Ⅱ型固有淋巴样细胞在嗜酸性粒细胞性慢性鼻窦炎发病机制中的作用研究进展

习洋综述 陶泽璋审校

慢性鼻窦炎(chronic rhinosinusitis，CRS)是指病程超过12周的鼻及鼻窦黏膜的炎性疾病。嗜酸性粒细胞性慢性鼻窦炎(ECRS)是其中的一个亚型，其免疫病理机制以Th2细胞反应和明显的嗜酸性粒细胞浸润为特征。其易伴发嗅觉障碍、哮喘等相关疾病，治疗易复发。目前在鼻科学领域，ECRS仍然为一个棘手的疾病，因其病因和发病机制不甚明了，治疗效果不甚满意。因此探讨ECRS的发病机制及新的治疗方法尤为重要。

Ⅱ型固有淋巴样细胞(ILC2s)是由共同祖淋巴细胞发育而来的一种新型淋巴细胞，不同于传统淋巴细胞，其不表达谱系发育分子Lineage(Lin-)，也不表达抗原特异性受体(TCR或BCR)。近来发现，ILC2在Th2细胞免疫反应中起着至关重要的作用，是先天性免疫和适应性免疫的枢纽。研究显示，ILC2与哮喘、变应性鼻炎中亢进的Th2细胞免疫反应关系密切，然而ILC2在ECRS中的发病机制尚未阐明。笔者就目前有关ILC2与ECRS发病的关系做一综述。

1 慢性鼻窦炎的分类及发病机制

1.1 慢性鼻窦炎的分类 慢性鼻窦炎(CRS)是耳鼻咽喉头颈外科的常见疾病，其病因学及病理生理机制复杂。通常表现为2个主要症状：鼻塞、黏脓性鼻涕；次要症状：嗅觉减退、头面部闷胀沉重感，并且持续超过12周。其中，4种症状中必须有2种以上，主要症状必具其一，且使用前鼻镜或鼻内镜可见中鼻道或嗅裂有黏脓性分泌物。CRS根据是否伴鼻息肉可分为：(1)慢性鼻窦炎不伴鼻息肉(chronic rhinosinusitis without nasal polyps，CRSsNP)；(2)慢性鼻窦炎伴有鼻息肉(chronic rhinosinusitis with nasal polyps，CRSwNP)。根据炎性细胞浸润情况分为：(1)嗜酸粒细胞浸润型(ECRS)；(2)非嗜酸粒细胞浸润型(非ECRS)。目前临床上对ECRS的诊断主要是根据病理组织中的嗜酸性粒细胞百分比。部分研究认为，组织嗜酸性粒细胞占总炎性细胞的百分比大于10%，则该组织表现为嗜酸性粒细胞炎性反应[1]。ECRS是Th2介导的嗜酸性粒细胞炎性反应，非ECRS是Th1介导的中性粒细胞炎性反应。ECRS更易伴发息肉生长，预后较差，且更易复发。组织学研究表明[2]，大多数欧洲和美国CRSwNP患者的鼻息肉组织中嗜酸性粒细胞增多和高表达Th2细胞因子(即IL-4、IL-5、IL-13)，在过去20年中，随着亚洲国家工业化发展，其CRSwNP患者中嗜酸性粒细胞炎性反应的比例有了很大的增加。并且嗜酸性与非嗜酸性CRSwNP患者相比，前者炎性反应浸润更显著，水肿更明显，呈现Th2极化现象[3]。

1.2 嗜酸性粒细胞鼻窦炎免疫病理机制的特点 ECRS的病因和发病机制仍有争议，多种免疫细胞和炎性介质参与其发病。目前主要认为由上皮免疫屏障功能的破坏及上皮衍生的炎性反应相互作用引起。

上皮免疫屏障功能主要由上皮组成的物理屏障、局部先天的抗菌反应、黏液纤毛的自主清除功能和上皮来源的炎性反应共同构成。在ECRS中，由葡萄球菌产生的真菌，过敏原和毒素是鼻黏膜中关键的起始炎性反应的诱发因素。与此同时，其气道上皮细胞长期受以IL-4为代表的Th2细胞因子的刺激，从而导致上皮免疫屏障出现异常破坏。其可能的机制，IL-4等促炎因子一方面促进鼻息肉的增生，另一方面造成鼻黏膜上皮细胞在形成物理屏障中的紧密连接方面存在缺陷[4]。从而导致其上皮通透性改变，因此空气环境中的抗原(如病毒、变应原、香烟烟雾等触发因素)进入下层黏膜的可能性进一步增加。同时，抗原和免疫系统之间的相互作用增强并介导了局部的炎性反应[4]。此外，越来越多的证据表明ECRS患者的鼻黏膜纤毛清除功能受到损害，机制可能与ECRS患者鼻黏膜中Pendrin蛋白的表达增加有关。Pendrin是一种阴离子转运蛋白，能够增加黏液的产生，从而影响纤毛的自主摆动，抑制其清除功能。而2类细胞因子(如IL-4和IL-13)能够增强Pendrin的表达[5]。因此，有足够的证据表明ECRS中的气道上皮不能充分地阻止微生物、过敏原或任何其他抗原进入下层黏膜组织。

