變應(yīng)性鼻炎發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

陳 蕊，趙 穎，宋鴻儒，張玉妥

(河北北方學(xué)院分子生物學(xué)與免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)室，河北 張家口 075000)

變應(yīng)性鼻炎(allergic rhinitis,AR)即過(guò)敏性鼻炎，是一種常見(jiàn)的過(guò)敏性疾病，是指易感人群暴露于吸入性過(guò)敏原(如花粉、霉菌和塵螨)時(shí)，出現(xiàn)的由IgE介導(dǎo)、Th2主導(dǎo)、肥大細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞及其他相關(guān)細(xì)胞參與完成的以打噴嚏、流鼻涕、鼻塞和鼻癢為主要特征的鼻黏膜免疫炎性疾病[1]。Pawankar等[2]研究指出，大約有4億人患有AR，影響全球10%～30%的人口[3]，降低患者生活質(zhì)量，加重患者抑郁癥狀[4]，甚至危及患者生命安全。變應(yīng)性鼻炎的治療方式主要包括藥物治療和過(guò)敏原特異性免疫治療(allergen-specific immunotherapy,AIT)[5]。目前臨床上治療AR的藥物如口服/鼻內(nèi)抗組胺藥物、皮質(zhì)類固醇、白三烯抑制劑和肥大細(xì)胞穩(wěn)定劑等，雖然可以緩解過(guò)敏癥狀，但并不能治愈AR[6]。長(zhǎng)期服用此類藥物會(huì)出現(xiàn)鼻出血、鼻灼燒、味覺(jué)差等副作用，進(jìn)而加重患者病情[7]。AIT主要包括皮下和舌下免疫治療，是唯一一種潛在的治療過(guò)敏的方法[8]。AIT較藥物治療起效慢，需要數(shù)年時(shí)間才能達(dá)到臨床癥狀緩解，患者接受度較低，且免疫治療的效果也因人而異[9]?，F(xiàn)綜述人軟骨糖蛋白-39、Toll樣受體4、共刺激分子CD86與AR的關(guān)系，明確AR發(fā)病機(jī)制，以期為AR治療提供新思路。

1 人軟骨糖蛋白-39

人軟骨糖蛋白-39(human cartilage glycoprotein-39,HCgp-39)是由幾丁質(zhì)與肝素結(jié)合而成的蛋白，又稱YKL-40或幾丁質(zhì)酶3樣蛋白1(chitinase-3-like-1,CHI3L1)，是天然免疫反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因子，由中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、分化的內(nèi)皮細(xì)胞等多種細(xì)胞分泌。不僅在各種慢性炎癥疾病中表達(dá)[10]，而且在細(xì)胞增殖、分化和凋亡的調(diào)控過(guò)程中發(fā)揮重要作用[11]。YKL-40無(wú)幾丁質(zhì)酶活性，長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是炎癥和組織重塑的標(biāo)志物[12]，在白血病、阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征、皮膚病、肝纖維化和慢性阻塞性肺疾病[13-16]中表達(dá)上調(diào)，在哺乳動(dòng)物中被認(rèn)為是一種與感染和T細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥有關(guān)的中介分子[17]。

1.1 YKL-40誘導(dǎo)T細(xì)胞應(yīng)答

YKL-40是參與Th2細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)、M2巨噬細(xì)胞分化、Th2細(xì)胞和巨噬細(xì)胞凋亡/細(xì)胞死亡的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[18]。YKL-40可以通過(guò)提高肺樹(shù)突狀細(xì)胞數(shù)量，促進(jìn)Th2細(xì)胞活化，減少T細(xì)胞凋亡和分化，延長(zhǎng)Th2細(xì)胞的存活時(shí)間，進(jìn)而介導(dǎo)炎癥反應(yīng)。研究證實(shí)[19]YKL-40可以刺激Th2細(xì)胞反應(yīng)和M2巨噬細(xì)胞活化，M2a巨噬細(xì)胞在過(guò)敏性氣道炎中通過(guò)產(chǎn)生趨化因子17[chemokine(C-C motif)ligand,CCL17]和CCL22驅(qū)動(dòng)Th2介導(dǎo)的炎癥，介導(dǎo)T細(xì)胞在過(guò)敏反應(yīng)中的應(yīng)答。

