姜敏 王晶 張洪平 田戈 伊合帕爾·吐依洪 丁劍冰新疆醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院國家中醫(yī)臨床研究基地 新疆呼吸病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,烏魯木齊830000;新疆醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,烏魯木齊8300

COPD 的疾病進(jìn)展與氣道和肺臟對(duì)有毒顆?；驓怏w的慢性炎性反應(yīng)增強(qiáng)有關(guān),疾病的發(fā)生、發(fā)展與免疫紊亂密切相關(guān)[1]。研究證實(shí),中性粒細(xì)胞、CD4+T 細(xì)胞、CD8+T 細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞參與誘發(fā)COPD 肺部炎癥反應(yīng)[2-3]。近期研究還發(fā)現(xiàn),Ⅱ型固有淋巴細(xì)胞 (typeⅡinnate lymphoid cells,ILC2s)也參與COPD的發(fā)生和發(fā)展。

1 ILC2s的生物學(xué)特征

1.1 ILC2s的發(fā)現(xiàn) 2001年,Fort等[4]在用IL-25刺激小鼠T、B細(xì)胞缺陷的脾臟細(xì)胞時(shí),發(fā)現(xiàn)了一種能分泌IL-5、IL-13,但不分泌IL-4,并且特異性表達(dá)抗體IgE 和Ig A 的新型細(xì)胞,并證實(shí)其表面表達(dá)膜分子MHCⅡhighCD11cdullF4/80lowCD4-CD8a-。2010 年,Moro等[5]在小鼠腸道脂肪相關(guān)的淋巴簇中發(fā)現(xiàn)了表型為Lin-c-Kit+Sca-1+的一群細(xì)胞,此外,這群細(xì)胞還表達(dá)IL-33 的受體 (IL-33R)和IL-25的受體 (IL-17RB),當(dāng)機(jī)體受到IL-33刺激或寄生蟲感染時(shí),這群細(xì)胞可以分泌IL-5 和IL-13,有助于機(jī)體抗寄生蟲感染,這群細(xì)胞最終被命名為 “天然輔助細(xì)胞”。Neill等[6]和Price等[7]在小鼠的肝臟、脾臟、骨髓、腸系膜淋巴結(jié)、肺臟、腹膜等中分別獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了ν細(xì)胞和固有Ⅱ型輔助細(xì)胞,ν 細(xì)胞表型為Lin-T1/ST2+IL-25R+ICOS+,固有Ⅱ型輔助細(xì)胞的表型為Lin-c-Sca-1-Kit+,他們都能在IL-25或IL-33的作用下分泌IL-5和IL-13,從而幫助機(jī)體抵御蠕蟲感染。

天然輔助細(xì)胞、ν細(xì)胞和固有Ⅱ型輔助細(xì)胞因其相似的表型和生物學(xué)功能,被統(tǒng)稱為ILC2s[8]。與動(dòng)物結(jié)果相類似,人ILC2s廣泛分布于皮膚、肺臟、腸道、腸系膜、血液、脾、肝等,尤其在肺黏膜組織較為豐富,并且是早期免疫應(yīng)答中Th2型細(xì)胞因子的主要來源[9]。

1.2 ILC2s的發(fā)育及其調(diào)控 ILC2s是由髓樣淋巴祖細(xì)胞(common lymphoid progenitors,CLP)發(fā)育而來,發(fā)育過程中受到多種因素的影響。DNA 結(jié)合抑制因子2能夠抑制CLP 前體分化為T、B 細(xì)胞,促進(jìn)其向ILCs 祖細(xì)胞分化[10]。小鼠體外實(shí)驗(yàn)證實(shí),Notch信號(hào)在這個(gè)過程中也起著重要的作用,Notch 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)時(shí)間和持續(xù)時(shí)間是ILC2s發(fā)育的關(guān)鍵,此信號(hào)通路對(duì)于人ILC2s的發(fā)育同樣重要,但是鮮有體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證據(jù)報(bào)道Notch信號(hào)通路對(duì)ILC2s的作用。另外有研究證實(shí),白介素3 介導(dǎo)核因子 (nuclear factor interleukin 3,Nfil3)也可能通過調(diào)控CLP 向共同ILCs祖細(xì)胞方向分化發(fā)揮功能。Nfil3 缺陷小鼠中ILC2s和ILC3s的數(shù)量相比正常小鼠明顯減少,提示Nfil3 在ILC2s的發(fā)育過程中也發(fā)揮功能[11]。

