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由最新嗜酸性粒细胞的生物学研究进展,评析其在哮喘、慢阻肺等呼吸相关疾病中作用的新见解




关键词

嗜酸性粒细胞生成;嗜酸性粒细胞; 颗粒的生物发生;嗜酸性粒细胞亚群;凋亡;脂肪组织;免疫调节;哮喘;慢性鼻-鼻窦炎伴鼻息肉;生物制剂;嗜酸性粒细胞性胃肠道疾病


嗜酸性粒细胞由Paul Ehrlich于1879年使用苯胺染料伊红识别,但此前曾有其他人描述,这一情况由A.B.Kay在《嗜酸性粒细胞早期认知史》一文中提及[1],如Wharton Jones描绘的「粗颗粒细胞」类似于嗜酸性粒细胞,存在于多个物种中,包括七鳃鳗、青蛙、家禽、马和大象。在伊红试剂产生以前也曾在人类发现过类似细胞。 Stacy和Raskin[2]利用Wright-Giemsa染色技术研究了来自多种爬行动物的嗜酸性粒细胞,显示出物种之间呈显著的多样性,甚至在同一物种内也是如此。生物体数千年来的进化压力维持了嗜酸性粒细胞谱系在脊椎动物中一直存在,证明了其对健康的重要性。然而,这种细胞在人类健康和疾病过程中的作用仍存在争议。2015年和2016年相关研究取得了很大进展,有两种生物制剂获得了审批,药物的作用机制是中和一种重要的选择性嗜酸性粒细胞生成因子,即白细胞介素(interleukin,IL)-5,为嗜酸性粒细胞在疾病中的作用分析提供了药理学依据。本期“变态反应和免疫学基础”栏目旨在于梳理嗜酸性粒细胞生物学在分子学、细胞学、生物化学和临床研究方面的重要进展,阐述关于嗜酸性粒细胞在稳定内环境、免疫反应和相关疾病中的作用的新见解。


1、嗜酸性粒细胞谱系与嗜酸性粒细胞生物学基础


1.1 嗜酸性粒细胞发育的转录调控

目前来自小鼠的资料表明,嗜酸性粒细胞来源于产生所有髓系细胞的祖细胞群:前粒细胞-巨噬细胞祖细胞(pre-granulocyte-macrophage progenitor,pre-GM)和粒细胞-巨噬细胞祖细胞(Granulocyte-macrophage progenitor,GMP)。 然而,产生淋巴系和髓系细胞而非巨核细胞或红细胞谱系的淋巴引物多能祖细胞以及产生髓系细胞、巨核细胞及红细胞谱系而非淋巴系细胞的髓系共同祖细胞均是通过相同的pre-GM细胞群产生髓系细胞系。


Drissen等[3]对pre-GM细胞群进行基因分析并根据其谱系分化潜能分离这些细胞,发现利用转录因子GATA-1的表达与否对仅限于分化肥大细胞、嗜酸性粒细胞、巨核细胞和红系谱系的细胞群(GATA-1+ pre-GMs)与仅限于分化单核细胞、中性粒细胞和淋巴谱系的细胞群(GATA-1-pre-GMs及GMPs,图1)进行区分,提示各个谱系之间存在早期的发育分化,对目前经典的理论提出了挑战。


为了研究在稳定内环境中嗜酸性粒细胞发育过程中发生的全局转录组变化,Bouffi等[4]从小鼠骨髓中分离了GMP、嗜酸性粒细胞谱系定向祖细胞(EoP)和成熟静息嗜酸性粒细胞,并通过RNA测序进行分析,发现嗜酸性粒细胞谱系定向过程(在GMP和EoP阶段之间)和嗜酸性粒细胞成熟过程(在EoP和嗜酸性粒细胞阶段之间)中分别有490个和1 199个基因发生明显变化,其中在嗜酸性粒细胞而非GMPs上表达的基因中包含56个转录因子,包括2个Ikaros家族成员Helios和Aiolos,这些成员在EoP和嗜酸性粒细胞上表达,而以前并未发现其与嗜酸性粒细胞谱系相关(图1)。


