ILC2在2型炎癥型哮喘中的作用

趙童　徐成靈　李高斌　任煜　陳靜

【摘要】 哮喘是一種異質(zhì)性疾病，2型炎癥型哮喘是其最重要的一個(gè)表型。2型固有淋巴細(xì)胞（group 2 innate lymphoid cells，ILC2）是一種極為重要的固有免疫細(xì)胞，近年來ILC2在2型炎癥型哮喘中發(fā)揮的作用逐漸被人們認(rèn)識(shí)到。ILC2可以被各種介質(zhì)調(diào)控，促進(jìn)或者抑制哮喘。本文根據(jù)ILC2的功能和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，主要介紹了ILC2的特性、共刺激分子、激素、神經(jīng)調(diào)節(jié)與2型炎癥型哮喘的關(guān)系，并且近年來研究發(fā)現(xiàn)ILC2也會(huì)出現(xiàn)免疫記憶，這對(duì)以往的免疫反應(yīng)的分類是一個(gè)挑戰(zhàn)與思考，但還需進(jìn)一步驗(yàn)證，這也可能是以后哮喘的藥物研發(fā)的新方向。

【關(guān)鍵詞】 ILC2 哮喘 發(fā)病機(jī)制

支氣管哮喘是一種慢性呼吸道炎癥性疾病，其特征是嗜酸性細(xì)胞（eosinophils，EOS）、肥大細(xì)胞（mast cell，MC）、嗜堿性粒細(xì)胞（basophil，BAS）等大量炎癥細(xì)胞浸潤[1]。根據(jù)哮喘的氣道炎癥表型，哮喘可以分為2型炎癥型（嗜酸性粒細(xì)胞）哮喘或非2型炎癥型（非嗜酸性粒細(xì)胞）哮喘[2]。在過去幾十年一直認(rèn)為2型炎癥型哮喘與由CD4+T細(xì)胞分化的2型輔助性T細(xì)胞（T helper type 2，Th2）密切相關(guān)，它分泌大量白介素-4（interleukin-4，IL-4）、IL-5和IL-13在內(nèi)的促炎細(xì)胞因子，稱這種哮喘為“Th2型哮喘”（2型炎癥型哮喘），Th1/Th2細(xì)胞的失衡早已被認(rèn)為是“Th2型哮喘”的發(fā)病機(jī)制[3]。近年來大量研究表明，ILC2在2型炎癥型哮喘中也起著同樣重要的作用。在哮喘早期ILC2在氣道組織中顯著增加，并且可以產(chǎn)生大量Th2型細(xì)胞因子。因此現(xiàn)在認(rèn)為Th2型細(xì)胞因子的主要來源除了Th2，還有ILC2?；谝陨显?，現(xiàn)在嗜酸性哮喘被命名為“2型炎癥型哮喘”，而不是“Th2型哮喘”[4]。2型炎癥型哮喘還有其他特點(diǎn)，如呼吸道和全身嗜酸性粒細(xì)胞增多，以及對(duì)糖皮質(zhì)激素和靶向生物制劑的反應(yīng)性較好[3]。而非2型炎癥型哮喘中ILC2與Th2不是氣道炎癥的關(guān)鍵來源，它的特征通常是中性粒細(xì)胞（痰中性粒胞>40%）或少粒細(xì)胞（即痰中嗜酸性粒細(xì)胞和中性粒細(xì)胞均正常）炎癥和出現(xiàn)皮質(zhì)類固醇耐藥現(xiàn)象[4]。目前對(duì)非2型哮喘研究較少，它的作用途徑尚未闡明，研究重心還是以2型炎癥型哮喘為主。通過對(duì)呼吸道上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)有一半的哮喘患者[3]和37%的重度哮喘患者出現(xiàn)2型細(xì)胞因子和嗜酸性粒細(xì)胞增多的情況[5]。2型炎癥型哮喘的研究對(duì)哮喘的治療和用藥有很大的指導(dǎo)作用。

