PNEC-ILC2神經(jīng)免疫通路在支氣管哮喘中的研究進(jìn)展

黃帥陽(yáng) 崔紅生 候丹 呂明圣 黃貴銳

1北京中醫(yī)藥大學(xué)第三附屬醫(yī)院（北京100029）；2北京中醫(yī)藥大學(xué)（北京100029）

支氣管哮喘（簡(jiǎn)稱哮喘）是由下呼吸道慢性炎癥和氣道高反應(yīng)引起的一種常見(jiàn)肺系疾病，臨床上哮喘患者常反復(fù)發(fā)作，全世界人口大約有三分之一的哮喘患者，每年有近250 萬(wàn)患者死于嚴(yán)重惡化，帶來(lái)了嚴(yán)重的健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)［1］，充分認(rèn)識(shí)哮喘的病理生理學(xué)和哮喘發(fā)生的病理機(jī)制是非常必要的。呼吸道經(jīng)常暴露在抗原和各種病原體中，呼吸道中的免疫細(xì)胞是抵抗這些病原體的第一道防御系統(tǒng)，既往認(rèn)為免疫炎癥機(jī)制貫穿于哮喘疾病發(fā)生發(fā)展的全過(guò)程，包括固有免疫和適應(yīng)性免疫，涉及的免疫細(xì)胞包括［2］：T 輔助2 型細(xì)胞（helper type 2 cells，Th2s）、2 型固有淋巴細(xì)胞（type 2 innate lymphoid cells，ILC2）、分泌IgE 的B細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞。ILC2s 上游的激活通路尚未完全清楚，研究發(fā)現(xiàn)肺神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞（pulmonary neuroendocrine cells，PNECs）可以與ILC2 形成神經(jīng)免疫模塊，PNECs 作為一種罕見(jiàn)氣道上皮細(xì)胞，具有神經(jīng)內(nèi)分泌功能，目前作為肺內(nèi)傳感器而備受關(guān)注，過(guò)敏原等有害刺激物可以通過(guò)激活呼吸道的感覺(jué)傳入神經(jīng)亞群，觸發(fā)防御性反應(yīng)，如呼吸暫停、咳嗽和支氣管痙攣［3］。PNEC-ILC2 神經(jīng)免疫通路激發(fā)產(chǎn)生肺部Th2 免疫炎癥，共同參與急慢性哮喘過(guò)程的調(diào)控，調(diào)節(jié)肺內(nèi)“神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫（neuroendocine-immune，NEI）”網(wǎng)絡(luò)可能成為未來(lái)哮喘防治的另一研究熱點(diǎn)。本文結(jié)合近年相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)PNEC-ILC2 神經(jīng)免疫通路在哮喘中的調(diào)控機(jī)制作一綜述。

1 PNEC 與哮喘

1.1 PENC 受神經(jīng)支配PNEC 于1954年首次被發(fā)現(xiàn)，它是肺內(nèi)一種罕見(jiàn)的、由神經(jīng)支配的氣道上皮細(xì)胞類型，PNEC 可簇聚形成菱形或卵圓形小體，即高特異性的神經(jīng)上皮小體（neuroepithelial bodies，NEBs），常存在于支氣管分支點(diǎn)連接處富集，是一種具有神經(jīng)內(nèi)分泌功能的特殊上皮細(xì)胞［4］。形態(tài)學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，NEBs 與味蕾、頸動(dòng)脈體的化學(xué)受體在結(jié)構(gòu)上有相似之處，PNEC 這種特殊分布和形態(tài)結(jié)構(gòu)特征可能是感知呼吸道缺氧條件和過(guò)敏原的最佳方式［5］。

目前研究報(bào)道NEBs 具有雙重感覺(jué)神經(jīng)纖維支配：一是迷走神經(jīng)結(jié)狀神經(jīng)節(jié)的鈣結(jié)合蛋白D28K 和P2X3 受體免疫神經(jīng)纖維；另一是背根神經(jīng)節(jié)的P 物質(zhì)（substance P，SP）和降鈣素基因相關(guān)肽（calcitoningene-related peptide，CGRP）免疫反應(yīng)性神經(jīng)纖維［6-7］。研究人員切斷大鼠左側(cè)迷走神經(jīng)發(fā)現(xiàn)NEBs 神經(jīng)末梢退化或消失，神經(jīng)節(jié)后副交感神經(jīng)應(yīng)激性增高，PNEC 數(shù)量、大支氣管內(nèi)血清素（serotonin，5-HT）和CGRP 的免疫染色陽(yáng)性細(xì)胞也明顯增加，表明迷走神經(jīng)具有支配、調(diào)節(jié)PNEC分化及分泌神經(jīng)活性物質(zhì)的功能［8］。