1.2 嗜酸性粒细胞颗粒的生物发生过程

在发育过程中,嗜酸性粒细胞会成大量毒性颗粒蛋白,其必须进行翻译后修饰和隔离,以维持细胞活力并确保功能正常。最近的3项研究发现了这些颗粒在生物发生过程中的重要调控点及其在嗜酸性粒细胞发育和存活中的重要性。转录因子X盒结合蛋白1(X-box binding protein 1,XBP1)与高分泌细胞相关,如浆细胞、潘氏细胞(Paneth cells)或胰腺腺泡细胞,促进编码应激反应因子的基因转录,从而在调节未折叠蛋白反应中起作用。以前人们并未发现XBP1在造血干细胞中发挥的作用,然而,Bettigole等[5]在造血细胞系中剔除Xbp1基因后,发现这种转录因子对于嗜酸性粒细胞的发育极为重要。活性和剪接形式的Xbp1 mRNA表达在GMP阶段达峰,但直到嗜酸性粒细胞成熟前仍然普遍存在(图1)。 在造血细胞系中剔除Xbp1基因并不影响GMP比例,但显著降低了EoP比例,并完全消除了成熟嗜酸性粒细胞。这种效应似乎是由于颗粒蛋白主要碱性蛋白(major basic protein,MBP)和嗜酸性粒细胞过氧化物酶(eEosinophil peroxidase,EPX)翻译后成熟过程中的缺陷、颗粒的形成受到破坏以及对GATA-1的下游作用所致。


除XBP1的作用外,内源性半胱氨酸蛋白酶抑制剂-胱抑素F[又称为白细胞胱抑素(leukocystatin)]对于适度的颗粒生物合成和嗜酸性粒细胞存活是必需的。胱抑素F的缺失导致小鼠颗粒形成受阻以及细胞存活能力的下降,从而影响嗜酸性粒细胞室(图1)[6],但可用胱氨酸蛋白酶类药物的抑制剂所逆转,表明调节蛋白酶活性对于颗粒蛋白的适度成熟是必需的。MBP形成次级颗粒的电子致密核心,以往并不知道MBP以何种方式储存或动员以保护嗜酸性粒细胞免受其毒性作用,但目前采用无X射线电子激光晶体学和颗粒核心分离技术进行研究发现,MBP以无害的纳米晶体形式被隔离起来,而在脱颗粒过程中通过颗粒酸化而被动员出来(图1)[7]。


1.3 IL-33在嗜酸性粒细胞生成中的作用

IL-1家族细胞因子IL-33通过其受体ST2传递信号以启动炎症反应,其在2型免疫相关的多种细胞类型上表达。先前已知IL-33可以活化嗜酸性粒细胞,但是最近的一些研究探究了IL-33在促进嗜酸性粒细胞生成中所起的作用。


Anderson等[8]研究发现,BALB/c小鼠暴露于常见的真菌性气传变应原-链格孢霉(互隔交链孢霉Alternaria alternata)中不仅会诱导嗜酸性粒细胞向肺部的募集,同时还加速骨髓中嗜伊红细胞的生成,循环中升高的IL-5被中和或用ST2缺陷型或2型固有淋巴样细胞(type 2 innate lymphoid cell,ILC2)缺陷型小鼠进行实验时,这种现象就会消失。这些资料表明,在暴露于真菌变应原的情况下,ILC2可应答IL-33,分泌IL-5,促进嗜酸性粒细胞的生成(图1)。 然而在稳态条件下,IL-33在嗜酸性粒细胞的生成过程中还发挥直接的作用。


Johnston等[9]发现,由于ST2缺陷小鼠丧失了对IL-33的反应性,使得稳定的内环境下嗜酸性粒细胞生成速率下降。反之,添加IL-33既可以使骨髓中IL-5的生成增多,又可以使IL-5受体α+嗜酸性粒细胞前体的数量增多,从而促进嗜酸性粒细胞的发育(图1)。


1.4 嗜酸性粒细胞寿命的调控

除了可对骨髓中嗜酸性粒细胞的生成进行调节外,还可以通过细胞内在和外在方式对外周血中嗜酸性粒细胞的数量进行调节。 Kotzin等[10]发现,长链非编码RNA Morrbid在成熟的嗜酸性粒细胞中和其他短寿命的髓系细胞中表达水平升高,小鼠中长链非编码RNA Morrbid的缺失会导致这些细胞凋亡,数量减少(图1)。 进一步研究发现,小鼠或嗜酸性粒细胞增多综合征(Hypereosinophilic syndrome,HES)患者的嗜酸性粒细胞中促生存细胞因子信号的转导可以使Morrbid水平升高。除了可对Morrbid的表达产生影响外,近期的研究发现,促存活细胞因子可通过上调Bcl-xl促进嗜酸性粒细胞的存活,这一过程可被B细胞κ轻链多肽基因增强子核因子(nuclear factor of κ light polypeptide gene enhancer in B cells,NF-κB)信号传导通路抑骨髓:嗜酸性粒细胞从骨髓中的GATA-1+前GMP发育而来。