1 2型炎癥型哮喘中的免疫細(xì)胞

許多免疫細(xì)胞參與2型炎癥型哮喘的發(fā)生發(fā)展，產(chǎn)生IL-4、IL-5和IL-13為主的Th2型細(xì)胞因子，并表達(dá)主要的2型轉(zhuǎn)錄因子GATA結(jié)合蛋白3（GATA binding protein 3，GATA3）[6]。Th2、ILC2、恒定自然殺傷T細(xì)胞（invariant natural killer T，iNKT）可以直接產(chǎn)生Th2型細(xì)胞因子，一些細(xì)胞則需要特殊條件才能產(chǎn)生Th2型細(xì)胞因子，如EOS、BAS、巨噬細(xì)胞（macrophage，MΦ）等。在2型炎癥型哮喘中，IL-5發(fā)揮重要作用。IL-5是公認(rèn)的嗜酸性粒細(xì)胞生成素，IL-5促進(jìn)骨髓中EOS的分化、成熟、招募和激活[7]?；罨腅OS釋放一些生物活性介質(zhì)，導(dǎo)致呼吸道損傷和重塑。EOS中的嗜酸性顆粒含有主要堿性蛋白1和2（major basic protein，MBP）、嗜酸性粒細(xì)胞過氧化物酶（eosinophil peroxidase，EPX）、嗜酸性粒細(xì)胞陽離子蛋白（eosinophil cationic protein，ECP）和嗜酸性粒細(xì)胞源性神經(jīng)毒素（eosinophil derived neurotoxin，EDN），脫顆粒釋放后導(dǎo)致支氣管收縮、黏液高分泌、呼吸道高反應(yīng)性（airway hyper reactivity，AHR）和氣道炎癥[8]。BAS中的嗜堿性顆粒含有效應(yīng)分子，如組胺、半胱氨基白三烯和抗菌肽。激活后，BAS產(chǎn)生大量Th2相關(guān)細(xì)胞因子，如IL-4、IL-6、IL-13和各種趨化因子[9]。免疫復(fù)合物、脂多糖誘導(dǎo)MΦ的亞型M2b活化，表達(dá)促炎和抑炎細(xì)胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10），參與Th2型免疫調(diào)節(jié)[10]。Th2型細(xì)胞因子可以促進(jìn)樹突狀細(xì)胞（dendritic cells，DC）向淋巴結(jié)遷移，促使Th0分化為Th2細(xì)胞，加重Th2型炎癥反應(yīng)[11]。肥大細(xì)胞也可以產(chǎn)生IL-4，可能促進(jìn)早期的初始T細(xì)胞向Th2分化[12]。此外，近年來發(fā)現(xiàn)ILC2同樣在2型炎癥型哮喘中扮演著重要角色，其重要性不亞于Th2細(xì)胞。

2 ILC2的特性

ILCs是一種新發(fā)現(xiàn)的固有免疫細(xì)胞家族，來源于共同的淋巴樣祖細(xì)胞（common lymphoid progenitor，CLP），雖然有淋巴樣細(xì)胞的形態(tài)，但是缺乏特異性抗原受體，且不表達(dá)T細(xì)胞和B細(xì)胞上的細(xì)胞表面標(biāo)志（譜系標(biāo)志）[13]。廣泛分布于肺、腸黏膜表面，且可以產(chǎn)生多種效應(yīng)的細(xì)胞因子。根據(jù)轉(zhuǎn)錄因子和細(xì)胞因子的不同分類，ILCs可分為三類：ILC1、ILC2、ILC3。ILC2現(xiàn)在被認(rèn)為與包括過敏性疾病、感染、肥胖、癌癥和纖維組織在內(nèi)的廣泛疾病有關(guān)。在哮喘中氣道上皮細(xì)胞（airway epithelial cell，AEC）受到過敏原刺激后會(huì)釋放“警報(bào)素”IL-33、IL-25、胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP），進(jìn)而刺激ILC2的活化產(chǎn)生大量Th2型細(xì)胞因子，促進(jìn)哮喘的氣道炎癥，并促進(jìn)適應(yīng)性免疫應(yīng)答的啟動(dòng)[14]。ILC2可能是IL-13的主要早期來源。與其他黏膜表面不同，ILC2是肺中主要的ILC群體[15]。在小鼠中，ILC2細(xì)胞高表達(dá)CD25、CD44、Thy1.2、ICOS、ICOS-L、Sca-1和IL-7Rα。人類ILC2表面表達(dá)CD45、CD161、CRTH2、ST2、GATA3、ICOS和ICOS-L[16]。雖然人和小鼠的ILC2有許多共同的表面標(biāo)志，但CD44和CD161的表達(dá)在兩者之間是不同的。小鼠ILC2表達(dá)CD44但不表達(dá)CD161，而人ILC2則相反，表達(dá)CD161但不表達(dá)CD44[17]。在小鼠中，轉(zhuǎn)錄因子GATA3、RORα、Tcf-1都會(huì)影響ILC2的發(fā)育。而GATA3更是維持體內(nèi)ILC2水平和發(fā)揮Th2型免疫應(yīng)答所必需的。此外，還證明了GATA3是激活人ILC2所必需的[17]。

