变应性鼻炎免疫发病机制中相关细胞的作用

康成林 刘朋 刘悦 曾宪海 赵海亮 邱书奇 刘江琦

1.遵义医科大学珠海校区临床医学院，广东珠海 519041；2.深圳市龙岗区耳鼻咽喉医院耳鼻咽喉科，广东深圳 518172；3.深圳市耳鼻咽喉研究所，广东深圳 518172；4.甘肃省第二人民医院耳鼻咽喉科，甘肃兰州 730000

变应性鼻炎（allergic rhinitis，AR）是特应性个体暴露于过敏原后主要由免疫球蛋白 E（immunoglobulin E，IgE）介导的鼻黏膜非感染性慢性炎性疾病。临床症状主要表现为鼻塞、流清涕、打喷嚏、鼻痒等[1]。根据其过敏原的种类可分为季节性AR（seasonal allergic rhinitis，SAR）和常年性AR（perennial allergic rhinitis，PAR）。SAR 一般由与季节相关的过敏原（如花粉、柳絮等）引起，在相应季节过后患者的临床症状会逐渐缓解；而PAR 一年四季均可发病，且症状会持续一整年，常见的过敏原有霉菌、尘螨等。我国AR 的患病率与过去数年相比有明显增加，且不同地区的患病率有所差异，城市和农村的患病率亦有不同，其中上海的患病率在全国范围内最高，占比达23.0%；成都最低，仅为9.8%[2]。日本成年人的AR 患病率处于世界中等水平，高于我国AR 的平均患病率[3]。美国AR 的患病率约为16.1%[4]。据报道，AR 及哮喘对全球人口的影响数量占比高达40%[5]。随着AR 全球患病率的增加，AR 对人们的睡眠、生活质量、工作、情绪等多方面的影响日渐明显，所以深入探讨AR 的发病机制，寻求新的治疗靶点，期待能够对其治疗提供新的理念。

1 AR 的免疫发病机制

当鼻黏膜接触到过敏原后，上皮细胞（epithelial cells，EC）吸附过敏原并被抗原呈递细胞（antigen presenting cell，APC）[主要为树突状细胞（dendritic cell，DC）]捕获。DC 捕获过敏原后，成熟并迁移至引流淋巴结，将加工后的过敏原呈递给幼稚T 细胞，随后幼稚T 细胞分化成Th2 细胞，产生白细胞介素（interleukin，IL）-4，IL-5 和IL-13[6,7]。IL-4 和IL-13与Th2 细胞和B 细胞连接在一起，可促进B 细胞表型转换以产生过敏原特异性IgE，而后与肥大细胞（mast cells，MC）和嗜碱性粒细胞表面的高亲和力受体（FcεRI）结合，形成IgE-FcεRI 复合物而致敏[8]。当相同的过敏原再次接触到鼻腔黏膜后，过敏原与结合在MC 和嗜碱性粒细胞上IgE 的Fab 端结合并使其激活，使MC 和嗜碱性粒细胞脱颗粒释放生长因子、细胞因子、趋化因子等炎性介质，这些介质共同导致血管舒张、血管通透性增加和黏液产生，刺激感觉神经引起鼻痒、鼻腔分泌物增加、打喷嚏和鼻腔黏膜充血肿胀等[9]，此过程称为AR 的速发相反应。速发相反应常发生在鼻腔黏膜与过敏原接触几分钟内。最近的研究表明IL-33 能调节MC 的脱颗粒，放大AR 的速发相反应[10]。

当过敏原与IgE-FcεRI 复合物再次结合，可导致炎性介质的释放，MC 通过产生肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α、白三烯B4（(leukotriene B4，LTB4）、IL-5、IL-8 和趋化因子配体2（chemokine C-C motif ligand 2，CCL2）促进炎性细胞的活化[8,9]。Th2细胞释放的IL-4 和IL-13 可以刺激MC 产生更多的IgE 并诱导杯状细胞增生，导致大量黏液产生。MC释放组胺、LTB4、前列腺素D2（prostaglandin D2，PGD2）和TNF-α 也可以调节DC、T 细胞和B 细胞的活性。活化的嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞与Th2细胞结合导致炎性介质的进一步释放[1,8]。嗜酸性粒细胞进一步分化、成熟，聚集在鼻腔黏膜，炎性细胞因子促进嗜酸性粒细胞的聚集造成鼻腔黏膜的损伤，加重鼻腔的局部反应，此为AR 的迟发相反应。嗜碱性粒细胞、MC和Th2细胞释放的细胞因子IL-4、IL-5、IL-9 和IL-13 在迟发相反应中起到重要作用[6]。迟发相反应一般发生在速发相反应后的数小时，在此过程中患者的鼻塞、流清涕、打喷嚏等症状会有所加重。

