嗜酸性粒细胞活化趋化因子与支气管哮喘的研究进展.pdf

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1、嗜酸性粒细胞活化趋化因子与支气管 哮喘的研究进展 高贵民 摘要嗜酸性粒细胞活化趋化因子 （Eotaxin） 是 CC 趋化因子家族成员之一， 由结构性细胞和渗出性炎 症细胞产生， 是嗜酸性粒细胞、 嗜碱性粒细胞和 Th2 型细胞因子的化学激活趋化剂， 通过其受体 （CCR3） 选择性地诱导嗜酸性粒细胞在肺内黏附、 募集和脱颗粒。 关键词嗜酸性粒细胞活化趋化因子； 支气管哮喘 文章编号1673 - 4394 （2006） 02 - 0093 - 04中图分类号R392.11R562.2 + 5文献标识码A The Progress of Eotaxin and the Association w

2、ith Ashtma GAO Gui-min （Department of Medical Laboratory， Union Hospital， Tongji Medical College， Huazhong University of Science and Technology， Wuhan 430022， China） AbstractEotaxin（condensed from eosinophil chemotaxin）which is produced by structural cells and exudative inflammatory cells is a membe

3、r of CC family of chemokines， and has been implicat- ed in the recruitment of eosinophils， basophiles， Th2 lymphocytes involved in allergic diseases such as asthma.Eotaxin can stimulate the migration of eosinophils from the small blood vessels in the lungs by acting on the CC chemokine receptor CCR3

4、. Key wordsEotaxin； Asthma 作者单位： 430022 武汉， 华中科技大学同济医学院附属协和医院 检验科 （硕士研究生） 审 校 者： 华中科技大学同济医学院附属协和医院检验科吴 健民 支气管哮喘 （哮喘） 是一种复杂的气道慢性炎症 疾病， 涉及多种炎性介质和炎性细胞对气道的作用。 参与哮喘炎症过程的细胞很多， 包括嗜酸性粒细胞、 嗜碱性粒细胞、 肥大细胞、 淋巴细胞等等， 其中嗜酸 性粒细胞是哮喘炎症反应中造成组织损伤和肺功能 紊乱的主要效应细胞。哮喘的气道炎症学说也认 为， 在哮喘发病中， 嗜酸性粒细胞是主要的炎性细 胞， 在嗜酸性粒细胞趋化因子等作用下， 可趋化

5、嗜酸 性粒细胞、 中性粒细胞、 巨噬细胞、 淋巴细胞和血小 板等聚集到气道并活化。嗜酸性粒细胞合成、 释放 的各种炎症介质可引起支气管平滑肌收缩， 微血管 渗透性和黏液腺分泌增加。 嗜酸性粒细胞是哮喘的主要前炎性细胞表现 在：哮喘的主要病理学特征之一是嗜酸性粒细胞 在肺组织中的浸润；哮喘患者疾病的严重程度与 存在于支气管黏膜和支气管肺泡灌洗液 （BALF） 中的 嗜酸性粒细胞的数量和活化状态有关；大量哮喘 动物模型表明嗜酸性粒细胞浸润与气道反应性增高 有关；嗜酸性粒细胞活化可以分泌大量包含在嗜 酸性颗粒内的活性物质， 引起气道上皮细胞损伤并 导致气道高反应性 （AHR） 、 慢性气道阻塞及气道

6、炎 症等临床症状。这些生物活性物质主要包括嗜酸性 粒细胞过氧化物酶 （EPO） 、 嗜酸性颗粒主要的碱性蛋 白 （major basic protein， MBP） 、 嗜酸性粒细胞阳离子蛋 白 （ECP） 、 嗜酸性粒细胞衍生的神经毒素 （END） 等， 所有这些生物活性物质均有很强的细胞毒毒性， 哮 喘的许多病理生理改变是由嗜酸性粒细胞释放的这 些蛋白质所致， 其中以嗜酸性粒细胞阳离子蛋白最 为重要， 被认为是嗜酸性粒细胞活化的特异性标志， 它可引起支气管上皮细胞损伤、 脱落， 从而改变粘膜 的通透性， 还可诱导嗜酸性粒细胞和单核细胞释放 组胺， 产生呼吸道高反应性和通气功能障碍。细胞 3

