固有淋巴細(xì)胞在哮喘發(fā)病機制及治療中的作用

薛玲娜，張惠勇，郭曉燕，王 鈺，馬改霞，邱 磊，馬子風(fēng)，鹿振輝

哮喘是一種以氣道炎癥、氣道高反應(yīng)性、可逆性氣流受限為特征的慢性呼吸道疾病，臨床上多表現(xiàn)為喘息、氣促、胸悶、咳嗽等癥狀[1]。哮喘的發(fā)病機制復(fù)雜，作為一種異質(zhì)性疾病，具有多種表型，主要包括過敏性與非過敏性哮喘表型。以Th2型細(xì)胞因子產(chǎn)生為特征的過敏性哮喘多與過敏原接觸引起的特異性免疫應(yīng)答相關(guān)，而非過敏性哮喘多由空氣污染、感染、肥胖等引起，主要涉及固有免疫。近十年來，諸多研究發(fā)現(xiàn)固有淋巴細(xì)胞(innate lymphoid cells, ILCs)與炎癥性疾病相關(guān)[2-3]，可以產(chǎn)生白細(xì)胞介素(interleukin, IL)-5、IL-13等多種細(xì)胞因子，與巨噬細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞等共同參與哮喘的發(fā)病。本文主要綜述固有淋巴細(xì)胞及其在哮喘發(fā)病和治療中的作用，以期為臨床防治提供參考。

1 ILCs的分類

ILCs是新發(fā)現(xiàn)的一類缺乏特異性抗原識別受體的淋巴細(xì)胞，主要位于氣道、腸道和皮膚的屏障表面，通過釋放相關(guān)細(xì)胞因子和介質(zhì)來調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，在哮喘、變應(yīng)性鼻炎、炎癥性腸病、銀屑病等過敏與非過敏性炎癥疾病中發(fā)揮著重要作用[4-5]。ILCs來源于骨髓中的共同淋巴祖細(xì)胞，根據(jù)其調(diào)控的轉(zhuǎn)錄因子和產(chǎn)生的效應(yīng)細(xì)胞因子的不同可分為4類：ILC1、ILC2、ILC3和ILCreg。

ILC1主要受T-bet轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控，由IL-12、IL-15、IL-18活化后分泌γ干擾素(Interferon-γ, IFN-γ)和腫瘤壞死因子α(Tumor necrosis factor α, TNF-α)，通常與病毒感染和腫瘤細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)相關(guān)。機體在穩(wěn)態(tài)時，ILC1在皮膚、肺、肝、腸中的數(shù)量較少，但在接觸病原體后，ILC1數(shù)量會增加以抵抗病原體，如慢性阻塞性肺疾病、克羅恩病等慢性炎癥疾病中，ILC1數(shù)量較多[6-7]。目前關(guān)于ILC1在哮喘中的作用還不明確。

ILC2類似于Th2細(xì)胞，經(jīng)IL-25、IL-33、胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素(thymic stromal lymphopoietin, TSLP)激活后可分泌IL-4、IL-5、IL-13等Th2型細(xì)胞因子，受轉(zhuǎn)錄因子GATA3、RORα調(diào)控，與蠕蟲感染、過敏反應(yīng)相關(guān)。動物模型及人類研究均證實ILC2在變應(yīng)性氣道炎癥疾病中起關(guān)鍵作用[8-10]，其分泌的細(xì)胞因子與Th2細(xì)胞之間相互作用，促進(jìn)黏液產(chǎn)生、嗜酸性粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞浸潤[11]。

ILC3可分為淋巴組織誘導(dǎo)細(xì)胞(lymphoid-tissue-inducer cell, LTi)和非LTi兩類，根據(jù)是否表達(dá)自然細(xì)胞毒性受體NKp46又可將非LTi分為NCR+ILC3和NCR-ILC3。ILC3受轉(zhuǎn)錄因子RORγt調(diào)控，由IL-1β、芳香烴受體 (aryl hydrocarbon receptor, ahr)等活化后可產(chǎn)生IL-17、IL-22，在肥胖型哮喘、銀屑病、炎癥性腸病等非過敏性疾病中發(fā)揮重要作用[12-13]。

