|
指南解读│《儿童过敏性鼻炎诊疗——临床实践指南》发病机制部分解读 张建基1，时 蕾2 中国实用儿科杂志 2019 Vol.34（3）：182-187 摘要 儿童过敏性鼻炎是机体暴露于变应原后发生的、主要由免疫球蛋白E（IgE）介导的鼻黏膜非感染性慢性炎性疾病。过去认为Th1/Th2免疫失衡是过敏性鼻炎的主要发病机制，但是越来越多的研究强调疾病个体的免疫系统的整体性。对儿童过敏性鼻炎的天然免疫和获得性免疫学发病机制进行系统性讨论，也许能为更有效治疗该类疾病的患儿提供方向。 关键词 过敏性鼻炎；天然免疫；获得性免疫；免疫学发病机制 作者单位：1.山东大学齐鲁儿童医院耳鼻喉科，山东 济南 250022；2. 山东大学附属省立医院耳鼻喉科，山东 济南 250021 儿童过敏性鼻炎（allergic rhinitis，AR）也称儿童变应性鼻炎，是机体暴露于变应原后发生的、主要由免疫球蛋白E（IgE）介导的、鼻黏膜非感染性慢性炎性疾病。AR已经成为儿童主要的呼吸道慢性炎性疾病， 儿童AR全球发病率已经达到10%～20%［1］， 我国儿童AR的发病率在7.83%～28.5%［2］。人们最初认为由B淋巴细胞产生特异性IgE介导的鼻腔黏膜慢性炎症损伤是其主要发病机制， 而后来研究表明辅助性T细胞（Th细胞）才是这一过程的关键。据统计， 被动吸烟、 油烟吸入、 喂养宠物、 通风差、 住宿条件不良、 雾霾、 家族史等均可能成为儿童AR的危险因素， 但这些因素引起AR的机制并不明确。 1 儿童AR的免疫病理学机制 目前公认的机制为：抗原进入致敏个体内，引起相关炎症介质释放和炎症细胞聚集，大多数抗原为吸入性抗原，以尘螨和花粉最常见。当抗原进入黏膜后，与聚集在鼻黏膜肥大细胞表面的高亲和力IgE受体（FcεRI）相结合，引起肥大细胞分泌炎性介质（如组胺）和合成的炎性介质（如白三烯）刺激鼻黏膜的感觉神经末梢和血管，兴奋副交感神经，这一过程称为速发相反应，最终引发鼻痒、打喷嚏、清水样涕等症状［3-4］。组胺等炎性介质募集和活化嗜酸粒细胞及Th2淋巴细胞等免疫细胞，导致炎性介质的进一步释放，炎性反应持续和加重，鼻黏膜出现明显组织水肿导致鼻塞，这一过程称为迟发相反应［3-4］。见图1。 2 儿童天然免疫和获得性免疫 免疫系统分为天然免疫系统和获得性免疫系统。天然免疫系统的激活会影响获得性免疫反应的分化方向，说明这两个系统之间的关系密切。广义上讲，天然免疫系统由宿主基因编码的宿主防御机制的各个方面组成。包括屏障机制，如上皮细胞层、覆盖上皮的分泌黏液层，以及扫除该黏液层的上皮纤毛，存在于体液中的可溶性蛋白质和小生物活性分子，例如补体蛋白和防御素［5-6］；或从活化细胞中释放的细胞因子、趋化因子、炎症脂质介质、生物活性胺和酶。活化的吞噬细胞 （包括中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞 ）也是先天免疫系统的一部分。天然免疫效应器对于有效的宿主防御至关重要。 与先天的防御机制不同，获得性免疫系统可以对其靶抗原表现出精确的特异性。获得性反应主要基于在T淋巴细胞和B淋巴细胞表面的抗原特异性受体。这些适应性免疫应答的抗原特异性受体通过种系基因元件的体细胞重排组装，形成完整的T细胞受体（TCR）和B细胞抗原受体。该系统在遇到入侵病原体后迅速发挥作用。 3 天然免疫系统参与的儿童AR发病机制 除了黏膜表面的局部防御，如黏液和黏膜纤毛运输，先天免疫的效应器还包括Toll样受体（TLR）、抗菌肽、吞噬细胞、自然杀伤（NK）细胞和补体。