支氣管哮喘與Th1

1、支氣管哮喘與Th1/Th2失衡研究進展 關鍵詞哮喘; T淋巴細胞, 輔助誘導; 白細胞介素類許多研究表明，哮喘是一種免疫性疾病，其中T淋巴細胞控制著炎癥反應1。近年來的研究認為輔助性T淋巴細胞（T helper cell, Th）兩種亞型Th1、Th2的失衡是哮喘發(fā)病的重要機制2。Th1和Th2之間存在著交互調節(jié)的關系3，即Th1/Th2功能平衡。1Th1/Th2平衡1986年，Mosmann等4發(fā)現小鼠的CD4+T細胞株按產生細胞因子的類型和生物學功能，可分為Th1和Th2兩種類型。之后，Maggi等5發(fā)現，人類也有類似小鼠的Th1和Th2亞群。1.1Th細胞的產生 Th1和Th2是由同一T

2、h前體細胞群分化而來，這種前體細胞可能屬于尚未接受抗原刺激的靜止Th細胞，被命名為Th0，它們分泌細胞因子，既產生IL2，又產生IL4。正常機體中，Th0按一定比例向Th1和Th2分化。Th2主要介導體液免疫應答，輔助B細胞合成IgE，主要負責非吞噬作用的宿主防御功能；Th1主要介導細胞免疫應答和遲發(fā)性超敏反應（炎癥反應），并輔助B細胞產生與吞噬作用有關的抗體（IgM、IgG、IgA），但不產生IgE。兩者以相互拮抗和自身促進的方式形成復雜有序的細胞因子網絡，分別行使各自不同的生理功能，調節(jié)正常的免疫應答6。Th1和Th2之間的動態(tài)平衡對維持機體的正常功能十分重要7。在完成分泌細胞因子的功能后

3、，部分Th細胞逐漸凋亡，部分演變?yōu)橛洃浶訲細胞。這些記憶性T細胞可長期存在，并維持Th1或Th2細胞形態(tài)和功能，再接受同種抗原刺激后，可分泌同種細胞因子。因此，一旦抗原特異性的Th2介導的免疫應答形成，可在肺等炎癥部位長期存在8。1.2Th細胞分化的基因調控 盡管對Th1、Th2細胞產生的分子機制仍未完全闡明，但近來的研究認為，對影響Th1、Th2分化的細胞因子微環(huán)境可以在轉錄水平進行調控，包括染色體重排、組織特異性轉錄因子及靶基因的激活8。Th1和Th2的分化方向受其特異的基因序列調控，不同的細胞因子、抗原種類和濃度及協(xié)同刺激分子決定了不同調控序列的激活，這一過程嚴格地受特異的轉錄因子的調節(jié)

4、。表達于T淋巴細胞上的T盒(Tbox expressed in T cells, Tbet)、干擾素調節(jié)因子1 (interferon regulatory factor 1, IRF1)、信號轉導與轉錄激活因子4（signal transducer and activators of transcription 4, STAT4）等是控制Th1分化的轉錄因子，它們可能通過結合目的基因的特異位點，誘導IL2、干擾素(interferon , IFN)等Th1細胞因子的基因表達或抑制IL4、IL10等Th2細胞因子的基因表達，從而驅使其向Th1功能分化偏移。而GATA3、STAT6等是控制Th2

5、分化的轉錄因子，調節(jié)Th2細胞因子的基因表達，驅使其向Th2功能分化9。Agarwal等10在研究T細胞亞群特殊細胞因子基因表達時提出，Th1或Th2細胞的分化主要通過兩個步驟：一是T細胞在抗原刺激下，染色體結構發(fā)生重排，使Th2特異性轉錄因子GATA3接近轉錄的DNA序列；二是這些組織特異性的轉錄因子協(xié)同其它轉錄因子，如活化轉錄因子活化蛋白1 (activator protein 1, AP1)和活化T細胞核因子 (nuclear factor of activated T cell，NFAT)，誘導Th2細胞基因轉錄。NFAT也被證明可激活IL4的啟動，在Th1和Th2中都存在。AP1在許