與調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory cells, Treg)相似，ILCreg主要起免疫抑制作用，以平衡其他ILCs的效應(yīng)。有研究報道，ILCreg通過分泌IL-10抑制腸道炎癥，同時，亦可抑制ILC1、ILC3活化來減輕這兩種細(xì)胞的促炎作用[14]。

在機體穩(wěn)態(tài)條件下，所有ILCs亞型均存在于人類肺中，其中以ILC2和ILC3最為常見[15-16]。研究發(fā)現(xiàn)ILCs具有可塑性，ILCs在炎癥環(huán)境的驅(qū)動下可進(jìn)行反向分化。比如，ILC2在微環(huán)境的改變下可轉(zhuǎn)向ILC1或ILC3分化，ILC2在白色念珠菌環(huán)境中可轉(zhuǎn)化成分泌IL-17的ILC3[17]，小鼠在臭氧暴露下，ILC2可轉(zhuǎn)為ILC3，并分泌IL-17A、IL-33[18]。ILCs在哮喘的發(fā)病中有重要作用，目前大多數(shù)研究主要集中在ILC2介導(dǎo)的過敏性哮喘和ILC1/ILC3介導(dǎo)的非過敏性哮喘[19]。

2 ILC2與過敏性哮喘

大多數(shù)過敏性哮喘患者在兒童時期發(fā)病，少數(shù)患者(約4%～13%)在成年后發(fā)病[20]。過敏性哮喘通常以嗜酸性粒細(xì)胞在氣道浸潤引起的炎癥反應(yīng)為特征，由Th2、ILC2產(chǎn)生IL-4、IL-5、IL-13等2型細(xì)胞因子驅(qū)動，但目前尚不明確在過敏性哮喘發(fā)病過程中Th2、ILC2這兩種細(xì)胞的相對重要性[21-23]。Th2與抗原提呈細(xì)胞(如樹突狀細(xì)胞)呈遞的抗原或過敏原接觸后，產(chǎn)生IL-5、IL-13；此外，過敏原還可直接激活上皮細(xì)胞，釋放TSLP、IL-25、IL-33等活化因子，激活I(lǐng)LC2產(chǎn)生IL-5、IL-13,進(jìn)一步引起嗜酸性粒細(xì)胞浸潤。值得注意的是，研究報道神經(jīng)細(xì)胞與ILCs相互作用，共同驅(qū)動腸道和肺部的免疫反應(yīng)[24]。ILC2在解剖位置上與肺神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞相毗鄰，均位于氣道分叉處，研究者發(fā)現(xiàn)肺神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞在黏膜屏障處識別過敏原或其他信號，繼而分泌降鈣素基因相關(guān)肽和γ-氨基丁酸，降鈣素基因相關(guān)肽可刺激ILC2分泌IL-5，引起嗜酸性粒細(xì)胞在氣道聚集；γ-氨基丁酸可導(dǎo)致杯狀細(xì)胞增生，繼而氣道黏液分泌增多[25]。

研究者認(rèn)為IL-33是驅(qū)動嗜酸性粒細(xì)胞型炎癥的關(guān)鍵細(xì)胞因子[26-28]。Cayrol等[28]在無預(yù)先致敏的情況下，將IL-33缺陷小鼠局部暴露于鏈格孢菌中，其氣道和肺泡灌洗液中嗜酸性粒細(xì)胞減少，炎癥反應(yīng)減輕，這表明IL-33在嗜酸性粒細(xì)胞型炎癥中起一定作用。Lund等[27]對體內(nèi)敲除ILC2小鼠(IL-7受體缺陷鼠)給予IL-33鼻內(nèi)刺激，發(fā)現(xiàn)肺泡灌洗液中2型細(xì)胞因子和嗜酸性粒細(xì)胞并無明顯升高，這表明ILC2可對氣道中的IL-33起直接反應(yīng)。因此，局部過敏原刺激產(chǎn)生IL-33并驅(qū)動ILC2活化，導(dǎo)致嗜酸性炎癥是過敏性哮喘的重要機制，ILC2或IL-33可作為過敏性嗜酸性哮喘的治療靶點。