在免疫屏障功能降低的情况下，上皮层损伤的可能性增加(由微生物、过敏原和任何其他抗原或刺激物诱发)，上皮产生的炎性细胞因子如胸腺基质淋巴细胞生成素(TSLP)、IL-25和IL-33增加[6]，从而使先天性免疫细胞被激活并定向产生大量的Ⅱ型细胞因子(特别是IL-4、IL-5和IL-13)，进一步导致大量嗜酸性粒细胞、Ⅱ型局部和全身炎性反应。损伤的上皮细胞产生的TSLP通常在CRSsNP和CRSwNP中增加，但仅在后者中有OX40-配体(OX40-L)的表达。OX40-L是激活TSLP诱导的炎性反应所需的第二信号[7]，其介导Th2细胞和Ⅱ型固有淋巴样细胞(ILC2s)的激活。受到TSLP激活后，ILC2和肥大细胞产生Ⅱ型细胞因子，如IL-4、IL-5和IL-13[8]，与T细胞不同，ILC2不需要抗原来激活，它们可以快速调动这些细胞因子，从而介导嗜酸性粒细胞的募集和激活[9]，肥大细胞的活化[10]，以及促进B细胞产生IgE。

2 ILC2概论

固有淋巴细胞(innate lymphoid cell，ILC)是由共同淋巴样祖细胞发育而来的一种非B、非T细胞的新型淋巴细胞，不表达谱系发育分子Lineage(Lin-)，也不表达抗原特异性受体(TCR或BCR)。自从发现固有淋巴样细胞以来，对其发育、可塑性和功能的认识有了很大的提高。到目前为止，根据转录因子的表达和细胞因子的产生，已经确定了4组ILCs，类似于公认的CD4+T细胞分类[11]。Ⅰ型固有淋巴细胞(ILC1)包括NK细胞和ILC1，产生经典的Th1型细胞因子，如干扰素-γ(IFN-γ)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)。Ⅱ型固有淋巴细胞(ILC2)产生Th2型细胞因子IL-4、IL-5、IL-9和IL-13。Ⅲ型固有淋巴细胞(ILC3)以分泌Th17细胞因子IL-17和IL-22为特征。除经典的ILC3外，淋巴组织诱导细胞(LTI)也被认为是Ⅲ型固有淋巴细胞的一部分。在人胚胎发生和某些炎性反应状态中，LTI已被证明控制淋巴器官的发生[11]。新描述的调节性固有淋巴细胞(ILCregs)被归类于第4组ILC,其特征是产生类似于调节性T细胞分泌的IL-10[12]。

2001年，Fort第一次在T、B 淋巴细胞缺陷的 RAG基因敲除小鼠中发现ILC2，并发现这类细胞在IL-25的刺激下产生IL-5、IL-13。早期研究表明，ILC2主要通过细胞因子IL-25、IL-33和胸腺基质淋巴细胞生成素(TSLP)在鼻黏膜中激活。同时ILC2也受到其他因子的调控，例如，IL-1家族细胞因子、TNF超家族可以通过激活NF-κB和AP-1途径促进ILC2分泌IL-5和IL-13，而脂质介质(LTC4、LTD4、PGD2)和神经肽NMU等则可通过NFAT途径促进IL-4的产生；作为ILC2的抑制因子，IFN-1、IFN-2和IL-27等因子及糖皮质激素等可抑制ILC2细胞因子分泌，影响其功能变化[13]。在体内，活化的ILC2通过表达IL-5诱导嗜酸性粒细胞的聚集增多，表达IL-13以促进气道高反应性、杯状细胞增生及黏液的产生来诱发先天性Ⅱ型炎性反应。同时，刺激B细胞和嗜碱性粒细胞分别释放IgE和IL-4发挥免疫作用。

ILC2s不仅能够产生Th2类细胞因子(如IL-5、IL-13)，并高表达转录因子GATA结合蛋白3(GATA3)[14]。通过标记CRTH2，ILC2能够从其他ILC亚群中鉴别出来。与ILC1和ILC3相比，在健康个体中，未检测到ILC2细胞的功能亚群。而在炎性反应状态下，ILC2细胞的体外研究表明，该亚群在克罗恩病患者肠道中同时产生Th2型和Th1型细胞因子(IL-13和IFN-γ)[15]。ILC2在人体各组织中分布不均，并且频率普遍低于NK细胞。在人的回肠、血液、肺或鼻组织中，其占CD45+细胞总数的0～0.1%[16]。在黏膜组织和皮肤中，ILC2和ILC3更多，有时甚至超过NK细胞[17]。然而，一般每个组织的ILC组成是相对稳定的,如血液中NK细胞始终多于ILC2和ILC3细胞。