研究證實(shí),在ILCs祖細(xì)胞向ILC2s分化過程中起重要作用的轉(zhuǎn)錄因子包括維甲酸相關(guān)孤核受體α (retinoic acid receptor related orphan receptorα,RORα)和GATA 結(jié)合因3 (GATA-binding factor 3,GATA3)。ILC2s在RORα自然突變小鼠 (RORαsg/sg)中發(fā)育嚴(yán)重受損,并且骨髓中ILC2s前體細(xì)胞 (CD127+CD25+ST2+CD69lowCXCR4lowCD122low)的數(shù)量明顯減少,而其他的固有淋巴細(xì)胞亞群并不受影響,這表明RORα缺陷將嚴(yán)重影響ILC2s細(xì)胞的分化。但是,IL-33仍能刺激RORαsg/sg小鼠的免疫應(yīng)答反應(yīng),因此RORα 調(diào)控ILC2s 細(xì)胞的機(jī)制仍需深入研究[12]。GATA3在ILC2s的發(fā)育中也十分重要。在GATA3缺失的情況下,CLP 細(xì)胞將不能發(fā)育成為ILC2s[13]。當(dāng)GATA3表達(dá)減少時(shí),ILC2s會(huì)降低對(duì)IL-25、IL-33和胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素 (Thymic stromal lymphopoietin,TSLP)的反應(yīng),相應(yīng)地細(xì)胞因子分泌也減少[14],可見GATA3對(duì)ILC2s細(xì)胞發(fā)揮生物學(xué)作用也是不可或缺的[15]。

此外,獨(dú)立生長因子1 (growth factor impendence1,GFi1)[13]和T 細(xì)胞因子-1 (T cell factor-1,TCF-1)[16]均被證明與ILC2s的發(fā)育有關(guān)。GFi1可通過調(diào)控GATA3參與ILC2s的發(fā)育,缺乏GFi1可導(dǎo)致GATA3表達(dá)受損進(jìn)而影響ILC2s 的發(fā)育。TCF-1 通過GATA3 或調(diào)控IL-2R、IL-7R、IL-17BR 等受體的表達(dá)來控制ILC2s的發(fā)育。

細(xì)胞因子IL-7[5]、IL-9[17]、干擾素γ (interferon-γ,IFN-γ)、IL-27等對(duì)于ILC2s的發(fā)育也至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn),IL-7缺陷的小鼠中ILC2s 發(fā)育受損,IFN-γ 能抑制ILC2s的增殖、幫助機(jī)體減少Th2型免疫反應(yīng)、減輕嗜酸粒細(xì)胞的浸潤和氣道高反應(yīng)。最新證明,IL-27通過直接作用ILC2s抑制Th2 型免疫應(yīng)答反應(yīng),這些細(xì)胞因子作用ILC2s的新證據(jù),揭示了不同的ILC2s負(fù)調(diào)控的免疫作用機(jī)制[18]。

另外,研究表明,ILC2s可同時(shí)表達(dá)可誘導(dǎo)共刺激分子 (inducible co-stimulate,ICOS)及其配體 (inducible costimulate ligand,ICOSL),兩者可共同作用促進(jìn)ILC2s的生存及細(xì)胞因子的分泌;當(dāng)這種作用被阻斷后,可顯著減輕氣道高反應(yīng)和肺部炎癥性反應(yīng)[19]。IL-12-IL-12R 通路能影響ILC2s的功能,并在其增殖和分化中發(fā)揮作用[20]。

1.3 ILC2s的激活與抑制 IL-25、IL-33和TSLP 能激活I(lǐng)LC2s細(xì)胞的免疫應(yīng)答反應(yīng)。人外周血、胎兒的腸道、胎兒和成人肺組織中的ILC2s細(xì)胞被IL-33刺激后產(chǎn)生IL-13,表明人的ILC2s 細(xì)胞被IL-33 激活[8]。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí),TSLP 通過增強(qiáng)GATA-3 的表達(dá)來單獨(dú)激活人外周血的ILC2s[8]。然而,Salimi等[21]發(fā)現(xiàn),人皮膚來源的ILC2s在體內(nèi)只能被IL-33直接激活,而在體外同時(shí)存在IL-25、TSLP時(shí)會(huì)增強(qiáng)IL-33誘導(dǎo)的細(xì)胞因子生成。

