杜昱聰，劉環(huán)海

(海軍軍醫(yī)大學附屬長征醫(yī)院 耳鼻咽喉科，上海 200003)

臨床上，變應性鼻炎(allergic rhinitis，AR)、慢性鼻-鼻竇炎(chronic rhinosinusitis，CRS)和哮喘是耳鼻咽喉科和呼吸科疾病。呼吸道以聲帶水平為界限分為上呼吸道和下呼吸道，但從鼻孔到肺泡，在解剖學上是連續(xù)的，且均由呼吸道上皮覆蓋。已有研究表明，AR、CRS和哮喘在流行病學上可能是共病，有一些共同的免疫致病機制，如2型輔助性T細胞(T helper cells2，Th2)型炎癥反應，由此產(chǎn)生了共同氣道疾病(united airway diseases，UAD)的概念[1]。本文據(jù)此，將上下呼吸道中最常見的氣道上皮源性細胞因子—白細胞介素(interleukin，IL)-25、IL-33和胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素(thymic stromal lymphopoietin，TSLP)在UAD疾病中的表達及其臨床意義進行綜述。

1 慢性氣道炎癥流行病學研究

我國AR的發(fā)病率一般在4%～38%，其中40%伴有哮喘[2]。CRS是另一種在世界范圍內(nèi)常見的慢性氣道疾病，我國CRS平均發(fā)病率在8%左右，其他國家的發(fā)病率為5.51%～14%，CRS患者合并哮喘的概率是無CRS患者的兩倍以上[3]。在全球過敏與哮喘歐洲網(wǎng)絡中，大量受試者表現(xiàn)出哮喘與CRS、CRS和AR有較強的相關(guān)性[4]。

2 常見免疫病理機制

AR、CRS和哮喘有許多共同的病理特征，最終都是變應原暴露引起肥大細胞活化和脫顆粒、嗜酸性粒細胞募集和浸潤、Th2細胞的活化和極化，以及特異性免疫球蛋白E的產(chǎn)生。同時，Th2型炎癥反應中的細胞因子主要是在上下氣道中均有高表達的IL-4、IL-5、IL-13[5]。而且有研究[5-6]發(fā)現(xiàn)不合并哮喘的AR患者在鼻變應原暴露試驗下，上下氣道黏膜以及外周血嗜酸性粒細胞會增多。這表明上下氣道之間存在一定聯(lián)系。

3 常見慢性炎癥損傷和氣道重塑異常

AR、CRS和哮喘的基本病理表現(xiàn)都是慢性炎癥損傷和異常組織重塑。有研究表明[7]：在反復發(fā)作的變應性炎癥中，上皮損傷、成纖維細胞胞外基質(zhì)蛋白沉積增加、血管生成、杯狀細胞和黏膜或黏膜下腺體增生以及氣道平滑肌增厚增強造成了哮喘患者的支氣管壁增厚。同樣的，對CRS的研究顯示：伴鼻息肉的CRS(chronic sinusitis with nasal polyps，CRSwNP)患者表現(xiàn)出上呼吸道杯狀細胞增生、黏液分泌過多、基底細胞增生和基底膜增厚[8]；上呼吸道的組織重塑過程與上皮下纖維化、基底膜增厚和疾病嚴重程度有關(guān)，同樣下呼吸道也有類似的表現(xiàn)[9]。

4 上皮源性3種細胞因子在氣道疾病中的作用

以上所述內(nèi)容均支持UAD的概念，但是對于調(diào)節(jié)氣道通暢度的共同因素仍然無法明確。有研究認為刺激物逆行至骨髓，刺激骨髓祖細胞或刺激物介導的鼻-支氣管反射是可能的機制[10]。也有一種假說更加強調(diào)上皮源性細胞因子，即IL-25、IL-33和TSLP，是連接上皮間充質(zhì)細胞通訊和誘導氣道病理生理變化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[11]。近年來基于全基因組關(guān)聯(lián)研究結(jié)果，證明了多個與IL-25、IL-33和TSLP相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)與氣道疾病相關(guān)[12-14]。