3 ILC2与嗜酸性粒细胞性鼻窦炎

3.1 嗜酸性鼻窦炎鼻息肉组织中的ILC2 Mjosberg等[16]于2011年首次报道，在慢性鼻窦炎患者鼻息肉及外周血中存在大量CRTH2+CD127+ILC2细胞，该细胞高表达CRTH2+，并在IL-25和IL-33刺激下可产生大量IL-13等促炎因子，介导2型免疫应答亢进的免疫疾病。Ho等[18]将鼻黏膜组织中嗜酸性粒细胞大于10个/HPF的患者定义为ECRS,发现鼻息肉在ECRS中的检出率明显高于非ECRS患者，表明鼻息肉更易继发于ECRS。同时发现与非ECRS的患者相比，ECRS鼻息肉组织中ILC2s的检出率明显增高，并且发现ILC2s在鼻息肉中的检出率与组织和血液嗜酸性粒细胞增多、过敏状态、哮喘状态和鼻部症状评分呈正相关。Walford等[19]报道嗜酸性鼻息肉中ILC2s高于非嗜酸性鼻息肉和CRSsNP鼻黏膜中的ILC2。系统性糖皮质激素治疗可使ECRS患者的鼻息肉组织中ILC2s降低50%。地塞米松可抑制以真菌为变应原的小鼠模型肺组织中Th2细胞因子的产生和ILC2s的增殖，并在体内外诱导ILC2s凋亡，从而减轻过敏反应[19]。综上所述，ILC2s可能在嗜酸性鼻窦炎伴鼻息肉炎性反应的发生发展中起重要作用。糖皮质激素可能是通过抑制Th2和ILC2s的产生与增殖而减少鼻息肉组织的生成。

Bal等[20]报道ILC2在暴露于Th1炎性环境时具有转化为ILC1的潜力，如在IL-12存在下，ILC2会产生IFN-γ。但鼻息肉中富集的嗜酸性粒细胞分泌的大量IL-4可以逆转组织中的ILC2向ILC1转化。研究亦表明，ILC2s与鼻息肉中累积的嗜酸性粒细胞共定位。这些结果可以表明，在微环境改变的影响下，ILC亚组的构成可能发生变化，鼻息肉中的ILC2与嗜酸性粒细胞之间的相互影响可能对Th2型炎性反应的扩增至关重要，并且嗜酸性鼻窦炎伴鼻息肉患者中ILC2表型可能是由IL-4所介导维持的。

3.2 嗜酸性鼻窦炎中ILC2的激活与抑制

3.2.1 上皮细胞来源IL-33、IL-25和TSLP的作用：越来越多的证据表明，上皮源性细胞因子IL-33、IL-25和TSLP是Th2型炎性反应的关键调节因子，并通过ST2受体、IL-17受体B和TSLPR(TSLP受体)激活ILC2s发挥效应功能[21-22]。Kouzaki等[23]研究表明，ECRS患者鼻息肉组织中IL-25、IL-33、TSLP表达水平明显高于非ECRS和对照患者。免疫组化结果显示，ECRS鼻黏膜上皮细胞中IL-33、IL-25和TSLP的表达均增高。另外，TSLP和IL-25的mRNA表达与ECRS的CT评分呈正相关，IL-33的浓度与浸润的嗜酸性粒细胞计数呈正相关，IL-25的表达水平则与其病理分级呈正相关[18]。研究证实体外培养的ECRS患者鼻黏膜上皮细胞分泌IL-33、IL-25和TSLP显著高于非ECRS患者和正常对照组[23]。这些上皮源性细胞因子可在屋尘螨、链格孢菌、金黄色葡萄球菌蛋白酶、胰蛋白酶和木瓜蛋白酶的刺激下从培养的鼻上皮细胞释放出来，并且快速激活ILC2s，导致Ⅱ型细胞因子的产生、嗜酸性粒细胞浸润和杯状细胞增生，从而介导嗜酸性鼻窦炎[23-24]。这些结果表明IL-33、IL-25和TSLP在ECRS鼻息肉组织中表达上调，并通过刺激ILC2S释放大量Th2细胞因子参与ECRs嗜酸性炎性反应的发生发展。