也有研究表明,ILC2s可被脂質(zhì)遞質(zhì)半胱氨酰白三烯(cysteinylleukotrienes, Cys LT )、 前 列 腺 素 D2(prostaglandin D2,PGD2)和TNF 相似配體1 (TNF-like ligand 1A,TL1A)激活。PGD2可通過激活肥大細(xì)胞誘導(dǎo)人皮膚和血液的ILC2s遷移并激活I(lǐng)LC2s,促進(jìn)其產(chǎn)生IL-4、IL-5、IL-13等細(xì)胞因子。CysLT 也可以強(qiáng)有力的激活I(lǐng)LC2s,促進(jìn)Th2型細(xì)胞因子的生成[9]。但是,前列腺素I2和脂質(zhì)A4 則抑制ILC2s激活。在小鼠模型中發(fā)現(xiàn),前列腺素I2 抑制ILC2s 分泌細(xì)胞因子并減少其擴(kuò)散。Barnig等[22]發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)A4是ILC2s的負(fù)調(diào)節(jié)因子。

2 ILC2s在COPD中的作用

2.1 ILC2s在COPD 慢性炎癥反應(yīng) COPD 是一種異質(zhì)性疾病,其主要特征是進(jìn)行性和不可逆轉(zhuǎn)的肺功能喪失,吸煙是導(dǎo)致COPD 最重要的原因之一[23]。Kearley等[24]在煙霧暴露小鼠模型中發(fā)現(xiàn),吸煙能 “沉默”ILC2s細(xì)胞的功能,其進(jìn)一步研究證實(shí)ILC2s細(xì)胞在COPD 患者中表現(xiàn)出功能可塑性,ILC2s經(jīng)IL-12 和IL-18等信號(hào)途徑調(diào)控,其轉(zhuǎn)錄因子GATA3 表達(dá)明顯降低,向ILC1 樣細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換,執(zhí)行ILC1 細(xì)胞的功能[25]。Silver等[26]研究也表明,在COPD 患者外周血中ILC2s 細(xì)胞的數(shù)量顯著降低而ILC1s細(xì)胞數(shù)量明顯增加,同時(shí)疾病嚴(yán)重程度也隨之增加。吸煙暴露試驗(yàn)和COPD 患者中均檢測到高表達(dá)的IL-1家族細(xì)胞因子如IL-1、IL-18 和IL-33,這些細(xì)胞因子能增加ILC2s細(xì)胞的功能可塑性,使其向ILC1s細(xì)胞轉(zhuǎn)換,并且ILC1細(xì)胞轉(zhuǎn)換的頻率與COPD 的嚴(yán)重程度及其加重易感性相關(guān)。與此相反,Wu 等[27]結(jié)果表明ILC2 細(xì)胞在COPD患者外周血中比例增加。De Grove等[25]證實(shí)ILC1、ILC2、NCR+和NCR-ILC3 細(xì)胞在肺組織中存在,但僅檢測到NCR-ILC3細(xì)胞在COPD 患者肺組織中的比例增加,ILC1和ILC2細(xì)胞比例并未增加。另外,Monticelli等[28]發(fā)現(xiàn),不同疾病狀態(tài)的COPD 患者肺組織中ILC1、ILC2和ILC3細(xì)胞的數(shù)量并沒有差異,但在ILC 亞群中檢測到不同數(shù)量的IL-33R+ILC2細(xì)胞和高表達(dá)的分泌雙調(diào)蛋白,Arg1 在流感病毒感染后的肺臟組織修復(fù)過程中發(fā)揮重要作用。

