固有免疫細胞在間質(zhì)性肺炎中的作用及研究進展

李學(xué)任，彭守春（通信作者），張東

1 天津醫(yī)科大學(xué)海河臨床學(xué)院呼吸科 （天津 300350）；2 天津市呼吸疾病研究所 （天津 300350）；3 天津市海河醫(yī)院呼吸科 （天津 300350）；4 天津市海河醫(yī)院結(jié)核科 （天津 300350）

間質(zhì)性肺炎（interstitial pneumonia，IP）是以一類累及肺泡壁和肺泡上皮細胞、血管內(nèi)皮細胞等的病變所引起的異質(zhì)性疾病譜，共包含200余種疾病，其免疫學(xué)發(fā)病機制有一些共性特點，涉及先天固有免疫反應(yīng)和適應(yīng)性免疫反應(yīng)兩方面。固有免疫系統(tǒng)是人體免疫反應(yīng)第一道防線，包括物理黏膜屏障、固有免疫細胞及固有免疫分子，且多個固有免疫細胞在IP 的發(fā)病、進展中發(fā)揮著重要的作用。本文就固有免疫細胞在IP中的作用及研究進展綜述如下。

1 固有免疫細胞的組成

免疫學(xué)將固有免疫細胞分為經(jīng)典固有淋巴細胞、固有淋巴樣細胞及固有（樣）淋巴細胞三類，包括巨噬細胞（macrophages，Mφ）、樹突狀細胞（dendritic cells，DC）、中性粒細胞（neutrophils，Neut）、固有淋巴樣細胞（innate lymphoid cells，ILCs）、自然殺傷T 細胞（natural killer T cells， NKT）、γδT 細胞及B1細胞等。它們通過模式識別受體或有限多樣性抗原識別受體直接識別病原體及其產(chǎn)物、病毒感染或腫瘤靶細胞、損傷或凋亡細胞表面某些共有特定模式或表位分子而被激活，誘發(fā)下游免疫應(yīng)答反應(yīng)[1]。

2 固有免疫細胞與IP

2.1 Mφ 與IP

人體肺部存在大量Mφ，包括排列在肺泡表面的肺泡Mφ 及肺間質(zhì)Mφ，其中肺間質(zhì)Mφ 直接由循環(huán)血單核細胞產(chǎn)生，而肺泡Mφ 則由肺間質(zhì)Mφ 衍生而來[2]。依據(jù)Mφ 分泌的細胞因子和受體功能的不同，臨床將其分為經(jīng)典激活M1型Mφ 和替代激活M2型Mφ[3]。干擾素γ（interferon γ，IFN-γ）、白細胞介素（interleukin，IL）-1和脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）通過酪氨酸激酶（janus tyrosine kinase，JAK）-信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）信號通路可誘導(dǎo)經(jīng)典M1型Mφ 激活，IL-4和IL-13可誘導(dǎo)M2型Mφ 激活[4]。臨床發(fā)現(xiàn)，肺部Mφ 極化和代謝與肺纖維化的發(fā)病密切相關(guān)。

M1型Mφ 可通過分泌腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α、IL-6、IL-12等促炎癥介質(zhì)發(fā)揮強有力的殺菌作用[5]，產(chǎn)生的上述細胞因子可激活肌成纖維細胞、招募纖維細胞，并通過CC 趨化因子受體（CC chemokine receptor，CCR）2、CCR3、CCR7以及CXC 趨化因子受體（CXC chemokine receptor，CXCR）4將纖維細胞遷移到炎癥位置[6-7]。而M2型Mφ 則可通過釋放IL-10、轉(zhuǎn)化生長因子（transforming growth factor，TGF）-β 及IL-1受體拮抗劑抑制炎癥反應(yīng)，并通過血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）促進血管生成及組織重塑和修復(fù)[8]；如肺部損傷持續(xù)發(fā)生，則M2型Mφ 就會持續(xù)釋放TGF-β、血小板源性生長因子（platelet derived growth factor，PDGF）、VEGF、胰島素樣生長因子-1和促乳激素-3，引起成纖維細胞聚集。由此表明，巨噬細胞極化的表型和持續(xù)存在的炎癥損傷參與肺間質(zhì)纖維化的發(fā)生[9-10]。