7、9国际免疫学杂志 2006 年 3 月第 29 卷第 2 期International Journal of Immunology， March 2006， Vol 29.No.2 凋亡受阻在哮喘中起着非常重要的作用， 哮喘患者 肺内嗜酸性粒细胞正常凋亡受到抑制， 必然会导致 嗜酸性粒细胞数量增多和呼吸道炎症持续存在， 而 嗜酸性粒细胞活化趋化因子 （Eotaxin） 在嗜酸性粒细 胞的黏附、 募集和脱颗粒过程中发挥着重要作用。 所有炎症疾病 （包括急性炎症和慢性炎症） 的一 个重要特征是白细胞在局部炎症区域的过度聚集。 几乎任何改变细胞稳定性的刺激因素如前炎性细胞 因子 IL-1 和 TNF

8、-、 INF-、 细菌脂多糖、 病毒感染等 都能诱导趋化因子的分泌 ， 然后趋化因子募集特定 的白细胞到达炎症区域， 执行各自的功能。然而， 趋 化因子高水平的持续的不适当的表达， 也会使募集 的白细胞大量增加形成破坏性的损伤。另外， 白细 胞介导的损伤又使趋化因子高水平表达或使其他类 型的趋化因子表达增加， 产生更广泛的组织损伤， 这 样使白细胞对机体的保护作用被破坏而引起疾病。 在哮喘发生过程中， 吸入的过敏原活化肺部肥大细 胞和 Th2 型淋巴细胞， 使之产生 IL-4、 IL-13 和 TNF-。 这些细胞因子能刺激肺上皮细胞、 成纤维细胞和平 滑肌细胞分泌 Eotaxin， Eota

9、xin 通过其受体 （CCR3） 选 择性地诱导以嗜酸性粒细胞为中心的过敏性炎性细 胞从血液中向支气管粘膜浸润， 引起组织损伤。 变应性哮喘的炎症迟发阶段是由 Th 细胞调节 的， 按照所分泌细胞因子的不同 Th 细胞可分为 Th1 和 Th2 型。Th1/ Th2 细胞平衡失调， 是变应性哮喘 发病的重要基础。按照细胞因子 Th 细胞的来源不 同将细胞因子分为两类， 即 Th1 型细胞因子和 Th2 型细胞因子。Th1 型细胞因子产物有 IL-2、 IFN-和 TNF-， 主要参与细胞免疫反应； Th2 型细胞因子产物 有 IL-3、 IL-4、 IL-5、 IL-10、 IL-13 等，

10、主要参与体液免疫 反应。细胞因子在 T 细胞向 Th1/Th2 极化 （polariza- tion） 过程中的作用是相反的， 促进 Th2 细胞极化则 抑制 Th1 细胞极化， 反之亦然。近年来有研究显示 趋化因子在 Th1/Th2 细胞极化中也有一定的作用。 在小鼠模型中显示单核细胞趋化蛋白-1 （MCP-1） 能 够促 进 T 细 胞 向 Th2 极 化。 此 外，Eotaxin 作 为 CXCR3拮抗剂 （CXCR3 主要在 Th1 细胞上表达） ， 也 能够促进 Th2 极化而抑制 Th1 极化 1。在支气管哮 喘时， Eotaxin 及其受体具有高表达， 使嗜酸性粒细胞 及其它炎性

11、细胞如 Th2 细胞、 单核 - 巨噬细胞等向 炎症部位移动。同时， Eotaxin 与 IL-4、 IL-5、 IL-10 等 Th2 型细胞因子也有协同作用。 1Eotaxin 的结构和来源 Eotaxin 因其在体内外试验中发现对嗜酸性粒细 胞有很强的选择趋化性而得名。Eotaxin 最初是在抗 原诱导嗜酸粒细胞浸润的豚鼠支气管肺泡灌洗液中 发现的， 同时还发现豚鼠 Eotaxin 能够引起人嗜酸性 粒细胞钙离子外流， 说明豚鼠 Eotaxin 与人 Eotaxin 有 同源性。随后， 克隆出豚鼠、 小鼠、 大鼠和人的 Eotax- in cDNA。所有这些 Eotaxin 都对嗜酸性粒