图 1 对嗜酸性粒细胞发育、亚群多样性和外周组织功能的最新认知进展


由这些前GMPs分化的GMPs(至少在小鼠中)通过ST2受体对IL-33产生应答,促进嗜酸性粒细胞发育和IL-5受体α(IL-5Rα)的表达。 GMPs对经加工的XBP1 mRNA表达水平更高,这在后期发育中至关重要,这些GMP分化并产生Siglec-F+IL-5Ra+小鼠嗜酸性粒细胞前体(EoPres)。此外,IL-33促进嗜酸性粒细胞发育,其通过诱导其他骨髓细胞表达IL-5,作用于EoPres和EoPs,然后沿EoPres的谱系进行发育。 EoPs对Helios和Aiolos表达水平更高,它们是Ikaros转录因子家族的成员,可在嗜酸性粒细胞发育过程中调节基因表达,并在成熟的小鼠嗜酸性粒细胞中保持高水平表达。适度的颗粒成熟需要表达转录因子XBP1,通过半胱氨酸蛋白酶抑制剂F抑制半胱氨酸蛋白酶活性,并将颗粒蛋白MBP-1结晶成无毒形式。不适当的颗粒成熟可能导致细胞活力丧失和嗜酸性粒细胞发育受阻。长链非编码RNA Morrbid在嗜酸性粒细胞和其他短暂存在的髓系细胞中高表达,可通过抑制促凋亡Bcl2家族成员Bim的转录防止细胞死亡。活化的嗜酸性粒细胞在外周血中,嗜酸性粒细胞活化导致颗粒酸化,从而通过改变其构象启动MBP-1。MBP-1释放和聚集后对病原体和宿主组织发挥毒性作用。:在小鼠肺中存在明显不同的嗜酸性粒细胞亚群,可通过表面标志物的表达加以区分。肺rEos在稳定状态下向肺输送并募集iEos,通过Gr-1表达情况进一步细分,产生相应的趋化因子和细胞因子产物。rEos似乎具有调控能力,如可以抑制偏向2型反应的负载变应原的树突状细胞的成熟,而iEos则没有。黏蛋白Muc4和Muc5b上的唾液酸糖苷与Siglec-F结合,诱导小鼠气道中的嗜酸性粒细胞凋亡。链格孢属物种暴露会引起IL-33信号传导,肺中的ILC2对此产生应答,产生促进嗜酸性粒细胞生成的IL-5。脂肪组织:IL-5激活的小鼠嗜酸性粒细胞通过分泌IL-4诱导AAMs释放肾上腺素和去甲肾上腺素,间接促进米色脂肪细胞的能量消耗。ILC2s不仅产生IL-5,还通过释放脑啡肽直接作用于米色脂肪细胞。嗜酸性粒细胞释放脂联素和儿茶酚胺,分别直接和间接地引起PVAT血管舒张。儿茶酚胺通过脂肪细胞上的β3-肾上腺素能受体(β3-AR)对信号进行转导,通过一氧化氮(NO)和脂联素引起血管舒张。插图由Jacqueline Schaffer提供制剂所阻止[11]。因此,特异性敲除嗜酸性粒细胞的内源性抑制剂NF-κB抑制剂α(NF-κB inhibitor α,IκBα)可活化NF-κB,使Bcl-xl表达增多,促进嗜酸性粒细胞的存活。研究表明,Bcl-xL对于嗜酸性粒细胞的存活是充分的且必要的条件。因此,促存活细胞因子通过多种途径调节嗜酸性粒细胞的存活,这些途径共同调节促存活和促凋亡Bcl2家族成员间的平衡。