在过敏性鼻炎的初始阶段，低剂量暴露导致特异性IgE抗体的产生。沉积在鼻黏膜上的抗原被APC（巨噬细胞、树突细胞、朗格汉斯细胞）吞噬，并在其吞噬溶酶体内部分降解。然后将部分抗原外植于APC表面，并被辅助T细胞和Ⅱ类主要组织相容性复合体（MHC）分子识别。 3.1 TOLL样受体 鼻黏膜上皮细胞主要通过表达模式识别受体（pattern-recognition receptors，PRRs）识别高度保守的微生物结构，这种由基因编码的识别系统可使人体快速而准确地识别并捕捉各种病原体，其中就包括吸入性变应原的识别。Toll样受体是首先被发现的重要PRRs之一。TLR是模式识别受体，可识别存在于各种细菌、病毒和真菌上的病原体相关分子模式。TLR的激活包括诱导共刺激分子的表达和指导适应性免疫应答的细胞因子的释放。最后，TLR直接激活宿主防御机制，包括直接对抗外来入侵者或促使组织损伤［7］。在气道中，TLR在多种细胞中表达，包括上皮细胞、巨噬细胞、肥大细胞、嗜酸性粒细胞和树突细胞［8］。外源性微生物的二或三酰酯肽类、肽聚糖、磷脂壁酸（lipoteichoic acid，LTA）、鞭毛蛋白（flagellin）、双链RNA、CpG、单链DNA等均是能够被TLR高度识别的配体。其中TLR4是目前已明确的鼻黏膜上皮细胞表达的能够直接识别尘螨变应原蛋白片段Derp的受体［9］。 已证明微生物激活TLR后诱导促炎和免疫调节的关键细胞因子——白细胞介素（IL）1，6，8，10，12以及肿瘤坏死因子-α（TNF-α）［7］。树突状细胞上TLR的激活触发其成熟，导致细胞表面改变，增强抗原呈递，从而促进这些细胞将抗原呈递给T细胞并产生1型辅助T细胞（Th1）反应的能力，这对于细胞免疫至关重要。因此，激活TLR不但作为天然免疫反应的一部分，还可以影响和调节适应性T细胞反应，并可以改变Th1/Th2免疫平衡［10］。在树突状细胞、 上皮细胞、 嗜酸性粒细胞和肥大细胞上表达的TLRs可导致气道炎症，包括AR和哮喘。 3.2 抗菌肽（AMPs） AMPs的功能对哺乳动物的免疫反应至关重要。它们参与固有免疫系统，是生命体的第一道免疫防线。体外研究已经证明其能够增强CD4 T细胞的细胞增殖和细胞因子反应，并调节共刺激分子的表达［11］。抗菌肽既有很强的抗病原微生物作用，又有调控其他重要生物学功能的能力，在哺乳动物中有两个主要的AMP家族——防御素和cathelisidin家族分子LL-37。 3.2.1 cathelisidin家族分子LL-37 LL-37由中性粒细胞、单核细胞、肥大细胞、NK细胞和B细胞表达，它是肥大细胞和人中性粒细胞、单核细胞和T细胞的趋化剂［12］，能诱导肥大细胞脱颗粒并释放组胺［13］。维生素D的活性代谢物1，25维生素D通过维生素D受体相互作用， 诱导LL-37生成。已知维生素D受体在许多免疫细胞中表达，这些免疫细胞也表达LL-37， 包括巨噬细胞、 T淋巴细胞、 B淋巴细胞和中性粒细胞［11］。 3.2.2 防御素 防御素具有抗细菌、真菌和包膜病毒的活性［14］，分为α-防御素、β-防御素和θ-防御素3类。其中β-防御素可与CCR6结合，并且对未成熟的树突细胞和记忆T细胞具有趋化性［15］。HBD-2还可以促进肥大细胞中组胺释放和前列腺素D2的产生，这表明它在过敏反应中具有作用［16］。所有β-防御素都存在于呼吸系统中。它们在气管和肺的上皮细胞以及黏膜下腺的浆液细胞中以不同水平表达［17］，同时也在鼻腔和鼻窦中存在，包括鼻炎、慢性鼻窦炎和鼻息肉等［18］。