3 共刺激分子

ILC2可以表達(dá)多種共刺激分子，這些分子在2型炎癥型哮喘中至關(guān)重要。程序性死亡受體-1（programmed death 1，PD-1）是B7/CD28家族的成員，主要在活化的T細(xì)胞、B細(xì)胞和巨噬細(xì)胞上表達(dá)[18]。近年來發(fā)現(xiàn)，PD-1也表達(dá)在ILC2上，PD-1主要通過抑制ILC2來改善AHR和肺部炎癥[19]。CD200受體（CD200 receptor，CD200R）是一種細(xì)胞表面抑制檢查點(diǎn)，在人和小鼠ILC2上均表達(dá)，并且該表達(dá)可由IL-33誘導(dǎo)，顯著抑制小鼠和人類ILC2中的Th2型細(xì)胞因子產(chǎn)生。CD200-CD200R軸為人ILC2的調(diào)節(jié)提供了重要的抑制信號(hào)[19]。

白細(xì)胞相關(guān)免疫球蛋白樣受體1（leukocyte-associated immunoglobulin-like receptor-1，LAIR-1）是一種廣泛表達(dá)的免疫受體，對(duì)大多數(shù)免疫細(xì)胞起抑制作用。LAIR-1可以負(fù)性調(diào)節(jié)相關(guān)的炎癥途徑，抑制激活的ILC2中細(xì)胞因子的產(chǎn)生，從而抑制炎癥反應(yīng)[20]。IL-33激活的ILC2不僅表達(dá)淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原-1（lymphocyte function associated antigen-1，LFA-1），而且促進(jìn)LFA-1的配體細(xì)胞間黏附分子1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）表達(dá)增加。ILC2表達(dá)LFA-1是ILC2在肺中炎癥加劇的必要條件。重要的是，發(fā)現(xiàn)LFA-1顯著控制了ILC2向肺的歸巢，這表明LFA-1參與了ILC2向肺的轉(zhuǎn)運(yùn)。ICAM-1對(duì)ILC2的增殖和活化有顯著影響，ICAM-1的缺失下調(diào)了促炎細(xì)胞因子的表達(dá)，如IL-5、IL-9、IL-13和CSF2，還會(huì)影響ILC2的功能[20]。肺ILC2可以表達(dá)大麻素受體2（cannabinoid receptor 2，CB2），CB2參與促進(jìn)ILC2功能。用CB2激動(dòng)劑干預(yù)小鼠對(duì)IL-33刺激的反應(yīng)出現(xiàn)AHR和肺部炎癥加重，與ILC2增殖和促炎細(xì)胞因子分泌增加有關(guān)。并且在人源化的小鼠模型進(jìn)一步驗(yàn)證此前的觀點(diǎn)，人血ILC2（HILC2）結(jié)構(gòu)性表達(dá)CB2，CB2拮抗劑抑制HILC2誘導(dǎo)的氣道炎癥，CB2激動(dòng)劑顯著加重HILC2誘導(dǎo)的氣道炎癥。在小鼠和人類的研究結(jié)果中將ILC2中的CB2定義為呼吸道炎癥的重要調(diào)節(jié)因子，并揭示了一種以前未被認(rèn)識(shí)的推動(dòng)ILC2功能的機(jī)制[21]。