在细胞外方式中,小鼠嗜酸性粒细胞的寿命可以与唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素(sialic acid-binding immunoglobulin-like lectin,Siglec)F的结合进行调节。先前的研究表明,存在内源性肺Siglec-F配体可被细胞因子所诱导,且对蛋白酶和唾液酸酶敏感。 Kiwamoto等[12]在小鼠肺中发现了Muc4和Muc5b2种黏蛋白,它们含有Siglec-F的配体(图1)。该研究还发现,从小鼠气管上皮细胞分离的黏蛋白可与小鼠嗜酸性粒细胞上暴露的Siglec-F结合并诱导细胞死亡。在条件性Muc5b缺陷小鼠中气道嗜酸性炎症加重,表明这种黏蛋白含有Siglec-F唾液酸苷配体,能够在体内减轻嗜酸性粒细胞诱导的炎症反应。



另一种已知的对其他细胞类型具有免疫调节活性的凝集素是半乳糖凝集素-1,有助于减轻小鼠嗜酸性粒细胞性炎症反应[13]。半乳糖凝集素-1 可与细胞表面O- 或N-聚糖上的Lac-NAc残基结合。近期研究发现,半乳糖凝集素-1的表达受气道炎症所诱导,并与嗜酸性粒细胞表面N-聚糖结合。低浓度(≤0.25 mmol/L)的半乳糖凝集素-1促进嗜酸性粒细胞与血管细胞黏附分子1的黏附,并抑制向嗜酸性粒细胞趋化因子-1的迁移,而较高浓度(≥1 mmol/L)的半乳糖凝集素-1通过丝裂原活化蛋白激酶并以蛋白激酶依赖性和半胱氨酸蛋白酶非依赖性方式诱导嗜酸性粒细胞的凋亡。



前列腺素D2受体是表达于Th2淋巴细胞表达的趋化因子受体同源分子(chemokine receptor homologous molecule expressed on TH2 lymphocytes,CRTH2),可作为许多2型免疫细胞的标志物,包括嗜酸性粒细胞。由于哮喘发病机制涉及的不仅仅是单一的细胞类型或炎症介质,故Huang等[14]将CRTH2作为这些细胞的治疗靶点。 他们培育了一种在嗜酸性粒细胞、前体细胞和ILC2上表达人CRTH2的小鼠品系,并生产了一种对该蛋白具有高度抗体依赖性细胞毒活性的抗体,发现用这种抗体处理这些小鼠后可清除表达人CRTH2的细胞,对巴西日圆线虫(Nippostrongylus brasiliensis)感染而诱发的2型免疫反应明显减弱。


1.5 嗜酸性粒细胞的分子学特征和表型多样性

分子学特征分析可以通过无偏倚的方式对来自不同条件或不同患者的嗜酸性粒细胞群进行比较,这种更完整的嗜酸性粒细胞分子可用来提出新的假设或有助于对现有问题的解释。以前,嗜酸性粒细胞中存在的蛋白很少被注释。因此,Wilkerson等[15]尝试去确定静息外周血嗜酸性粒细胞的蛋白质组学,并通过磷酸化蛋白质组学分析其受到IL-5刺激后出现的变化。该研究将嗜酸性粒细胞中鉴定的蛋白质数量扩大到了7 086个,并根据估算的相对丰度对进行排序,为未来的研究提供丰富的信息。磷酸化蛋白质组学研究检测到220个磷酸异构体,其在受到IL-5刺激5 min后出现明显改变,其中一些未曾在嗜酸性粒细胞中发现过。



Barnig等[16]通过对哮喘、其他嗜酸性粒细胞疾病患者或健康受试者的外周血嗜酸性粒细胞进行流式分选并进行RNA微阵列分析,以确定这些患者是否存在不同嗜酸性粒细胞群的转录差异,发现哮喘患者嗜酸性粒细胞的转录谱与皮肤病、寄生虫病或肺曲霉病相关的外周血嗜酸性粒细胞增多症患者的转录谱相似。实时荧光定量PCR检测结果证实,哮喘患者外周血酸性粒细胞中IL2RA、IL10RA和LIPA mRNA水平均较高,而IL8、CCL3和AQP9水平较低。


除不同患者和疾病状态下嗜酸性粒细胞群之间的差异外,最近有多项研究关注了生物个体内嗜酸性粒细胞的表型多样性。尽管之前已经明确存在肺部驻留嗜酸性粒细胞(resident eosinophils,rEos),但并没有充分总结该群细胞特点的研究报道。Mesnil等[17]的研究表明,根据小鼠细胞表面标志物的表达可将该群细胞与募集的炎症性嗜酸性粒细胞(Inflammatory eosinophils,iEos)进行区分(rEos为Siglec-FintCD62L+CD101low细胞,而iEos为Siglec- FhighCD62L-CD101high细胞,图1),类似于肺部驻留细胞群的一类嗜酸性粒细胞群在血液中也可以被鉴定出来。 其他实验结果显示,rEos亚群可通过抑制树突状细胞的成熟和功能发挥调节作用,研究发现人类个体中也存在类似的肺部驻留细胞群(rEos为Siglec- 8+CD62L+IL-3Rlow,iEos为Siglec-8+CD62LlowIL-3Rhigh),但与其他细胞群相比,这类嗜酸性粒细胞的功能仍未确定。