2 相关细胞在AR 发病过程中的作用

2.1 MC

MC 起源于骨髓造血干细胞，分布在几乎所有血管化组织中。MC 可导致AR 的发生并参与调节免疫反应，但通常成熟的MC 不会出现在血液循环中，MC 活化、脱颗粒和介质的释放与AR 有关[7,11,12]。MC 在过敏原刺激下通过释放组胺和炎症因子在AR中发挥关键作用[10]。MC 是IgE 介导的Ⅰ型变态反应的主要效应细胞，其活化机制是IgE 介导的脱颗粒，MC 脱颗粒是AR 的基础，MC 的分泌反应与FcεRI簇的大小和分布有显著差异[7,13-15]。未成熟的MC 可通过IgE 诱导的组胺合成和细胞因子的释放而趋于成熟[11,13]。

MC 在各种刺激下产生多种炎性介质，在AR 和其他疾病（如肿瘤、哮喘、荨麻疹、特应性皮炎）中产生的炎性介质有所不同。在AR 中，MC 释放的介质可以增强T 细胞的功能，有助于气道的组织修复[7]。MC 主要通过释放白细胞介素、生长因子等细胞因子与其他细胞交流，MC 中的FcεRI 脱敏与其动力学特征有关，脱敏的MC 显示IgE 结合的FcεRI减少。MC 上的FcεRI 可对过敏原刺激的强度作出反应，并将其转化为适当的MC 反应，改善AR 中FcεRI靶向治疗，因此阻断MC 的激活可以为治疗AR 提供参考依据[7,15,16]。奥马珠单抗无法在MC 表面交联FcεRI 结合的IgE，它可以从FcεRI 中解离IgE，目前已有奥马珠单抗及其联合过敏原特异性免疫治疗（allergen immunotherapy，AIT）治疗AR 的报道，且疗效优于单一的治疗，还可降低不良反应，更加安全[16-18]。因此，全面了解MC 的功能及其释放的介质有助于更好地理解MC 在AR 中的作用，从而有可能开发出新的治疗AR 的方法。

2.2 调节性T 细胞

调节性T 细胞（regulatory T cell，Treg）是一类具有免疫调节功能的T 细胞亚群，属于T 淋巴细胞中表达CD4+、CD25+及转录因子Foxp3 的一类T细胞亚型，具有免疫负调节作用[19]。Treg 细胞与DC 相互作用以诱导免疫耐受，Treg 细胞可根据其发育起源分为两组：胸腺Treg 细胞（tTregs）和诱导Treg 细胞（iTregs）[20]。iTreg 细胞发育在预防及控制AR 中起到关键作用[8,21]。在体内，Tregs 起源于胸腺中的直接分化或从外周的常规CD4+T 细胞发育而来[21]。

Foxp3 是Treg 发育和功能的主要调节剂，对诱导和维持Treg 细胞表型至关重要[19-21]，Foxp3+Treg细胞可在体内和体外扩增后保留抑制功能，利用这种抑制功能和扩增能力可以治疗AR[19]。Foxp3 是tTreg 细胞发育、维持功能所必需的，其乙酰化、磷酸化和泛素化可影响蛋白稳定性和DNA 结合能力，从而调节Treg 细胞功能。Foxp3 与其他转录因子和蛋白质协同工作，决定Treg 细胞的转录特征和效应器功能，中断Foxp3 与特定蛋白质的相互作用会降低Treg 细胞的功能。Treg 细胞可在特定环境条件下调节Foxp3蛋白复合物的成分来调整AR所产生的炎症[20]。Foxp3 的表达和稳定性在维持Treg 细胞功能中起着至关重要的作用。Treg 细胞具有一定程度的可塑性和不稳定性，活化的Treg 可以阻碍T 细胞应答和DC 之间的接触，Foxp3 的翻译后修饰在调节Treg 细胞的可塑性或不稳定性方面发挥着至关重要的作用，Foxp3 的高乙酰化可以提高其稳定性[19,20]。IL-2 是T 细胞增殖和分化的主要细胞因子，它对Foxp3+Tregs 细胞的发育、生存和功能有不可替代的作用。研究表明，Foxp3 的表达可识别天然存在的Treg 细胞[19,22]。Treg 细胞的抑制功能不仅受 Foxp3表达控制，还受微环境控制，Tregs 通过细胞接触机制和抑制性细胞因子的分泌来抑制免疫功能，还可通过调节APC 影响T 细胞的功能[21,23,24]。

