固有淋巴细胞在肺组织中的作用

聂 静 李晓英 张 轶

(解放军第150医院检验科，洛阳471031)

固有淋巴细胞在肺组织中的作用

聂 静 李晓英①张 轶

(解放军第150医院检验科，洛阳471031)

1 背景

固有淋巴细胞(ILCs)已成为先天免疫中的重要细胞群，并在淋巴组织形成、组织重塑、组织基质细胞内稳态及宿主对抗感染和炎症反应的调节中发挥复杂的作用。与适应性淋巴细胞相比，ILCs在淋巴组织中相对较少，它们主要寄存于屏障表面，例如皮肤、肠、肺、脂肪以及黏膜相关淋巴组织中[1,2]。与经典的淋巴细胞相比，ILCs有三个主要特征:(1)不存在重组活化基因(RAG)抗原受体的依赖性重排;(2)缺乏骨髓细胞和树突细胞的表型标记；(3)特定的淋巴样形态[3]，ILCs家族的原型是分别在1975年和1997年发现的自然杀伤(NK)细胞和淋巴组织诱导(LTi)细胞。最近，基于表型和功能特征，ILCs被分为三个亚类:ILC1可以产生IFN- γ，其中包括NK细胞；ILC2产生2型细胞因子，如IL- 5和IL- 13，并且它们依赖于转录因子GATA结合蛋白3(GATA3)和视黄酸受体相关的孤核受体α(ROR- α)； ILC3包括产生IL- 17和/或IL- 22的所有ILC亚型，它们依赖于转录因子ROR- γt[1,4]。先天性和适应性免疫系统的分子、细胞组分影响和调节肺动态平衡及肺疾病的发生发展。新兴的ILCs家族已被证明在肺疾病的引发、调节和消退中具有关键作用。小鼠模型的研究表明，ILCs在流感病毒感染后损伤的肺组织重塑中起重要作用，其在诱导的急性过敏性哮喘、促进炎症介质在过敏性肺部炎症中的释放及肺纤维化的诱导中发挥重要作用[5- 8]。对人类的研究也发现ILCs在肺部疾病中有显著改变。这些发现都表明ILCs在肺生理和病理过程中具有广泛作用。因此我们对ILCs的起源分化、其在肺动态平衡和疾病中的作用以及靶向ILCs的潜在性干预肺疾病的新策略进行讨论。

2 ILCs在肺中的分布及对肺动态平衡的维持

已有研究鉴定了人和小鼠肺及气道中的ILCs，在小鼠肺中，ILC2s是ILCs的主要类型，ILC2s依然是数量相对较少的一类细胞，因为其只占肺中总活细胞的0.4%～1%[5]。在人肺组织中，约60%的ILCs是ILC3s，而最丰富的ILC3s是NCR阴性ILC3s。相比之下，ILC1s和ILC2s的百分比分别约为10%和30%[9]，尽管ILC2s的数量较少，但其在固有免疫和疾病进展中通过分泌Ⅱ型细胞因子和组织生长因子起重要作用。此外，在人类哮喘个体的支气管肺泡灌洗液中也可以检测到ILC3样细胞[10]。研究表明肺组织中超过95%的ILCs是组织驻留的，并且在生理或病理条件下局部进行维持和增殖[11]，而在肺部感染期间，常驻ILCs的局部增殖也伴随着ILCs的血源性募集和再分布。

呼吸道黏膜部位上皮屏障功能的维持对于避免上皮细胞暴露于生理或免疫的刺激是至关重要的，最近的研究结果表明，ILCs是维持流感病毒感染后气道屏障完整性和组织内稳态至关重要的一种细胞，ILC2诱导的介质包括IL- 4、IL- 5、IL- 9、IL- 13和双调蛋白对于维持肺平衡是重要的[5,12]。小鼠和人类研究已经显示ILC2的缺失损害流感病毒感染后的上皮完整性和肺功能，并且ILC2缺失导致超塑性上皮细胞的能力受损，并导致实质性上皮变性和坏死[5]。IL- 22在肺中主要由ILC3s产生，也参与肺上皮细胞功能的维持和肺炎症的负调节[13]。