另一组研究人员探讨了小鼠嗜酸性粒细胞亚群在肺变应原致敏和激发反应中的作用[18]。基于这种炎症性背景,这些亚群在图1中描述为iEos亚群的细分亚组,尽管尚未得到明确证实。 虽然Gr-1表达与中性粒细胞有关,但Percopo等[18]发现了肺内嗜酸性粒细胞的一个独特亚群,Gr-1与Siglec-F共表达,在嗜酸性粒细胞缺陷的ΔdblGATA小鼠中不存在,并产生一系列趋化因子及细胞因子,不同于其他种类众多的Gr-1-对应细胞群。



Valencia等[19]研究了因变应原致敏和后续激发反应而募集至不同肺组织(肺实质与气道)的嗜酸性粒细胞的表型,他们在肺组织中发现了Siglec-Fhigh CD11clow嗜酸性粒细胞群的聚集(与初始的Siglec-FintCD11c-表型相比),并且只有携带CD11c的嗜酸性粒细胞局限于气道,表明这种整合素在迁移到特定的肺组织中可能起一定作用。


2、嗜酸性粒细胞及其在临床前疾病模型中的发病机制


2.1 嗜酸性粒细胞在皮肤和呼吸道疾病中的作用

关于经偏苯三酸酐处理的野生型(Wild-type,WT)小鼠或嗜酸性粒细胞缺陷的PHIL小鼠的实验结果表明,嗜酸性粒细胞可以在接触物诱发的瘙痒中发挥作用[20]。该研究发现,在缺乏嗜酸性粒细胞的情况下,偏苯三酸酐处理而导致的炎性细胞浸润、组织重塑、皮肤神经支配增多以及瘙痒症状均减轻,表明嗜酸性粒细胞在这类反应中发挥直接或间接作用。


健康的皮肤中不存在嗜酸性粒细胞,但在患有各种皮肤病的患者皮肤中嗜酸性粒细胞含量却很丰富。Cheng等[21]在近期的一项研究中探讨嗜酸性粒细胞增多性皮炎的IgE依赖性模型中嗜酸性粒细胞向皮肤募集的机制。 被动致敏和皮肤抗原暴露致使嗜酸性粒细胞皮肤浸润,这种应答反应在肥大细胞缺陷的小鼠中不受影响,但在嗜碱性粒细胞缺陷的小鼠中消失。嗜碱性粒细胞在该反应中的作用在主动致敏模型中也得到了证实,并发现其依赖于嗜碱性粒细胞来源的IL-4。IL-4促使内皮细胞表达血管细胞黏附分子1,其对于嗜酸性粒细胞的进入是非常重要的。



以往推测,嗜酸性粒细胞脱颗粒可能在哮喘患者的气道高反应性和组织重塑中起作用。然而,Jacobsen等[22]的研究并没有发现这方面的证据。该研究使用慢性TH2肺部炎症小鼠模型,其外周T细胞组成性表达IL-5,中心气道上皮表达人嗜酸性粒细胞趋化蛋白-2,以驱动嗜酸性粒细胞的募集。研究发现该模型中,EPX对于诱导产生气道黏蛋白起一定作用,但对于炎症细胞浸润、胶原沉积或乙酰甲胆碱诱发的气道高反应性而言,EPX和MBP均不起主要作用。相反,他们发现IL-13才是这些嗜酸性粒细胞依赖性作用所必需的。