Foxp3 是目前最可靠的天然Treg 分子标记，作为Treg 细胞的特异性标记信号它可以揭示Treg 细胞分化的机制，但是Treg 细胞中Foxp3 表达的不稳定性可以使其抑制能力急剧下降，从而导致免疫耐受性中断和AR 的发生，目前对于控制Foxp3 稳定性和维持Treg 细胞完整性的机制尚不完全清楚[19,22,24]，而且特定的Treg 细胞群在接触到特定的过敏原时会对AR 的严重程度有所影响[9]。目前已有Treg 细胞治疗免疫性疾病的临床试验的报道，这使将来Treg细胞应用于临床治疗AR 成为一种可能。

2.3 DC

DC 起源于共同骨髓造血干细胞，可分为浆细胞样DC（plasmacytoid dendritic cell，pDC）和常规DC（conventional dendritic cells，cDC），cDC 和pDC 代表血液和淋巴组织中两种主要类型的DC[25]。人类的DC 主要分布在血液、上皮组织和淋巴结中。DC 在AR 的免疫发病机制中发挥着关键作用，可与特定的T 细胞亚群相互作用，在启动和控制AR 的免疫反应中起决定作用[26,27]。静息状态下，DC 是不成熟的，不成熟DC 可获得自身抗原但不会激活T 细胞；受到刺激后转变为成熟DC，可增强共刺激分子的表达，产生有效激活T 细胞反应所必需的细胞因子和趋化因子，随后其迁移到次级淋巴组织启动幼稚T细胞和AR 的免疫反应[25,26]。

DC 在AR 的发病过程中扮演着“传递者”的作用，过敏原进入机体后被DC 捕获并呈递给幼稚T细胞，随后产生一系列的后续反应。DC、巨噬细胞和B 细胞是APC 的3 个主要群体，巨噬细胞不会迁移到淋巴结，也无法离体激活T 细胞，而DC 具有将抗原转运至引流淋巴结以启动T 细胞活化的独特能力[25]。DC 能够产生记忆免疫反应，其迁移至淋巴结对诱导AR 的免疫反应至关重要，只有活的、成熟的和功能齐全的DC 迁移到淋巴结中才能刺激T 细胞反应[26]。

2.4 B 细胞

B 细胞是体液免疫防御的基础，也是AR 中过敏原特异性IgE 的来源[28]。B 细胞对AR 的主要贡献是产生IgE，通过从MC 和嗜碱性粒细胞释放介质来触发Ⅰ型变态反应，B 细胞也可以通过产生IgG 或作为调节性B 细胞（regulatory B cell，Breg）在AR 中起到保护作用。所以，B 细胞既可以促进也可以抑制AR的发展。值得注意的是，表达IgG 的B 细胞永远不会转换为IgE[29,30]。虽然不同B 细胞亚群在AR 发病机制中的潜在参与尚未得到充分证明，但是AR 患者中记忆B 细胞、浆细胞及CD19+CD24hiCD27+Bregs 的占比和数量与健康个体相比有显著增加，而幼稚B 细胞明显下降[30]。

血清中过敏原特异性IgE 的增加是AIT 开始时B细胞反应的特征，这可能是过敏原暴露引发的记忆反应，长期的过敏原致敏性或耐受性可以通过记忆B 细胞来维持[29,31]，在遇到抗原后，B 细胞被激活，迅速增殖并经历体细胞突变以及类别转换重组[32]。Treg 细胞可以抑制B细胞的作用，还可以影响B细胞的增殖、活化和凋亡[22]。B 细胞对AR 中IgE 产生的幅度、持续时间和亲和力有很大的影响，B 细胞中的IL-21 受体信号传导对IgE 调节至关重要[29]。