1.2 PENC 的神經(jīng)內(nèi)分泌功能PNEC 在電鏡下可觀察到胞漿內(nèi)有大量特征性的致密核心小泡（dense core vesicles，DCVs），直徑從60 ～200 nm 不等，形態(tài)各異；NEBs 受感覺(jué)神經(jīng)纖維相支配的同時(shí)，攜帶對(duì)缺氧、高碳酸血癥和尼古丁等多種刺激敏感的膜受體，這些膜受體受到內(nèi)、外界環(huán)境變化時(shí)會(huì)刺激DCVs 合成、儲(chǔ)存和釋放許多生物活性物質(zhì)，比如5-HT、鈴蟾肽/蛙皮素（bombesin）、CGRP、血管活性腸肽（vasoactive intestinal peptide，VIP）、降血鈣素、腦啡肽、生長(zhǎng)抑素、膽囊收縮素和SP［9］。研究證明在人體休息時(shí)，每分鐘大約有5 ～8 升空氣進(jìn)出肺部，空氣中O2和CO2的濃度不同，可能攜帶過(guò)敏原，這些信號(hào)可以被PNEC 感知、傳遞，并被加工成生理輸出，比如PNEC 可以感受外界低氧環(huán)境刺激，引起一系列的神經(jīng)沖動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)呼吸節(jié)律和肺的生理功能［10］。PNEC 在調(diào)節(jié)胎兒和新生兒肺的發(fā)育也發(fā)揮了關(guān)鍵作用，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，Bombesin/胃泌素釋放多肽（gastrin-releasing polypeptide，GRP）可以促進(jìn)子宮內(nèi)胎肺的氣道上皮分化和肺的成熟［11］。此外，PNEC 還具有干細(xì)胞特性，研究發(fā)現(xiàn)PNEC 可以平衡和修復(fù)嚴(yán)重的氣道損傷，發(fā)生再生反應(yīng)［12］。

1.3 PNEC在哮喘發(fā)生機(jī)制中可能的作用靶點(diǎn)病理狀態(tài)下，NEBs 的形態(tài)和功能與幾種疑難的人類肺部疾病息息相關(guān)。在很多肺部疾病的病理形態(tài)下均可觀察到PNEC 數(shù)量增加，PNEC 的增生可引起化學(xué)高反應(yīng)性和神經(jīng)多肽分泌過(guò)度，從而導(dǎo)致多種肺系疾病，包括哮喘、支氣管肺發(fā)育不良（bronchopulmonary dysplasia，BPD）、囊性纖維化、慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）、先天性肺疾病、肺動(dòng)脈高壓、嬰兒猝死癥、肺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤等等［13］。Gu X 團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)［14］原代培養(yǎng)的人氣道上皮細(xì)胞暴露于揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)可降低PNEC 中5-HT 水平，并導(dǎo)致CGRP 釋放到基礎(chǔ)培養(yǎng)基中。VIP 作為細(xì)胞因子/趨化因子可發(fā)揮廣泛的免疫功能［15］，VIP 可以與嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞的特異性受體結(jié)合，在過(guò)敏性疾病的發(fā)生過(guò)程中發(fā)揮重要作用。PNEC 還可以分泌γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）促進(jìn)杯狀細(xì)胞的分化而產(chǎn)生過(guò)多黏液，研究人員利用黏液預(yù)誘導(dǎo)正常人支氣管上皮細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)藥物阻斷GABAα 和GABAβ 受體信號(hào)逆轉(zhuǎn)了IL-13 對(duì)肺組織黏蛋白5ac（MUC5ac）基因表達(dá)和杯狀細(xì)胞增殖的影響［16］。因此，PNEC 上的化學(xué)受體及其下游信號(hào)可能成為未來(lái)治療肺系疾病以及氣道超敏相關(guān)的作用靶點(diǎn)。