臨床研究提示重度過敏性哮喘患者肺泡灌洗液中IL-33水平明顯高于正常對照組[29]。嗜酸性炎癥的哮喘患者，其痰和血液中ILC2數(shù)量增加[30-31]。然而，對于重度嗜酸性哮喘患者ILC2水平較輕度哮喘患者升高或減少，目前仍存在爭議。Smith等[31]報道了重度嗜酸性粒細(xì)胞患者血中ILC2高于輕度哮喘患者，與Yu等[32]研究結(jié)果相反，Yu發(fā)現(xiàn)輕度哮喘患者血中ILC2水平較中重度哮喘患者明顯升高，這可能是由于Yu研究納入的對象均為新診斷哮喘的患者，肺功能水平較Smith研究對象高，且無使用糖皮質(zhì)激素等用藥史，兩項研究對哮喘嚴(yán)重程度的評價存在一定差異[32]。研究發(fā)現(xiàn)支氣管哮喘患者血中ILC2百分比與痰中嗜酸性粒細(xì)胞的數(shù)量、呼出一氧化氮、IgE水平相關(guān)[33]，這提示ILC2可能作為哮喘患者嗜酸性氣道炎癥的生物標(biāo)志物，也可作為臨床治療效果的評價指標(biāo)之一。

嗜酸性哮喘患者通常對糖皮質(zhì)激素治療較敏感[34-35]。然而，Jia等[36]認(rèn)為激素對ILC2活性的抑制作用較Th2差，說明了ILC2在哮喘控制不理想的患者中存在的潛在作用。研究發(fā)現(xiàn)吸入糖皮質(zhì)激素后仍控制較差的患者，其血中表達(dá)IL-13的ILC2(IL-13+ILC2)水平升高[36]，這提示我們在哮喘治療時可以選擇ILC2作為治療的靶點。

總之，ILC2在哮喘患者的發(fā)病中起重要作用，當(dāng)氣道接受過敏原刺激后，上皮細(xì)胞釋放IL-33，驅(qū)動ILC2活化并釋放細(xì)胞因子，引起嗜酸性粒細(xì)胞浸潤。對于激素治療不敏感的過敏性嗜酸性哮喘患者，ILC2可能是一個潛在的治療靶點。

3 ILC1/ILC3與非過敏性哮喘

非過敏性哮喘多在成人發(fā)病，與長期接觸污染物、感染、病原體、劇烈運動、職業(yè)和肥胖等有關(guān)，臨床治療中多對激素不敏感。炎癥反應(yīng)通常表現(xiàn)為Th1/ILC1、Th17/ILC3型炎癥[37-38]。

除了經(jīng)典的Th17細(xì)胞，ILC3亦可分泌IL-17，招募中性粒細(xì)胞在氣道聚集引起炎癥反應(yīng)。目前對氣道中ILC3的研究較少。Kim等[39]發(fā)現(xiàn)，ILC3分泌IL-17是引起肥胖哮喘小鼠氣道高反應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，肥胖狀態(tài)會導(dǎo)致肺巨噬細(xì)胞M1型分泌IL-1β，進(jìn)而活化ILC3分泌IL-17，而通過IL-1β阻滯劑可抑制ILC3產(chǎn)生IL-17。Everaere等[40]發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，肥胖小鼠NCR-ILC3水平較高，而消除ILCs后，肺泡灌洗液中淋巴細(xì)胞減少，氣道高反應(yīng)性減輕，這提示除了T、B等免疫細(xì)胞，早期觸發(fā)適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的細(xì)胞因子可能來源于ILCs?？傊?，ILC3產(chǎn)生IL-17，招募中性粒細(xì)胞在氣道內(nèi)浸潤，引起氣道炎癥。Hekking等[41]發(fā)現(xiàn)，在成人發(fā)病的重度哮喘患者的誘導(dǎo)痰中，ILC3相關(guān)的特異基因上調(diào)，這提示ILC3這一亞型在哮喘中有重要意義。

ILC1與Th1細(xì)胞均可產(chǎn)生IFN-γ，重癥哮喘患者痰中的IFN-γ水平高于輕、中度哮喘患者，這提示產(chǎn)生IFN-γ的ILC1可能參與了哮喘的發(fā)病[42]。另一研究通過對哮喘患者肺部提取ILC1，發(fā)現(xiàn)ILC1促進(jìn)嗜酸性粒細(xì)胞凋亡，并具有抑制嗜酸性氣道炎癥的作用[43]。Kim等[44]發(fā)現(xiàn)哮喘患者誘導(dǎo)痰中ILC1、ILC2、ILC3水平均較健康人高，ILC1、ILC3與非嗜酸性粒細(xì)胞型哮喘相關(guān)，與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)后，巨噬細(xì)胞呈M1型極化?？傊?，ILC1在哮喘發(fā)病機制中的作用尚不清楚[45]，有待進(jìn)一步深化研究。

