姜 騰 綜述 劉冬妍 審校

(中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院實(shí)驗(yàn)研究中心衛(wèi)生部小兒先天畸型重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,沈陽(yáng)110004)

人體粘膜是病原微生物等抗原性異物入侵機(jī)體的主要途徑,機(jī)體近50%的淋巴組織分布于粘膜系統(tǒng)。粘膜相關(guān)淋巴組織(Mucosal-associated lymphoid tissue,MALT)是發(fā)生局部特異性免疫應(yīng)答的主要部位,MALT中的B細(xì)胞多為產(chǎn)生分泌型IgA(Secretory IgA,SIgA)的B細(xì)胞,這是因?yàn)楸磉_(dá)IgA的B細(xì)胞可趨向定居于派氏集合淋巴結(jié)和固有層淋巴組織,B細(xì)胞在粘膜局部受抗原刺激后產(chǎn)生的大量SIgA經(jīng)粘膜上皮分泌至粘膜表面,成為粘膜局部抵抗病原微生物感染的主要機(jī)制。當(dāng)前對(duì)SIgA在呼吸道粘膜相關(guān)淋巴組織中的作用方式研究日趨深入和廣泛,本文就呼吸道SIgA生成調(diào)節(jié)、參與病理生理過(guò)程及相關(guān)呼吸道疾病等方面研究進(jìn)展綜述如下。

1 SIgA生物學(xué)特性

1.1 SIgA生成 SIgA由IgA、J鏈和分泌片(Secretory component,SC)通過(guò)共價(jià)鍵構(gòu)成。IgA和J鏈均由呼吸道、胃腸道、泌尿生殖道粘膜固有層中的漿細(xì)胞合成,在漿細(xì)胞分泌過(guò)程中,一個(gè)J鏈將兩個(gè)單體IgA連接在一起,形成二聚體IgA(dIgA)。J鏈?zhǔn)且粋€(gè)15 kD的富含半胱氨酸的多肽鏈,可以調(diào)節(jié)聚合免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)和功能,增加抗體的親和力,促進(jìn)聚合免疫球蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至粘膜腔。SIgA的有效分泌必須依賴于多聚免疫球蛋白受體(poly Ig receptor,pIgR)的穿胞轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制[1],dIgA從漿細(xì)胞分泌出來(lái)后與上皮細(xì)胞產(chǎn)生的pIgR以共價(jià)鍵形成dIgA-pIgR復(fù)合物。dIgA-pIgR復(fù)合物通過(guò)內(nèi)吞作用進(jìn)入上皮細(xì)胞,再以胞吐的形式分泌到粘膜表面,在蛋白水解酶作用下,pIgR僅胞外段即SC與dIgA結(jié)合構(gòu)成SIgA。

1.2 SIgA的調(diào)節(jié) SIgA是外分泌液中的主要抗體類別,參與粘膜局部免疫。機(jī)體的粘膜免疫功能隨著青春期發(fā)育逐漸成熟,與機(jī)體內(nèi)激素水平密切相關(guān),研究表明青春期女性唾液SIgA的水平與唾液激素含量呈負(fù)相關(guān)[2]。SIgA的合成還受多種細(xì)胞因子的影響,IFN-γ和TNF-α對(duì)SIgA的成份IgA的分泌有下調(diào)作用,卻增強(qiáng)SIgA的另一成份SC的表達(dá)[3,4];IL-4、IL-5、IL-6和IL-10對(duì) IgA 的分泌有增強(qiáng)和誘導(dǎo)作用,同時(shí)IL-4、IL-1也增強(qiáng)SC的表達(dá)[4,5]。

粘膜SIgA不僅與激素、細(xì)胞因子有關(guān),還受免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)。首先,T細(xì)胞在調(diào)節(jié)SIgA合成及分泌方面發(fā)揮重要作用:調(diào)節(jié)性T(Tr)細(xì)胞介導(dǎo)SIgA與腸道菌群的反應(yīng)[6]。在Th17介導(dǎo)的呼吸道炎癥反應(yīng)中,Th17分泌的IL-17調(diào)節(jié)呼吸道上皮pIgR表達(dá),促進(jìn)聚合 Ig(IgA和 IgM)的轉(zhuǎn)運(yùn),提高呼吸道SIgA和SC水平,在固有免疫中發(fā)揮重要作用[7]。其次,樹(shù)突狀細(xì)胞(DCs)通過(guò)分泌細(xì)胞因子和視黃酸對(duì)SIgA的產(chǎn)生亦起重要作用[8,9],DCs在遞呈腸系膜細(xì)菌過(guò)程中誘導(dǎo)SIgA的產(chǎn)生,共同監(jiān)控粘液層細(xì)菌的入侵或粘液層細(xì)菌的增殖[10]。還有學(xué)者通過(guò)體外培養(yǎng)支氣管上皮細(xì)胞發(fā)現(xiàn),活化的中性粒細(xì)胞能促進(jìn)上皮細(xì)胞pIgR/SC的表達(dá),這一調(diào)節(jié)通過(guò)TGF-β介導(dǎo),且與適當(dāng)?shù)难趸€原敏感性及p38 MAPK活化相關(guān)[11]。Toll樣受體(Toll-like receptors)家族在病原體的識(shí)別和激活天然免疫方面發(fā)揮著非常重要的作用。Hinojosa等[12]在年老小鼠的肺炎研究中發(fā)現(xiàn),肺組織中Toll樣受體1、2和4含量減少后,肺炎鏈球菌引起的機(jī)體分泌促炎因子的反應(yīng)降低,進(jìn)而引起pIgR減少。

