林慧敏 符昱 方章福,2 謝佳星,3

哮喘是常見的慢性異質(zhì)性疾病，全球范圍內(nèi)患者人數(shù)高達3.58億，且每年約有25萬例死于哮喘[1]。嗜酸性粒細胞哮喘(eosinophilic asthma，EA)是哮喘最常見的表型(依據(jù)誘導(dǎo)痰細胞學分類)，高達80%的重癥哮喘可歸類為EA表型[2]。EA的發(fā)病機制復(fù)雜，過敏因素介導(dǎo)的EA通常為兒童早發(fā)型，非過敏因素介導(dǎo)的EA多為成人遲發(fā)類型[3-4]。但是無論何種表型，EA都以氣道嗜酸性粒細胞炎癥作為病理基礎(chǔ)，并介導(dǎo)了氣道重塑、氣道黏液高分泌及氣道高反應(yīng)性(airway hyperresponsiveness，AHR)，最終嚴重影響患者的生活質(zhì)量及生命健康。筆者將對EA的發(fā)病機制、診斷及治療進展進行綜述。

EA的發(fā)病機制

EA的氣道炎癥類型可分為變應(yīng)性或非變應(yīng)性，多種炎癥細胞及細胞因子參與了EA的發(fā)病進程，包括2型輔助性T淋巴細胞(T helper lymphocytes 2，Th2)、2型固有淋巴細胞(type 2 innate lymphocytes，ILC2)、嗜酸性粒細胞(eosinophils，Eos)、樹突狀細胞(dendritic cell，DC)、肥大細胞、巨噬細胞、自然殺傷細胞及2型細胞因子[4]。Eos是EA的核心炎癥效應(yīng)細胞，外周血及氣道組織Eos增多是EA的重要標志[5-6]。

一、Eos在哮喘中的病理生理作用

Eos是起源于骨髓的一類先天性免疫細胞，穩(wěn)態(tài)下占外周血的1%～3%，參與了機體對抗微生物(如寄生蟲、病毒和結(jié)核分枝桿菌)及過敏原的免疫反應(yīng)[7-8]；此外，Eos還在組織形態(tài)發(fā)生、維持黏膜穩(wěn)態(tài)和調(diào)節(jié)新陳代謝等生理過程中發(fā)揮非免疫調(diào)節(jié)功能[9-10]。氣道Eos增多及異?；罨荅A的核心病理改變。Eos具有多種亞型，在變應(yīng)性哮喘中以炎癥性Eos為主(小鼠：Siglec-FhiEos亞型；人類：低密度Eos亞型)，處于穩(wěn)態(tài)時以調(diào)節(jié)性Eos為主(小鼠：Siglec-F+Eos亞型；人類：正常密度Eos亞型)[11]。變應(yīng)性EA中Eos主要浸潤支氣管和肺組織，而在非變應(yīng)性EA中Eos浸潤范圍主要集中在肺組織，提示不同表型EA的Eos效應(yīng)機制可能不盡相同[12]。

活化的Eos通過脫顆粒釋放毒性蛋白顆粒，例如主要堿性蛋白、嗜酸性陽離子蛋白、Eos衍生的神經(jīng)毒素和嗜酸性粒細胞過氧化物酶，以及其他炎性介質(zhì)如半胱氨酸白三烯(cysteinyl leukotriene，cysLT)、血小板激活因子和前列腺素D2(prostaglandin D2，PGD2)，從而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)或病理損傷作用[13]。近期的一項臨床研究顯示，哮喘患者血漿中高水平嗜酸性粒細胞衍生神經(jīng)毒素(eosinophil derived neurotoxin，EDN)與疾病的急性發(fā)作、喘息及呼吸困難程度呈顯著正相關(guān)[14]。Eos釋放的脫顆粒蛋白與DNA纖維交互作用形成嗜酸性粒細胞胞外陷阱(eosinophil extracellular trap，EET)，具有抗細菌和抗病毒感染的作用，參與了呼吸道病毒誘導(dǎo)的哮喘急性發(fā)作[15-16]。國內(nèi)學者最近的一項研究顯示，EET能夠通過CCDC25-ILK-PKCα-CRTC1通路激活肺神經(jīng)內(nèi)分泌細胞，從而加重變應(yīng)性哮喘的氣道炎癥[17]。此外，Eos可發(fā)生非凋亡形式的細胞溶解，釋放大量半乳糖凝集素-10，在氣道內(nèi)形成夏科-雷登結(jié)晶(Charcot-Leyden crystal，CLC)[18]。已有研究表明，外源性CLC能夠加重哮喘小鼠氣道黏液高分泌、AHR，并促使免疫球蛋白E(immunoglobulin E，IgE)合成增加[19]。

