固有免疫细胞在间质性肺炎中的作用及研究进展

李学任，彭守春（通信作者），张东

1 天津医科大学海河临床学院呼吸科 （天津 300350）；2 天津市呼吸疾病研究所 （天津 300350）；3 天津市海河医院呼吸科 （天津 300350）；4 天津市海河医院结核科 （天津 300350）

间质性肺炎（interstitial pneumonia，IP）是以一类累及肺泡壁和肺泡上皮细胞、血管内皮细胞等的病变所引起的异质性疾病谱，共包含200余种疾病，其免疫学发病机制有一些共性特点，涉及先天固有免疫反应和适应性免疫反应两方面。固有免疫系统是人体免疫反应第一道防线，包括物理黏膜屏障、固有免疫细胞及固有免疫分子，且多个固有免疫细胞在IP 的发病、进展中发挥着重要的作用。本文就固有免疫细胞在IP中的作用及研究进展综述如下。

1 固有免疫细胞的组成

免疫学将固有免疫细胞分为经典固有淋巴细胞、固有淋巴样细胞及固有（样）淋巴细胞三类，包括巨噬细胞（macrophages，Mφ）、树突状细胞（dendritic cells，DC）、中性粒细胞（neutrophils，Neut）、固有淋巴样细胞（innate lymphoid cells，ILCs）、自然杀伤T 细胞（natural killer T cells， NKT）、γδT 细胞及B1细胞等。它们通过模式识别受体或有限多样性抗原识别受体直接识别病原体及其产物、病毒感染或肿瘤靶细胞、损伤或凋亡细胞表面某些共有特定模式或表位分子而被激活，诱发下游免疫应答反应[1]。

2 固有免疫细胞与IP

2.1 Mφ 与IP

人体肺部存在大量Mφ，包括排列在肺泡表面的肺泡Mφ 及肺间质Mφ，其中肺间质Mφ 直接由循环血单核细胞产生，而肺泡Mφ 则由肺间质Mφ 衍生而来[2]。依据Mφ 分泌的细胞因子和受体功能的不同，临床将其分为经典激活M1型Mφ 和替代激活M2型Mφ[3]。干扰素γ（interferon γ，IFN-γ）、白细胞介素（interleukin，IL）-1和脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）通过酪氨酸激酶（janus tyrosine kinase，JAK）-信号转导及转录激活因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）信号通路可诱导经典M1型Mφ 激活，IL-4和IL-13可诱导M2型Mφ 激活[4]。临床发现，肺部Mφ 极化和代谢与肺纤维化的发病密切相关。

M1型Mφ 可通过分泌肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α、IL-6、IL-12等促炎症介质发挥强有力的杀菌作用[5]，产生的上述细胞因子可激活肌成纤维细胞、招募纤维细胞，并通过CC 趋化因子受体（CC chemokine receptor，CCR）2、CCR3、CCR7以及CXC 趋化因子受体（CXC chemokine receptor，CXCR）4将纤维细胞迁移到炎症位置[6-7]。而M2型Mφ 则可通过释放IL-10、转化生长因子（transforming growth factor，TGF）-β 及IL-1受体拮抗剂抑制炎症反应，并通过血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）促进血管生成及组织重塑和修复[8]；如肺部损伤持续发生，则M2型Mφ 就会持续释放TGF-β、血小板源性生长因子（platelet derived growth factor，PDGF）、VEGF、胰岛素样生长因子-1和促乳激素-3，引起成纤维细胞聚集。由此表明，巨噬细胞极化的表型和持续存在的炎症损伤参与肺间质纤维化的发生[9-10]。

此外，近年来的一些研究发现Mφ 代谢在IP中发挥着调节作用。极化的M1型Mφ 的代谢过程向糖酵解和氧化磷酸化（oxidative phosphorylation，OXPHOS）转变，类似于肿瘤中的Warburg 效应，由LPS 诱导产生低氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α），转录因子HIF-1α 反过来又转录结合糖酵解代谢酶，参与Mφ 的炎症和微生物杀灭程序[11]。LPS 代谢组学研究发现，受刺激的Mφ 具有Warburg 效应，最终导致三羧酸循环中间产物琥珀酸聚集，在M1型Mφ 中还发现了将异柠檬酸转化为α-酮戊二酸酶的代谢中断，而极化的M2型Mφ 中的线粒体数量增加后可激活谷氨酰胺分解代谢，而代谢抑制剂抑制氧化磷酸化后可显著降低M2型Mφ 标志物的表达[12-13]。IL-4和IL-13可通过激活雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）的上游负调控因子结节性硬化症（tuberous sclerosis complex，TSC）1和TSC2来抑制mTOR，从而诱导氧化代谢，并可导致HIF-1α水平降低，从而导致HIF-1α 依赖的糖酵解和炎症基因表达降低[14]。蛋白激酶B1（protein kinase B1，PKB1）-活性氧（reactive oxygen species，ROS）-线粒体自噬途径可使M2型Mφ 具有促纤维化作用，关于特发性肺纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）患者和博莱霉素（bleomycin，BLM）诱导小鼠的M2型肺泡Mφ 的研究均发现上述现象[15]。