近年的研究還發(fā)現(xiàn),粘膜免疫功能也與生命體征及環(huán)境因素有關(guān)。Spaniol等[13]研究了卡他莫拉菌與低體溫休克發(fā)現(xiàn),26℃的低溫能促進(jìn)唾液IgA粘附到卡他莫拉菌表面,提示體溫也是粘膜免疫功能的影響因素之一。Noakes等[14]的報(bào)道,母親吸煙的嬰兒在12個(gè)月時(shí)呼吸道SIgA顯著增加,并且上呼吸道病變癥狀明顯,但是對(duì)于變應(yīng)性過(guò)敏、過(guò)敏性皮炎和食物過(guò)敏等過(guò)敏性疾病的易感性并未因此增加。

粘膜表面的SIgA水平不但受生成速率的影響,而且與降解作用相關(guān)。體外研究發(fā)現(xiàn),SIgA與活化的中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞及假單胞桿菌或不動(dòng)桿菌共同孵育,SIgA大量裂解,而只用中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞孵育則SIgA裂解不明顯,這說(shuō)明病原微生物而不是炎性細(xì)胞在SIgA的降解中起重要作用[15]。

2 呼吸道SIgA與疾病

支氣管相關(guān)淋巴組織是呼吸道的一道免疫屏障,是參與局部特異性免疫應(yīng)答的主要部位,通過(guò)分泌SIgA,在粘膜局部抗感染免疫防御中發(fā)揮關(guān)鍵作用[16]。近年來(lái)的研究進(jìn)一步證實(shí),在多種感染和炎癥反應(yīng)性疾病中,保持和提高呼吸道SIgA的分泌水平,增強(qiáng)粘膜免疫功能可以減輕病理反應(yīng);反之,SIgA的分泌水平的降低和粘膜免疫功能的損害甚至缺失則預(yù)示著較差的預(yù)后。

2.1 呼吸道感染 SIgA通過(guò)與相應(yīng)病原微生物結(jié)合,阻止病原體粘附到細(xì)胞表面,在局部抗感染中發(fā)揮重要作用。Diebel等向單核細(xì)胞中加入大腸桿菌和SIgA并共同培養(yǎng)1小時(shí),再與多形核中性粒細(xì)胞(PMN)共培養(yǎng)后測(cè)定促炎因子IL-6、TGF-β和IL-8的含量。他們發(fā)現(xiàn)該方法與不加入SIgA的培養(yǎng)方法相比,上述促炎因子含量明顯下降。用脂多糖(LPS)代替大腸桿菌也得到了相似的結(jié)果,這表明SIgA能減輕過(guò)度的呼吸道炎癥反應(yīng),保護(hù)局部組織不受損害[17]。

pIgR基因敲除(pIgR-KO)小鼠SIgA分泌功能缺失,這種動(dòng)物模型在粘膜免疫研究中有重要應(yīng)用。在結(jié)核分枝桿菌的相關(guān)研究中,pIgR-KO小鼠在分枝桿菌抗原PstS-1滴鼻免疫后,其唾液的抗原特異性IgA減少。在接種牛分枝桿菌芽孢桿菌卡介苗(BCG)后,pIgR-KO小鼠表現(xiàn)出比野生型小鼠更強(qiáng)的敏感性,肺細(xì)菌負(fù)荷更大,同時(shí)伴隨 IFN-γ和TGF-α的下降,這表明pIgR-KO小鼠由于缺少SIgA的有效分泌從而對(duì)分枝桿菌介導(dǎo)的免疫反應(yīng)表現(xiàn)出延遲[18]。另有學(xué)者分別給pIgR-KO小鼠和正常小鼠氣管內(nèi)接種綠膿桿菌,發(fā)現(xiàn)pIgR-KO小鼠的炎癥反應(yīng)明顯重于正常小鼠,且72小時(shí)死亡率是正常小鼠的3倍,這說(shuō)明缺少SIgA的有效分泌,粘膜免疫功能受損,將加重呼吸道炎癥反應(yīng),導(dǎo)致死亡率升高[19]。