二、2型細胞因子在EA中的病理作用

2型細胞因子，包括白細胞介素(interleukin，IL)-5、IL-4和IL-13，是參與到EA病理進程的重要炎癥因子。IL-5是骨髓Eos分化、成熟、存活的關(guān)鍵細胞因子。IL-5通過上調(diào)骨髓Eos前體細胞分化相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，如GATA1，進而驅(qū)動Eos分化和成熟[20]。IL-5還能夠抑制Eos凋亡，延長組織中Eos壽命至數(shù)周[21]。IL-4和IL-13可共同作用于IL-4受體α亞基(IL-4Rα)，依賴于轉(zhuǎn)錄激活因子-6發(fā)揮作用[22]。在卵清蛋白誘導(dǎo)的哮喘模型中，IL-4通過IL-4Rα誘導(dǎo)B細胞IgE類別轉(zhuǎn)換、ICAM-1和VCAM1等黏附分子的表達增多，促使Eos募集至肺部炎癥部位，進而導(dǎo)致AHR[23]。IL-13 起初被認為不參與變應(yīng)原誘導(dǎo)B細胞產(chǎn)生特異性IgE的過程，但近期的一項研究發(fā)現(xiàn)，小鼠和人體IL-13陽性濾泡輔助性T細胞亞群能夠促使變應(yīng)原誘導(dǎo)的B細胞分泌抗原特異性IgE增多[24]。此外，IL-13能夠增強平滑肌細胞鈣調(diào)蛋白的敏感性，誘導(dǎo)上皮細胞和單核細胞產(chǎn)生轉(zhuǎn)化生長因子并破壞氣道上皮細胞的緊密連接，導(dǎo)致哮喘基底膜增厚、氣道重塑及AHR[22,25]。

三、變應(yīng)性EA

變應(yīng)性EA主要由環(huán)境變應(yīng)原誘導(dǎo)產(chǎn)生。變應(yīng)原作用于支氣管上皮細胞(bronchial epithelial cell，BEC)后，誘導(dǎo)氣道黏膜屏障功能損傷；變應(yīng)原進入氣道黏膜層與DC接觸，攜帶變應(yīng)原后的DC進而遷徙至次級淋巴組織，促使Th2通路活化。此外，變應(yīng)原還能夠通過激活Toll樣受體或蛋白酶激活受體，誘導(dǎo)上皮源性警報素，如胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素(thymic stromal lymphopoietin，TSLP)、IL-33和IL-25[26-27]；以上細胞因子(TSLP、IL-33及IL-25)能夠激活DC，進而促進Th2細胞激活，導(dǎo)致Eos向氣道募集以及2型細胞因子的產(chǎn)生[4,27]。以上為變應(yīng)原經(jīng)由DC介導(dǎo)的Th2通路激活的經(jīng)典途徑。在變應(yīng)性EA速發(fā)階段，變應(yīng)原與附著在肥大細胞、嗜堿性粒細胞IgE高親和力受體上的IgE交聯(lián)，引起細胞脫顆粒，釋放組胺、cysLT、PGD2等炎癥介質(zhì)，介導(dǎo)血管擴張、水腫和支氣管痙攣等；在變應(yīng)性EA遲發(fā)階段(變應(yīng)原刺激3～4 h后)，活化的Th2細胞釋放IL-5、IL-4和IL-13等2型細胞因子，介導(dǎo)Eos向氣道募集、浸潤，引起AHR、黏液分泌過多、組織損傷和氣道重塑等病理表現(xiàn)[4,7]。變應(yīng)性EA除了上述由變應(yīng)原特異性Th2介導(dǎo)的途徑，還存在變應(yīng)原引起的不依賴警報素激活的ILC2介導(dǎo)的分子途徑。例如，近期的一項研究結(jié)果顯示，輕度哮喘患者在變應(yīng)原激發(fā)后，氣道嗜酸性粒細胞性炎癥與腫瘤壞死因子樣蛋白1A/死亡受體3(tumor necrosis factor-like protein 1A/death receptor 3，TL1A/DR3)軸的上調(diào)及ILC2活化增加有關(guān)[28]。