12、细胞表现 出很强的趋化性， 它们之间有 60%以上的同源性， 但 是异种交叉功能却有限制 （比如人的 Eotaxin 就不能 活化豚鼠的嗜酸性粒细胞， 但能使小鼠的嗜酸性粒 细胞活化） 。Eotaxin 基因位于人的 17q21.1-q21.2 染 色体上， 含有 3 个外显子。近来， Eotaxin 2 和Eotaxin3 相继被发现， 其基因均位于人的 7q11.23 染色体上， 也各 含 有 3 个 外 显 子。Eotaxin 2 和 Eotaxin 3 与 Eotaxin 同源性不到 40%， 因其功能与 Eotaxin 相类似 而得名， 都是只通过 CCR3 受体选择性地作用于嗜酸

13、性粒细胞的趋化因子。 人 Eotaxin 基因为组成性表达， 在各种组织中都 能检测到其 mRNA 水平。Eotaxin 既可由结构性细胞 （如上皮细胞、 纤维原细胞、 平滑肌细胞， 内皮细胞 等） 也可由渗出性炎症细胞 （如巨噬细胞， 嗜酸性粒 细胞， 淋巴细胞等） 产生。在正常的呼吸道， Eotaxin 主要由上皮细胞产生。然而， 抗原致敏后的渗出性 巨噬细胞和嗜酸性粒细胞在某种程度上却是 Eotaxin 的主要来源， 使 Eotaxin 生成增加 2。 2Eotaxin 的功能 趋化因子家族是一类一级结构相似的具有多种 生物活性的小分子蛋白， 分子量为 8000 10000， 含 有保守

14、的半胱氨酸残基， 依据其分子 N 端半胱氨酸 的数目及其间隔， 它可分为 4 类：CXC 趋化因子， 也称为趋化因子。N 末端相邻的两个半胱氨酸残 基之间含有任意一个氨基酸， 主要对中性粒细胞具 有强大的趋化和活化功能。CC 趋化因子， 也称为 趋化因子。N 末端两个半胱氨酸残基之间无任何 氨基酸。通过 G 蛋白偶联受体， 作用于嗜酸性粒细 胞、 淋巴细胞、 单核细胞、 嗜碱性粒细胞等， 诱导它们 的迁移和功能活化。C 趋化因子， 也称为趋化 因子。在 N 末 端 只 含 有 一 个 半 胱 氨 酸 残 基。 CX3C 趋化因子， 也称为趋化因子。N 末端相邻的 两个半胱氨酸残基之间含有 3

15、个氨基酸。 Eotaxin 是 CC 趋化因子家族中的一员， 同其它 趋化因子一样， Eotaxin 是通过与细胞膜上同 G 蛋白 偶联的受体结合而发挥作用的， 该受体 （CCR3） 是由 7 个跨膜亚单位组成的单体蛋白， 氨基末端位于细胞 外表面， 羧基末端在胞膜内侧， 在膜内外形成 6 个环 49国际免疫学杂志 2006 年 3 月第 29 卷第 2 期International Journal of Immunology， March 2006， Vol 29.No.2 状结构， 负责与配体 （如 Eotaxin） 的结合和细胞内的 信号传递， 其胞浆部分可以与一种 GTP 结合蛋白 （

16、G 蛋白） 相互作用。G 蛋白偶联受体信号传递过程包 括：配体 （如 Eotaxin） 与受体 （CCR3） 的结合；受体 活化 G 蛋白；G 蛋白活化或抑制细胞内的效应分 子；效应分子改变细胞内信使的含量与分布；细 胞内信使作用于靶细胞， 从而导致靶细胞功能的改 变 （如释放活性物质等） 。一般来说， 一种 CC 趋化因 子能跟多种 CC 趋化因子受体结合， 比如 RANTES， 就 能跟 CCR1、 CCR3、 CCR5 结合； MCP-2， 也能跟多种 CC 趋化因子 （如 CCR1、 CCR2、 CCR3） 结合。但是， Eotaxin 是一个例外， 它只能特异性地与 CCR3 受体结