在化膿性球菌中,肺炎鏈球菌的致病力僅次于金黃色葡萄球菌,可引起大葉性肺炎、支氣管炎等疾病。肺炎鏈球菌的表面蛋白C(Pneumococcal surface protein C,PspC)能與SIgA和補(bǔ)體因子H(Complement factor H,FH—是補(bǔ)體替代途徑的一種調(diào)節(jié)因子)相結(jié)合,增加肺炎鏈球菌與上皮細(xì)胞的粘附。體外研究證實(shí),將肺炎鏈球菌D39與FH共同孵育能提高其與人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)的粘附率,在加入SIgA并共同孵育后,粘附率提高更多,另外SIgA與D39共同孵育也能增加D39與肺上皮細(xì)胞(SK-MES-1)和咽上皮細(xì)胞的粘附率[20],粘附率的提高為機(jī)體發(fā)揮細(xì)胞免疫功能提供了便利,這些發(fā)現(xiàn)有利于臨床靶向治療。

90%以上急性呼吸道感染由病毒引起,甲型流感病毒為常見(jiàn)流感病毒,并且容易發(fā)生變異。Sawabuchi等[21]在兒童甲型流感的研究中發(fā)現(xiàn),抗病毒藥物能顯著提高患兒鼻咽抗甲型流感病毒的SIgA水平,并且減輕流感癥狀,這說(shuō)明提高SIgA分泌水平增強(qiáng)鼻咽粘膜免疫反應(yīng)是治療流感的有效方法之一。

2.2 哮喘 過(guò)敏原是誘發(fā)哮喘的重要原因,已有研究證明肺功能低下和具有哮喘癥狀患者其血清中IgA水平較正常人低[22],導(dǎo)致機(jī)體缺乏SIgA,不能中和或制止過(guò)敏原的吸收,從而易發(fā)生哮喘。另有研究者發(fā)現(xiàn)15-脂氧酶-1在哮喘患者氣道中表達(dá)增加,這一變化可能是導(dǎo)致變應(yīng)性致敏及誘發(fā)氣道炎癥的重要原因,其機(jī)制很可能是通過(guò)抑制了SIgA水平而產(chǎn)生的[23]。

哮喘的免疫治療引起的應(yīng)答由IgA2擔(dān)任,這與局部TGF-β表達(dá)的增加相關(guān),并且能誘導(dǎo)單核細(xì)胞IL-10的表達(dá)[24]。研究者對(duì)過(guò)敏小鼠氣道給予粘膜佐劑霍亂毒素B(CTB)后,哮喘癥狀明顯緩解,病理生理變化也明顯減輕如氣道嗜酸性粒細(xì)胞和Th2細(xì)胞因子趨于正常,氣道分泌物中TGF-β相關(guān)的抗原特異性IgA增加,CTB的這些作用在缺乏pIgR的小鼠中則觀察不到,這說(shuō)明SIgA的有效分泌能緩解過(guò)敏反應(yīng)的癥狀[25]。

2.3 外傷和腸外營(yíng)養(yǎng) 外傷引起的機(jī)體免疫功能的改變也涉及粘膜免疫,例如創(chuàng)傷,研究發(fā)現(xiàn)創(chuàng)傷30小時(shí)以內(nèi)的病人,雙側(cè)肺的支氣管肺泡灌洗(BAL)液中SIgA的濃度均升高;在創(chuàng)傷的大鼠模型中,創(chuàng)傷8小時(shí)后呼吸道SIgA升高,24小時(shí)恢復(fù)正常[26]。Hermsen等[27]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究創(chuàng)傷后TNF-α和IL-1β對(duì)SIgA分泌的影響發(fā)現(xiàn),創(chuàng)傷后鼻腔灌洗液(NAL)和BAL的SIgA含量增加,然而在創(chuàng)傷前阻斷TNF-α,創(chuàng)傷后SIgA升高的反應(yīng)則被消除,創(chuàng)傷前阻斷IL-1β也能部分減輕這種反應(yīng),其機(jī)制可能是抑制細(xì)胞因子后,pIgR的表達(dá)受到影響,從而呼吸道的SIgA分泌減少。