防御素唤醒了获得性免疫，是连接天然免疫和获得性免疫的桥梁。 4 获得性免疫系统参与的儿童AR发病机制 人体免疫系统由广泛的器官（脾脏、胸腺、淋巴结）和能够从骨髓移动到血液和淋巴系统的细胞组成。完整的免疫应答包括许多白细胞亚群，通过与分化抗原结合的单克隆抗体所定义的表面表型来区分。 多能干细胞是免疫系统的所有细胞来源的祖细胞。多能干细胞产生淋巴和骨髓干细胞。淋巴干细胞进一步分化为3个主要群体： T细胞、 B细胞和NK细胞。骨髓干细胞产生不同形式的粒细胞、 巨核细胞和红细胞。具有显著免疫作用的粒细胞谱系细胞包括中性粒细胞、 单核细胞、 嗜酸性粒细胞、 嗜碱性粒细胞和肥大细胞。淋巴和骨髓干细胞的分化取决于它们通过其表面受体与可溶性配体或表面配体（细胞相互作用分子）的相互作用。 4.1 T淋巴细胞 获得性免疫反应起始于原始型T 细胞，而原始型T 细胞通过各种途径分化为不同的调节免疫与炎症反应的Th细胞。不同亚型的Th细胞如Th1、Th17和Th2由其所分泌的细胞因子而命名。Th1和Th17分别由IL-12 和IL-6 促进产生，而Th2是在IL-4存在的条件下产生的。Th2细胞因子如IL-4、IL-5和IL-13参与了嗜酸粒细胞炎症［19］。尽管许多细胞因子可以促使B细胞产生抗体，但只有IL-4和IL-13才能使抗体同型转换成IgE［20］。Th2 CD4 细胞是过敏反应的重要原因。它们分泌细胞因子IL-4、IL-5和IL-13等，是IgE产生和过敏反应区域嗜酸性粒细胞募集和活化的核心。关于变态反应疾病的免疫学机制，多年来一直重视Th1/Th2免疫失衡在发病中所起的关键作用，即Th2细胞反应过度、Th1细胞反应不足被认为是导致AR发生发展的主要机制。随着研究的深入，业已知晓辅助性T细胞的其他亚型Th9、Th17、Th22、ThGM-CSF等与调节性T细胞（regulatory T cells，Treg）的相互作用构成了更加复杂的免疫调控网络［21］。 Th2细胞产生细胞因子，如IL-4、IL-5和IL-13，可作用于促进B细胞抗体反应。它们通过IL-4和接触依赖性CD40∶CD40配体结合驱动B细胞增殖，加强了针对细胞外病原体的体液防御。此外，IL-4、IL-5和IL-13能够产生IgE和嗜酸性粒细胞炎症，这两者对于清除蠕虫病和过敏反应都很重要。IL-13对于过敏反应中的嗜酸性粒细胞炎症、气道黏液产生、气道重塑、AR和哮喘中的高反应性至关重要。Th2分化由与IL-4受体信号传导和信号转导和转录激活因子6（STAT-6）偶联的TCR信号启动，这导致GATA-3转录因子的上调，这是Th2分化的主要调节因子。GATA-3可增强Th2细胞因子的产生并抑制Th1的活化。 Th17细胞是T细胞的一个子集，IL-17是一种有效的炎性细胞因子，参与嗜中性粒细胞的募集和增殖，还可以诱导促炎细胞因子，例如TNF-α、IL-1β和IL-6以及趋化因子CXCL1、2和8，这些是急性炎症过程的标志［22］。在AR患者中，已经提出了疾病严重程度与血清IL-17水平之间的关联［23］，而且发现AR或哮喘患者外周血中IL-17阳性细胞的百分比高于健康对照组［24］。因此，Th17介导的中性粒细胞浸润与Th2介导的嗜酸性粒细胞呈负相关。IL-35的低表达可抑制Treg细胞的增殖，使Th17细胞的功能增强，IL-17分泌增加，导致Treg/Th17免疫失衡，参与AR的发病［25］。 IL-9分泌型CD4 T细胞为一种独特的T细胞亚群（Th9）。Th9细胞可促进过敏反应并增强肥大细胞的特异性募集和激活。