6、多類型的細胞中都有表達，被證明在Th2源性細胞因子基因表達中起重要作用；在接下來的過程中，記憶性或效應T細胞在接觸抗原激發(fā)后，轉錄因子如AP1快速誘導和協(xié)同已存在的轉錄因子如GATA3，激活Th2細胞內的IL4、IL5及IL13的基因轉錄。GATA3是Th2細胞分化及Th1和Th2平衡的關鍵調節(jié)因子。GATA3作為轉錄因子，屬于GATA轉錄因子家族?？山Y合WGATAR (W=A/T; R=A/G) DNA序列，WGATAR序列是進化上高度保守的鋅指結構。GATA家族共有六個成員（GATA1GATA6）。靜止期Th細胞表達低水平的GATA3 mRNA，但GATA3在Th2細胞分化過程中，表達迅速

7、上調，而在Th1細胞分化過程中下調11。Siegel等12首先闡述了GATA3在Th2源性細胞因子表達中的作用，認為GATA3的結合位點可能是IL5的啟動子，但除IL5外，其它Th2源性細胞因子的GATA3結合位點尚未得到鑒定。STAT6在Th2細胞分化的初始階段起作用。STAT對特定的細胞因子有選擇作用13，在細胞因子的作用下，Jak激酶家族磷酸化STAT，使STAT蛋白發(fā)生二聚化和核定位，從而誘導目的基因的轉錄。IL4和其受體結合可導致JakI和JakJ磷酸化STAT6，最終使IL4調節(jié)基因，如IL4R、FcR和MHC類分子基因轉錄13。IL13也可通過STAT6蛋白磷酸化啟動靶基因的轉錄

8、。2Th1/Th2平衡與哮喘自從Mosmann等4首先描述了小鼠T細胞亞群有Th1及Th2之分以來，許多學者聚焦于此來描述過敏。Th1/Th2平衡消長是機體免疫反應調節(jié)的基本方式，正常情況下，兩者處于一種平衡狀態(tài)，遺傳變異及環(huán)境因素的變化可使兩者的平衡優(yōu)勢改變，從而導致與Th1或Th2型反應有關的一些變應性疾病的發(fā)生發(fā)展9。許多研究證明，Th1/Th2平衡失調不僅在哮喘的發(fā)病，而且在整個炎癥過程，乃至氣道重建過程中，都起著非常重要的作用。2.1哮喘形成于生命早期 很多研究證實哮喘形成于生命早期，由于在子宮內暴露于某種因素，反應性引起Th1/Th2比例關系趨向于Th2占優(yōu)勢14。一項在公立學校的

9、學生中進行的調查顯示：兒童中哮喘及喘病的高罹患率源于母親懷孕期間的吸煙習慣15。對挪威奧斯陸出生的2 531名兒童進行的一次長達4年的隊列人群調查結果顯示：懷孕期間的子宮合并癥（如產前出血、宮縮提前、胎盤機能不全及子宮生長受限）加大了兒童期患哮喘及過敏性鼻炎的危險性，而妊娠相關的合并癥（如劇吐、妊高征及先兆子癲）卻無此作用16。2.2氣道炎癥過程 哮喘是一種下呼吸道的慢性炎癥性疾病，它代表著炎癥細胞與常駐細胞間錯綜復雜的相互作用。嗜酸性粒細胞(eosinophilic granulocyte, Eos)、肥大細胞(mast cell, MC)及淋巴細胞是哮喘時氣道的主要炎癥細胞。由CD4+T淋

10、巴細胞介導的免疫應答在氣道炎癥進展中起到至關重要的作用。雖然機制復雜，但簡而言之，哮喘的表現型實際上取決于CD4+T淋巴細胞的兩個亞群Th1及Th2細胞之間的平衡變化關系。不同類型的外界刺激引發(fā)機體不同類型的免疫防御，并且引起Th0細胞向Th1或Th2細胞分化。Th1細胞主要負責吞噬外來物及防御普通細菌感染；而當感染中遇到較大的病原體（如蠕蟲）而不能被吞噬時，Th2細胞被激活。人們觀察到Th2優(yōu)勢是特應性哮喘形成及進展的關鍵性機制，但哮喘的表現型并非由Th2細胞數量的單獨性升高決定，而是由于Th1/Th2比例關系趨向于Th2占優(yōu)勢。來源于Th1的細胞因子可抵消Th2細胞產生的細胞因子之作用，并

