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Th1/Th2平衡在CARAS中的免疫学机制及诊疗新靶点

更新时间:2020-11-24 08:09点击:

  摘    要:
  
  过敏性鼻炎-哮喘综合征(CARAS)是一类发生在呼吸道的Ⅰ型变态反应,包括上呼吸道过敏(过敏性鼻炎)及下呼吸道的过敏性症状(哮喘)。目前研究表明,过敏性鼻炎与支气管哮喘是同一种炎症性疾病,辅助性T细胞Th1、Th2失衡可能是炎症性疾病发生、发展的主要机制之一。查阅文献发现,肿瘤生长因子-β1(TGF-β1)、高迁移率族蛋白1(HGMB1)与Toll样受体4(Toll like recepter 4,TLR4)、胸腺基质淋巴生成素(TSLP)、树突状细胞(DC)、肿瘤坏死因子OX40及其配体OX40L、间充质干细胞(MSCs)、维生素D等参与免疫应答,从而破坏或调节Th1/Th2平衡。本文就Th1/Th2失衡及其相关的生物学标志物在CARAS中的免疫学机制及可能存在的诊疗新靶点做一综述。
  
  关键词:
  
  过敏性鼻炎 哮喘 过敏性鼻炎-哮喘综合征 Th1/Th2
  
  CARAS是指同时发生过敏性鼻炎和哮喘的一种Ⅰ型变态反应,是一种疾病同时出现在上呼吸道和下呼吸道的病理状态。过敏性鼻炎与哮喘在发生、发展过程中具有非常紧密的联系,前者由T细胞、肥大细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞等介导,其释放的细胞因子、趋化因子和炎性介质可引发整个呼吸系统的炎性反应,进而加速后者的发生、发展。成年人中,40%的哮喘患者患有过敏性鼻炎,而在过敏性鼻炎患者中,高达80%的患者患有哮喘[1]。在我国儿童中,同时患有过敏性鼻炎和哮喘的比例达35.01%,国外患儿此项比例为31.59%,证明过敏性鼻炎为哮喘的高危因素,且先于哮喘发生[2]。目前临床上主要使用抗组胺药、减充血剂缓解过敏性鼻炎症状,使用支气管扩张剂、白三烯受体拮抗剂、M3毒蕈碱受体、皮质类固醇等治疗哮喘[3]。单纯治疗哮喘或鼻炎对于CARAS患者疗效不显,寻求CARAS诊疗新靶点成为亟待解决的课题。近年来研究证明,CARAS可能是由各种炎性细胞因子介导的Th2胞过度免疫反应引起,调整Th1/Th2平衡可能是一种潜在且有效的治疗策略。本文就Th1/Th2平衡在CARAS中的作用做一综述。
  
  一、Th1/Th2 失衡是CARAS的主要机制之一
  
  根据分泌不同的细胞因子,将CD4+ T细胞分为Th1和Th2两种类型,Th1主要分泌白介素2(interleukin 2,IL-2)、干扰素γ(interferon γ,IFN-γ)、肿瘤坏死因子β(tumor necrosis factor β,TNF-β)等,促进细胞毒性T淋巴细胞的活化以及和局部炎症有关的细胞免疫[4]。而Th2主要分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10和IL-13等,刺激B细胞增殖并产生免疫球蛋白,与体液免疫有关[5]。
  
  1.Th1/Th2与过敏性鼻炎:
  
  一般来说,鼻炎患者受到抗原刺激后,抗原递呈细胞在鼻黏膜中摄取过敏原,从而激活特异性T细胞,同时,上皮细胞通过非抗原途径(如蛋白酶)的活性导致上皮细胞因子的释放,如胸腺基质淋巴细胞生成素、IL-25、IL-33并最终引导细胞对Th2细胞的反应。Chen等[6]研究发现,与正常组比较,过敏性鼻炎模型小鼠IL-4、IL-5、IL-13显著升高,而 IFN-γ水平显著降低,存在Th1/Th2失衡。李巧玉等[7]运用布地奈德鼻喷雾剂对患者进行治疗,患者鼻炎症状明显缓解,细胞因子 IL-4水平明显降低、IFN-γ水平明显升高,通过调整Th1/Th2平衡来治疗过敏性鼻炎。
  