氣道上皮細胞排列在整個氣道的表面，它作為第一道防線來保護氣道免受病原體的侵害。上皮細胞表面表達Toll樣受體(toll-like receptors,TLR)和核苷酸結(jié)合寡聚結(jié)構(gòu)域樣受體(toll-like receptors,NLR)，可以識別病原體中結(jié)構(gòu)保守的病原體相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMP)，并通過誘導免疫應答對這些外源性危險信號做出反應；上皮細胞對PAMP-TLR/NLR相互作用的重要反應就是分泌各種細胞因子，特別是IL-25、IL-33和TSLP，可誘導先天性和適應性免疫反應，并導致向Th2型免疫反應的偏倚[15-16]。

4.1 上皮源性IL-25

4.1.1 IL-25的細胞來源和生物學特性 IL-25，也被稱為IL-17E，是IL-17細胞因子家族的一員，通常具有促炎癥功能。雖然IL-25在結(jié)構(gòu)上與IL-17同源，但IL-25的生物活性與IL-17家族的其他成員有顯著差異[17]。IL-17家族的大多數(shù)成員通常導致中性粒細胞浸潤，誘導Th1型炎癥，促進腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-γ和IL-1β的產(chǎn)生，而IL-25導致嗜酸性粒細胞增多，誘導Th2偏性炎癥，并誘導IL-4、IL-5和IL-13的過度表達[17]。

Kouzaki等[18]證實IL-25在氣道上皮細胞的細胞質(zhì)中形成、儲存；當暴露于常見的含有蛋白酶活性的變應原(如屋塵螨)時，上皮源性IL-25迅速釋放，從而導致變應性炎癥的發(fā)生。這種特征使上皮細胞能夠介導先天免疫，對傳入的變應原迅速作出反應。IL-25的下游應答者也很多，包括上皮細胞本身、TSLP激活的樹突狀細胞激活的記憶Th2細胞、產(chǎn)生IL-9的Th9細胞、氣道平滑肌細胞、內(nèi)皮細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞和2型固有淋巴細胞(type 2 innate lymphoid cells,ILC2)，其上表達IL-25的異二聚體受體，即IL-17RA/IL-17RB[19]。

IL-25和IL-17RA/IL-17RB之間的相互作用導致轉(zhuǎn)錄因子NF-κB、STAT6、GATA3和NF-ATC1的激活和上調(diào)，從而導致記憶Th2細胞的激活和極化，這歸因于IL-4、IL-5和IL-13的分泌[20]。一方面，IL-25抑制Th1/Th17相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，如T-bet和STAT4，并減少TNF-α、干擾素-γ(interferon -γ，IFN-γ)和IL-17A的分泌，進一步加重Th2反應偏倚[17,20]。從人外周血中分離的嗜酸性粒細胞進行的實驗表明，IL-25處理后嗜酸性粒細胞的活性增強，表明了IL-25通過直接結(jié)合嗜酸性粒細胞上的IL-17RB對延緩嗜酸性粒細胞凋亡和維持變應性氣道炎癥中的嗜酸性粒細胞的活性具有重要作用[21]。

由于ILC2表達IL-17RA/IL-17RB，這些非B或T細胞也是IL-25的靶細胞，有證據(jù)表明：對缺乏T細胞和B細胞的小鼠鼻內(nèi)給予IL-25會導致變態(tài)反應，ILC2在長期的IL-25刺激下產(chǎn)生的IL-13可以引起肺纖維化[22]。在人類氣道中，在CRSwNP患者的鼻息肉中觀察到ILC2對IL-25的強烈反應[23]。并且，在哮喘患者中，糖皮質(zhì)激素可以通過MEK/JAK-STAT信號通路抑制IL-25引起的ILC2活性增加；IL-25可以通過支氣管平滑肌上的受體發(fā)揮降低氣道阻力和誘導支氣管痙攣的作用[24]。

