变应性鼻炎发病机制研究进展

陈 蕊，赵 颖，宋鸿儒，张玉妥

(河北北方学院分子生物学与免疫学实验室，河北 张家口 075000)

变应性鼻炎(allergic rhinitis,AR)即过敏性鼻炎，是一种常见的过敏性疾病，是指易感人群暴露于吸入性过敏原(如花粉、霉菌和尘螨)时，出现的由IgE介导、Th2主导、肥大细胞和嗜酸性粒细胞及其他相关细胞参与完成的以打喷嚏、流鼻涕、鼻塞和鼻痒为主要特征的鼻黏膜免疫炎性疾病[1]。Pawankar等[2]研究指出，大约有4亿人患有AR，影响全球10%～30%的人口[3]，降低患者生活质量，加重患者抑郁症状[4]，甚至危及患者生命安全。变应性鼻炎的治疗方式主要包括药物治疗和过敏原特异性免疫治疗(allergen-specific immunotherapy,AIT)[5]。目前临床上治疗AR的药物如口服/鼻内抗组胺药物、皮质类固醇、白三烯抑制剂和肥大细胞稳定剂等，虽然可以缓解过敏症状，但并不能治愈AR[6]。长期服用此类药物会出现鼻出血、鼻灼烧、味觉差等副作用，进而加重患者病情[7]。AIT主要包括皮下和舌下免疫治疗，是唯一一种潜在的治疗过敏的方法[8]。AIT较药物治疗起效慢，需要数年时间才能达到临床症状缓解，患者接受度较低，且免疫治疗的效果也因人而异[9]。现综述人软骨糖蛋白-39、Toll样受体4、共刺激分子CD86与AR的关系，明确AR发病机制，以期为AR治疗提供新思路。

1 人软骨糖蛋白-39

人软骨糖蛋白-39(human cartilage glycoprotein-39,HCgp-39)是由几丁质与肝素结合而成的蛋白，又称YKL-40或几丁质酶3样蛋白1(chitinase-3-like-1,CHI3L1)，是天然免疫反应的重要调节因子，由中性粒细胞、巨噬细胞、分化的内皮细胞等多种细胞分泌。不仅在各种慢性炎症疾病中表达[10]，而且在细胞增殖、分化和凋亡的调控过程中发挥重要作用[11]。YKL-40无几丁质酶活性，长期以来被认为是炎症和组织重塑的标志物[12]，在白血病、阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征、皮肤病、肝纤维化和慢性阻塞性肺疾病[13-16]中表达上调，在哺乳动物中被认为是一种与感染和T细胞介导的炎症有关的中介分子[17]。

1.1 YKL-40诱导T细胞应答

YKL-40是参与Th2细胞介导的炎症反应、M2巨噬细胞分化、Th2细胞和巨噬细胞凋亡/细胞死亡的关键调节因子[18]。YKL-40可以通过提高肺树突状细胞数量，促进Th2细胞活化，减少T细胞凋亡和分化，延长Th2细胞的存活时间，进而介导炎症反应。研究证实[19]YKL-40可以刺激Th2细胞反应和M2巨噬细胞活化，M2a巨噬细胞在过敏性气道炎中通过产生趋化因子17[chemokine(C-C motif)ligand,CCL17]和CCL22驱动Th2介导的炎症，介导T细胞在过敏反应中的应答。

1.2 人软骨糖蛋白-39与AR的关系

Kwon等[20]发现变应性鼻炎患者血清YKL-40水平升高且与症状严重程度相关，Pirayesh等[21]的研究也证实YKL-40在轻度和中度/重度AR的鼻黏膜中表达上调，并有研究[22]指出AR患者鼻黏膜发生了重塑，持续性AR患者鼻黏膜中胶原蛋白、蛋白聚糖和淋巴管的分布模式发生了改变，提示YKL-40对AR鼻黏膜具有组织重塑的作用。YKL-40能有效促进成纤维细胞的生长，促进纤维形成，抑制胶原降解，参与组织炎症和重塑[23]。YKL-40生理功能目前尚不明确，其表达受多种细胞因子调控，如IL-6、IL-1β、干扰素γ(interferon-γ,IFN-γ)及肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等，通过调节炎症介质的产生、细胞增殖、组织重构、诱导转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)生成，促进纤维化[24]。Park等[25]使用炎症细胞因子IL-13、IFN-γ、TNF-α刺激鼻黏膜上皮细胞，发现鼻黏膜上皮细胞YKL-40 mRNA和蛋白质含量升高，提示AR患者体内细胞因子升高可能促进上皮细胞中YKL-40生成，并进一步参与鼻黏膜重塑。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)和基质金属蛋白酶组织抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinases,TIMPs)过表达可诱导呼吸道细胞外基质沉积和降解。有学者用含有YKL-40的培养基刺激人鼻黏膜成纤维细胞，发现TGF-β1、TIMP-1和MMP-9 mRNA和蛋白水平显著升高，成纤维细胞增殖和迁移能力增强，培养上清液中双糖和胶原蛋白表达增加[25]，提示YKL-4可能通过激活成纤维细胞和产生TIMP1和MMP9促进鼻黏膜的重塑。上述研究提示YKL-40有可能成为AR检测的标志物。