  2.Th1/Th2与哮喘:
  
  随着循环IgE水平和嗜酸性炎症的增加,哮喘被认为是经典的Th2占主导的反应。哮喘发生率逐年上升与环境变化密切相关。据报道,PM2.5(直径<2.5μm的颗粒物)是哮喘最重要的环境因素之一。Zhou等[8]研究发现,感受PM2.5刺激的哮喘小鼠,IL-4显著升高,而IFN-γ显著降低,表明PM2.5是通过使Th1/Th2平衡向Th2极化来引发及加剧哮喘的。余小河等[9]对尚不能诊断为哮喘的婴幼儿喘息进行研究发现,无论是首次或多次出现喘息的婴幼儿IL-4、IL-5、IL-13因子水平均较正常婴幼儿显著升高,表现为Th2占优势的Th1/Th2失衡。孟鲁斯特纳是白三烯调节剂,对哮喘患者使用孟鲁司特治疗,1周后可见IL-4、IL-5、IL-6水平明显降低,TFN-γ和IL-10水平显著升高,可知孟鲁斯特纳通过调节Th1/Th2平衡从而治疗支气管哮喘[10]。
  
  3.Th1/Th2与CARAS:
  
  正常生理情况下,Th1与Th2及其分泌的因子处于平衡状态,两者一旦发生失衡便成为发生CARAS的重要因素。Wei等[11]研究发现,在过敏性鼻炎合并哮喘的小鼠模型中,鼻腔灌洗液、支气管肺泡灌洗液、外周血中的IL-4水平较空白组明显升高,而IFN-γ的水平则显著降低。这表明,在过敏性鼻炎合并哮喘中,Th1/Th2处于一个失衡的状态,且Th2过强而Th1过弱。郝现伟等[12]研究发现,用脾氨肽联合糖皮质激素治疗CARAS患者,IL-4、IL-5降低程度及IFN-γ升高程度较单纯使用糖皮质激素明显,脾氨肽作为免疫增强剂可促进Th1/Th2细胞向平衡水平转化。
  
  二、生物学标志物及其作用靶点探讨
  
  CARAS这一诊断名,是从最开始的“联合气道疾病”、“同一气道,同一疾病”等演变过来的[6]。随着研究者们对CARAS流行病学、病理生理学和临床研究的加深,与Th1/Th2相关的全身或免疫治疗日益成为研究新热点,使得CARAS的治疗方法更加系统有效。
  
  1. TGF-β1:
  
  TGF-β1是属于新发现的调节细胞生长、分化和免疫过程的家族。许多细胞表面都有TGF-β受体,如成纤维细胞、造血细胞、T细胞、B细胞等。活化的TGF-β复合物可以与相应的TGF-β受体结合,刺激受体诱导信号级联,从而调节细胞分化、生长和免疫反应的不同靶基因的表达[13]。TGF-β1是TGF-β的一种异构体,在调节免疫系统方面起着关键作用。近年来越来越多的研究表明,TGF-β1可能在过敏性鼻炎合并哮喘病的病理生理学中发挥复杂作用。Wei等[11]用卵清蛋白建立小鼠CARAS模型,其中4组分别用孟鲁司特钠、地塞米松、布地奈德、TFG-β1中和抗体,另设正常组和空白组。结果显示,相对于地塞米松、孟鲁司特钠和布地奈德,TGF-β1中和抗体在很大程度上抑制了IL-4的分泌,逆转了IFN-γ的减少,更好地调整了Th1/Th2失衡,同时发现TFG-β1中和抗体能显著下调TGF-β1,且能抑制蛋白 Smad2/3表达和Smad2/3途径磷酸化,这些结果表明,TGF-β1中和抗体在CARAS中的治疗作用是基于下调TGF-β1和抑制气道中的Smad2/3信号。
  