4.1.2 上皮源性IL-25在氣道疾病中的作用 IL-25可以通過聯(lián)合激活I(lǐng)LC2和Th2細胞來介導固有的和適應性的免疫反應，從而引起持續(xù)的Th2傾向的黏膜炎癥[25]。Meng等[26-27]發(fā)現(xiàn)鼻腔IL-25在促進NP中Th2偏倚的炎癥反應中起著重要作用，并根據(jù)鼻腔IL-25蛋白水平將CRSwNP患者分為高IL-25和低IL-25兩型。

Hong等[27]的研究發(fā)現(xiàn)CRSwNP組人群的息肉組織中的IL-25的mRNA表達水平明顯更高，并且高Il-25的CRS患者表現(xiàn)出更高的CT評分、內(nèi)鏡評分和Th2反應。Tang等[28]發(fā)現(xiàn)變態(tài)反應性哮喘患者血漿IL-25水平升高，嗜酸性粒細胞IL-17RA和IL-17RB表達增強。此外也有研究發(fā)現(xiàn)哮喘人群中高Il -25亞群有更高的氣道高反應性、嗜酸性粒細胞在氣道和血液的浸潤、免疫球蛋白E、上皮下增厚幅度和Th2特征基因的表達[29]。Kouzaki等[30]發(fā)現(xiàn)AR患者鼻腔分泌物中IL-25水平明顯高于正常人群。

4.2 上皮細胞源性IL-33

4.2.1 IL-33的細胞來源和生物學特性 IL-33是IL-1家族的一員，它通過與肥大細胞、Th2細胞和樹突狀細胞上的受體ST2來誘導Th2炎癥[31-32]。IL-33不僅在誘導抗原依賴性Th2相關(guān)的局部氣道炎癥中起重要作用，而且是天然免疫的重要放大器，抗原依賴性Th2細胞活化和分化主要是通過IL-33的誘導完成[33]。

全基因組關(guān)聯(lián)研究將IL-33和IL-1受體樣1基因確定為主要易感基因，并表明IL-33和IL-1受體樣1基因通路多態(tài)性通過致敏作用在兒童早期哮喘和哮喘的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[34]。在小鼠和體外細胞培養(yǎng)實驗的基礎(chǔ)上，IL-33已被證明是變應性氣道疾病嚴重程度的重要因素[35]。而在呼吸道合胞病毒誘導的氣道高反應性小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，用重組IL-33刺激小鼠從而激活I(lǐng)LC2，可以增強呼吸道合胞病毒觸發(fā)的氣道高反應性和嗜酸性粒細胞增多癥[36]。

4.2.2 上皮源性IL-33在氣道疾病中的作用 據(jù)報道，在AR模型小鼠中的淋巴管內(nèi)注射卵清蛋白和鞭毛蛋白混合物可減少IL-25和IL-33的產(chǎn)生，從而改善變應性炎癥[37]。此外，已有研究發(fā)現(xiàn)：早產(chǎn)新生兒在高氧環(huán)境下IL-33的升高可以誘發(fā)哮喘的發(fā)生[38]。而CRSsNP患者和健康人相比，CRSwNP患者的篩竇炎性黏膜中IL-33和ST2的表達水平均升高[39]；而肺組織在接觸變應原后會出現(xiàn)IL-33誘導的嗜酸性粒細胞前體和骨髓中的成熟嗜酸性粒細胞[40]。雖然IL-33被認為可以誘導Th2型炎癥反應，促進嗜酸性粒細胞的募集，但是Baba等[41]發(fā)現(xiàn)嗜酸性CRS和非嗜酸性CRS息肉中的IL-33蛋白水平和mRNA表達水平與對照黏膜相比無顯著差異。

Ro等[42]提出了一種“MyD88-5-/12-LO-BLT2-NF-κB”級聯(lián)效應，通過IL-33誘導肥大細胞產(chǎn)生IL-13促進哮喘的加重。此外，有研究在哮喘模型中發(fā)現(xiàn)，肥大細胞從基底層往上皮層的遷移受到IL-33的調(diào)控[43]。IL-33可通過上調(diào)肥大細胞源性IL-13間接促進ASM收縮造成氣道高反應性[44]。