在AR和鼻息肉患者中IL-9分泌明显升高［26］。 CD4 T细胞还可以分化成具有抑制T细胞反应和预防自身免疫能力的细胞，或调节性T细胞（Tregs）［27］。天然Tregs（nTregs）在胸腺中发育并组成型表达高亲和力的IL-2受体——CD25。大多数研究者从前述因子的表达中鉴定出它们为CD4 、 CD25 和Foxp3 细胞。FOXP3基因中携带罕见的功能丧失突变的患者表现为感染的易感性增加和过敏症状加重［28］。 新的证据表明，早期生命事件对于编辑免疫调节途径以维持气道健康状态非常重要，过敏性鼻炎和哮喘的出现是这些调节途径没有正常建立的结果［29］。支持 “卫生假说”的证据是Tregs对过敏性疾病的影响。研究者发现AR患者的外周血中分离的CD4 和CD25 T细胞在抑制过敏原特异性T细胞增殖和Th2细胞因子活化水平方面均下降［30］。过敏原特异性免疫治疗的成功与否，与过敏原特异性Treg通过IL-10和TGF-β对控制过敏性免疫反应发挥关键作用有关［31］。 最近，Th1/ Th2细胞的概念已经扩展到其他T细胞效应子，例如Th17、Th22和Th9以及Tregs。证据还表明，T细胞在暴露于过敏原后不会完全分化为特定亚群，而是由微环境状态的不同保持改变，以发挥不同的效应表型的能力，这一概念被称为T细胞可塑性［32］。因此，这些细胞能够促进更多样化的炎症补体的募集，其不仅包括嗜酸性粒细胞，而且包括嗜中性粒细胞进入过敏性炎症部位［33］。这表明尽管Th细胞可以在稳定疾病期间由单个转录因子定义，但是它们能够在疾病的不同阶段下表达多个转录因子，引起过敏性疾病加重。这些表观遗传变化可以在DNA水平和mRNA水平通过干扰翻译的微小RNA发生。微小RNA（miRNA）是一类短的单链RNA分子，其转录后沉默基因表达，并已被证明可以微调基因转录网络。最近的研究已经确定了多种过敏性疾病中的特定miRNA，如AR、哮喘和嗜酸性粒细胞性食管炎［34］。外部细胞因子环境促进表观遗传的变化，进而改变T细胞效应表型［35］。 4.2 B淋巴细胞 4.2.1 单核细胞和巨噬细胞 单核细胞和巨噬细胞来自粒细胞-巨噬细胞（CFU-GM）祖细胞，其分化为成单核细胞，前单核细胞和单核细胞。成熟的单核细胞离开骨髓并在血流中循环直至进入组织，在组织中发育成巨噬细胞。这些细胞包括表皮中的朗格汉斯细胞，肝脏中的库普弗细胞、中枢神经系统中的小胶质细胞，以及存在于身体大多数组织中的广泛类型的树突细胞。 树突状细胞存在于气道黏膜表面，并作为外来抗原的先天传感器，可将信息传递给免疫系统。树突细胞与气道黏膜中的上皮细胞的紧密关联，表明树突状-上皮细胞的交互作用在调节过敏原的免疫反应中发挥作用。上皮细胞和树突状细胞分泌的多种蛋白质可调节彼此的功能，促进炎性细胞因子的分泌和炎症细胞的募集［36］。这类蛋白质包括胸腺基质淋巴细胞生成素（TSLP）、GM-CSF和CCL20。TSLP是一种上皮衍生的细胞因子，其上皮细胞表达在AR和哮喘患者中增加并与AR和哮喘严重程度相关［37］。TSLP已被证明可诱导树突状细胞驱动幼稚CD4 T细胞的分化为Th2细胞［38］。TSLP还激活树突状细胞分泌IL-8和嗜酸性粒细胞趋化因子2，从而导致中性粒细胞的募集和嗜酸性粒细胞［39］，这说明上皮细胞和树突细胞在促进过敏性炎症中的相互作用和密切联系。 在过敏性小鼠哮喘模型中证明：树突状细胞影响对吸入抗原的反应会引起对该抗原或过敏性炎症的免疫耐受性。其中缺乏CD103 树突状细胞的小鼠难以通过气道引起致敏［40］。 