2.2 嗜酸性粒细胞在消化道疾病中的作用

虽然嗜酸性粒细胞在稳定状态下大量存在于肠道中,但它们在促进慢性结肠炎等炎症反应中的作用尚未明确。 Griseri等[23]发现,在肝螺杆菌依赖性及IL-10受体阻滞依赖性结肠炎模型中的炎症过程中需要嗜酸性粒细胞而非中性粒细胞。感染诱导GM-CSF的产生,导致iEos内流,释放IL-13、TNF-α和EPX,而后者促进结肠炎的过程。Moshkovits等[24]在硫酸葡聚糖钠诱导的结肠炎小鼠模型中发现,在嗜酸性粒细胞而非炎性单核细胞上表达的CD300f与疾病的严重程度部分地相关,这种受体通过活化或共刺激方式对嗜酸性粒细胞发挥作用,促进IL-6和TNF-α的产生,以对热灭活的大肠杆菌的刺激产生应答。Suwawara等[25]发现,与先前讨论的嗜酸性粒细胞对于皮肤、呼吸道和消化道疾病的促进作用相反,在GM-CSF信号传导作用下,小肠嗜酸性粒细胞独特地(与血液或骨髓嗜酸性粒细胞相比)表达高水平的IL-1受体拮抗剂,从而抑制肠道炎性Th17反应。


配对免疫球蛋白样受体B(proton pump inhibitor,PIR-B)是在嗜酸性粒细胞和其他细胞表面表达的抑制性受体。Baruch-Morgenstern等[26]的一项研究表明,PIR-B抑制嗜酸性粒细胞性食管炎(eosinophilic esophagitis,EoE)小鼠模型食管中嗜酸性粒细胞的积聚和活化,其中涉及肺特异性和多西环素诱导的IL-13表达。作者发现,PIR-B缺陷小鼠嗜酸性粒细胞在食管中存在的数量更多,并且组织重塑得到增强,这加剧了嗜酸性粒细胞在该模型中的有害作用。


2.3 嗜酸性粒细胞在癌症患者中的作用

除炎症性疾病外,2项新的研究显示嗜酸性粒细胞在肿瘤排斥和转移中发挥不同作用。Zaynagetdinov等[27]的一项研究显示,在一些可移植性肿瘤模型中,缺失IL-5可阻碍肿瘤转移至肺部。将骨髓来源的嗜酸性粒细胞输回这些IL-5缺陷型小鼠后,这种现象会部分地逆转。在该模型中,肿瘤诱导嗜酸性粒细胞产生CCL22,对于募集调节性T细胞是必要条件,这为肿瘤的转移建立了合适的微环境,表明肿瘤可利用嗜酸性粒细胞的活性促进细胞的转移。


与此相反,另一项研究表明,嗜酸性粒细胞在抗癌免疫方面具有重要作用[28]。作者发现,在表达鸡卵清蛋白的B16黑色素瘤肿瘤模型中,调节性T细胞清除以嗜酸性粒细胞依赖的方式导致肿瘤排斥,将OT-I鸡卵清蛋白反应性CD8+ T细胞同IFN-γ和TNF-α激活的嗜酸性粒细胞进行过继转移即引起肿瘤排斥反应,但任何一个细胞群均无法单独引起反应。嗜酸性粒细胞在该模型中的作用可能是通过在肿瘤微环境中产生趋化因子而促进CD8+ T细胞浸润,并通过某种未知的机制修复正常血管结构。


2.4 嗜酸性粒细胞在临床前疾病模型中的调节作用

同其在变态反应性气道炎症中的预期作用相反,Takeda等[29]发现嗜酸性粒细胞有以下特点:

(1) 对于因反复变应原激发而产生的小鼠气道高反应性而言并非必要条件;

(2) 反而对于缓解这类炎症而言是必需的。

该组研究者利用变态反应性致敏及激发模型,在WT的和嗜酸性粒细胞缺陷的PHIL小鼠中进行7或11次激发,之后分析结果,获得了这个令人惊讶的发现。PHIL小鼠不仅在7次激发后表现出相同程度的气道高反应性,而且在11次激发后表现出了更强的高反应性的趋势,且黏蛋白沉积明显增多。PHIL小鼠恢复WT或IL-10缺陷型嗜酸性粒细胞后,嗜酸性粒细胞可通过其产生的IL-10发挥有益的免疫调节功能,有助于缓解气道炎症。




在自身免疫性疾病中,1型和17型极化免疫反应可导致炎症性关节炎。 因此,系统性给予可使免疫系统倾向于2型反应的刺激可能有助于减轻这类反应。 Chen等[30]利用巴西线虫感染和系统性IL-5过度表达法在2种炎性关节炎小鼠模型中验证上述推测,发现这些刺激使得嗜酸性粒细胞进入受累关节,减轻了疾病的严重程度。关节疾病的改善依赖于IL-4和IL-13的信号传导,如果选用嗜酸性粒细胞缺陷的ΔdblGATA小鼠则会部分地减弱这种保护作用,提示嗜酸性粒细胞具有直接保护作用。