腸外營(yíng)養(yǎng)(PN)是經(jīng)靜脈途徑供應(yīng)病人所需要的營(yíng)養(yǎng),為手術(shù)前后及危重患者提供營(yíng)養(yǎng)支持,目的是使病人在無(wú)法正常進(jìn)食的狀況下仍可以維持營(yíng)養(yǎng)狀況、增加體重和愈合創(chuàng)傷,但對(duì)機(jī)體粘膜免疫有重要影響。研究發(fā)現(xiàn)在對(duì)小鼠實(shí)行PN 5天后,PN組的NAL中SIgA水平明顯下降,而肺組織中pIgR則增加,中鼻道和肺組織勻漿IgA水平均增加[28],這表明PN導(dǎo)致的分泌物中SIgA的降低不是由于pIgR表達(dá)不足,而是SIgA生成分泌的其他環(huán)節(jié)如二聚體IgA合成的減少所致。另一項(xiàng)研究卻發(fā)現(xiàn)對(duì)小鼠進(jìn)行PN的同時(shí)靜脈推注IL-7,小鼠的BAL中SIgA與正常營(yíng)養(yǎng)組無(wú)差異,說(shuō)明腸外營(yíng)養(yǎng)對(duì)粘膜免疫功能的損害是可逆的[29]。

2.4 喉癌 喉癌是因長(zhǎng)期吸入有害物質(zhì)或人類乳頭狀瘤病毒(HPV)感染等因素引起的喉粘膜上皮組織的惡性腫瘤,與粘膜表面的Ig密切相關(guān),研究發(fā)現(xiàn)HPVDNA陽(yáng)性喉部疾病患者的喉分泌物中IgM、IgG、IgA及SIgA的平均濃度均是HPVDNA陰性患者的兩倍多,有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。另有研究也證明HPVDNA陽(yáng)性喉癌患者IgM、IgG、IgA及SIgA的平均濃度高于HPVDNA陰性喉癌組,這提示SIgA可能在抑制HPV引起的感染和致癌中發(fā)揮作用[30]。還有學(xué)者研究顯示頭頸部腫瘤外科手術(shù)切除的喉組織SIgA和Cyfra 21-1均較高,但健康者和接受過(guò)放射治療的患者喉分泌物中SIgA和Cyfra 21-1卻較低,這說(shuō)明局部粘膜免疫功能可能與腫瘤惡性程度和是否接受放射治療有關(guān)[31]。

3 呼吸道SIgA與運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)

呼吸道SIgA是近年運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。有研究證明65到96歲的老年人進(jìn)行有規(guī)律的有氧運(yùn)動(dòng)后可以提高他們血漿中IgA、IgG和IgM的濃度,并能保持SIgA濃度不變,而未進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)的老人SIgA濃度較低,該學(xué)者進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)有規(guī)律的有氧運(yùn)動(dòng)引起的SIgA升高將減少上呼吸道感染(URTI)發(fā)生的比率[32]。但接受常規(guī)高強(qiáng)度訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員易發(fā)URTI,日本學(xué)者以男性橄欖球運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象,在為期一月的強(qiáng)化訓(xùn)練中,運(yùn)動(dòng)員的上呼吸道癥狀與其唾液EB病毒DNA含量呈正相關(guān),與唾液SIgA的含量呈負(fù)相關(guān)[33]。帆船運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過(guò)50周的訓(xùn)練后,唾液SIgA濃度與URTI的發(fā)病率無(wú)直接線性相關(guān)性,但在URTI發(fā)病前3周,SIgA濃度明顯下降,發(fā)病后2周逐漸恢復(fù)正常。該學(xué)者還證明,當(dāng)SIgA濃度低于平均值的40%以上時(shí),將有1/2的運(yùn)動(dòng)員在3周后發(fā)生URTI[34]。

運(yùn)動(dòng)按摩有助于調(diào)整和保護(hù)運(yùn)動(dòng)員良好的競(jìng)技狀態(tài),消除賽后出現(xiàn)的疲勞,加速體能恢復(fù),并影響機(jī)體粘膜免疫功能,如健康受試者在接受連續(xù)3天腿部按摩后,唾液SIgA水平大幅度提高[35]。

4 展望

SIgA在機(jī)體固有免疫中發(fā)揮重要作用,參與多種病理生理過(guò)程。隨著粘膜免疫研究的日趨深入和廣泛,檢測(cè)呼吸道SIgA水平不僅能作為粘膜免疫功能的評(píng)價(jià)方法,也有望成為臨床診斷呼吸道疾病的輔助檢查之一。外源性的SIgA作為一種潛在的治療手段,可有望用于減輕呼吸道炎癥,緩解過(guò)敏反應(yīng)癥狀等。

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