  2.HGMB1-TLR4:
  
  HGMB1是一种亲近DNA结合蛋白。研究表明,HGMB1参与了先天和适应性免疫反应,可能引起鼻黏膜和下气道的炎症,如过敏性鼻炎、哮喘、慢性阻塞性肺炎等[14]。TLRs属于一大类模式识别受体,可识别和结合多种病原体相关分子,触发一系列信号通路,从而诱导炎性介质的释放,启动免疫反应,被称为免疫系统的“守门人”。HMGB1被鉴定为炎性细胞因子以及TLR4的配体,通过TLR4释放 TNF-α、IL-8、IL-9等参与炎性反应[15]。最近,Yuan等[16]报道了HMGB1-TLR4轴在过敏性鼻炎中的作用,他们认为下调HMGB1-TLR4可能是过敏性鼻炎的一种有前景的治疗手段。然而,HMGB1-TLR4在CARAS中的发病机制及作用前景尚不清楚。Tang等[17]对CARAS的小鼠模型进行研究,结果显示:①模型组CARAS小鼠细胞因子IL-4、IL-5和IL-13水平较空白组明显增高,同时,TLR拮抗剂(TAK-242)组可显著降低IL-4、IL-5和IL-13的表达,这再一次验证了在CRARS中,Th2是属于过表达的状态,而TAK-242可下调Th2的过度偏移;②与空白组比较,模型小鼠的HMGB1、TLR4、Myd88和p65在鼻黏膜、肺中的表达明显增加,MyD88为TLR4-髓鞘分化初级反应基因88,P65为核因子组成成分之一,表明HMGB-TLR4轴已经激活;③TAK-242组,小鼠上气道症状包括喷嚏和擦鼻以及鼻腔灌洗液中Th2细胞因子的水平、下气道肺泡灌洗液中Th2细胞中嗜酸性粒细胞的数量均见显著下降。这些结果表明HMGB1/TLR4轴可能是CARAS治疗的潜在靶点。
  
  3.TSLP-DC-OX40L:
  
  TSLP是几种上皮源性细胞因子之一,可促进2型免疫应答,它在过敏性疾病——过敏性鼻炎及哮喘中起着决定性作用[18]。近年来,“特异性游行”假说越来越流行,其主要内容是:患有一种特应性疾病的人更有可能患上第2种疾病,过敏性鼻炎可能是游行的起点,TSLP是游行的关键分子[19]。OX40属于肿瘤坏死因子受体超家族,主要在活化的CD4+T和 CD8+T淋巴细胞上表达。它的配体OX40L,可诱导性地表达于巨噬细胞、B淋巴细胞、DC等专职的抗原递呈细胞及朗格汉斯细胞等,同时也表达于T淋巴细胞[20]。
  