3 ILCs介导肺组织修复

损伤后肺组织的修复是恢复肺稳态的关键，这个过程涉及多种细胞和分子调节剂例如白细胞介素(IL- 1β、IL- 2、IL- 4、IL- 9和IL- 13)、趋化因子(MCP- 1)、生长因子(TGF- β、KGF和HGF)和细胞外基质蛋白(MMP- 1、MMP- 7和MMP- 9)[14,15]。急性损伤后的组织重塑需要在急性炎症、免疫细胞的募集和上皮细胞增殖之间平衡调节。这些修复应答中的细胞增殖或限制功能的失调都可能引起肺功能的损失、组织完整性的损害及诱导慢性炎症或组织纤维化[14]。研究发现肺部的ILCs对流感病毒感染后受损组织的修复和重塑是至关重要的，全基因组转录谱显示肺ILCs与创伤愈合及组织修复的基因显著相关，包括细胞外基质蛋白核心蛋白聚糖、阿司匹林、皮肤连接蛋白和表皮生长因子家族成员。在流感感染后，ILC2s的缺乏不会损害小鼠的先天免疫，但它确实导致气道上皮完整性丧失、肺功能降低和气道重塑受损[5]。该修复功能通过施用肺ILCs的产物之一双调蛋白来恢复。在小鼠肺中的巴西诺卡菌感染的研究中，ILC2s自分泌的IL- 9有助于活化的ILC2s的存活，并增强ILC2s介导的双调蛋白产生，进而促进组织修复[15]。总之，ILC2s代表肺中的主要ILC群体，其促进感染后受损肺组织的恢复。

4 ILCs在肺部疾病中的作用

目前的研究强调了ILCs的复杂作用及其在患者和实验模型如肺移植、流感病毒感染、过敏性哮喘、慢性鼻窦炎和慢性阻塞性肺病(COPD)等疾病相关性研究中的改变。

在流感病毒感染中，在小鼠和人肺中鉴定出表达CD90、CD25、CD127和T1- ST2的ILC群体，小鼠流感病毒感染的研究显示，ILCs响应 IL- 33和免疫介导的组织损伤应答而积累在肺中[5]。

哮喘的发病机理与Th2相关细胞因子IL- 4、IL- 5和IL- 13紧密相关。IL- 4诱导B细胞产生IgE，IL- 5激活嗜酸性粒细胞并募集到肺部，IL- 13增加黏液产生[16,17]。小鼠研究表明ILC2s也在过敏性哮喘中肺部积累增加，并且显著促进IL- 5和IL- 13产生[18]。ILCs特别是NK细胞和ILC2s参与过敏性气道反应的调节，NK细胞在严重哮喘患者中高度活化，并与自体嗜酸性粒细胞相互作用并促进其凋亡，NK细胞和ILC2s都可以减少气道炎症和抑制嗜酸性炎症[19]。然而，并非ILC2的所有功能都是保护性的，因为这些细胞还在病毒介导的过敏性哮喘加重的小鼠模型中介导病理性损伤。在过敏性哮喘的动物模型中，ILC2产生的IL- 13是黏液分泌过多和炎症的必需诱导剂[20]。IL- 13还通过介导单核细胞和嗜酸性粒细胞引起炎症反应作用于黏液细胞化生、气道纤维化和气道阻塞[21]。慢性鼻窦炎是典型的与ILC2释放的IL- 13相关的2型炎性疾病。人ILC2s表达一种前列腺素D2受体，称为Th2细胞表达的化学引诱受体(CRTH2)。与对照受试者相比，在慢性鼻窦炎患者的鼻息肉中观察到CRTH2阳性ILCs数量的显著升高，这些细胞的功能依赖于IL- 13并由IL- 2、IL- 25和IL- 33刺激引起反应[22]。在某些具有IL- 13活化特征的严重哮喘病人的研究中，抗IL- 13的治疗可显著改善患者的肺功能[23]。

COPD的显著特点是气道的慢性炎症，淋巴滤泡和嗜中性粒细胞浸润是COPD的两个特征[24]。在小鼠研究中，在急性加重COPD(AECOPD)的病例中发现ILCs在肺组织中的积累[25]。在COPD患者的研究中，其肺中观察到更高频率的NCR阴性ILC3s，此外，由NCR阴性ILC3s产生的IL- 17A和IL- 22也有助于淋巴滤泡的形成[26,27]。还有研究者发现中性粒细胞弹性蛋白酶和IL- 5水平在AECOPD患者中增加[28]，AECOPD患者的痰中嗜酸性粒细胞和内皮细胞中IL- 13 mRNA水平增加约30倍，而IL- 5和IL- 13是由ILC2s产生并与COPD的加重相关[29]。虽然没有研究报道COPD中ILCs的功能，但以上证据都强烈暗示ILC2s和ILC3s在COPD患者中发挥重要作用。

