎癥反應。IL-33通過與其特異性主要受體(suppression of tumorigenicity 2，ST2)和IL-1受體輔助蛋白(IL-1 receptor accessory protein，IL1RAP)形成的異二聚體結合，IL-25與IL-17RA和IL-17RB組成的異二聚體受體結合，兩者通過激活MAPKs/NF-κB信號通路活化ILC2s并產生IL-5和IL-13，IL-5可通過激活EOS從而介導過敏反應，IL-13可提高氣道高反應性從而加重AR的過敏性癥狀[8-10]。來源于黏膜和上皮組織的TSLP受體是TSLPR和IL-7Rα的異二聚體，表達于人ILC2s，TSLP通過與其受體結合促進ILC2s增殖與發(fā)育并誘導人血液和鼻息肉中的ILC2s分泌IL-4、IL-5及IL-13，增強ILC2s的轉錄因子GATA3表達從而加重鼻部變態(tài)反應[11]。研究表明，木瓜蛋白酶誘導的先天性Th2反應啟動模型中，小鼠體內的TSLP可刺激嗜堿性粒細胞產生IL-4從而激活ILC2s[12]。

圖1 ILC2s與先天性免疫細胞的相互作用Fig.1 Interaction of ILC2s and adaptive immune cells

γ鏈家族細胞因子和腫瘤壞死因子超家族可協同其他細胞因子激活ILC2s。γ鏈家族的細胞因子有IL-2、IL-7和IL-9，通過共同的γ鏈受體發(fā)出信號，通過激活JAK/STAT信號通路調節(jié)ILC2s增殖和維持其功能[13-14]。IL-2來源于抗原活化后的CD4+T細胞，通過協同IL-25和IL-33作用于ILC2s，誘導大量Th2細胞因子產生從而引發(fā)炎癥[7，15]。此外，IL-2還可促進ILC2s產生IL-9，而IL-9可通過刺激肥大細胞產生IL-2，間接促進ILC2s活化與發(fā)育[16]。說明IL-9可通過自分泌形式增強LIC2s活性并誘導Th2細胞因子產生。IL-7由上皮細胞和基質細胞產生，激活ILC2s的途徑是與其他細胞因子發(fā)揮協同刺激作用[7]。TNF樣細胞因子1(TL1A)是腫瘤壞死因子超家族成員，由DC和M?響應Toll樣受體和Fc受體交聯產生，通過與其受體-死亡受體3(DR3)結合可誘導ILC2s產生IL-5、IL-6和IL-13，從而介導炎癥反應[17-18]。

前列腺素(PGs)和白三烯(LTs)是由活化的MC、M?、EOS和DC產生的脂質介質，可引起鼻部血管擴張、水腫、鼻塞和鼻黏膜充血，刺激腺體和杯狀細胞分泌黏液，導致AR患者鼻部癥狀[2，19]。前列腺素D2(prostaglandin D2，PGD2)是PGs的一種亞型，其受體CRTH2表達于Th2細胞、EOS及ILC2s，且CRTH2由活化的MC產生，可協同其他炎癥因子參與炎癥反應[19]。PGD2和CRTH2結合后通過誘導ILC2s遷移并產生IL-4、IL-5、IL-13、IL-9及GM-CSF引發(fā)炎癥[20]。LTC4、LTD4、LTE4統(tǒng)稱為半胱氨酰白三烯(CysLT)。研究表明，CysLT可誘導ILC2s快速產生IL-4、IL-5和IL-13，但孟魯司特鈉可通過拮抗LTD4降低細胞因子水平[21]。VON MOLTKE等[22]研究發(fā)現鈣調神經磷酸酶抑制劑環(huán)孢菌素A(cyclosporine A，CyA)可特異性地抑制LTC4從而抑制LIC2s激活，間接證明了LTC4活化可激活LIC2s。進一步研究發(fā)現，LTC4激活LIC2s的機制是LTC4通過誘導NFAT向細胞核易位完成對ILC2s的激活，表明脂質可通過CA2+/NFAT信號通路激活ILC2s。