3.2.2 脂质介质：半胱氨酸白三烯(CysLTs)和前列腺素D2(PGD2)是常见的变应性疾病脂质介质，是ILC2s的有力刺激因子,其功能受体CysLT1和CRTH2均由人ILC2s表达[25-26]。脂质介质主要通过与G蛋白偶联受体结合，增加细胞内Ca2+水平，从而激活ILC2。研究表明[27]，嗜酸性鼻息肉中CysLTs和PGD2的组织浓度高于CRSsNP患者和健康对照组。PGD2合成酶在ECRS中的表达也增加并与嗜酸性粒细胞浸润呈正相关[28]。这些结果表明，ECRS患者鼻息肉中CysLTs和PGD2的增加刺激ILC2s产生Th2细胞因子，在ECRS的嗜酸性炎性反应过程中也起着重要作用。

3.2.3 转分化细胞因子：ILC2s上表达IL-1β受体[17]。IL-1β属于与IL-33类似的IL-1细胞因子家族，在宿主对感染和损伤的防御反应中起关键作用。IL-1β可由单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞、B细胞和NK细胞产生[29]，在嗜酸性鼻息肉中IL-1β浓度升高[30]。因为IL-1β可诱导ILC2s转分化为ILC1样表型，因此其可能是ILC2s的负调控因子[31]。IL-12、TGF-β和IFN-γ是ILC2s的其他潜在负性调节因子，但这些细胞因子在ECRS中的浓度并不升高，其具体的作用机制尚待进一步研究[32]。

3.2.4 促炎细胞因子与炎性细胞：ILC2s在嗜酸性CRSwNP中激活并促进Th2细胞为主的炎性反应 。与非嗜酸性CRSwNP患者相比，嗜酸性CRSwNP患者鼻息肉中Th2细胞也增多[33]。在嗜酸性鼻息肉中，IL-4、IL-5、IL-13等Th2细胞因子在mRNA水平和蛋白水平均有较高的表达[34]。IL-4和IL-13是控制上皮细胞分泌黏液、B细胞和浆细胞产生IgE、巨噬细胞活化和组织重塑的关键细胞因子[35]。IL-5在嗜酸性粒细胞的趋化、激活和存活中起重要作用[36]。最近的研究表明，处于完全活化状态的嗜酸性粒细胞可导致炎性反应、组织损伤和微生物杀伤，而处于部分活化状态的嗜酸性粒细胞有助于免疫调节和组织修复[37]。嗜酸性粒细胞与上皮细胞的相互作用在嗜酸性粒细胞炎性反应的发生和发展中起着至关重要的作用。有研究证明，人气道上皮细胞[NCI-H292(人肺黏液表皮样癌细胞系)]与嗜酸性粒细胞系-1细胞或外周血嗜酸性粒细胞共培养，可刺激上皮细胞分泌5AC黏蛋白、IL-8和促进纤维化的细胞因子，如血小板衍生生长因子和血管内皮生长因子，导致杯状细胞化生和组织重塑[38]。

3.3 嗜酸性鼻窦炎与外周血ILC2s ILC2s可通过外周血循环进入鼻黏膜。Tojima等[39]研究在不同条件下CRS患者血液中ILC2s的情况，包括哮喘和变应性鼻炎。结果表明，CRS患者外周血ILC2s比例与正常对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)，ECRS患者与非ECRS患者的ILC2s水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。与非ECRS患者相比，ECRS患者的血嗜酸性粒细胞百分比明显增高，而血嗜酸性粒细胞增多症患者和哮喘患者的血ILC2s明显减少。另一方面，变应性鼻炎患者的血清IgE水平明显高于正常对照组。

然而在过敏性哮喘患者血ILC2s水平明显高于变应性鼻炎患者和健康对照者[40]。Smith等[41]报道，在口服大剂量皮质类固醇激素治疗的重度哮喘患者血液中检测到产生Th2细胞因子的ILC2s仍然明显多于轻度哮喘患者。Jia等[42]研究表明，未控制的哮喘患者中IL-13+ILC2显著高于部分控制的哮喘患者，而对未控制的患者进行有效治疗后，当症状得到良好控制时，血中IL-13+ILC2的水平显著下降。对花粉过敏的变应性鼻炎患者在花粉季节血液中ILC2s也明显升高，并可被特异性免疫疗法抑制[43]。变应性鼻炎患者暴露于鼻猫变应原后，血液中ILC2s水平增加[44]。

这些结果表明，血ILC2s的增加可能反映了Ⅰ型过敏免疫反应和哮喘的严重程度，但在ECRS患者中并没有增加。

4 小 结

越来越多的证据表明，ILC2s通过产生大量Th2细胞因子在ECRS的病理生理过程中发挥重要作用。虽然ILC2s的调节十分复杂，但大量研究表明，IL-33、IL-25、TSLP等上皮源性细胞因子和CysLTs、PGD2等二十烷类细胞因子对ILC2s的活化起重要作用。ILC2s的调节将是治疗难治性和/复发性ECRS的一种新的治疗方法。