1.2 人軟骨糖蛋白-39與AR的關(guān)系

Kwon等[20]發(fā)現(xiàn)變應(yīng)性鼻炎患者血清YKL-40水平升高且與癥狀嚴(yán)重程度相關(guān)，Pirayesh等[21]的研究也證實(shí)YKL-40在輕度和中度/重度AR的鼻黏膜中表達(dá)上調(diào)，并有研究[22]指出AR患者鼻黏膜發(fā)生了重塑，持續(xù)性AR患者鼻黏膜中膠原蛋白、蛋白聚糖和淋巴管的分布模式發(fā)生了改變，提示YKL-40對(duì)AR鼻黏膜具有組織重塑的作用。YKL-40能有效促進(jìn)成纖維細(xì)胞的生長(zhǎng)，促進(jìn)纖維形成，抑制膠原降解，參與組織炎癥和重塑[23]。YKL-40生理功能目前尚不明確，其表達(dá)受多種細(xì)胞因子調(diào)控，如IL-6、IL-1β、干擾素γ(interferon-γ,IFN-γ)及腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等，通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生、細(xì)胞增殖、組織重構(gòu)、誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)生成，促進(jìn)纖維化[24]。Park等[25]使用炎癥細(xì)胞因子IL-13、IFN-γ、TNF-α刺激鼻黏膜上皮細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)鼻黏膜上皮細(xì)胞YKL-40 mRNA和蛋白質(zhì)含量升高，提示AR患者體內(nèi)細(xì)胞因子升高可能促進(jìn)上皮細(xì)胞中YKL-40生成，并進(jìn)一步參與鼻黏膜重塑。基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)和基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinases,TIMPs)過(guò)表達(dá)可誘導(dǎo)呼吸道細(xì)胞外基質(zhì)沉積和降解。有學(xué)者用含有YKL-40的培養(yǎng)基刺激人鼻黏膜成纖維細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)TGF-β1、TIMP-1和MMP-9 mRNA和蛋白水平顯著升高，成纖維細(xì)胞增殖和遷移能力增強(qiáng)，培養(yǎng)上清液中雙糖和膠原蛋白表達(dá)增加[25]，提示YKL-4可能通過(guò)激活成纖維細(xì)胞和產(chǎn)生TIMP1和MMP9促進(jìn)鼻黏膜的重塑。上述研究提示YKL-40有可能成為AR檢測(cè)的標(biāo)志物。

2 Toll樣受體4

Toll樣受體4(toll-like receptor 4,TLR4)也被稱為CD284或ARMD10，是TLRs家族的重要成員，維持機(jī)體固有免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答間的聯(lián)系[26-27]，是唯一同時(shí)招募激活髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor 88,MyD88)依賴性途徑和MyD88非依賴性途徑的受體[28]，廣泛分布于炎癥細(xì)胞及淋巴細(xì)胞表面，并通過(guò)識(shí)別相應(yīng)配體，激活細(xì)胞內(nèi)核因子NF-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)等相關(guān)信號(hào)通路，影響細(xì)胞因子分泌。TLR4蛋白由3個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)域組成，包括細(xì)胞外富含亮氨酸重復(fù)序列(leucine-rich repeats,LRRs)、疏水性跨膜結(jié)構(gòu)域和胞漿內(nèi)Toll-IL-1R受體(Toll/interleukin-1 receptor，TIR)結(jié)構(gòu)域，參與Th細(xì)胞的誘導(dǎo)分化[29]。

2.1 TLR4誘導(dǎo)T細(xì)胞免疫應(yīng)答

免疫應(yīng)答過(guò)程中TLR4的主要配體是脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)，與LPS結(jié)合后，可通過(guò)TLR4受體TIR結(jié)構(gòu)域與MyD88結(jié)合啟動(dòng)LPS信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，實(shí)現(xiàn)NF-κB信號(hào)通路的激活和轉(zhuǎn)位。除MyD88可作為接頭蛋白外，誘導(dǎo)β干擾素的含TIR結(jié)構(gòu)域接頭蛋白(TIR-domain-containing adaptor inducing interferon-β,TRIF)以及TRIF相關(guān)接頭分子(TRIF-related adaptor molecule,TRAM)在TLR4的激活中也起到重要作用[30]。這些配體募集后觸發(fā)瀑布式信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，最終激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB，促進(jìn)炎癥因子(包括IL-2、IL-6、IL-8、TNF-α[31])的合成分泌，參與T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答。