2.2 Neut 与IP

Neut 是血液循环中最丰富的白细胞，在先天固有免疫和适应性免疫中发挥着关键作用，但临床对其在IP 发病机制中的地位一直存在争议。Neut 表面具有趋化性受体CXCR1和补体成分5a 受体（complement component 5a receptor，C5aR），在急性损伤修复的早期，可被IL-8和过敏毒素C5aR从血液中招募到肺微血管内皮，继而黏附于内皮细胞并被激活，由肺血管进入肺组织并持续活化，释放一系列损伤介质，导致大量蛋白渗出，引起弥漫性肺泡损害，进而导致急性肺损伤。有研究发现，IPF 患者的肺部Neut 关键趋化因子和生长因子水平升高，包括IL-8和趋化因子配体18[16]。在非感染性炎症中，Neut 的过度激活和炎性细胞死亡方式平衡失调与疾病的进展和并发症的发生密切相关[17-18]。而由Neut 的DNA 与组蛋白、胞质内颗粒蛋白质形成的中性粒细胞胞外诱捕网（neutrophil extracellular traps，NETs）具有抗菌作用，但过度释放NETs 可导致多个器官纤维化，包括肺脏。

此外，Neut 也具有多种表型，临床发现其与一些病理生理反应相关，包括自身免疫疾病、慢性炎症疾病、癌症发病和组织修复[19-20]，并可产生Neut 弹性蛋白酶、基质金属蛋白酶（neutrophilic elastase，NE）和NE 抑制剂来调节细胞外基质成分[21]。有研究发现，NE 具有促进成纤维细胞增殖、肌层纤维细胞分化、TGF-β-1激活的作用[22]。

在IPF 诊断指南中，支气管肺泡灌洗（bronchoalveolar lavage，BAL）表现为Neut 百分比增多[23]。临床上，Neut 基线水平能够预测IPF 患者的早期病死率，Neut 比例和IPF 患者的预后成正相关[24]。结节病BAL 中Neut 增多患者肺纤维化病变相对加重，弥散功能障碍更突出，采用糖皮质激素治疗的疗效欠佳，且疾病复发风险增加[25]。

2.3 DC 与IP

DC 是体内数量极少且具有异质性的细胞群体，包括来源于骨髓共同髓样前体的经典DC、来源于骨髓共同淋巴样前体的浆细胞样DC 和来源于间充质祖细胞的滤泡DC。肺DC 主要集中在肺泡上皮和肺间质。肺脏病理活检显示，IPF 患者肺泡上皮增生出现未成熟DC 大量浸润，纤维化区域则被成熟DC 浸润[26]，与相关研究[27]发现的IPF 患者BAL 液中未成熟DC 的数量增加相符合，均说明了DC 参与肺纤维化的发生。

一项关于肺纤维化的发病机制研究发现，上皮干细胞耗竭和肺泡上皮反复损伤触发上皮细胞向间充质转化参与IPF 的发病，同时未成熟的DC在DC 特异性生长因子FMS 样酪氨酸激酶-3配体（FMS-like tyrosine kinase-3 ligand，Flt3L）的调控下，从骨髓开始发育和增殖[28]。而IPF 患者的成纤维细胞和上皮细胞可表达高水平的趋化因子CC 基序趋化因子配体19，导致从循环中招募至病变部位的DC 增加[29]，肺成纤维细胞可通过维持未成熟DC 的数量来影响IPF 的进展，而单独DC 无法抑制持续的炎症。此外，IPF 纤维化肺组织中DC 与T、B 细胞共同形成异常的淋巴滤泡，非增殖淋巴细胞可诱导DC 成熟，已证实DC 和活化的非增殖淋巴细胞参与间质肺纤维化的慢性炎症[26，29-30]。

2.4 ILCs 与IP

ILCs 是由来源于骨髓共同淋巴样前体的转录因子ID2固有淋巴样前体发育分化而来，不表达特异性/泛特异性抗原受体，且其活化不依赖于对抗原的识别。ILCs 包括ILC1、ILC2、ILC3 3个亚群，自然杀伤细胞（natural killer cells，NK）也归属于ILCs。

