嗜酸粒细胞凋亡与哮喘气道炎症

中华结核和呼吸感染 1998年第4期第0卷 综述

作者：戴爱国　张平

单位：421001 衡阳，衡阳医学院第一附属医院呼吸内科

　　支气管哮喘（哮喘）是一种以嗜酸粒细胞（EOS）、肥大细胞反应为主的气道变应性炎症和气道高反应性（AHR）为特征的疾病。 目前认为，气道炎症是哮喘AHR的基础，而无论过敏性还是非过敏性哮喘气道炎症都以EOS浸润和激活为最终共同途径，以糖皮质激素为主的抗炎药物也主要针对EOS而起作用。目前已知有多种机制参与了哮喘气道炎症中EOS的趋化、浸润、激活、增殖及释放炎症介质等，然而，EOS如何从气道粘膜脱落及哮喘气道炎症消退的机理目前尚非十分清楚。 晚近研究表明EOS凋亡在其中起着非常重要的作用。

　　一、细胞凋亡及凋亡相关基因

　　细胞凋亡也称程序性细胞死亡（PCD），是细胞接受某种信号后或某些刺激后一种主动的、由一些凋亡相关基因相互作用的细胞消亡过程。形态学上，凋亡的细胞体积缩小，质地致密的染色质块边集、断裂成许多固缩核碎片，细胞骨架裂解、质膜出芽、形成膜包裹的致密的凋亡小体。DNA双链在核小体联结部位逐渐断裂，形成一系列长度约185碱基对整数倍,在凝胶电泳中呈梯状图谱的核苷酸片段^［1］。凋亡与坏死不同，其发生具有积极的生物学意义，为维持机体内环境稳定所必需。不同诱发因素、不同类型细胞均有不同凋亡过程。细胞凋亡与有丝分裂相互协调，共同调控胚胎发育、器官发育与退化、免疫，造血等生理过程。如果细胞凋亡与有丝分裂平衡失调，则可导致疾病的发生。

　　细胞凋亡相关基因大致分两类：一类是细胞死亡遗传学相关基因，另一类是与细胞死亡相关的癌基因、抑癌基因和病毒基因。死亡遗传学相关基因的研究多在美丽线虫中进行，发现构成其胚胎的1 090个细胞中有131个以细胞凋亡而告终。并将凋亡过程分为死亡的发生、死亡细胞的吞噬和降解等几个阶段。细胞死亡发生相关基因有ced-3、ced-4、ced-9；与死亡细胞吞噬作用相关基因有ced-1、 ced-2、ced-5、ced-6、ced-7、ced-8、ced-10；与死亡细胞降解核酸酶相关基因nuc-1及一些影响特殊类型细胞死亡相关基因。上述线虫研究部分阐明了细胞凋亡的基因调控机制，但在哺乳动物细胞中调控凋亡的则主要是癌基因、抑癌基因和病毒基因，目前已证实的凋亡相关基因包括bcl-2、c-myc、p53、腺病毒基因E1A、E1B等^［3］,另外还有白细胞介素1β转化酶(ICE)和细胞表面抗原基因Fas/apo-1。ICE与美丽线虫ced-3高度同源^［2］；Fas/apo-1基因编码的膜蛋白为肿瘤坏死因子受体超家族的成员之一，其激活可诱发细胞凋亡。

　　二、EOS凋亡与哮喘气道炎症机制

　　EOS凋亡异常在哮喘气道炎症发生中的作用研究最近才起步。Tsuyuki等^［4］和Kitagaki等^［5］分别在致敏小鼠和大鼠哮喘模型中证实支气管肺泡灌洗液(BALF)中EOS凋亡与气道炎症密切相关，BALF中EOS凋亡受抑制从而介导气道变应性炎症的发生。Woolley等^［6］则对11例哮喘患者急性加重期及糖皮质激素治疗2周后，痰、外周血的EOS凋亡进行检测，发现治疗后患者肺功能明显改善，伴有激活的EOS数明显减少，而EOS凋亡明显增加。上述研究表明，气道EOS凋亡受抑制则介导了哮喘气道炎症的发生，而EOS凋亡增多则为哮喘气道炎症消退的重要机制。

　　目前已知，细胞因子如白细胞介素3(IL-3)、白细胞介素5(IL-5)、粒细胞-巨噬细胞集落剌激因子(GM-CSF)等和信使分子如一氧化氮(NO)等与EOS在气道组织聚集、激活、存活时间及信息传递等均有密切关系,从而参与由EOS介导的哮喘气道炎症发生。最近体外实验表明^{［4，7，8］},无细胞因子培养液培养动物和人的EOS，EOS迅速出现凋亡，而培养液中加入IL-3、IL-5或GM-CSF则能明显抑制EOS凋亡，且在一定范围内呈量-效依赖关系。Zhang等^［9］则采用支气管成纤维细胞与EOS联合培养的方法，也证实成纤维细胞释放GM-CSF增多而明显抑制EOS凋亡，使EOS存活时间延长， 从而为哮喘气道EOS聚集、 浸润等提供了重要依据。Yousefi等^{［10，11］}则进一步发现IL-3、IL-5、GM-CSF与其受体β亚基结合而抑制EOS凋亡的机制必需依赖Lyn和Syk酪氨酸激酶的激活。