局部組織中的細胞相互作用可調節(jié)ILC2s分泌細胞因子的功能。ICOS是T細胞原型共刺激分子CD28中的一員，其配體ICOSL來源于APC、B、T細胞及ILC2s，可通過炎癥信號在外周組織中表達上調[23-24]。MAAZI等[24]發(fā)現在IL-33誘導的氣道炎癥小鼠模型中，ICOS缺陷小鼠的炎癥細胞因子和ILC2s數量比對照組更少，并發(fā)現ICOS-ICOSL通過刺激STAT5信號傳導促進ILC2s增殖與細胞因子分泌。

總之，活化后的ILC2s通過產生IL-5、IL-13促進EOS發(fā)育、活化和募集，同時EOS可與IL-33協同分泌IL-4從而維持ILC2s功能[25-26]。ILC2s產生的IL-13可通過抑制MC的促炎作用減少IL-6和TNF-α的產生。另一方面，ILC2s活化后分泌的IL-9可刺激MC產生IL-2，而IL-2是ILC2s的刺激細胞因子[27]。來源于ILC2s的IL-13可誘導DC遷移至引流淋巴結并促進CD4+T分化為細胞Th2細胞，同時DC還可通過分泌TLIA從而促進ILC2s活化[16，28]。另外，ILC2s活化后產生的AREG可修復感染后的上皮組織損傷[6]。綜上所述，ILC2s的活化需要來自先天免疫細胞的激活信號，而活化后的ILC2s可通過分泌Th2細胞因子調節(jié)免疫細胞表達。

2.2ILC2s與適應性免疫系統(tǒng) 適應性免疫中的T細胞和B細胞在AR發(fā)病機制中發(fā)揮核心作用，可大量識別外源抗原且分泌Th2細胞因子和IgE[28]。ILC2s對過敏反應發(fā)生發(fā)展的作用與其促進T、B細胞增殖發(fā)育及其自身分泌Th2細胞因子密切相關(圖2)。

ILC2s可作為APC通過加工、呈遞抗原從而參與CD4+T細胞活化，并產生IL-4、IL-5、IL-13參與炎癥反應。HEPWORTH等[29]發(fā)現ILC2s和ILC3s表面都表達了參與MHCⅡ抗原加工和呈遞的轉錄物，且ILC2s可在主要相容組織類的背景下加工外源蛋白并呈遞肽抗原[30]。MIRCHANDANI等[31]認為ILC2s可通過表達MHCⅡ并呈遞抗原從而促進CD4+T細胞向Th2細胞分化。DRAKE等[32]的研究表明共刺激分子OX4O/OX40L可有效促進ILC2s參與CD4+T細胞活化，發(fā)現阻斷ICAM-1和OX40不影響ILC2s促進Th2細胞分化，表明可能存在其他細胞表面蛋白參與這一過程。ILC2s還通過分泌細胞因子IL-6促進Th2細胞活化，而Th2細胞分泌的IL-2同樣是ILC2s的活化信號，表明ILC2s和Th2細胞可相互作用并通過分泌大量Th2細胞因子介導免疫反應[33-34]。

ILC2s可通過分泌IL-4、IL-5、IL-6等參與B細胞類別轉換。研究表明，ILC2在脂肪相關淋巴樣簇(FALC)中分泌的IL-5和IL-6可幫助B細胞產生抗體，并促進B-1細胞自我更新和產生IgA[35]。ILC2s還可通過分泌IL-4使B細胞轉化為IgE并將效應細胞募集于鼻黏膜從而介導經典的AR超敏反應[36]。ICOS是ILC2s的共刺激分子，可與B細胞上的ICOSL結合并參與調控B細胞生發(fā)反應和類型轉換[37]。

Treg可通過分泌TGF-β和IL-10和誘導其細胞表面的ICOS與ILC2s的ICOSL結合2種途徑抑制ILC2s。ILC2s可通過分泌IL-4抑制Treg細胞在食物過敏中的調控功能[38]。此外，ILC2s分泌的AREG通過MAP激酶信號傳導途徑增強對Treg細胞的抑制功能[39]。