NK 是一种具有异质性和多功能性的细胞群体，不同于T、B 淋巴细胞，其不仅可通过直接杀伤靶细胞来发挥免疫调节作用，还具有免疫屏障和免疫监视的双重作用。临床已证实，NK 可通过两个独立的机制在肝脏和肺中诱导抗纤维化作用：（1）可通过直接杀死活化的肝胶原生成成纤维细胞来阻止纤维化；（2）可通过释放可溶性抗纤维化介质，如IFN-γ 抑制肝脏纤维化进程[31]。有研究发现，NK可能在肺中也具有类似的抗纤维化功能[32]。缺少NK 募积和趋化因子受体3的肺纤维化小鼠，肺部因缺乏IFN-γ 导致纤维化加重，经IFN-γ 干预后纤维化改善，证实了NK 可通过释放IFN-γ 对肺纤维化起重要的调节作用[33]。

ILCs 主要分布在人体黏膜屏障表面，通过黏膜免疫释放细胞因子及介质维持肺的动态平衡以及黏膜的完整性，目前发现其主要是在急性肺损伤、支气管哮喘和慢性阻塞性肺疾病中发挥作用[34]。Hams 等[35]通过小鼠肺纤维化模型发现ILC2释放的IL-13可引起小鼠肺部的胶原沉积，同样发现在IPF 患者BAL 和病理标本中ILC2群及IL-25的表达增加，提出IPF 存在IL-25和ILC2参与的发病机制。Li 等[36]的研究证实，与脏器纤维化相关的IL-33可促进ILC2释放IL-13，表明IL-33可通过ILC2的功能调节来促发纤维化形成。

2.5 γδT 细胞与IP

γδT 细胞在胸腺中分化发育成熟，主要分布于肠道、呼吸道、泌尿生殖道等黏膜和皮下组织，是皮肤黏膜局部参与早期抗感染和抗肿瘤免疫的主要效应细胞。有研究发现，反复暴露于枯草芽孢杆菌的过敏性肺炎C57BL/6小鼠模型，肺部出现Vγ6/Vδ1+T 细胞的单核细胞浸润，在缺少Vγ6/Vδ1+T 细胞下，小鼠肺中的胶原沉积显著增加，转基因Vγ6/Vδ1+小鼠与野生型C57BL/6小鼠相比肺胶原含量降低，表明Vγ6/Vδ1+T 细胞对纤维化有调节作用[37]。Simonian等[38]也发现γδT 细胞受体可抑制过敏性肺炎胶原沉积，γδT 细胞主要表达IL-22，芳基碳氢化合物受体（aryl hydrocarbon receptor，AhR）发生突变或通过抑制AhR 信号通路来阻止IL-22的表达可加重肺纤维化。在BLM 诱导的肺纤维化小鼠模型中，同样发现肺γδT细胞可通过抑制IL-17A 对肺纤维化起调节作用[39]。

2.6 NKT 与IP

NKT 是一种新型的淋巴细胞，有人称其为第4种淋巴细胞，其表面兼有NK 和T 细胞的特异性表面标志，故名为NKT。有研究发现，存在NKT 缺陷的小鼠肺纤维化严重程度较对照组小鼠高，在注射BLM 后肺组织TGF-β-1水平升高，经中和单克隆抗体阻断TGF-β-1后CD1d- /-小鼠肺纤维化减轻，CD1d- /-小鼠肺中IFN-γ 的产生减少，而IFN-γ 已被证实可抑制BAL 细胞中TGF-β-1的产生，由此提出产生IFN-γ 的NKT 可通过调节TGF-β-1的产生在肺纤维化中发挥新的抗纤维化作用[40]。在动物模型中，NKT 可通过下调Th2发挥保护作用而抑制M2型Mφ极化，对肺纤维化发生发挥保护性作用[41]。

3 小结

固有免疫细胞依据各自特点在IP 中发挥不同作用，一方面通过肺Mφ 极化和代谢变化、Neut 的过度激活和炎性细胞死亡方式平衡失调参与IP 发病，另一方面通过维持未成熟DC 的数量来影响疾病的发展。NK、NKT 细胞及肺γδT 细胞则可通过释放细胞因子对纤维化进程起到重要的调节作用。总之，IP 发病中存在炎症和纤维化的失衡问题，涉及多个固有免疫细胞共同发挥促纤维化作用及抗纤维化作用，对固有免疫细胞进行干预、重建纤维化的免疫平衡值得临床进一步深入研究。