此外，近年來的一些研究發(fā)現(xiàn)Mφ 代謝在IP中發(fā)揮著調(diào)節(jié)作用。極化的M1型Mφ 的代謝過程向糖酵解和氧化磷酸化（oxidative phosphorylation，OXPHOS）轉(zhuǎn)變，類似于腫瘤中的Warburg 效應(yīng)，由LPS 誘導(dǎo)產(chǎn)生低氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α），轉(zhuǎn)錄因子HIF-1α 反過來又轉(zhuǎn)錄結(jié)合糖酵解代謝酶，參與Mφ 的炎癥和微生物殺滅程序[11]。LPS 代謝組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，受刺激的Mφ 具有Warburg 效應(yīng)，最終導(dǎo)致三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物琥珀酸聚集，在M1型Mφ 中還發(fā)現(xiàn)了將異檸檬酸轉(zhuǎn)化為α-酮戊二酸酶的代謝中斷，而極化的M2型Mφ 中的線粒體數(shù)量增加后可激活谷氨酰胺分解代謝，而代謝抑制劑抑制氧化磷酸化后可顯著降低M2型Mφ 標(biāo)志物的表達[12-13]。IL-4和IL-13可通過激活雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）的上游負調(diào)控因子結(jié)節(jié)性硬化癥（tuberous sclerosis complex，TSC）1和TSC2來抑制mTOR，從而誘導(dǎo)氧化代謝，并可導(dǎo)致HIF-1α水平降低，從而導(dǎo)致HIF-1α 依賴的糖酵解和炎癥基因表達降低[14]。蛋白激酶B1（protein kinase B1，PKB1）-活性氧（reactive oxygen species，ROS）-線粒體自噬途徑可使M2型Mφ 具有促纖維化作用，關(guān)于特發(fā)性肺纖維化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）患者和博萊霉素（bleomycin，BLM）誘導(dǎo)小鼠的M2型肺泡Mφ 的研究均發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象[15]。

2.2 Neut 與IP

Neut 是血液循環(huán)中最豐富的白細胞，在先天固有免疫和適應(yīng)性免疫中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但臨床對其在IP 發(fā)病機制中的地位一直存在爭議。Neut 表面具有趨化性受體CXCR1和補體成分5a 受體（complement component 5a receptor，C5aR），在急性損傷修復(fù)的早期，可被IL-8和過敏毒素C5aR從血液中招募到肺微血管內(nèi)皮，繼而黏附于內(nèi)皮細胞并被激活，由肺血管進入肺組織并持續(xù)活化，釋放一系列損傷介質(zhì)，導(dǎo)致大量蛋白滲出，引起彌漫性肺泡損害，進而導(dǎo)致急性肺損傷。有研究發(fā)現(xiàn)，IPF 患者的肺部Neut 關(guān)鍵趨化因子和生長因子水平升高，包括IL-8和趨化因子配體18[16]。在非感染性炎癥中，Neut 的過度激活和炎性細胞死亡方式平衡失調(diào)與疾病的進展和并發(fā)癥的發(fā)生密切相關(guān)[17-18]。而由Neut 的DNA 與組蛋白、胞質(zhì)內(nèi)顆粒蛋白質(zhì)形成的中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)（neutrophil extracellular traps，NETs）具有抗菌作用，但過度釋放NETs 可導(dǎo)致多個器官纖維化，包括肺臟。

此外，Neut 也具有多種表型，臨床發(fā)現(xiàn)其與一些病理生理反應(yīng)相關(guān)，包括自身免疫疾病、慢性炎癥疾病、癌癥發(fā)病和組織修復(fù)[19-20]，并可產(chǎn)生Neut 彈性蛋白酶、基質(zhì)金屬蛋白酶（neutrophilic elastase，NE）和NE 抑制劑來調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)成分[21]。有研究發(fā)現(xiàn)，NE 具有促進成纖維細胞增殖、肌層纖維細胞分化、TGF-β-1激活的作用[22]。