ILC2s的調節(jié)機制絡較為復雜，關于ILC2s與適應性免疫系統(tǒng)的關系仍有待進一步研究?？傊琁LC2s可調節(jié)T、B細胞的免疫功能，而T細胞也影響ILC2s的發(fā)育和功能維持。

3 ILC2s與AR

AR的發(fā)病機制涉及多種細胞的激活和累積，包括MC、EOS、T、B細胞和DC，最終導致大量IgE和Th2細胞因子在鼻黏膜累積，并產生組胺、白三烯等炎癥介質引起AR患者鼻塞、噴嚏和清涕等鼻部過敏性癥狀。研究表明，ILC2s與AR密切相關，貓過敏原致敏AR患者鼻腔暴露于過敏原4 h后，患者外周血中ILC2s的比例迅速上升[40]。FAN等[41]發(fā)現屋塵螨(house dust mites，HDM)-AR患者PBMC的ILC2s頻率增高。ZHU等[42]的研究表明ILC2s在AR患者和AR小鼠鼻黏膜中的表達水平高于對照組，且miR-155可上調ILC2s表達，提示可通過抑制miR-155降低ILC2s表達從而治療AR。研究表明AR患者在接受特異性免疫治療(specific immunotherapy,SIT)后，ILC2s表達降低，與AR患者相反，SIT治療后的患者PBMC上ILC2s數量更多，ILC1s/ILC2s的相對平衡可能是評價SIT是否有效的潛在指標[43]。

圖2 ILC2s與適應性免疫細胞的相互作用Fig.2 Interaction of ILC2s and adaptive immune cells

動物和臨床試驗顯示ILC2s在啟動和誘導AR過敏反應中起關鍵作用，通過靶向上游信號抑制ILC2s活化可能是治療過敏性疾病尤其是AR的潛在途徑[44-45]。多項研究已通過靶向IL-33、IL-25間接說明ILC2s對過敏性氣道疾病的促進作用。LIU等[46]通過采用中和抗體阻斷IL-33處理的卵清蛋白-明礬模型的炎癥反應，結果表明BAL中的EOS、IL-4、IL-5、IL-13及血清IgE表達明顯降低，且炎癥浸潤得到改善。BALLANTYNE等[47]采用抗IL-25的中和抗體作用于過敏性氣道疾病小鼠模型，結果表明給予抗IL-25后，小鼠體內IL-5、IL-13及血清IgE表達降低，嗜酸性粒細胞浸潤和杯狀細胞增生得到明顯改善。除細胞因子的中和抗體外，小分子抑制劑也可通過調節(jié)ILC2s有效緩解AR癥狀。臨床試驗表明，SB010是一種能夠切割和滅活GATA3 mRNA的新型DNA酶，可減輕過敏性哮喘患者過敏原激發(fā)后的晚期和早期哮喘反應[48]。GATA是ILC2s表達的轉錄因子，表明SB10可通過拮抗GATA抑制ILC2s表達，最終減輕哮喘和AR過敏反應[44]。STAT5抑制劑Pimozide在肺部炎癥模型中阻斷TSLP/STAT5通路并改善ILC2s的皮質類固醇抗性，表明Pimozide聯合皮質類固醇治療AR可能具有更好的療效[49]。ILC2s表達PGD2的受體CRTH2[19]。BI671800作為一種CRTH2拮抗劑，臨床試驗證明其可緩解環(huán)境攻擊室中過敏原暴露引起的AR過敏癥狀，且在200 mg劑量下安全，CRTH2拮抗劑可能通過抑制ILC2s功能而緩解AR癥狀[50]。

4 總結

本綜述主要介紹了ILC2s在免疫反應中的最新進展以及ILC2s如何通過介導先天性和適應性免疫反應從而導致AR。目前對于ILC2s在先天性和適應性免疫反應中的作用機制的理解尚處于起步階段，尤其對鼻組織中ILC2s特定作用的研究仍有待深入。更好地理解ILC2s對變應性疾病的調節(jié)和效應機制可提高對ILC2s與其他免疫細胞間相互作用的認識，還能促進開發(fā)和測試AR的新型臨床干預方法及針對ILC2s的靶向療法。