17、合。 CCR3 受体在嗜酸性粒细胞上大量存在， 且与 Eotaxin 有高度亲和性。因此， Eotaxin 对嗜酸性粒细胞的趋 化具有高度特异性。研究发现抗原诱导嗜酸性粒细 胞在肺部组织的募集中， Eotaxin 起主要作用 3。同 时， CCR3 也表达在嗜碱性粒细胞、 肥大细胞和 Th2 淋巴细胞上。这可能是哮喘时这些细胞募集的原因 之一。 正常外周血循环中嗜酸性粒细胞数量很少 （只 占全血白细胞的 1% 2%） ， 因此， 一定有一种机制 在机体需要时能增加外周血循环中嗜酸性粒细胞的 数量。据报道脐血 CD34 + 祖细胞在 Th2 型细胞因子 的作用下， 能增强其表面 CCR3 受体的

18、表达。与此相 反， Th1 型细胞细子如 IL-12 和 IFN-能明显降低其 表面 CCR3 受体的表达。因 Eotaxin 能诱导 CD34 + 祖 细胞中 Ca2 +动员， 故在体内外 Eotaxin 对 CD34 + 祖细 胞具有趋化反应性。Eotaxin 能诱导脐血 CD34 + 祖细 胞分化为嗜酸性粒细胞， 同时， IL-5 能促进骨髓池中 嗜酸性粒细胞的分化、 成熟、 增殖， 抑制炎症部位嗜 酸性粒细胞的凋亡。Lamkhioued 等 研 究 发 现 在 含 Eotaxin 和 IL-5 的脐血培养基中存在大量成熟的嗜酸 性粒细胞 4。因此， 认为 Eotaxin 对外周血嗜酸性

19、粒 细胞水平的维持起着重要作用。 刘中娟等 5研究发现哮喘患者血清 Eotaxin 水平 较非哮喘过敏体质患者及健康对照者显著增高 （P 0.01） ， 而且急性期哮喘患者 Eotaxin 水平明显高于哮 喘稳定期患者 （P 0.01） 。同时还发现， 急性期哮喘 患者 Eotaxin 水平跟外周血嗜酸性粒细胞数量成正相 关 （r = 0.4196， P 0.001） 。这说明 Eotaxin 在哮喘致 病过程中发挥着重要作用， 其浓度跟急性期哮喘的 发作及其严重程度明显相关。对哮喘患者痰标本研 究发现 6， Eotaxin 能够增强嗜酸性粒细胞的趋化活 性， 且与哮喘的严重程度相关， 嗜酸性

20、粒细胞趋化活 性能明显地被 CAT-213 （抗-Eotaxin 抗体） 所抑制。 Shin 等 7研究也发现哮喘的严重程度与 Eotax- in2 基 因 多 态 性 相 关， 哮 喘 易 感 性 及 IgE 水 平 与 Eotaxin 基因多态性相关。Chae 等 8发现 Eotaxin 基 因家族多态性与哮喘易感性相关， 且 Eotaxin3 多态性 与外周血嗜酸性粒细胞数量和 IgE 水平明显相关。 3Eotaxin 表达与调控 在炎症过程中， Eotaxin 的表达受多种前炎因子 的影响。早期研究发现嗜酸性粒细胞在过敏反应中 的募集受 Th2 淋巴细胞调节， 在小鼠过敏模型中， Eo

21、taxin 的量呈现 T 细胞依赖性。Th2 型细胞因子， 比 如 IL-4、 IL-13 和 IL-5 对 Eotaxin 的生成起着重要作 用。 最先研究的是小鼠模型中 IL-4 与 Eotaxin 的关 系， 转染 IL-4 基因的肿瘤能上调 Eotaxin mRNA 的表 达， 诱导嗜酸性粒细胞的募集。另外， 在 Th2 细胞介 导的 肺 肉 芽 肿 中， 抗 IL-4 抗 体 能 够 抑 制 Eotaxin mRNA的表达。同时 IL-4 还能上调小鼠肺中 Eotaxin2 mRNA 的表达 9。此外， Tsuji 等10研究发现， 病毒感 染会使哮喘病情加重， 主要是由于 Il-4