2.5 嗜碱性粒细胞

嗜碱性粒细胞在骨髓成熟，后释放到外周血，其在白细胞中的占比仅为0.5%～1.0%，但是能够快速合成Th2 型细胞因子并很好地支持AR 的免疫反应。嗜碱性粒细胞在部分特征上与肥大细胞相似，不仅可以作为Th2 诱导细胞，可还以作为其APC，尤其是在其细胞表面表达和结合 IgE 受体FcεRI[33,34]。过敏原特异性IgE 可在嗜碱性粒细胞上结合并在接触过敏原后交联，随后释放组胺、白三烯等效应分子。需要注意的是，嗜碱性粒细胞激活模式通过FcεRIα 和IgE 介导的交联启动，它的激活不依赖于其膜上IgE 抗体的存在[14,33,35]。嗜碱性粒细胞是AR 发生、发展和维持的重要因素，也是AR 的主要效应细胞，它对IgE 介导的激活高度敏感[13,33,34]。嗜碱性粒细胞已证明是AR 等多种过敏性疾病发病机制的促成因素。人类嗜碱性粒细胞中FcεRI 的表面表达水平与血清IgE 浓度相关。对IgE-抗原复合物高度敏感的IL-3 引发的嗜碱性粒细胞可导致AR 的发生，IL-3 可以促使嗜碱性粒细胞对IgE 的刺激更具反应性。而且嗜碱性粒细胞本身可能产生IL-3[11,14,33,35]。

嗜碱性粒细胞作为潜在的免疫调节剂和效应细胞，与MC 一起，在AR 的发病过程中导致Ⅰ型变态反应的发生，尤其是在AR 迟发相反应期间。嗜碱性粒细胞过敏原诱导的组胺释放是确定患者过敏原特异性IgE 的重要诊断工具[33]，而嗜碱性粒细胞活化试验（basophil activation testing，BAT）已被证明能够诊断AR 和其他过敏性疾病，IgE 介导的嗜碱性粒细胞活化发生在AR 的致敏之后，IgE 的重新引入诱导了嗜碱性粒细胞的激活，进一步强调了IgE-FcεRI介导的AR 的免疫发病机制。嗜碱性粒细胞对过敏原刺激的反应可以通过与其受体结合的过敏原特异性IgE 的特性来调节。在临床上，BAT 可以支持AR 的诊断并监测AR 患者对治疗的反应[36]。然而，目前对嗜碱性粒细胞在AR 中的重要性的研究还存在很多的争议。毕竟这些细胞的数量非常稀少，而且在AR 和寄生虫感染的小鼠模型中消耗这些细胞的方式有着相互矛盾的结果[33]。嗜碱性粒细胞对AR 的发展仍然需要进行更加深入的研究，在将来的研究中更加清楚的了解、证明其在AR 发生、发展过程中的作用。

2.6 其他

除了上述重要的细胞在AR 发病过程中的作用外，EC、P 物质、蛋白激酶C、趋化因子、转化生长因子等在AR 的发病中亦有重要作用。全面、深入了解AR 的发病机制，对临床的治疗具有重大的帮助。此外，除了免疫发病机制，神经调节机制、生活环境及遗传因素、营养和肠道菌群及其他细胞因子等在AR 的发病机制中亦有不可忽视的作用，空气污染、广谱抗生素的使用、全球气候的变化、肥胖亦是AR 发生的促成因素[37]。中医的病机辨证对AR的诊治有西医无法取代的作用，亦值得深入探讨。

3 总结及展望

综上所述，AR 的发病机制有多种因素的影响，其发病机制复杂，治疗效果也因人而异，目前还没有能彻底根治AR 的方案，现有的治疗方案亦有不足之处，需要全面剖析AR 的发病机制，为将来探索新的治疗靶点铺平道路，进而能够进一步预防AR 的发生，对已患AR 患者的治疗能有突破性、个体化的治疗进展。