四、非變應(yīng)性EA

注 圖中黑色虛線左側(cè)為變應(yīng)性嗜酸性粒細胞哮喘(eosinophilic asthma，EA)的免疫學機制通路，即變應(yīng)原被樹突狀細胞(dendritic cell，DC)識別，并誘導(dǎo)DC分化，DC通過釋放白細胞介素(interleukin，IL)-4誘導(dǎo)CD4+T細胞分化為2型輔助性T淋巴細胞(T helper lymphocytes 2，Th2)；此外，變應(yīng)原可通過刺激氣道上皮細胞釋放警報因子，如IL-33、IL-25及胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素(thymic stromal lymphopoietin，TSLP)，警報因子能夠促進Th2細胞的活化?；罨腡h2通過釋放IL-4、IL-5、IL-13、IL-9等2型炎癥因子，其中IL-4和IL-13能夠促進B細胞分化為漿細胞，最后產(chǎn)生免疫球蛋白E(immunoglobulin E，IgE)；IgE與肥大細胞表面受體結(jié)合后形成致敏狀態(tài)，當再次暴露于變應(yīng)原時，肥大細胞通過脫顆粒釋放多種炎癥介質(zhì)，如組胺、半胱氨酸白三烯(cysteinyl leukotriene，cysLT)和前列腺素D2(prostaglandin D2，PGD2)，誘導(dǎo)變應(yīng)性氣道炎癥；黑色虛線右側(cè)概括了非變應(yīng)性EA的發(fā)生機制，即環(huán)境中的非變應(yīng)原(PM2.5、臭氧及病原體等)刺激氣道上皮細胞釋放警報素，后者能夠與2型固有淋巴細胞(type 2 innate lymphocytes，ILC2)相應(yīng)的受體結(jié)合，激活的ILC2能夠釋放大量IL-5、IL-13、IL-9等炎癥因子，介導(dǎo)氣道嗜酸性粒細胞炎癥發(fā)生。兩種表型EA都是以IL-5作為關(guān)鍵炎癥因子，IL-5能夠促進Eos的存活及分化，并誘導(dǎo)Eos釋放主要堿性蛋白(major basic protein，MBP)、嗜酸性粒細胞陽離子蛋白(eosinophil cationic protein，ECP)、嗜酸性粒細胞過氧化物酶(EPO)和嗜酸性粒細胞衍生神經(jīng)毒素(eosinophil derived neurotoxin，EDN)、cysLT、PDG2和血小板激活因子(platelet activating factor，PAF)等炎癥介質(zhì)，引起氣道黏液分泌增加、平滑肌細胞增生、氣道高反應(yīng)性(airway hyperresponsiveness，AHR)、氣道重塑等病理改變；此外，Eos釋放的毒性蛋白顆粒(如MBP、ECP、EPO及EDN)能形成嗜酸性粒細胞胞外陷阱(eosinophil extracellular trap，EET)，而Eos發(fā)生細胞溶解時可在氣道內(nèi)形成夏科-雷登結(jié)晶(Charcot-Leyden crystal，CLC)，以上因素進一步加重了哮喘氣道炎癥；TCR：T細胞受體(T cell receptor)；HLA：人白細胞抗原(human leukocyte antigen)圖1 變應(yīng)性EA與非變應(yīng)性EA發(fā)病機制