4.3 上皮來源的TSLP

4.3.1 TSLP的細胞來源和生物學特性 TSLP是一種IL-7樣細胞因子，可以作用于IL-7受體鏈-α和TSLPR受體鏈-γ組成的異二聚體受體，從而影響B(tài)和T細胞的功能[45]。TSLP在皮膚、氣道和眼組織的表皮、上皮和黏膜下層的組織細胞中產(chǎn)生，這對過敏的發(fā)生、發(fā)展以及過敏的加重有重要意義[46]；并且TSLP可以作用于氣道上皮細胞、肥大細胞、支氣管平滑肌細胞、樹突狀細胞和成纖維細胞[47]。

而TSLP的產(chǎn)生可由多種因素觸發(fā)，包括環(huán)境刺激因子、微生物、原型蛋白酶、柴油廢氣顆粒物和香煙煙霧提取物等外源性觸發(fā)因子[46]。促炎細胞因子、Th2-相關(guān)細胞因子和免疫球蛋白E也誘導或增加TSLP產(chǎn)生，產(chǎn)生正反饋效應。例如，TNF-α、IL-1β、IL-4、IL-13和IL-25單獨或多種組合(如TNF-α與Th2細胞因子的組合)都是誘發(fā)TSLP產(chǎn)生的觸發(fā)因素，而IFN-γ和IL-17A抑制TSLP的釋放[46]。此外，TSLP和IL-33相互促進彼此在肺組織中的表達和以及在ILC2上受體的表達，從而增強先天2型氣道炎癥[33]。

4.3.2 氣道疾病中上皮來源TSLP TSLP在包括AR、CRS、哮喘和慢性阻塞性肺疾病在內(nèi)的炎癥性氣道疾病的發(fā)病機制中均有一定的作用[48]。在小鼠模型中，TSLP可以主要通過激活樹突狀細胞來促進2型氣道炎癥[49]。

有研究發(fā)現(xiàn)，IL-17RB、ST2、TSLPR聯(lián)合信號可增強樹突狀細胞的Th2極化功能，并與AR患者病情嚴重程度相關(guān)[50]。連續(xù)塵螨滴鼻引起的氣道嗜酸性炎癥和氣道高反應性與小鼠模型氣道TSLP水平呈正相關(guān)。而TSLP信號阻滯劑后，屋塵螨提取物誘發(fā)的哮喘模型中氣道上皮的E-鈣黏蛋白功能障礙減輕了[51]。

對持續(xù)性中重度AR患者使用屋塵螨提取物舌下免疫治療可以通過TSLP-OX40L信號通路下調(diào)Th2型免疫反應[52]。而一項臨床試驗中發(fā)現(xiàn)，在接受長效β受體激動劑和中高劑量吸入糖皮質(zhì)激素治療的患者中，接受替塞單抗治療的患者比接受安慰劑治療的患者的哮喘急性加重率更低，并且這與基線血嗜酸性粒細胞計數(shù)無關(guān)[53]。也有研究發(fā)現(xiàn)，與安慰劑相比，無論基線生物標記物狀態(tài)如何，在52周內(nèi)，替塞單抗對71%的嚴重的、未控制哮喘患者的哮喘加重有明顯改善作用，并改善肺功能、哮喘控制和患者生活質(zhì)量[54]。

5 小結(jié)

綜上所述，TSLP、IL-25和IL-33是氣道上皮細胞抵抗感染和刺激的重要調(diào)控因子，可導致變應性炎癥的增強，并發(fā)揮連接先天性和適應性氣道黏膜免疫之間的“橋梁”作用。對上皮源性的3種細胞因子的深入研究將揭示2型呼吸道炎癥機制的更深層的機制，并且可能通過應用這些細胞因子的調(diào)節(jié)劑來實現(xiàn)AR、CRS和哮喘的更好的臨床治療和管理方法。