22、 诱导气道 Eotaxin-3 表达增强所致。TGF-单独作用并不能诱 导人气道平滑肌细胞中 Eotaxin 的表达， 但与 IL-4 或 IL-13 协同作用却能增强 Eotaxin 的表达 11。研究还 发现人气道纤维母细胞在 TGF-1 和/或 IL-13 的作用 下， 其 Eotaxin 表达明显增强 12。IL-4 和 IL-13 能上 调支气管上皮细胞中 Eotaxin 的表达， 但 IFN-和糖 皮质激素却能减弱这种作用 13。 近来， 有报道注射流感疫苗能降低过敏性哮喘 患者中血清 Eotaxin 水平 （ P = 0.0017） ， 但对健康人 群却无效 （P = 0.5）

23、。这可能是由于在过敏性哮喘患 者中， 流感疫苗产生的抗体能维持在较高的水平， 并 能调节血清中 Eotaxin 的量 14。 有关 Eotaxin 转录的调控机制至今尚未完全阐 明。IL-13、 IL-4 和 TNF-单独或协同作用都能引起 人气道平滑肌 （HASM） 细胞中 Eotaxin 的释放， 其作用 能被 U-0126 或 PD-98059 （MAP/ERK 抑制剂） 所抑制。 故认为， 人气道平滑肌中 Eotaxin 的释放至少部分地 跟 MAP/ERK （有丝分裂原激活蛋白/细胞外信号调节 肽）的 活 化 调 控 有 关 15。 研 究 还 发 现 NF- kB 和 STAT6

24、的活化能调控 TNF-和 IL-4 刺激 Eotaxin 基因 的表 达 16。在 Eotaxin 基 因 调 节 启 动 区 内， 还 有 AP-1、 NF-kB、 NFIL-6、 STAT-6 和 IFN-反应元件结合 位点参加基因调控。 4结语 59国际免疫学杂志 2006 年 3 月第 29 卷第 2 期International Journal of Immunology， March 2006， Vol 29.No.2 总之， Eotaxin 和 Th2 细胞因子在外周血和组织 中相互作用共同调节嗜酸性粒细胞的募集， 这一分 子学机制有助于理解嗜酸性粒细胞在哮喘发病过程 中选择性增

25、多的原因。Eotaxin 是选择性嗜酸性粒细 胞趋化因子， 通过与嗜酸性粒细胞 CCR3 受体的特异 性结合， 吸引其向炎症部位募集、 活化， 引起炎症反 应。现已克隆出 Eotaxin 及其受体的蛋白结构和基因 序列， 但对其趋化、 激活嗜酸性粒细胞的确切机制及 其与相关细胞因子间的协同作用或制约规律尚未完 全明了， 其表达与转录调控机制更有待深入研究。 CCR3 是 Eotaxin 的唯一受体， 因此， 针对 CCR3 拮抗 剂治疗哮喘已经成为一个很有潜力的研究热点。 参考文献 1Loetscher P， Pellegrino A， Gong JH， et al. The ligands

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36、y epithelial cells.J Immu- nol， 1999， 163 （12） ： 6876-6883. （收稿日期： 2005 - 03 - 28） * ILT 及 IDO 在树突状细胞介导免疫耐受 中的作用及机制 王红祥 摘要树突状细胞在诱导机体免疫耐受中发挥重要的作用。它可调节其表面免疫球蛋白样转录物 3 和免疫球蛋白样转录物 4 的表达， 抑制 T 细胞的活化， 并形成 “抑制性 T 细胞级联” ， 还可上调吲哚胺 2， 3 双加氧酶的表达， 通过耗竭局部环境中色氨酸抑制 T 细胞功能。对树突状细胞诱导免疫耐受机制的研 究在自身免疫性疾病、 慢性感染性疾病、 肿瘤和移植排斥反应的防治方面都具有非常重要的意义。 69国际免疫学杂志 2006 年 3 月第 29 卷第 2 期International Journal of Immunology， March 2006， Vol 29.No.2 作者单位： 430022 武汉， 华中科技大学同济医学院附属协和医 院血液病研究所 （博士研究生） 审 校 者： 华中科技大学同济医学院附属协和医院血液病研究 所邹萍