11、可減弱過敏性炎癥14。有研究發(fā)現，患兒發(fā)作期Th1/Th2比值升高明顯，當哮喘呈恢復期時Th1/Th2比值下降，但高于正常兒童，并且Th2亞群數目越多，Th1亞群數目越少，哮喘的發(fā)病程度越重17。Th1/Th2細胞之間處于相互抑制狀態(tài)，正常情況下，Th1/Th2細胞處于恒定狀態(tài)，哮喘患者Th1細胞功能下降，Th2細胞功能異常增高，導致大量炎癥因子生成，包括細胞因子分泌紊亂，如IFN生成不足，IL4、IL5分泌增多，IgE、IgG4重鏈同種型轉換，促進MC、Eos生長和分化。最終形成以IgE依賴為特征的速發(fā)型變態(tài)反應及以嗜酸細胞浸潤為主的慢性氣道炎癥，即遲發(fā)型哮喘反應（late asthma r

12、eaction, LAR）18。哮喘動物模型的研究進一步闡明了Th2細胞和哮喘的關系。有研究證實，Th2細胞可以在接觸過敏原后激活炎癥過程，引起Eos浸潤和黏液的高分泌，并導致氣道高反應性（airway hyperresponsiveness, AHR）19。2.3氣道重建 氣道重建（remodeling）又稱氣道重塑，是一個集合性術語，特指哮喘患者氣道壁結構的改變不同于正常氣道組織學改變，在哮喘患者氣道中除有炎性細胞浸潤外主要表現為上皮脫落、氣道平滑肌層的增生和肥大及基底的增厚及其玻璃樣變20。有研究表明，Th1、Th2的失衡是肺部紊亂和肺纖維化的基本原因21。氣道重塑是氣道受到慢性炎癥反復

13、刺激的結果22，細胞因子、可溶性生長因子等在其中發(fā)揮重要作用。轉基因大鼠高表達IL4、IL5、IL13和IL9等Th2源性的細胞因子，表現為同樣的上皮炎癥，主要是Eos浸潤、黏液分泌增加、AHR和氣道平滑肌細胞增生及膠原的沉積，提示Th2源性的細胞因子既可以引起氣道炎癥，也可以導致氣道重塑的發(fā)生23。3Th類細胞因子簡介Th細胞的兩個亞群在形態(tài)上難以區(qū)分，主要以所分泌的細胞因子不同而分類6。Th1細胞能合成IL2、IFN，Th2細胞能合成IL4、IL5、IL6、IL10、IL134,24，二者都能合成分泌IL3、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor , TNF）、粒細胞單核

14、細胞集落刺激因子（granulocyte macrophage colony stimulating factor, GMCSF）等，它們通過所分泌的細胞因子相互調節(jié)，以維持機體免疫功能的平衡。3.1Th1類細胞因子 IFN是一種調節(jié)細胞功能的小分子多肽，IFN主要由活化的T細胞產生，人和小鼠IFN在DNA水平上有65%左右的同源性，在氨基酸水平上的同源性只有40%左右25。IFN可通過上調MHC抗原、B7免疫共刺激分子、細胞間黏附分子(intercellular adhesion molecule, ICAM)和凋亡結構（Fas和TNF）等重要的細胞表面蛋白，并激活M(macrophage)

15、，直接抑制Th2細胞的發(fā)展或改變樹突狀細胞的活化和抗原提呈等機制來抑制Th2反應。3.2Th2類細胞因子3.2.1IL4 IL4可以由T細胞、MC、Eos、嗜堿性粒細胞產生，但主要以Th2細胞為主6。人與小鼠IL4在DNA水平上有70%的同源性，在氨基酸水平上，IL4前體蛋白從N端到第91位氨基酸以及從C端到第128位氨基酸，人與小鼠之間有70%的同源性，第91到128位氨基酸之間很少有同源性，這可能與IL4種屬特異性有關25。IL4在過敏性哮喘發(fā)生的各個環(huán)節(jié)均起重要作用6。（1）IL4促進Th0細胞發(fā)育、分化為Th2細胞，被認為是Th2轉化的必需因子，并抑制Th1細胞的效應功能。（2）IL4

16、又名B細胞生長因子、B細胞分化因子、B細胞刺激因子1。IL4在IgE的合成中至關重要。IL4誘導B細胞分化為漿細胞，進而產生IgE，參與哮喘變應性炎癥的發(fā)生和發(fā)展。（3）IL4參與白細胞的浸潤和募集，從而加重氣道阻塞及炎癥反應。（4）IL4又稱肥大細胞生長因子。與干細胞因子（stem cell factor, SCF）共同促進前MC分裂、生長。促進成熟的MC表達FcR及IgE依賴的組胺釋放和IL13的產生。3.2.2IL13 IL13主要由活化的Th2細胞分泌，活化的單核細胞、CD8+細胞、B細胞等也可分泌。IL13基因位于IL4基因上游12 kb處，兩者有25%的同源性，結構上有許多相似之處