2.2 Toll樣受體4與AR的關(guān)系

TLR4能引發(fā)、加重或預(yù)防過(guò)敏性氣道疾病[32]。對(duì)TLRs和季節(jié)性AR關(guān)系的研究表明，患者在花粉季節(jié)接受變應(yīng)原刺激后，TLR4蛋白在鼻黏膜中表達(dá)增加[9]；一項(xiàng)關(guān)于持續(xù)性AR的研究也證實(shí)TLR1-9 mRNA在AR患者鼻黏膜中表達(dá)[33]。TLR-4識(shí)別的內(nèi)源性配體高遷移率族蛋白B1(high mobility group protein B1,HMGB1)與慢性炎癥疾病發(fā)生相關(guān)，可以通過(guò)激活MyD88途徑促進(jìn)NF-κB信號(hào)通路活化，觸發(fā)機(jī)體免疫應(yīng)答的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，引發(fā)機(jī)體炎癥反應(yīng)[34]。Yuan等[35]首次證實(shí)了HMGB1-TLR4-NF-κB軸在AR發(fā)病中的作用，抑制HMGB1-TLR4軸可以減輕AR小鼠的過(guò)敏癥狀，下調(diào)該信號(hào)通路被認(rèn)為是很有前途的治療策略；Matsumoto[36]在卵清蛋白(OVA)誘導(dǎo)的變應(yīng)性鼻炎合并哮喘綜合征(combined allergic rhinitis and asthma syndrome,CARAS)小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，HMGB1-TLR4信號(hào)通路相關(guān)蛋白HMGB-1、TLR4、MyD88和p65表達(dá)增加，提示鼻黏膜中HMGB1-TLR4信號(hào)通路被激活，促進(jìn)CCL2表達(dá)上調(diào)及單核細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞的招募過(guò)程，使用TLR4拮抗劑TAK-242可以降低CARAS模型小鼠鼻黏膜中CCL2的表達(dá)以及單核細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)，減少小鼠打噴嚏和鼻部摩擦等過(guò)敏癥狀的發(fā)生，降低鼻灌洗液中Th2細(xì)胞因子水平，進(jìn)而改善小鼠AR癥狀。HMGB1/TLR4軸為AR的治療提供了新思路。通過(guò)TLR4 siRNA下調(diào)AR動(dòng)物模型中TLR4表達(dá)，發(fā)現(xiàn)TLR4表達(dá)抑制降低了小鼠鼻腔灌洗液中嗜酸性粒細(xì)胞等炎癥細(xì)胞數(shù)量及嗜酸性粒細(xì)胞陽(yáng)離子蛋白、白三烯C4、前列腺素D2表達(dá)以及Th2細(xì)胞相關(guān)炎癥細(xì)胞因子IL-4、IL-5和IL-13的分泌，促進(jìn)了Th1細(xì)胞相關(guān)細(xì)胞因子IFN-γ和IL-2的分泌，從而扭轉(zhuǎn)機(jī)體Th1/Th2失衡，改善AR癥狀[27]。Wang等[37]報(bào)道m(xù)iR-146a類似物可抑制AR小鼠TLR4-TRAF6-NF-κB信號(hào)通路相關(guān)蛋白的表達(dá)，抑制TLR4信號(hào)通路激活及由IgE介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，降低肥大細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞及淋巴細(xì)胞數(shù)量，抑制炎性細(xì)胞因子的異常分泌，表明TLR4與AR的發(fā)生密切相關(guān)。AR是一種多基因遺傳的變態(tài)反應(yīng)性疾病，迄今為止，已發(fā)現(xiàn)多個(gè)和人類變應(yīng)性疾病相關(guān)的基因位點(diǎn)，何珊等[38]分析了TLR4亞家族rs107599300、rs2737190和rs2770150基因多態(tài)位點(diǎn)的等位基因頻率和基因型頻率，發(fā)現(xiàn)rs107599300基因CT雜合及TT純合突變會(huì)導(dǎo)致兒童AR發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)升高，并且易感基因單核苷酸多態(tài)性有利于變應(yīng)性疾病基因攜帶者的篩選，提示我們有望從基因?qū)用娼沂続R的發(fā)病機(jī)制，減少變應(yīng)性疾病的發(fā)生。

3 共刺激分子CD86

CD86屬于B7家族，主要表達(dá)于抗原提呈細(xì)胞(antigen presenting cell,APC)表面。大量研究表明共刺激分子在T細(xì)胞免疫應(yīng)答的有效激發(fā)、適度效應(yīng)和適時(shí)中止過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

3.1 共刺激因子CD86誘導(dǎo)T細(xì)胞應(yīng)答

CD86作為T細(xì)胞活化的第二信號(hào)，當(dāng)與配體結(jié)合時(shí)，不僅能增強(qiáng)T細(xì)胞與APC的連接、促進(jìn)TCR與MHC-抗原肽復(fù)合物的結(jié)合,還可向T細(xì)胞傳遞其完全活化必須的輔助信號(hào)。CD28/CD86是一組重要的共刺激分子，其發(fā)出的第二信號(hào)可增強(qiáng)細(xì)胞因子IL-2的表達(dá)，在T細(xì)胞缺乏共刺激信號(hào)的情況下，抗原刺激非但不能激活特異性T細(xì)胞，反而導(dǎo)致T細(xì)胞失能，甚至凋亡[39]。相對(duì)Th1細(xì)胞，Th2細(xì)胞活化更加依賴CD28/CD86分子途徑，其在誘導(dǎo)Th0向Th1或Th2的分化過(guò)程中發(fā)揮重要作用，在一定情況下共刺激分子的表達(dá)會(huì)使機(jī)體Th1/Th2細(xì)胞失衡[40]。共刺激因子的調(diào)控或可成為變應(yīng)性鼻炎治療的新思路。