4.2.2 嗜酸性粒细胞 抗原特异性IgE附着于肥大细胞和嗜碱性粒细胞上的高亲和力受体以及其他细胞上的低亲和力受体，从而使鼻黏膜敏感。在随后暴露于有害过敏原时，这些细胞表面的IgE抗体充当抗原分子的受体。肥大细胞上相邻IgE分子的交联导致炎症介质的释放，所述炎症介质刺激神经、腺体和血管以引起疾病的临床表现（打喷嚏、瘙痒、鼻漏和鼻塞）。这些事件被称为早期过敏反应。 嗜酸性粒细胞在正常个体中占循环白细胞的2％～5％，是过敏反应中的核心效应细胞［41］。嗜酸性粒细胞具有几种表面标志物和受体参与分化，募集到组织，激活、合成和释放多种介质。嗜酸性粒细胞的阳离子颗粒蛋白包括主要碱性蛋白（MBP），嗜酸性粒细胞过氧化物酶（EPO），嗜酸性粒细胞阳离子蛋白（eosinophil cationic protein，ECP）和嗜酸性粒细胞衍生的神经毒素。MBP是一种有效的细胞毒素和体外蠕虫毒素。它可以杀死细菌，刺激嗜碱性粒细胞和肥大细胞释放组胺，激活中性粒细胞和血小板，并增加肺泡巨噬细胞产生的超氧化物。ECP与MBP一样，与严重AR和哮喘相似的呼吸道上皮损伤有关。在AR患者中，血清ECP水平可能因变应原种类不同而有差异，而且与AR患者血中的嗜酸粒细胞数量呈正相关［42］。在过敏性疾病中， 嗜酸性粒细胞起双向调节作用， 一方面可以通过灭活组胺、血小板活化因子和肝素来抑制局部组织对参与IgE介导的超敏反应的炎症介质的反应。另一方面， 嗜酸性粒细胞可以通过在脱粒时释放的毒性产物引起炎症。这种由IgE介导的看似矛盾的双向调节平衡中嗜酸性粒细胞的功能和作用仍在研究中。 4.2.3 嗜碱性粒细胞和肥大细胞 嗜碱性粒细胞和肥大细胞形态相似，均表现出IgE高亲和力受体的细胞表面表达（FcεRI），这使它们成为即时超敏反应的主要启动因子; 这些细胞从其颗粒中释放出组胺和其他预先形成的介质，并产生大量脂质介质，刺激组织炎症、水肿和平滑肌收缩。这些介质（包括组胺、激肽、类胰蛋白酶、PGD2、白三烯、MBP和血小板活化因子）水平增加［43］，并通过对鼻黏膜末端器官和神经的影响导致过敏性鼻炎的各种症状。在肥大细胞颗粒中发现组胺和类胰蛋白酶，并且在抗原激发后它们在鼻分泌物中的检测为鼻过敏反应期间的肥大细胞脱粒提供支持。PGD2和半胱氨酸白三烯，新合成的花生四烯酸途径的介质，也由肥大细胞分泌。 4.2.4 血小板 血小板功能的改变可影响炎症程度。其致密颗粒中含有高浓度5-羟色胺（血清素），一些观察结果显示哮喘患者血管活性胺水平升高［44］。以下研究提示了血小板在过敏性炎症中具有作用的证据：（1）血小板可以表达IgE受体［44］;（2）在小鼠和人类接触过敏原后，过敏原会进入肺组织［45］;（3）在变应原过敏后过敏性哮喘患者的支气管肺泡灌洗液中测定血清素水平升高（可能来源于血小板）［46］;（4）血小板通过血清素可诱发树突状细胞分化［46］。 综上所述， AR病程中以围绕Th2方向的免疫应答为特征的第一环节即天然免疫学功能被活化， 随后获得性免疫系统中的T淋巴细胞效应性细胞因子释放，释放出大量的前炎症因子、生长因子和趋化因子， 级联放大获得性免疫应答， 与树突状细胞、 T淋巴细胞及B淋巴细胞进行信息传递从而参与AR的发病。天然免疫和获得性免疫系统的免疫学活性在AR发病中存在复杂的免疫学网络， 细胞之间的信息传递机制具有复杂性、 多向性的特点。对免疫学发病机制的认识有助于为更好地寻找治疗儿童AR新靶点提供思路或视角。 参考文献 (略) （2019-01-06收稿）
|
|
|