非變應(yīng)性EA主要由非變應(yīng)原依賴的ILC2介導(dǎo)。ILC2在驅(qū)動非變應(yīng)性EA相關(guān)嗜酸性粒細胞炎癥過程中發(fā)揮核心作用[29]。PM2.5、臭氧及微生物等非變應(yīng)性因素能夠引起B(yǎng)EC釋放警報素(IL-25、IL-33、TSLP等)[30-33]。警報素能夠直接與ILC2上的相應(yīng)受體結(jié)合，從而激活I(lǐng)LC2；活化的ILC2通過介導(dǎo)適應(yīng)性免疫反應(yīng)釋放大量IL-13和IL-5等2型細胞因子，以及介導(dǎo)獨立于Th2途徑的氣道嗜酸性粒細胞炎癥[34]。由于ILC2不生成IL-4，因此變應(yīng)原特異性IgE在非變應(yīng)性EA中通常不升高?；罨腎LC2還能夠分泌IL-9，促使氣道黏液分泌和肥大細胞富集，后者通過自分泌IL-9激活自身及ILC2，使得氣道炎癥持續(xù)存在[35]。此外，一項動物實驗結(jié)果顯示，3型固有淋巴細胞(ILC3)與ILC2，而非CD4+T淋巴細胞，介導(dǎo)了柴油尾氣顆粒物誘發(fā)的非變應(yīng)性EA[36]。非變應(yīng)性EA還包括特殊哮喘亞型-阿司匹林加劇的呼吸道疾病(aspirin exacerbated respiratory disease，AERD)[37]。非甾體抗炎藥物，例如阿司匹林，通過抑制環(huán)氧化酶-1合成，增加花生四烯酸經(jīng)由5-脂氧化物酶介導(dǎo)途徑代謝，導(dǎo)致cysLT、cysLT受體及PGD2表達增加，繼而激活肥大細胞，引起持續(xù)性氣道嗜酸性粒細胞炎癥，而AERD患者血清變應(yīng)原特異性IgE水平通常并不升高[38]。變應(yīng)性EA與非變應(yīng)性EA的發(fā)病機制總結(jié)如圖1所示。

EA的臨床特征及診斷

生物標記物是聯(lián)系內(nèi)源型與表型的可測量指標，是診斷和鑒別EA不同表型的關(guān)鍵。常用的生物標記物包括誘導(dǎo)痰和外周血Eos計數(shù)、呼出氣一氧化氮、血清IgE、皮膚點刺測試等[2]。誘導(dǎo)痰細胞分類計數(shù)是診斷Eos表型哮喘的主要依據(jù)，重復(fù)誘導(dǎo)痰Eos比例大于2%可診斷為EA表型，并能客觀反映氣道嗜酸性粒細胞炎癥程度[39]。外周血Eos計數(shù)大于150個/μl支持EA的診斷[40]，是監(jiān)測EA治療和預(yù)后的最佳選擇。FeNO具有預(yù)測EA氣道嗜酸性粒細胞炎癥的能力，配合其他指標用于EA輔助診斷、指導(dǎo)治療及監(jiān)測EA預(yù)后。另外，IL-13能夠介導(dǎo)機體骨膜素水平升高，繼而促進氣道Eos募集和纖維重塑，血清骨膜素與外周血Eos水平相關(guān)[41]，因此，血清骨膜素是輔助診斷EA的潛在生物標記物。

變應(yīng)性EA是EA常見的亞型，通常在兒童時期起病，伴有過敏史或其他變應(yīng)性疾病(濕疹、變應(yīng)性鼻炎)[3]。變應(yīng)性EA患者血清IgE通常會升高(總IgE：30～1300 IU/ml、特異性IgE>0.35 IU/ml)或者皮膚點刺試驗陽性[42]。非變應(yīng)性EA多為遲發(fā)性哮喘(成年發(fā)病，無性別差異)，但外周血Eos大于300個/μl的患者以男性居多[43]。非變應(yīng)性EA易發(fā)展為重癥哮喘，需要依賴(連續(xù)或間歇)口服糖皮質(zhì)激素，易頻繁發(fā)作(每年≥2次)且肺功能較差；多數(shù)患者合并慢性鼻-鼻竇炎伴有鼻息肉，常伴有氣流受限及氣道黏液栓形成，且患者血清IgE通常為正常水平[40,43]。兩種表型EA臨床特征如表1所示。