4 ILCs可作為哮喘的潛在治療靶點

2018年GINA指南對哮喘的治療仍提倡以糖皮質(zhì)激素和支氣管擴張劑為主[46]。體外研究顯示，從過敏性哮喘患者肺泡灌洗液中分離出的ILC2細(xì)胞對激素治療敏感，然而，來源于TSLP水平升高的重度哮喘患者肺泡灌洗液的ILC2細(xì)胞對激素治療反應(yīng)較差，這表明TSLP可能在ILCs對激素不敏感中發(fā)揮作用[47-48]。因此，抗TSLP治療可能成為重度哮喘且對激素不敏感患者的有效方法。臨床研究表明，在輕度過敏性哮喘患者中，抗TSLP治療可降低呼出一氧化氮、血及痰中嗜酸性粒細(xì)胞比例，升高乙酰甲膽堿PC20水平，從而降低氣道高反應(yīng)性[49]。另一項Ⅱ期臨床試驗研究發(fā)現(xiàn)，在未控制的嗜酸性粒細(xì)胞型哮喘成人患者中，與激素治療對比，使用tezepelumab(針對上皮細(xì)胞來源的細(xì)胞因子TSLP的特異性人單克隆抗體)治療可明顯降低哮喘發(fā)作次數(shù)[50]。小鼠哮喘模型發(fā)現(xiàn)，抗IL-33可減輕Th2型炎癥[51]，目前關(guān)于抗IL-33單克隆抗體治療輕度過敏性哮喘患者的Ⅰ期臨床試驗正在進(jìn)行[52]。

鑒于IL-1β可激活I(lǐng)LC3，抗IL-1β可用于抑制ILC3活化，在嚴(yán)重的哮喘小鼠模型中，抗IL-1β可減輕中性粒細(xì)胞炎癥和氣道高反應(yīng)性[53]。ILC3分泌的細(xì)胞因子IL-17亦可作為哮喘治療靶點，抗IL-17可減輕肥胖哮喘小鼠的氣道炎癥和氣道高反應(yīng)性[54]，然而，抗IL-17受體-brodalumab在對中重度哮喘患者的臨床試驗中未取得滿意療效[55]，有待進(jìn)一步深化研究?？傊琁LCs主要通過表達(dá)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子，在特定細(xì)胞因子的刺激下分泌相關(guān)細(xì)胞因子，從而發(fā)揮其功能，因此，通過阻斷ILCs通路上的轉(zhuǎn)錄因子、細(xì)胞因子及其代謝物來調(diào)控ILCs，可進(jìn)一步控制哮喘的炎癥反應(yīng)，這在臨床上具有廣闊的治療前景。

5 總結(jié)與展望

ILCs是一種新型的淋巴細(xì)胞，其發(fā)現(xiàn)為研究哮喘的發(fā)病機制及治療開辟了新的路徑。ILC2主要參與以嗜酸性粒細(xì)胞浸潤為特征的過敏性哮喘的發(fā)病，ILC1/ILC3介導(dǎo)非過敏性哮喘的作用機制。近10年來對ILCs在哮喘發(fā)病機制中的研究取得了一大進(jìn)步，但仍存在許多問題，如ILC1、ILCreg對哮喘的作用尚不明確，ILCs各種亞型在哮喘發(fā)病中是否存在協(xié)同活化或相互抑制作用，ILCs在人體中發(fā)揮怎樣的作用目前還研究較少，有待進(jìn)一步探索。期待未來ILCs能像其他免疫細(xì)胞一樣作為治療靶點，如通過抗原抗體結(jié)合阻斷ILCs的作用從而抑制哮喘的發(fā)生，或通過小分子藥物抑制ILCs的活化，或開發(fā)相關(guān)疫苗來調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，總之，ILCs通路上下游分子相關(guān)拮抗劑有望成為新一類的抗哮喘藥物。隨著對ILCs在哮喘發(fā)病中作用機制的深入研究，相信未來會發(fā)現(xiàn)更多涉及通路靶點的藥物，為人類治療哮喘提供新的策略。