研究發(fā)現(xiàn),由呼吸道病毒誘發(fā)的鼠急性加重期COPD(acute exacerbation of COPD,AECOPD)模型,伴隨著小鼠肺部組織的ILCs的積累。H3N1感染可引起小鼠氣道高反應(yīng),但此過程并不涉及適應(yīng)性免疫系統(tǒng),進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)IL-33受體ST2的缺陷可顯著減輕氣道高反應(yīng),最終機(jī)制研究表明ILC2s細(xì)胞分泌IL-13 而促進(jìn)氣道高反應(yīng)[29]。Xia等[30]和Byers等[31]發(fā)現(xiàn),COPD 患者肺上皮細(xì)胞可產(chǎn)生大量IL-33,促進(jìn)IL-13和黏液的高表達(dá)。使用抗CD90.2中和抗體處理后的小鼠,在呼吸道病毒感染的情況下,肺泡灌洗液中嗜酸粒細(xì)胞的數(shù)量和肺組織中IL-5、IL-13m RNA 表達(dá)急劇下降。由于IL-33是在小鼠的呼吸道病毒感染后激活I(lǐng)LC 激活的一個(gè)關(guān)鍵因素,因此推測IL-33的釋放并隨后激活I(lǐng)LC2s會(huì)導(dǎo)致在AECOPD 中IL-5/IL-13表達(dá)和嗜酸性的增加。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),ILC2s細(xì)胞不僅在AECOPD 患者中發(fā)揮作用,而且在早期的COPD 患者中也可以發(fā)揮作用。Heijink等[32]證實(shí),在香煙煙霧刺激引起的氣道炎癥的小鼠模型中,氣道上皮細(xì)胞大量脫落,雖然在這個(gè)模型中,未檢測IL-33的表達(dá)情況,但是肺泡灌洗液中IL-5的含量顯著升高,IL-5在COPD 病程中發(fā)揮重要的作用[33],這也提示ILC2s細(xì)胞被激活,ILC2s細(xì)胞參與早期氣道炎癥反應(yīng)。

2.2 ILC2s對(duì)COPD 適應(yīng)性免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用 von Burg等[34]發(fā)現(xiàn),ILC2s不僅在早期固有免疫中起重要作用,而且能改變CD4+T 細(xì)胞分化的方向從而調(diào)節(jié)適應(yīng)性細(xì)胞免疫,共同參與免疫過程。ILC2s既能通過分泌細(xì)胞因子調(diào)節(jié)CD4+T 細(xì)胞的分化[35],又能通過表達(dá)MHCⅡ類分子和共刺激分子調(diào)節(jié)CD4+T 細(xì)胞的分化[34]。Halim等[36]發(fā)現(xiàn),ILC2s與CD4 na?ve T 細(xì)胞共培養(yǎng),加入IL-12,細(xì)胞朝著Th1 方向分化,加入IL-4 時(shí),則向Th2 方向分化,另外,在Th2型細(xì)胞因子的參與下通過樹突狀細(xì)胞決定CD4+T 細(xì)胞的分化;ILC2s細(xì)胞發(fā)揮出抗原遞呈細(xì)胞的能力,通過表達(dá)OX40L、ICOS、ICOSL 和共刺激分子CD80、CD86以及MHCⅡ類分子調(diào)節(jié)CD4+T 細(xì)胞的分化。既往研究證實(shí)適應(yīng)性免疫功能紊亂參與COPD 免疫失衡、炎性反應(yīng)過程。許多學(xué)者和我們前期的研究表明COPD 患者CD4+T 細(xì)胞數(shù)量降低,適應(yīng)性免疫細(xì)胞比例失衡[37]。最新研究發(fā)現(xiàn),慢性炎性反應(yīng)疾病患者較正常人肺組織中ILC2s下降了13.8%[25],Th2細(xì)胞功能下降,同時(shí)Th1細(xì)胞的功能增強(qiáng);AECOPD 患者血清中IL-33水平顯著低于健康人群對(duì)照組,同時(shí)也低于其穩(wěn)定期患者,AECOPD IL-33 水平下降從而下調(diào)Th2 細(xì)胞。這說明COPD 的固有免疫功能及適應(yīng)性免疫功能中ILC2s 與CD4+T 細(xì)胞之間數(shù)量和狀態(tài)的變化存在一定的相關(guān)性。ILC2s可能調(diào)控COPD 適應(yīng)性免疫共同參與COPD 的發(fā)展進(jìn)程。

3 展望

已有研究證實(shí),ILC2s在流感病毒感染、哮喘、寄生蟲感染過程中的作用研究取得了重大突破。COPD 的疾病進(jìn)展與氣道和肺臟對(duì)有毒顆?；驓怏w的慢性炎性反應(yīng)增強(qiáng)有關(guān),疾病的發(fā)生、發(fā)展與免疫紊亂密切相關(guān),但其具體發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明。ILC2s的發(fā)現(xiàn)使我們對(duì)固有免疫系統(tǒng)有了更深入的了解。ILC2s作為固有免疫細(xì)胞家族的新成員,在維持COPD 肺臟黏膜免疫耐受中處于優(yōu)勢地位,研究ILC2s對(duì)于COPD 具有重要的臨床意義,為深入了解COPD 的發(fā)病機(jī)制及開發(fā)治療臨床藥物指明了方向。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突