2 ILC2 與哮喘

2.1 ILCs 細(xì)胞特性與激活途徑ILCs 在調(diào)節(jié)組織穩(wěn)態(tài)和炎癥發(fā)病機(jī)制中具有重要的調(diào)節(jié)作用，ILCs 分為 三 個(gè) 主 要 的 亞 型：ILC1s（type 1 ILCs，ILC1s）、ILC2s 和ILC3s（type 3 ILCs，ILC3s），ILCs 被認(rèn)為是T 淋巴細(xì)胞的天然配對(duì)物，ILC1s、ILC2s 和ILC3s 分別與CD4+T 輔助1 型細(xì)胞（T helper type 1，Th1）、T 輔助2 型細(xì)胞（T helper type 2，Th2）和Th17細(xì)胞配對(duì)［17］。其中ILC2s 在過(guò)敏性鼻炎、慢性鼻竇炎伴鼻息肉和哮喘等Th2 型炎癥疾病中表達(dá)很高，ILC2s 通過(guò)激活嗜酸性粒細(xì)胞、B 細(xì)胞、肥大細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞介導(dǎo)產(chǎn)生2 型細(xì)胞因子，包括IL-5 和IL-13，促進(jìn)平滑肌收縮、嗜酸性粒細(xì)胞浸潤(rùn)和杯狀細(xì)胞增生，從而啟動(dòng)和放大氣道炎癥反應(yīng)［18］。

ILC2s 通常通過(guò)以下的主要信號(hào)激活并產(chǎn)生2型細(xì)胞因子［19］：（1）白細(xì)胞介素-1（interleukin-1，IL-1）介導(dǎo)的家族細(xì)胞因子（IL-1b、IL-18、IL-33）、IL-25 和腫瘤壞死因子超家族，可以通過(guò)絲裂原激活蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）和腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6（tumor necrosis factor receptor-associated factor 6，TRAF6）激活核因子-κB（nuclear factor κB，NF-κB）信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子-1（AP-1）通路，刺激IL-5 和IL-13 的產(chǎn)生。（2）ILC2s 還表達(dá)IL-2 和IL-7 家族細(xì)胞因子受體，IL-2、IL-7、IL-9 和胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）可激活STAT5（signal transducer and activator of transcription 5）通路，成為ILC2s 介導(dǎo)的Th2 型炎癥的共刺激和增強(qiáng)因子［20］。（3）白三烯（leukotrienes，LTs）和前列腺素（prostaglandins，PGs）在內(nèi)的脂質(zhì)介質(zhì)在體內(nèi)平衡和炎癥中發(fā)揮重要作用，脂質(zhì)介質(zhì)（LTC4、LTD4、PGD2）可通過(guò)活化T 細(xì)胞核因子（nuclear factor of activated T-cells，NFAT）途徑誘導(dǎo)ILC2 遷移和產(chǎn)生Th2 型細(xì)胞因子，包括IL-4、IL-5和IL-13［21］。（4）神經(jīng)肽包括神經(jīng)髓質(zhì)U（neuromedin U，NMU）、VIP 和CGRP 也被發(fā)現(xiàn)可直接或間接刺激ILC2s，產(chǎn)生Th2 型炎癥反應(yīng)［22］。

2.2 ILC2s 在哮喘中介導(dǎo)的氣道炎癥ILC2s 介導(dǎo)的炎癥主要通過(guò)IL-4、IL-5、IL-9 和IL-13 等2 型細(xì)胞因子的產(chǎn)生，其中IL-4 和IL-13 是控制B 細(xì)胞IgE 反應(yīng)、上皮細(xì)胞重塑和黏液產(chǎn)生、誘導(dǎo)嗜酸性粒細(xì)胞趨化和M2 巨噬細(xì)胞極化的關(guān)鍵因子［23］。IL-9 可以促進(jìn)肥大細(xì)胞生長(zhǎng)和杯狀細(xì)胞分化［24］。許多臨床研究都揭示了ILC2s 在氣道2 型炎癥性疾病中的重要性。變應(yīng)性鼻炎患者經(jīng)變應(yīng)原刺激后發(fā)現(xiàn)外周血和刮除鼻腔標(biāo)本中的ILC2s 均增加，且這些刮除鼻腔標(biāo)本中的ILC2 數(shù)量與嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)量和IL-5 濃度呈正相關(guān)［25］。SMITH 等［26］研究人員還發(fā)現(xiàn)，哮喘患者痰中IL-5、IL-13、ILC2s 的數(shù)量表達(dá)均升高。