　　Beauvais等^［12］通过检测培养人外周血EOS凋亡发现，NO供体具有明显抑制EOS凋亡的作用，但该作用可被可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)抑制剂所拮抗，因此认为NO抑制EOS凋亡在介导和放大EOS炎症中起重要作用，其机理可能部分依赖激活sGC而释放环磷鸟苷。

　　Tsuyuki等^［4］发现用抗Fas单克隆抗体（1 ng/ml～1 mg/ml）体外培养致敏小鼠BALF中EOS 24～72小时，出现EOS生存能力丧失，且呈量-效和时效依赖关系；尽管IL-3、IL-5、GM-CSF能防止EOS凋亡，但不能阻止抗Fas抗体诱导的EOS凋亡。进一步在EOS增多症肺内注入抗Fas单抗, 4～12小时后BALF内EOS总数明显减少，而EOS凋亡明显增多。最近在人的EOS凋亡研究中也得到相同结果^{［7，13，14］}。这些研究表明Fas抗原表达及激活介导了人和动物EOS凋亡，这可能为EOS介导的哮喘气道炎症中EOS消退、脱落的重要机制。

　　三、EOS凋亡与哮喘气道炎症治疗

　　EOS为主介导的气道炎症是哮喘最根本的特征，而以糖皮质激素为主的抗炎治疗则是目前最主要、最根本的措施，然而，糖皮质激素的抗炎机理尚未完全明了。近年来糖皮质激素针对EOS凋亡的研究有了突破性进展。Adachi等^［15］体外实验表明以10^-6 mol/L甲基泼尼松诺龙能明显诱导豚鼠EOS凋亡，且完全拮抗1 ng/ml IL-5对培养EOS存活时间延长作用。Woolley等^［6］对11例哮喘患者吸入糖皮质激素2周，发现治疗后患者肺功能改善，伴有气道EOS炎症的消退，主要表现在于气道EOS数目及激活的EOS百分比均明显减少，而气道EOS凋亡比例则明显增加。上述结果表明，糖皮质激素诱导EOS凋亡可能为其抗哮喘气道炎症的重要机理。Meagher等^［16］进一步研究发现地塞米松诱发EOS凋亡是通过糖皮质激素受体所介导的。而Druilhe等^［14］研究结果表明，地塞米松诱导EOS凋亡机制可能与激活Fas密切相关。

　　糖皮质激素（类固醇）使大部分哮喘患者气道炎症和症状得到控制，但临床上仍有部分患者虽经积极合理的糖皮质激素治疗， 其临床症状仍不能缓解甚至加重，或治疗虽有效但长期依赖激素。因而，临床上根据哮喘对糖皮质激素敏感性和依赖程度而分为三种类型：即类固醇敏感型、类固醇抵抗型和类固醇依赖型。后两种类型为临床治疗的难题， 国外针对此两种类型哮喘已在临床上使用免疫抑制剂环孢素 A(CSA)治疗并取得了一定疗效（症状、肺功能及气道炎症均有改善）。然而，CSA抗哮喘机理尚不清楚。Kitagaki等^［5］用10％胎牛血清培养致敏哮喘大鼠肺泡灌洗液(BALF)细胞,培养24小时内50％以上的EOS出现凋亡, 而加入激活脾细胞培养上清液（含各种细胞因子）则明显抑制EOS凋亡，但在培养液加入浓度＞0.1 mmol/L CSA时，EOS凋亡明显增加，即使有激活脾细胞培养上清液存在的情况下亦如此。结果提示，CSA促进激活的EOS凋亡可能为其抗哮喘气道EOS炎症的重要机理。但CSA促进EOS凋亡的确切机制目前尚不清楚。

　　茶碱是治疗哮喘的常用药物之一。近年许多研究表明，其除了舒张支气管平滑肌的作用外，茶碱对哮喘的疗效部分源于其抗气道炎症作用。已有研究表明茶碱能抑制哮喘动物和人的气道粘膜EOS浸润、激活及炎症介质的释放等。晚近研究表明，茶碱能诱导EOS凋亡。Adachi等^［15］采用体外培养致敏豚鼠EOS，用电镜及DNA片段电泳法检测EOS凋亡，发现10^-4 mol/L氨茶碱培养豚鼠EOS时能明显诱导其凋亡，且能完全逆转1 ng/ml IL-5对培养EOS存活延长作用。Ohta等^［17］用茶碱培养人EOS也得出相同结果。上述研究表明，茶碱诱导EOS凋亡可能为其抗哮喘气道炎症的机理之一。

　　参考文献

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(收稿：1997-08-14　　修回：1997-12-24)