4 激素

性激素調(diào)節(jié)許多自身免疫性和炎癥性疾病，包括哮喘。兒童時(shí)期，男孩的哮喘患病率高于女孩。然而在成年后，女性患哮喘的可能性大約是男性的兩倍[22]。雌激素和雄激素會(huì)通過多個(gè)途徑調(diào)節(jié)T細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、ILC2影響哮喘的發(fā)展。在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，雌性小鼠肺部的ILC2在IL-33和TSLP的刺激下比雄性ILC2產(chǎn)生更多的細(xì)胞因子[23]。與男性相比，女性哮喘患者外周血中的ILC2增加更明顯。睪酮的衍生物二氫睪酮負(fù)調(diào)控ILC2中的轉(zhuǎn)錄因子Rorα及IL-5、IL-13的表達(dá)。與雌性小鼠相比，過敏原誘導(dǎo)的小鼠氣道炎癥在雄性小鼠中減輕[22]。雌激素受體-α（estrogen receptor-α，ER-α）的表達(dá)會(huì)增加卵清蛋白誘導(dǎo)的嗜酸性粒細(xì)胞炎癥，缺乏ER-α導(dǎo)致炎癥反應(yīng)減輕。黃體酮會(huì)加劇這些反應(yīng)，而雄激素、脫氫表雄酮和睪酮的作用相反[24]。ER-α可以在支氣管上皮細(xì)胞上表達(dá)，誘導(dǎo)IL-33的產(chǎn)生增加，間接促進(jìn)氣道IL-5和IL-13的產(chǎn)生，雌激素信號(hào)的抑制減輕了ILC2介導(dǎo)的氣道炎癥[25]。此外，研究表明ER-α信號(hào)傳導(dǎo)不是直接影響ILC2，而是通過17β-E2增加IL-33的表達(dá)，導(dǎo)致ILC2介導(dǎo)的氣道炎癥加重[25]。