3 PNEC-ILC2 神經(jīng)免疫通路

3.1 PNEC-ILC2神經(jīng)免疫通路在哮喘中的作用PNEC 的效應(yīng)主要通過(guò)分泌神經(jīng)肽、神經(jīng)遞質(zhì)等實(shí)現(xiàn)。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明PNEC 作為精確的氣道傳感器，通過(guò)神經(jīng)肽引發(fā)免疫反應(yīng)，SUI 等［27］研究員在Science 發(fā)文表示，PNECs 位于靠近氣道分支點(diǎn)的ILC2s 附近，在無(wú)PNECs 表達(dá)的A-scl1（PNEC 形成過(guò)程中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子）基因突變合并過(guò)敏性哮喘的模型小鼠中存在嚴(yán)重的Th2 型炎癥反應(yīng)遲鈍。PNECs 一方面可能通過(guò)CGRP 刺激ILC2s，誘導(dǎo)初始CD4+T 細(xì)胞向Th2 細(xì)胞分化，刺激釋放IL-5，IL-5反過(guò)來(lái)可以招募嗜酸性粒細(xì)胞，引發(fā)一系列炎癥級(jí)聯(lián)免疫反應(yīng)；另一方面可釋放GABA 誘導(dǎo)杯狀細(xì)胞的增生［27-28］。這些研究發(fā)現(xiàn)均表明PNECILC2 在氣道分支點(diǎn)起作用，可以增強(qiáng)過(guò)敏性哮喘反應(yīng)，PNECs 可直接向ILC2s 發(fā)出信號(hào)刺激，共同形成神經(jīng)免疫通路，感知并響應(yīng)進(jìn)入氣道的環(huán)境刺激。

近年來(lái)，隨著生物-心理-社會(huì)醫(yī)學(xué)模式的發(fā)展，精神、心理等因素對(duì)哮喘的發(fā)作和加重的影響受到醫(yī)學(xué)科研人員的廣泛討論，有學(xué)者提出了“心理應(yīng)激哮喘”的概念［29］。有研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)激狀態(tài)下其可通過(guò)釋放乙酰膽堿（acetylcholine，ACh）等神經(jīng)遞質(zhì)激活肺部下游的PNEC，刺激PNEC-ILC2 神經(jīng)免疫通路，繼而產(chǎn)生Th2 免疫炎癥發(fā)生或加重，這說(shuō)明心理應(yīng)激誘發(fā)哮喘的病理機(jī)制與副交感神經(jīng)系統(tǒng)異常激活密切相關(guān)［30］。

3.2 中醫(yī)藥對(duì)PNEC-ILC2 通路的研究進(jìn)展糖皮質(zhì)激素是目前控制哮喘發(fā)作最有效的藥物，但其長(zhǎng)期應(yīng)用存在著下丘腦-垂體-腎上腺（hypothalamic pituitary adrenal，HPA）軸功能抑制、激素依賴或抵抗等副作用。中醫(yī)藥治療哮喘療效獨(dú)特，毒副作用小，具有廣泛的群眾基礎(chǔ)［31］。PNEC 分泌的肺內(nèi)神經(jīng)肽在哮喘發(fā)病機(jī)制的重要作用，讓許多研究學(xué)者將研究方向轉(zhuǎn)移到了中醫(yī)藥對(duì)哮喘肺內(nèi)神經(jīng)肽的作用。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)黃龍止咳口服液可能通過(guò)降低介質(zhì)白三烯E4（LTE4）、神經(jīng)生長(zhǎng)因子（NGF）、CGRP 含量來(lái)調(diào)節(jié)免疫學(xué)炎癥介質(zhì)［32］；麻杏石甘湯干預(yù)哮喘大鼠模型后發(fā)現(xiàn)，大鼠肺組織內(nèi)CGRP、SP 含量和氣管中TRPV1 蛋白表達(dá)明顯降低［33］。此外研究還發(fā)現(xiàn)白芥子散能增強(qiáng)VIP 并減弱SP、CGRP 在肺組織中的表達(dá)，從而有效改善大鼠過(guò)敏性哮喘反應(yīng)［34］。這些中醫(yī)藥的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)一步證實(shí)了PNEC-ILC2 通路在哮喘的Th2 免疫炎癥的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