表1 變應(yīng)性EA與非變應(yīng)性EA臨床特征比較

EA的生物靶向治療

EA的常規(guī)治療為吸入性糖皮質(zhì)激素(ICS)和支氣管擴張劑[39]。部分EA患者常規(guī)治療時癥狀難以控制(發(fā)作次數(shù)≥2次/年、發(fā)作住院次數(shù)≥1次/年)、依賴口服激素維持治療或治療無效，在這些未控制、難治性重癥EA中加用靶向藥物能取得一定療效[39]。目前已經(jīng)批準用于治療EA的臨床靶向藥物包括奧馬珠單抗、美泊利單抗、瑞利珠單抗、貝那利珠單抗及度普利尤單抗[40]。奧馬珠單抗通過中和血清IgE抑制變應(yīng)性炎癥效應(yīng)，能減少變應(yīng)性哮喘患者氣道和血液Eos，可用于治療6歲以上的中重度變應(yīng)性哮喘患者[44]；而接受了奧馬珠單抗治療后，約70%的EA患者能夠獲得良好療效[45]。抑制Eos和IL-5的靶向藥物：針對IL-5的美泊利單抗和瑞利珠單抗，用于持續(xù)性嗜酸性粒細胞炎癥的哮喘患者，能減少患者外周血和誘導(dǎo)痰的Eos并減少哮喘發(fā)作，目前用于重癥哮喘和外周嗜酸性粒細胞增多癥[40]；針對IL-5α受體的貝那利珠單抗，除了抑制IL-5炎癥通路，還可以通過抗體依賴的細胞毒性作用快速耗竭外周Eos，有效降低重癥EA的急性發(fā)作次數(shù)，減少口服激素用量，研究證明長期(2年)用于治療EA患者具有較好的有效性和安全性[46]。度普利尤單抗與IL-4Rα結(jié)合，同時抑制IL-4和IL-13的炎癥通路，能有效改善EA患者肺部癥狀，減少哮喘急性發(fā)作，對于合并變應(yīng)性疾病(慢性鼻炎鼻竇炎、變應(yīng)性鼻炎)的哮喘患者是一個不錯的選擇[47]。上述幾種藥物均能降低重癥哮喘急性發(fā)作，其中美泊利單抗、貝那利珠單抗及度普利尤單抗能減少哮喘患者口服激素用量，改善哮喘控制[48]。此外，針對IL-13、IL-33、IL-25及TSLP靶點的生物制劑目前正處于臨床試驗階段。Tezepelumab(TSLP單克隆抗體)的3期臨床研究結(jié)果提示，該藥物能夠有效改善未控制重癥哮喘患者的肺功能、哮喘控制情況及生活質(zhì)量[49-50]。

總 結(jié)

EA是臨床最常見的哮喘表型。依據(jù)EA發(fā)病機制和臨床特征，可分為變應(yīng)性和非變應(yīng)性兩種表型，嗜酸性粒細胞炎癥是其發(fā)病的病理基礎(chǔ)。EA的發(fā)病機制較為復(fù)雜，多種炎癥細胞及細胞因子參與了EA的發(fā)病進程。目前，基于EA發(fā)病機制的多種生物標記物及生物靶向藥物已經(jīng)在臨床診療中得到應(yīng)用并取得一定效益，但在不同個體間存在差異。未來應(yīng)聚焦于EA分子機制的研究，尋找EA特異性分子靶點，用于識別疾病表型和實現(xiàn)個體化靶向治療，推動臨床EA的精準化診療。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻林慧敏、符昱、方章福：負責文章起草、撰寫；謝佳星：對文章的重要學術(shù)性內(nèi)容做出關(guān)鍵性修改，對擬發(fā)表文章作最后審閱及定稿