5 神經(jīng)調(diào)節(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)之間會(huì)發(fā)生多種相互作用。近年來，一些研究表明，外周神經(jīng)元產(chǎn)生的神經(jīng)肽直接影響局部組織中ILC2的功能，特別是在肺和腸道中。最近的研究揭示了ILC2神經(jīng)元調(diào)節(jié)的新機(jī)制。神經(jīng)介素U受體1（neuromedin U receptor 1，NMUR1）是NMU的受體，人們很早就認(rèn)識(shí)到NMU-NMUR1信號(hào)調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)[26]。近年來發(fā)現(xiàn)，與其他肺常駐細(xì)胞群相比，NMUR1表達(dá)在很大程度上對(duì)ILC具有特異性。無論是在正常狀態(tài)下還是在用室塵螨提取物誘導(dǎo)的氣道炎癥中，NMUR1都在ILC2上高表達(dá)。另外發(fā)現(xiàn)，IL-25和NMU之間的協(xié)同作用在體內(nèi)更為顯著。僅NMU不會(huì)增加肺組織中IL-5或IL-13的表達(dá)，ILC2的誘導(dǎo)因子IL-25適度誘導(dǎo)IL-5和IL-13在肺中的表達(dá)，而IL-25和NMU的組合強(qiáng)烈增加了它們的表達(dá)。ILC2可以獨(dú)特地表達(dá)NMUR，特別是在IL-25刺激后[27]。肺神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞（pulmonary neuroendocrine cells，PNEC）位于肺內(nèi)呼吸道分支點(diǎn)附近，PNEC對(duì)于在哮喘小鼠模型中增加Th2型免疫應(yīng)答至關(guān)重要。受到過敏原刺激后，它們通過分泌的神經(jīng)肽和神經(jīng)遞質(zhì)起作用，包括降鈣素基因相關(guān)肽（calcitonin gene-related peptide，CGRP）和神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸（γ-aminobotyric acid，GABA）[28]。PNEC直接向ILC2發(fā)出信號(hào)，它們共同形成一個(gè)神經(jīng)免疫模塊，以感知和響應(yīng)進(jìn)入氣道的外界刺激。CGRP可以在近距離刺激ILC2，通過在ILC2中產(chǎn)生IL-5來加劇哮喘。PNEC通過分泌的GABA作用，誘導(dǎo)杯狀細(xì)胞增生，促進(jìn)哮喘氣道黏液的分泌[28]。ILC2還表達(dá)血管活性腸肽（vasoactive intestinal peptide，VIP）受體，并且VIP對(duì)ILC2具有激活作用。例如，VIP在IL-7存在的情況下誘導(dǎo)IL-2產(chǎn)生IL-5[29]。ILC2和CD4T細(xì)胞衍生的IL-5直接刺激肺傷害感受器釋放VIP，VIP激活I(lǐng)LC2和CD4T細(xì)胞以進(jìn)一步增強(qiáng)卵清蛋白和室塵螨誘導(dǎo)的哮喘小鼠模型中的2型炎癥[29]。乙酰膽堿（acetylcholine，Ach）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)中的主要神經(jīng)遞質(zhì)之一。副交感神經(jīng)產(chǎn)生乙酰膽堿，可通過M膽堿和煙堿乙酰膽堿受體（nicotinic acetylcholine receptors，nAChR）直接影響免疫細(xì)胞[30]。雖然既往研究表明Ach有促進(jìn)哮喘的作用，但是在ILC2上的表現(xiàn)相反。ILC2細(xì)胞表達(dá)α7nAChR，該受體受IL-33刺激后上調(diào)。α7nAChR激動(dòng)劑抑制ILC2中的GATA3和NF-κB信號(hào)通路，從而導(dǎo)致ILC2中Th2型細(xì)胞因子的產(chǎn)生減少[31]。ILC2細(xì)胞表達(dá)β-腎上腺素能受體。β-腎上腺素能激動(dòng)劑（短效和長效）抑制ILC2的增殖和Th2型細(xì)胞因子的產(chǎn)生[32]。總的來說，ILC2直接受到局部組織（包括肺和腸）中的神經(jīng)肽和神經(jīng)遞質(zhì)的影響。

6 訓(xùn)練免疫

持續(xù)哮喘（慢性哮喘）是一個(gè)記憶驅(qū)動(dòng)的過程。對(duì)過敏原敏感性的記憶是由適應(yīng)性免疫細(xì)胞-T細(xì)胞和B細(xì)胞產(chǎn)生和維持的。越來越多的證據(jù)支持ILC2在哮喘中的作用，那么ILC2是否形成免疫記憶的問題就出現(xiàn)了。ILC2通過迅速分泌Th2型細(xì)胞因子來協(xié)調(diào)Th2型炎癥反應(yīng)。雖然免疫記憶一直被認(rèn)為是適應(yīng)性免疫細(xì)胞發(fā)揮重要作用的條件，但近年來發(fā)現(xiàn)，自然殺傷細(xì)胞及ILC2也會(huì)形成記憶反應(yīng)[33-34]。最初用變應(yīng)原或IL-33刺激時(shí)ILC2會(huì)增殖和分泌細(xì)胞因子，1個(gè)月后再次刺激，被二次刺激的記憶ILC2（mermory ILC2，mILC2），比初始ILC2（naive ILC2，nILC2）更容易受到刺激，增殖也更容易，產(chǎn)生更多的2型細(xì)胞因子，介導(dǎo)了嚴(yán)重的過敏性炎癥[33]。肺nILC2表達(dá)IL-25R水平低，而mILC2表現(xiàn)出IL-25R表達(dá)的持續(xù)增加。nILC2可以在再次受到木瓜蛋白酶或IL-33刺激時(shí)上調(diào)IL-25R，并成為有效的mILC2，其能夠在二次暴露期間或用鼻內(nèi)IL-25刺激后更快地參與過敏反應(yīng)，還會(huì)加快Th2的分化，協(xié)同適應(yīng)性免疫應(yīng)答[33]。轉(zhuǎn)錄分析顯示，c-Maf是一個(gè)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子，增強(qiáng)了ILC2的2型炎癥。c-Maf缺陷的小鼠ILC2在受到反復(fù)過敏原刺激時(shí)，Th2型細(xì)胞因子表達(dá)受到抑制，且未能表現(xiàn)出增強(qiáng)的訓(xùn)練免疫反應(yīng)。因此，c-Maf的表達(dá)對(duì)于ILC2產(chǎn)生Th2型細(xì)胞因子和記憶樣反應(yīng)是必不可少的[35]。反復(fù)暴露于鏈格孢菌（Alternaria，Alt）時(shí)，包括ILC2在內(nèi)的呼吸道中的細(xì)胞形成了一種記憶，這種記憶可以在3～15周后用亞閾值劑量的Alt喚起。ILC2的轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳重新編程發(fā)生在反復(fù)接觸變應(yīng)原的過程中，重復(fù)的過敏原刺激誘導(dǎo)了涉及Nr4a2、ZEB1、Bach2和Jund的基因抑制程序，以及涉及記憶ILC2中的Fhl2、FosB、Stat6、Srebf2和MPP7的準(zhǔn)備程序。這兩個(gè)程序之間的平衡可能決定并維持ILC2中的訓(xùn)練免疫[36]。