在IPF 診斷指南中，支氣管肺泡灌洗（bronchoalveolar lavage，BAL）表現(xiàn)為Neut 百分比增多[23]。臨床上，Neut 基線水平能夠預(yù)測IPF 患者的早期病死率，Neut 比例和IPF 患者的預(yù)后成正相關(guān)[24]。結(jié)節(jié)病BAL 中Neut 增多患者肺纖維化病變相對加重，彌散功能障礙更突出，采用糖皮質(zhì)激素治療的療效欠佳，且疾病復(fù)發(fā)風(fēng)險增加[25]。

2.3 DC 與IP

DC 是體內(nèi)數(shù)量極少且具有異質(zhì)性的細胞群體，包括來源于骨髓共同髓樣前體的經(jīng)典DC、來源于骨髓共同淋巴樣前體的漿細胞樣DC 和來源于間充質(zhì)祖細胞的濾泡DC。肺DC 主要集中在肺泡上皮和肺間質(zhì)。肺臟病理活檢顯示，IPF 患者肺泡上皮增生出現(xiàn)未成熟DC 大量浸潤，纖維化區(qū)域則被成熟DC 浸潤[26]，與相關(guān)研究[27]發(fā)現(xiàn)的IPF 患者BAL 液中未成熟DC 的數(shù)量增加相符合，均說明了DC 參與肺纖維化的發(fā)生。

一項關(guān)于肺纖維化的發(fā)病機制研究發(fā)現(xiàn)，上皮干細胞耗竭和肺泡上皮反復(fù)損傷觸發(fā)上皮細胞向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化參與IPF 的發(fā)病，同時未成熟的DC在DC 特異性生長因子FMS 樣酪氨酸激酶-3配體（FMS-like tyrosine kinase-3 ligand，F(xiàn)lt3L）的調(diào)控下，從骨髓開始發(fā)育和增殖[28]。而IPF 患者的成纖維細胞和上皮細胞可表達高水平的趨化因子CC 基序趨化因子配體19，導(dǎo)致從循環(huán)中招募至病變部位的DC 增加[29]，肺成纖維細胞可通過維持未成熟DC 的數(shù)量來影響IPF 的進展，而單獨DC 無法抑制持續(xù)的炎癥。此外，IPF 纖維化肺組織中DC 與T、B 細胞共同形成異常的淋巴濾泡，非增殖淋巴細胞可誘導(dǎo)DC 成熟，已證實DC 和活化的非增殖淋巴細胞參與間質(zhì)肺纖維化的慢性炎癥[26，29-30]。

2.4 ILCs 與IP

ILCs 是由來源于骨髓共同淋巴樣前體的轉(zhuǎn)錄因子ID2固有淋巴樣前體發(fā)育分化而來，不表達特異性/泛特異性抗原受體，且其活化不依賴于對抗原的識別。ILCs 包括ILC1、ILC2、ILC3 3個亞群，自然殺傷細胞（natural killer cells，NK）也歸屬于ILCs。

NK 是一種具有異質(zhì)性和多功能性的細胞群體，不同于T、B 淋巴細胞，其不僅可通過直接殺傷靶細胞來發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，還具有免疫屏障和免疫監(jiān)視的雙重作用。臨床已證實，NK 可通過兩個獨立的機制在肝臟和肺中誘導(dǎo)抗纖維化作用：（1）可通過直接殺死活化的肝膠原生成成纖維細胞來阻止纖維化；（2）可通過釋放可溶性抗纖維化介質(zhì)，如IFN-γ 抑制肝臟纖維化進程[31]。有研究發(fā)現(xiàn)，NK可能在肺中也具有類似的抗纖維化功能[32]。缺少NK 募積和趨化因子受體3的肺纖維化小鼠，肺部因缺乏IFN-γ 導(dǎo)致纖維化加重，經(jīng)IFN-γ 干預(yù)后纖維化改善，證實了NK 可通過釋放IFN-γ 對肺纖維化起重要的調(diào)節(jié)作用[33]。