5 针对ILCs的潜在治疗应用

基于上述的ILCs在肺稳态和肺部疾病中起重要作用的研究结果，ILCs相关的治疗能否作为一种肺组织疾病的实用治疗策略现已成为亟待研究的问题。实际上，许多旨在影响ILCs发育、效应因子、细胞因子与受体通路以及组织修复功能和维持的各种治疗策略已经进入了实质性的研发阶段。另一方面，ILCs也可能成为某些疾病的生物学标志物。如今已有运用Daclizumab治疗多发性硬化或克隆氏病患者的治疗实例，此药物是针对IL- 2受体α链的人源化单克隆抗体，它能通过修饰免疫细胞的表型并使细胞倾向于NK细胞分化进而减少ILCs的数量并可以调节ILCs的应答反应，而此疗法是否可用于肺部疾病患者仍在研究当中[30]。

这些潜在的治疗策略中，一些方法针对ILCs发育和迁移至关重要的靶向分子，例如α4β7和MAdCAM- 1。一项临床研究表明，维生素D可抑制人类ILCs中整合表达α4β7及细胞因子的产生，而维生素A的转化产物视黄酸可与其他细胞因子协同作用以诱导肠内归巢整合素α4β7在ILCs的表达，因此，维生素A和维生素D之间的平衡影响人类ILCs的功能，并且作为影响ILCs在疾病如过敏性炎症中功能的关键因素[31]。另外一些策略靶向ILCs的效应分子，例如TNF/TNFR、IL- 17/IL- 17R、IL- 13/IL- 13R及IFN- γ。在实验小鼠模型和患者的研究中，许多针对IL- 23/IL- 17通路的抗IL- 17或抗IL- 23受体抗体对牛皮癣和类风湿性关节炎具有改善的作用[32- 34]。然而，在克隆氏病患者中，针对IL- 17的阻断是无效的，并导致较高的不良事件发生率。在某些情况下，抗IL- 17治疗会导致对真菌感染的易感性增加并加重疾病[35,36]。由于ILC2s可以调节嗜酸性粒细胞引起的炎症，最近的一项研究表明，ILC2s作为嗜酸粒细胞性呼吸道炎症的替代生物标志物，该生物标志物可以区分轻度至中度哮喘患者，并且嗜酸粒细胞性哮喘最可能从靶向Th2炎症的治疗中获益[37]。然而，ILCs相关的治疗策略仍需考虑它将如何影响ILCs的致病和保护的双重功能，选择性调节ILCs应答的保护性功能与病理性功能，包括针对特定转录因子的新型小分子抑制剂等新型治疗剂是必需的。尽管在针对ILCs的潜在治疗应用研究中取得了这些进展，仍需要大量的研究来揭示在特定患者群体中的ILCs的全面功能，并进一步研究如何通过调节ILCs功能来治疗人类疾病。

6 结语

通过近几年的研究，我们对ILCs发育和调节的理解及其在肺部疾病中作用的认知已经大大提高，但仍需要更多的研究来完善ILCs的分类和界定，比如更好的规范和统一人和小鼠ILCs的标志物的通用方法。在细胞和分子水平，ILCs其他免疫组织细胞之间的相互作用以及参与这些相互作用的机制仍等待进一步的阐明，并且在转化医学方面，还需要大量的研究来更加明确肺部疾病患者中ILCs的更多细节特征以及针对ILCs的治疗策略中调控免疫应答的机制。此外，关于ILCs群体的可塑性、ILCs的新功能和影响ILCs应答的调节途径等一些问题也值得进一步的深入研究。总之，更加深入的了解ILCs生物学特点及其在健康状态和疾病状态中的作用对于我们更好地了解肺部疾病的机制和开发新的治疗策略是非常必要的。

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[收稿2017- 01- 22 修回2017- 02- 06]

(编辑 许四平 刘格格)

10.3969/j.issn.1000- 484X.2017.08.033

聂 静(1984年-)，女，主管技师，主要从事临床检验方面的研究，E- mail:305980868@qq.com。

及指导教师：张 轶(1981年-)，男，博士，主管技师，主要从事临床检验方面的研究，E- mail:zy509419@foxmail.com。

R392.11

A

1000- 484X(2017)08- 1273- 04

①解放军96531部队后勤部门诊部，洛阳 471031。