17、，并且IL13與IL4有部分共同體，功能上也有類似之處。在IL4處于低水平或缺失的情況下，IL13是誘導IgE合成的主要因子26。3.2.3IL5 IL5作用于小鼠B淋巴細胞和Eos，在人類似乎僅作用于Eos。IL5是促進嗜酸性粒細胞分化和成熟的重要因子27。4與Th1/Th2平衡有關的細胞因子IFN、IL4分別是Th1和Th2細胞的特征性細胞因子28。有學者提出，可反映Th1/Th2細胞免疫應答模式的具代表性的細胞因子為IL4/IFN29。IL4和IFN分別為IgE的正負調節(jié)因子，Th2分泌IL4對IgE合成有正調節(jié)作用，而Th1分泌IFN則起負調節(jié)作用，少量IFN能完全阻斷IL4對IgE合

18、成的促進作用。IL4和IFN比例的失衡，是哮喘患者體內IgE合成過多的主要原因30。過多的IL4或IFN的缺乏可以引發(fā)IgE反應，相反增加IFN的濃度或降低IL4水平可抑制上述過程31。有學者26提出，IL12/IL13產生失衡是哮喘Th2優(yōu)勢免疫反應的基礎，IL12和IL13對支氣管哮喘的異常免疫起了關鍵作用。如何調整兩者的平衡也是哮喘治療的一個方向。5哮喘的治療哮喘是一種多基因遺傳疾病，其表現型與遺傳型的聯系、相關基因位置的確定等研究正在進行中。雖然哮喘的發(fā)病機制復雜，但最終引起臨床疾病過程的關鍵是免疫反應異常。作為臨床醫(yī)生，目前尚不能改變遺傳背景來對哮喘個體患者進行有效治療。近年來，哮喘

19、治療的目標更趨于哮喘發(fā)病的起始階段，調節(jié)Th細胞亞群的分化和Th1/Th2細胞因子和比例失衡，給治療哮喘開辟了新的途徑。有研究提出，通過增加IFN的濃度，降低IL4水平，來調節(jié)Th1/Th2之間的平衡是治療哮喘的一個新途徑32。Th2細胞的激活在哮喘的發(fā)病機制中起主要作用，因此降低Th2細胞所引起的氣道炎癥成為治療哮喘的新策略。有學者8提出，對Th2細胞的干預措施可采取以下三個環(huán)節(jié)：一是阻斷Th2細胞的產生；二是抑制Th2細胞的活化，從而減少Th2源性細胞因子的分泌；三是阻斷Th2源性細胞因子的作用。但是，只注重Th2細胞是不夠的，在哮喘患者中Th2的免疫能力明顯高于Th1，因此Th1/Th2

20、較低。而有學者提出Th1、Th2細胞分泌細胞因子的功能是可以改變的，有時甚至可以調換：分泌IFN的細胞有時可以分泌IL4，反過來也一樣。在特定的條件下，這種變化可以發(fā)生在體內也可以發(fā)生在體外33。普遍認為在哮喘中Th1細胞是Th2細胞的拮抗物。然而某些動物研究發(fā)現，Th1細胞也可能輔助Th2細胞在肺部引起炎癥過程32；哮喘中抗原特異性Th1細胞并不具有保護作用，而相反可能增強炎癥反應并對肺組織造成進一步損傷34。此發(fā)現對當今哮喘及變應性疾病的治療意義深遠，同時表明由Th2主導向Th1主導型的變應性炎癥反應的轉變可能導致更多的問題出現10。這就需要我們從整體的角度來看問題，如內經所說“謹查陰陽所

21、在而調之，以平為期”（素問至真要大論）。有余者瀉之，不足者補之，使Th1、Th2細胞功能各歸正途，各司己職，達到陰平陽秘，精神乃治。參考文獻1鄧偉吾, 郭雪君. 肺部變應性疾病M. 上海: 上海科學技術出版社, 2000. 58.2中華醫(yī)學會第六次全國呼吸系學術會議紀要J. 中華結核和呼吸雜志, 2001, 24(1): 811.3Lucey DR, Clerici M, Shearer GM. Type 1 and type 2 cytokine dysregulation in human infectious, neoplastic, and inflammatory diseasesJ

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