2 Toll样受体4

Toll样受体4(toll-like receptor 4,TLR4)也被称为CD284或ARMD10，是TLRs家族的重要成员，维持机体固有免疫和适应性免疫应答间的联系[26-27]，是唯一同时招募激活髓样分化因子88(myeloid differentiation factor 88,MyD88)依赖性途径和MyD88非依赖性途径的受体[28]，广泛分布于炎症细胞及淋巴细胞表面，并通过识别相应配体，激活细胞内核因子NF-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)等相关信号通路，影响细胞因子分泌。TLR4蛋白由3个复杂结构域组成，包括细胞外富含亮氨酸重复序列(leucine-rich repeats,LRRs)、疏水性跨膜结构域和胞浆内Toll-IL-1R受体(Toll/interleukin-1 receptor，TIR)结构域，参与Th细胞的诱导分化[29]。

2.1 TLR4诱导T细胞免疫应答

免疫应答过程中TLR4的主要配体是脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)，与LPS结合后，可通过TLR4受体TIR结构域与MyD88结合启动LPS信号转导通路，实现NF-κB信号通路的激活和转位。除MyD88可作为接头蛋白外，诱导β干扰素的含TIR结构域接头蛋白(TIR-domain-containing adaptor inducing interferon-β,TRIF)以及TRIF相关接头分子(TRIF-related adaptor molecule,TRAM)在TLR4的激活中也起到重要作用[30]。这些配体募集后触发瀑布式信号转导，最终激活转录因子NF-κB，促进炎症因子(包括IL-2、IL-6、IL-8、TNF-α[31])的合成分泌，参与T细胞介导的免疫应答。

2.2 Toll样受体4与AR的关系

TLR4能引发、加重或预防过敏性气道疾病[32]。对TLRs和季节性AR关系的研究表明，患者在花粉季节接受变应原刺激后，TLR4蛋白在鼻黏膜中表达增加[9]；一项关于持续性AR的研究也证实TLR1-9 mRNA在AR患者鼻黏膜中表达[33]。TLR-4识别的内源性配体高迁移率族蛋白B1(high mobility group protein B1,HMGB1)与慢性炎症疾病发生相关，可以通过激活MyD88途径促进NF-κB信号通路活化，触发机体免疫应答的级联反应，引发机体炎症反应[34]。Yuan等[35]首次证实了HMGB1-TLR4-NF-κB轴在AR发病中的作用，抑制HMGB1-TLR4轴可以减轻AR小鼠的过敏症状，下调该信号通路被认为是很有前途的治疗策略；Matsumoto[36]在卵清蛋白(OVA)诱导的变应性鼻炎合并哮喘综合征(combined allergic rhinitis and asthma syndrome,CARAS)小鼠模型中发现，HMGB1-TLR4信号通路相关蛋白HMGB-1、TLR4、MyD88和p65表达增加，提示鼻黏膜中HMGB1-TLR4信号通路被激活，促进CCL2表达上调及单核细胞和嗜酸性粒细胞的招募过程，使用TLR4拮抗剂TAK-242可以降低CARAS模型小鼠鼻黏膜中CCL2的表达以及单核细胞和嗜酸性粒细胞的浸润，减少小鼠打喷嚏和鼻部摩擦等过敏症状的发生，降低鼻灌洗液中Th2细胞因子水平，进而改善小鼠AR症状。HMGB1/TLR4轴为AR的治疗提供了新思路。通过TLR4 siRNA下调AR动物模型中TLR4表达，发现TLR4表达抑制降低了小鼠鼻腔灌洗液中嗜酸性粒细胞等炎症细胞数量及嗜酸性粒细胞阳离子蛋白、白三烯C4、前列腺素D2表达以及Th2细胞相关炎症细胞因子IL-4、IL-5和IL-13的分泌，促进了Th1细胞相关细胞因子IFN-γ和IL-2的分泌，从而扭转机体Th1/Th2失衡，改善AR症状[27]。Wang等[37]报道miR-146a类似物可抑制AR小鼠TLR4-TRAF6-NF-κB信号通路相关蛋白的表达，抑制TLR4信号通路激活及由IgE介导的免疫反应，降低肥大细胞、嗜酸性粒细胞及淋巴细胞数量，抑制炎性细胞因子的异常分泌，表明TLR4与AR的发生密切相关。AR是一种多基因遗传的变态反应性疾病，迄今为止，已发现多个和人类变应性疾病相关的基因位点，何珊等[38]分析了TLR4亚家族rs107599300、rs2737190和rs2770150基因多态位点的等位基因频率和基因型频率，发现rs107599300基因CT杂合及TT纯合突变会导致儿童AR发病风险升高，并且易感基因单核苷酸多态性有利于变应性疾病基因携带者的筛选，提示我们有望从基因层面揭示AR的发病机制，减少变应性疾病的发生。