課題組既往網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究［35］得到中藥復(fù)方哮喘寧顆粒和心理應(yīng)激哮喘的交集靶點(diǎn)，通過(guò)GO和KEGG 富集分析得知這些靶點(diǎn)之間的基因互作模塊，發(fā)現(xiàn)哮喘寧顆?？赡芡ㄟ^(guò)神經(jīng)活性配體受體相互作用來(lái)調(diào)節(jié)肺內(nèi)NEI 網(wǎng)絡(luò)。近年來(lái)中醫(yī)大家多從肝肺相關(guān)理論，提出了治療中醫(yī)“哮病”的新思路，肝失疏泄的病理變化與大腦皮層功能及自主神經(jīng)功能關(guān)系密切，情志變化可引起NEI 網(wǎng)絡(luò)失調(diào)［36］。從病機(jī)上分析，肝肺兩臟生理相關(guān)、病理相因，若情志不遂，肝氣亢害，則肝氣反侮肺金，肺失肅降，氣逆于上而發(fā)咳喘。這與外界環(huán)境刺激PNEC-ILC2 神經(jīng)免疫通路異常激活介導(dǎo)肺部Th2 免疫炎癥的病理過(guò)程不謀而合。因此PNECILC2 神經(jīng)免疫通路可能在哮喘發(fā)生發(fā)展和誘發(fā)加重的過(guò)程中發(fā)揮了重要作用，但仍需更多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)加以驗(yàn)證。本課題組基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)哮喘寧顆粒具有調(diào)節(jié)心理應(yīng)激性哮喘大鼠心理應(yīng)激狀態(tài)作用，并緩解氣道炎癥反應(yīng)［37］。研究人員用中藥復(fù)方平喘方干預(yù)哮喘小鼠模型，發(fā)現(xiàn)可有效降低杯狀細(xì)胞和PNEC 增殖、肺組織內(nèi)炎癥和氣道粘液分泌過(guò)多，且平喘方可能通過(guò)PNEC-GABA-IL13-Muc5ac 軸來(lái)減少氣道炎癥和粘液高分泌來(lái)控制哮喘發(fā)作［38］。

4 展望

越來(lái)越多的證據(jù)表明，PNEC-ILC2 模塊作為神經(jīng)內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡(luò)的重要信號(hào)通路，在哮喘等變應(yīng)性疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。PNEC 和ILC2s 在哮喘中明顯增多，其中ILC2s 的激活和抑制機(jī)制在過(guò)去的十年中已經(jīng)越來(lái)越清晰，但PNCE 的神經(jīng)免疫功能對(duì)ILC2s 的激活機(jī)制尚未完全清楚。研究者在通過(guò)調(diào)控PNEC 的神經(jīng)支配、抑制PNEC 所分泌的神經(jīng)肽、阻斷ILC2 激活通路來(lái)治療哮喘取得了一定的成果，但其在臨床上的運(yùn)用價(jià)值還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。目前除了糖皮質(zhì)激素治療外，幾乎沒(méi)有針對(duì)ILC2 的治療方法，未來(lái)在這一領(lǐng)域的研究可能給Th2 型氣道疾?。ㄓ绕涫窍┬炉煼◣?lái)新的視角，例如抑制PNEC 所分泌的神經(jīng)肽、阻斷ILC2 上游激活物、激活I(lǐng)LC2抑制通路或抑制ILC2 介導(dǎo)的通路，但仍待進(jìn)一步的研究。此外，中醫(yī)藥具有廣闊的應(yīng)用前景，“肝肺相關(guān)理論”在調(diào)節(jié)人體心理因素對(duì)哮喘的影響方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，在調(diào)節(jié)肺內(nèi)NEI 網(wǎng)絡(luò)具有重要價(jià)值。研究中醫(yī)藥在PNEC-ILC2 神經(jīng)免疫通路的作用機(jī)制，可為開(kāi)發(fā)哮喘的中藥防治提供檢測(cè)指標(biāo)和理論依據(jù)，具有重要的臨床價(jià)值。