  TSLP是一种强有力的DC激活剂,OX40L是TSLP诱导的DC表面标志物,TSLP激活的DC上调OX40L,然后在T细胞上与OX40相互作用,导致幼稚T细胞向Th2途径极化[21]。Murakami-Satsutani等[22]认为在Th2免疫反应中,TSLP通过诱导OX40L在DC上发挥关键作用,TSLP-DC-OX40L轴可能是与特应性疾病相关的炎症级联反应的主要途径。CpG寡脱氧核苷酸(CpG-ODNs)是一种合成的单链DNA,具有免疫刺激特性。Li等[23]所在实验组,长期致力于对CpG-ODNs在CARAS中治疗前景的研究,发现在鼻腔内使用CpG-ODNs,可改善CARAS模型中下气道免疫因子结果,从而缓解CARAS相关症状。最近,该实验组对CpG-ODNs在CARAS中发挥作用的具体机制进行了深入的探索[24]:①经CpG-ODNs治疗的CARAS小鼠,与模型小鼠比较,IL-4、IL-5和IL-13的mRNA水平、下气道和鼻腔内TSLP mRNA、蛋白质水平降低,与使用布地奈德治疗组疗效相当,联合布地奈德使用时,以上效果更显著,同时还可明显升高IFN-γ,证实CARAS小鼠中诱导了强烈的Th2反应,鼻内CpG-ODNs和BUD协同治疗,抑制了Th2产生的细胞因子,同时提高Th1相关细胞因子水平,从而调节CARAS模型中Th1/Th2稳态;②CARAS小鼠鼻腔和肺中的TSLP、DC及CX40L水平较空白组升高,经CpG-ODNs联合布地奈德治疗后,以上因子水平显著下调。综合上述结果可证明调节TSLP-DC-OX40L轴至少能部分缓解CARAS小鼠的病情。
  
  4.间充质干细胞:
  
  MSCs是来源于早期中胚层的多能细胞,可分化为脂肪、骨、软骨、上皮细胞和内皮细胞。其免疫调节作用近年来广受关注。研究者认为,MSCs治疗是治疗过敏性气道炎性疾病的一种很有前途的候选药物[25]。动物实验研究表明,气管内给与MSCs可以减轻OVA致敏小鼠哮喘模型肺组织的气道炎症,改善气道重塑,缓解气道高反应,而这一机制可能与MSCs恢复Th1/Th2细胞平衡有关[26]。在过敏性鼻炎小鼠模型中,证实即使没有任何刺激,MSCs也能产生Treg细胞,提高Th1细胞的反应性,减少TH2细胞因子分泌,降低 IL-4、IL-5和IL-13mRNA水平[27]。MSCs 在哮喘及过敏性鼻炎中具有可期的治疗前景,因此认为MSCs可能在CARAS治疗中发挥良好作用。
  
  5.维生素D:
  
  维生素D既影响先天免疫,也影响适应性免疫。T细胞、B细胞、树突状细胞、单核细胞和巨噬细胞等均受1,25(OH)2D3的调控[28]。在过敏性鼻炎患者中发现,1,25(OH)2D3水平与变应性鼻炎Th1/Th2平衡有关,1,25(OH)2D3缺乏与过敏之间存在显著的相互关系。维生素D在哮喘中的研究发现,维生素D缺乏会引起气道炎症,维生素D补充剂可降低持续性哮喘患者血清IL-17A水平,提高血清IL-10水平,从而缓解哮喘症状[29]。
  
  三、展 望
  
  CARAS是一类具有气道高反应性的慢性炎症性疾病。目前临床上对于CARAS的治疗主要局限于抗组胺药物、白三烯受体拮抗剂、吸入性糖皮质激素等,目的在于缓解其临床症状,没有特异性地作用于潜在的作用机制,再加上存在一定的不良反应,因而没有很好地起到阻止疾病发展的作用。越来越多的研究者认为全身治疗或免疫治疗才是治疗CARAS的金钥匙。大量证据阐明,Th1/Th2平衡是影响CARAS的关键因素,与Th1/Th2相关的作用轴、细胞因子、受体,如TGF-β1、HGMB1-TLR4、TSLP-DC-OX40L等可能成为新的诊疗靶点,间充质干细胞、维生素D可能可成为CARAS的辅助治疗剂。未来在CARAS的基础研究时,也许可以考虑这样几个问题:(1)在利用小鼠进行造模的时候,除了OVA致敏,是否可以选用敏感性更高的,诸如屋尘螨等。(2)对目前已经摸索过但未得到明确的最终结论的细胞因子或作用机制,是否应该进行深入的探讨。(3)对于目前已经明确证实有效的细胞因子或作用机制,是否应该进行成果转化,研发出相应的治疗药物。
  
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