ILCs 主要分布在人體黏膜屏障表面，通過黏膜免疫釋放細胞因子及介質(zhì)維持肺的動態(tài)平衡以及黏膜的完整性，目前發(fā)現(xiàn)其主要是在急性肺損傷、支氣管哮喘和慢性阻塞性肺疾病中發(fā)揮作用[34]。Hams 等[35]通過小鼠肺纖維化模型發(fā)現(xiàn)ILC2釋放的IL-13可引起小鼠肺部的膠原沉積，同樣發(fā)現(xiàn)在IPF 患者BAL 和病理標(biāo)本中ILC2群及IL-25的表達增加，提出IPF 存在IL-25和ILC2參與的發(fā)病機制。Li 等[36]的研究證實，與臟器纖維化相關(guān)的IL-33可促進ILC2釋放IL-13，表明IL-33可通過ILC2的功能調(diào)節(jié)來促發(fā)纖維化形成。

2.5 γδT 細胞與IP

γδT 細胞在胸腺中分化發(fā)育成熟，主要分布于腸道、呼吸道、泌尿生殖道等黏膜和皮下組織，是皮膚黏膜局部參與早期抗感染和抗腫瘤免疫的主要效應(yīng)細胞。有研究發(fā)現(xiàn)，反復(fù)暴露于枯草芽孢桿菌的過敏性肺炎C57BL/6小鼠模型，肺部出現(xiàn)Vγ6/Vδ1+T 細胞的單核細胞浸潤，在缺少Vγ6/Vδ1+T 細胞下，小鼠肺中的膠原沉積顯著增加，轉(zhuǎn)基因Vγ6/Vδ1+小鼠與野生型C57BL/6小鼠相比肺膠原含量降低，表明Vγ6/Vδ1+T 細胞對纖維化有調(diào)節(jié)作用[37]。Simonian等[38]也發(fā)現(xiàn)γδT 細胞受體可抑制過敏性肺炎膠原沉積，γδT 細胞主要表達IL-22，芳基碳氫化合物受體（aryl hydrocarbon receptor，AhR）發(fā)生突變或通過抑制AhR 信號通路來阻止IL-22的表達可加重肺纖維化。在BLM 誘導(dǎo)的肺纖維化小鼠模型中，同樣發(fā)現(xiàn)肺γδT細胞可通過抑制IL-17A 對肺纖維化起調(diào)節(jié)作用[39]。

2.6 NKT 與IP

NKT 是一種新型的淋巴細胞，有人稱其為第4種淋巴細胞，其表面兼有NK 和T 細胞的特異性表面標(biāo)志，故名為NKT。有研究發(fā)現(xiàn)，存在NKT 缺陷的小鼠肺纖維化嚴重程度較對照組小鼠高，在注射BLM 后肺組織TGF-β-1水平升高，經(jīng)中和單克隆抗體阻斷TGF-β-1后CD1d- /-小鼠肺纖維化減輕，CD1d- /-小鼠肺中IFN-γ 的產(chǎn)生減少，而IFN-γ 已被證實可抑制BAL 細胞中TGF-β-1的產(chǎn)生，由此提出產(chǎn)生IFN-γ 的NKT 可通過調(diào)節(jié)TGF-β-1的產(chǎn)生在肺纖維化中發(fā)揮新的抗纖維化作用[40]。在動物模型中，NKT 可通過下調(diào)Th2發(fā)揮保護作用而抑制M2型Mφ極化，對肺纖維化發(fā)生發(fā)揮保護性作用[41]。

3 小結(jié)

固有免疫細胞依據(jù)各自特點在IP 中發(fā)揮不同作用，一方面通過肺Mφ 極化和代謝變化、Neut 的過度激活和炎性細胞死亡方式平衡失調(diào)參與IP 發(fā)病，另一方面通過維持未成熟DC 的數(shù)量來影響疾病的發(fā)展。NK、NKT 細胞及肺γδT 細胞則可通過釋放細胞因子對纖維化進程起到重要的調(diào)節(jié)作用?？傊琁P 發(fā)病中存在炎癥和纖維化的失衡問題，涉及多個固有免疫細胞共同發(fā)揮促纖維化作用及抗纖維化作用，對固有免疫細胞進行干預(yù)、重建纖維化的免疫平衡值得臨床進一步深入研究。