3 共刺激分子CD86

CD86属于B7家族，主要表达于抗原提呈细胞(antigen presenting cell,APC)表面。大量研究表明共刺激分子在T细胞免疫应答的有效激发、适度效应和适时中止过程中发挥重要作用。

3.1 共刺激因子CD86诱导T细胞应答

CD86作为T细胞活化的第二信号，当与配体结合时，不仅能增强T细胞与APC的连接、促进TCR与MHC-抗原肽复合物的结合,还可向T细胞传递其完全活化必须的辅助信号。CD28/CD86是一组重要的共刺激分子，其发出的第二信号可增强细胞因子IL-2的表达，在T细胞缺乏共刺激信号的情况下，抗原刺激非但不能激活特异性T细胞，反而导致T细胞失能，甚至凋亡[39]。相对Th1细胞，Th2细胞活化更加依赖CD28/CD86分子途径，其在诱导Th0向Th1或Th2的分化过程中发挥重要作用，在一定情况下共刺激分子的表达会使机体Th1/Th2细胞失衡[40]。共刺激因子的调控或可成为变应性鼻炎治疗的新思路。

3.2 共刺激分子CD86与AR的关系

Li等[41]证实通过沉默树突状细胞CD80和CD86基因，可以调节Th1/Th2细胞因子的表达，即提高INF-γ水平、降低IL-4水平。Sun等[42]进一步指出，采用慢病毒siRNA序列沉默树突状细胞CD86基因，并与外周血CD4+T细胞共培养，结果显示转染后树突状细胞组中Th2细胞因子IL-4、IL-5及相关的GATA-3 mRNA、GATA-3蛋白在T细胞中表达显著下降，Treg型细胞因子TGF-β1、特异性转录因子FOXP3及胞内蛋白表达上调。通过减少树突状细胞表面CD86分子的表达，减少T细胞活化所需的协同刺激信号，减弱Th2细胞的活化，扭转AR中Treg/Th2细胞因子失衡的状态，缺乏CD86共刺激因子的树突状细胞(DC)可在体外表现出诱导Treg细胞的特性。Zeste同源蛋白2(EZH2)是一种表观遗传调节因子，参与淋巴细胞的发育和活化，介导Talin1翻译后的甲基化，破坏Talin 1和肌动蛋白的结合，调节DC的粘附和迁移[43]。研究指出EZH2蛋白表达缺失将影响DC的表型分化和功能激活，将EZH2抑制剂(DZNep)与人单核细胞来源的树突状细胞(monocyte-derived dendritic cell,MoDC)共同培养，经DZNep作用后，树突状细胞CD80、CD86和CD83等共刺激分子的表达显著降低，并且随着DZNep剂量的增加，MHCⅡ也受到明显抑制，提示DZNep通过下调DC共刺激分子的表达而抑制DC活化，降低DC细胞的抗原提呈能力，抑制树突状细胞驱动的T细胞增殖，调节过敏性疾病[8]。

4 结 语

AR是耳鼻喉科常见疾病，严重影响患者生活质量和心理健康，但目前传统的药物治疗难以取得满意的治疗效果，随着研究的深入，研究人员开始把目光转向AR靶向药物。TLR4通过与相应的配体(HMGB1和LPS等)结合，激活相关信号通路，导致NF-κB的激活和转位，通过介导细胞因子的分泌，引发AR。YKL-40参与鼻黏膜结构的重塑，介导鼻黏膜上皮结构脱落、组织水肿及小血管增生，加重AR症状。共刺激分子CD86可为T细胞活化提供第二信号，使初始T淋巴细胞向Th2细胞分化，导致机体Th1/Th2细胞因子失衡，介导AR的发生。通过对人软骨糖蛋白-39、Toll样受体4、共刺激分子CD86与AR关系的探讨，逐步阐明变应性鼻炎复杂的调控机制及发生发展规律，可为防治变应性鼻炎提供依据。