3.2 共刺激分子CD86與AR的關(guān)系

Li等[41]證實(shí)通過(guò)沉默樹(shù)突狀細(xì)胞CD80和CD86基因，可以調(diào)節(jié)Th1/Th2細(xì)胞因子的表達(dá)，即提高INF-γ水平、降低IL-4水平。Sun等[42]進(jìn)一步指出，采用慢病毒siRNA序列沉默樹(shù)突狀細(xì)胞CD86基因，并與外周血CD4+T細(xì)胞共培養(yǎng)，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)染后樹(shù)突狀細(xì)胞組中Th2細(xì)胞因子IL-4、IL-5及相關(guān)的GATA-3 mRNA、GATA-3蛋白在T細(xì)胞中表達(dá)顯著下降，Treg型細(xì)胞因子TGF-β1、特異性轉(zhuǎn)錄因子FOXP3及胞內(nèi)蛋白表達(dá)上調(diào)。通過(guò)減少樹(shù)突狀細(xì)胞表面CD86分子的表達(dá)，減少T細(xì)胞活化所需的協(xié)同刺激信號(hào)，減弱Th2細(xì)胞的活化，扭轉(zhuǎn)AR中Treg/Th2細(xì)胞因子失衡的狀態(tài)，缺乏CD86共刺激因子的樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)可在體外表現(xiàn)出誘導(dǎo)Treg細(xì)胞的特性。Zeste同源蛋白2(EZH2)是一種表觀遺傳調(diào)節(jié)因子，參與淋巴細(xì)胞的發(fā)育和活化，介導(dǎo)Talin1翻譯后的甲基化，破壞Talin 1和肌動(dòng)蛋白的結(jié)合，調(diào)節(jié)DC的粘附和遷移[43]。研究指出EZH2蛋白表達(dá)缺失將影響DC的表型分化和功能激活，將EZH2抑制劑(DZNep)與人單核細(xì)胞來(lái)源的樹(shù)突狀細(xì)胞(monocyte-derived dendritic cell,MoDC)共同培養(yǎng)，經(jīng)DZNep作用后，樹(shù)突狀細(xì)胞CD80、CD86和CD83等共刺激分子的表達(dá)顯著降低，并且隨著DZNep劑量的增加，MHCⅡ也受到明顯抑制，提示DZNep通過(guò)下調(diào)DC共刺激分子的表達(dá)而抑制DC活化，降低DC細(xì)胞的抗原提呈能力，抑制樹(shù)突狀細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的T細(xì)胞增殖，調(diào)節(jié)過(guò)敏性疾病[8]。

4 結(jié) 語(yǔ)

AR是耳鼻喉科常見(jiàn)疾病，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量和心理健康，但目前傳統(tǒng)的藥物治療難以取得滿意的治療效果，隨著研究的深入，研究人員開(kāi)始把目光轉(zhuǎn)向AR靶向藥物。TLR4通過(guò)與相應(yīng)的配體(HMGB1和LPS等)結(jié)合，激活相關(guān)信號(hào)通路，導(dǎo)致NF-κB的激活和轉(zhuǎn)位，通過(guò)介導(dǎo)細(xì)胞因子的分泌，引發(fā)AR。YKL-40參與鼻黏膜結(jié)構(gòu)的重塑，介導(dǎo)鼻黏膜上皮結(jié)構(gòu)脫落、組織水腫及小血管增生，加重AR癥狀。共刺激分子CD86可為T細(xì)胞活化提供第二信號(hào)，使初始T淋巴細(xì)胞向Th2細(xì)胞分化，導(dǎo)致機(jī)體Th1/Th2細(xì)胞因子失衡，介導(dǎo)AR的發(fā)生。通過(guò)對(duì)人軟骨糖蛋白-39、Toll樣受體4、共刺激分子CD86與AR關(guān)系的探討，逐步闡明變應(yīng)性鼻炎復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制及發(fā)生發(fā)展規(guī)律，可為防治變應(yīng)性鼻炎提供依據(jù)。