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哮喘的气道炎症
时间:2018年12月18日
上期文献速递版块向大家介绍了Peter J Barnes教授发表在Medicine上的综述《Asthma Mechanisms》的第一部分:哮喘的病理学。本期向大家介绍第二部分:哮喘的气道炎症。
哮喘的气道炎症
气道炎症是哮喘潜在发病机制的关键内容,但炎症细胞之间如何相互作用、如何导致哮喘的症状与临床特征尚不明确(Figure 2)。气道炎症与气道高反应性(AHR)有关,不同程度的气道阻塞对应潜在的生理学异常。哮喘气道炎症类型是过敏性疾病的特征性表现,与鼻炎病人鼻腔粘膜的表现相似(Figure 3)。内源性哮喘的炎症类型难以区分开,可能与局部IgE产生有关,而非全身性IgE增多。慢性哮喘炎症急性加重,即支气管哮喘急性发作,通常是上呼吸道病毒感染或过敏原暴露诱发。虽然常见嗜酸细胞性炎症类型,但一些严重哮喘病人、吸烟的哮喘病人,会呈现中性粒细胞浸润为主的炎症类型,对皮质激素治疗不敏感。多种炎症细胞均参与哮喘炎症。
Figure 2:哮喘病人的气道炎症会造成气道高反应性(AHR),因此运动或二氧化硫(SO2)等刺激因素可诱发症状。然而,炎症也可通过气道感觉神经通路直接诱发症状
Figure 3:多种炎症细胞与炎症介质相互作用,引起支气管收缩、血管扩张、血浆外渗、黏液分泌、上皮血包脱落、感觉神经活化以及胆碱能反射效果。长此以往,支气管壁将随时间推移出现结构变化,包括气道平滑肌和血管增多、粘液细胞化生。疾病早期即可发现上皮下纤维化。
肥大细胞
它扮演着引起哮喘症状的关键角色,因为它释放的炎症介质可引起支气管收缩。过敏原绑定肥大细胞表面的IgE高亲和力受体(FcɛRI)可使肥大细胞活化,其他诱因如运动和过度换气(增加气道表面粘液层渗透压)也可活化肥大细胞。黏膜和气道平滑肌层的肥大细胞活化只会发生在哮喘病人体内,正常人不会出现。肥大细胞释放引起支气管收缩的炎性介质,包括组织胺、前列腺素(PG)D2和半胱氨酰白三烯,以及其他多种细胞因子、趋化因子、生长因子、神经营养因子和蛋白酶。肥大细胞在慢性过敏性炎症中的作用尚不确定
巨噬细胞和树突状细胞
巨噬细胞由血单核细胞分化而来,迁移到哮喘病人气道中,可通过过敏原绑定低亲和力IgE受体(FcɛRII)而激活。巨噬细胞产生前炎症细胞因子以及前炎症介质如IL-10;它们在哮喘疾病中的角色尚未明确。树突状细胞是特殊的巨噬细胞样细胞,存在于气道上皮,它们是气道内主要的抗原呈递细胞。它们摄取过敏原并将其加工为多肽并转移至局部淋巴结,并在此将过敏原多肽呈递给未分化的T淋巴细胞,并由此触发过敏原特异性T细胞产生的程序。呼吸道的幼稚树突状细胞促使辅助型T细胞(Th2)分化。哮喘病人上皮细胞释放的细胞因子胸腺基质淋巴生成素(TSLP)可诱导树突状细胞释放趋化因子,使Th2细胞向气道募集。
嗜酸性粒细胞
嗜酸性粒细胞性炎症是哮喘病人气道炎症的特征(Figure 4a)。嗜酸细胞通过释放碱性蛋白和氧自由基导致AHR。嗜酸性粒细胞的募集包括几个步骤:通过与粘附分子的相互作用而粘附与气道的血管内皮细胞;在趋化因子的诱导下迁移至粘膜下层;随后被激活且在气道中的寿命被延长。IL-5是嗜酸细胞在骨髓中产生和气道中生存的关键角色。阻断IL-5的抗体可对显著并持续减少血循环和痰液中的嗜酸细胞。这一作用虽然不能降低AHR,但对于气道嗜酸细胞浸润且激素抵抗的高选择性病人,可减少急性发作次数。嗜酸细胞可能对生长因子(与气道重构和急性发作有关)的释放有重要作用,但可能与AHR关系并不密切。
Figure 4(a):哮喘的嗜酸细胞性炎症。树突状细胞(DCs)摄取过敏原,吸引Th2淋巴细胞。释放可募集肥大细胞和嗜酸细胞的T2细胞因子,并延长其寿命。肥大细胞还可释放PGD2并通过Th2细胞趋化因子受体(CRTh2)吸引Th2细胞和嗜酸细胞。上皮细胞释放IL-25和IL-33来募集2型固有淋巴细胞(ILC2s);同时也可吸引嗜酸细胞。(b)哮喘中的淋巴细胞。多种T细胞参与哮喘的发生。树突状细胞 加工过的过敏原导致Th2细胞分化,取代原有的Th1优势。Th2细胞释放的IL-4和IL-3可促使B细胞产生IgE(Bɛ)。Th9细胞可能在肥大细胞调节中起一定作用,Th17细胞在中性粒细胞炎症中起作用。调节型T细胞(Treg)的缺失可能导致Th1、Th2和Th17细胞的活化。
中性粒细胞
部分严重、吸烟、急性发作的哮喘病人痰液和气道中可见活化的中性粒细胞数目增多,有些轻度哮喘患者也可见中性粒细胞为主的气道炎症类型。中性粒细胞性炎症机制尚不明确,也许与高剂量皮质激素延长气道中性粒细胞寿命有关,或与细菌感染相关。中性粒细胞在小船发生中的作用也不明确,目前也尚未证实抗中性粒细胞的治疗有效
淋巴细胞
B淋巴细胞对产生IgE很重要,即使非特异性哮喘病人也可在气道局部见到B细胞产生IgE。T淋巴细胞主要作用在于,通过释放嗜酸细胞特异类型的细胞因子(T2细胞因子)调节炎症反应,引起气道中嗜酸细胞募集与寿命延长,并会保持气道内肥大细胞数目(Figure 4b)。健康人群的气道中Th1细胞占主要地位,但幼稚免疫系统和哮喘的免疫系统会向Th2亚型倾斜。Th2细胞可释放IL-5,后者引起嗜酸细胞性炎症;IL-4和IL-13刺激IgE的形成。调节型T细胞(Treg)可抑制Th2细胞,但Treg在哮喘病人体内有所减少。哮喘病人的气道中发现,在没有T细胞受体的情况下2型固有淋巴细胞(ILC2s)依然可以释放Th2细胞因子。ILC2s受上皮细胞因子调节,如IL-25和IL-33,可能在非过敏性哮喘有重要作用。
结构细胞
气道结构细胞,包括上皮细胞、成纤维细胞和气道平滑肌细胞,也是炎症介质(如细胞因子和脂质介质)的重要来源。在将吸入的环境信号转录为气道炎症反应这一过程中,上皮细胞起关键作用,且可能是吸入皮质激素治疗的重要靶向。