綜上所述，2型炎癥型哮喘的持續(xù)和發(fā)展依賴于以多種細(xì)胞和分子相互作用為特征的更復(fù)雜的機(jī)制。對(duì)哮喘患者呼吸道炎癥的細(xì)胞和分子基礎(chǔ)的進(jìn)一步了解將有助于更好地了解導(dǎo)致哮喘不同表型和臨床表現(xiàn)的原因。在臨床上對(duì)哮喘的治療不理想可能是未將哮喘的表型分清就進(jìn)行治療，因此分型不同給出的治療方案不同是至關(guān)重要的。2型炎癥型哮喘發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，既往認(rèn)為Th1/Th2的平衡失調(diào)導(dǎo)致2型炎癥型哮喘發(fā)生，但近年來發(fā)現(xiàn)ILC2在2型炎癥型哮喘早期也起到重要作用，ILC2和Th2從固有免疫和適應(yīng)性免疫角度參與哮喘。ILC2缺乏特異性抗原受體，但直接受到多種介質(zhì)的調(diào)節(jié)，包括細(xì)胞因子、脂質(zhì)介質(zhì)、神經(jīng)肽、激素和共刺激分子等。在這篇綜述中，我們總結(jié)了關(guān)于ILC2調(diào)控2型炎癥型哮喘的現(xiàn)有認(rèn)識(shí)，并認(rèn)為訓(xùn)練免疫可能在ILC2的調(diào)控中發(fā)揮重要作用。

近年來對(duì)經(jīng)典的免疫反應(yīng)的分類出現(xiàn)了一些分歧，以往認(rèn)為先天免疫反應(yīng)不能建立免疫記憶，但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)NK和ILC2都可以出現(xiàn)免疫記憶。而且這種免疫記憶對(duì)相同或者不同的刺激物都可以表現(xiàn)出增強(qiáng)的反應(yīng)性。ILC2和T/B細(xì)胞相似，對(duì)再次刺激比初次刺激更敏感。兩者的主要區(qū)別在于細(xì)胞的激活方式，ILC2是由細(xì)胞因子激活的，而T/B細(xì)胞是由特定的抗原激活的，從而使后者具有特異性。一些mILC2在炎癥消退后持續(xù)很長時(shí)間，在再次受到刺激后迅速反應(yīng)，介導(dǎo)了嚴(yán)重的哮喘，這種ILC2的記憶特性可能解釋了為什么哮喘患者經(jīng)常對(duì)多種過敏原敏感。目前對(duì)ILC2的免疫記憶的研究較少，還有待深入發(fā)掘。在以后哮喘治療藥物的研發(fā)上，也可將目光放在阻斷ILC2及其免疫記憶上，在哮喘早期發(fā)揮作用可能治療效果更好。

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