2.5 嗜酸性粒细胞在脂肪组织中的作用

近年来,嗜酸性粒细胞在脂肪组织(adipose tissue,AT)稳态调节中的多种作用已逐渐被人们所认识。AT中的嗜酸性粒细胞和替代性活化的巨噬细胞(alternatively activated macrophage,AAMs)可诱导白色脂肪细胞产生棕色脂肪细胞表型,这种过程称为褐变或米色变。 这些米色脂肪细胞通过表达解偶联蛋白UCP1增加能量的消耗和产热,从而减少肥胖。Brestoff等[31]进一步明确了调节这一过程的免疫细胞之间的关系,发现AT中存在ILC2,可通过IL-33诱导IL-5和IL-13的产生,从而调节嗜酸性粒细胞和AAM的募集和活性。嗜酸性粒细胞通过产生IL-4进一步作用于AAMs,AAMs和ILC2s均产生信号分子,直接作用于脂肪细胞引起米色变,包括AAM产生的肾上腺素和去甲肾上腺素以及ILC2产生的脑啡肽(图1)。


Suárez-Zamorano 等[32]发现,无论是经过抗生素处理的小鼠还是无菌小鼠,清除微生物组可导致类似的脂肪褐变。通过一种未知的机制,微生物组的清除导致腹股沟皮下AT局部产生IL-4、IL-5和IL-13,以IL-4受体α依赖的方式促进嗜酸性粒细胞和AAM的募集和转化,其机制尚不明确。这些结果表明,嗜酸性粒细胞促进变瘦,至少在小鼠中是这样。



嗜酸性粒细胞除可调节AT代谢之外,还可以在调节血管周围脂肪组织(perivascular adipose tissue,PVAT)的抗收缩功能方面发挥重要作用。 Withers等[33]的一项研究显示,在瘦小鼠中小肠系膜动脉收缩减少,因其存在PVAT,而在肥胖小鼠中这种作用消失,因其PVAT嗜酸性粒细胞较少。在动脉收缩的离体模型中,正是WT或诱导性一氧化氮合酶缺陷的嗜酸性粒细胞会引起血管舒张,而不是缺乏脂联素表达的嗜酸性粒细胞。最后,作者表明嗜酸性粒细胞含有酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase ,TH)和儿茶酚胺,酪氨酸羟化酶抑制剂可部分地消除嗜酸性粒细胞诱导的松弛作用。总之,这些资料表明,嗜酸性粒细胞可通过表达脂联素而直接作用于血管平滑肌,并通过分泌儿茶酚胺影响脂肪细胞,间接诱导血管松弛(图1)。


许多关于嗜酸性粒细胞与AT之间关系的研究是在嗜酸性粒细胞全身缺乏或过量的模型中进行的。尽管嗜酸性粒细胞存在于瘦WT小鼠的AT中,并且在肥胖WT小鼠的AT中减少,但Bolus等[34]发现CCR2缺陷小鼠无论胖瘦,其AT及腹腔中嗜酸性粒细胞水平均明显升高,但在血液、脾脏、肝脏或骨髓中却没有这种现象,这提供了一个很有前景的研究系统,可用于探讨嗜酸性粒细胞水平升高的局部效应。


3、嗜酸性粒细胞增多、嗜酸性粒细胞增多症以及HES


嗜酸性粒细胞增多的定义为血液嗜酸性粒细胞计数升高超过正常值上限,通常大于0.5×10^9/L。嗜酸性粒细胞增多症是指嗜酸性粒细胞计数≥1.5×10^9/L,设立这个术语主要是为鉴别诊断进一步缩小。HES定义为持续性嗜酸性粒细胞增多症伴嗜酸性粒细胞相关的器官受累,且不能归因于任何其他诊断。近期有几篇优秀的综述文章着重总结了嗜酸性粒细胞增多或嗜酸性粒细胞增多症患者的诊断和治疗研究进展[35-36]。



HES领域的重要进展包括一项来自于梅奥诊所的回顾性分析研究,明确了嗜酸性粒细胞增多或嗜酸性粒细胞增多症患者罹患血液恶性肿瘤的风险,表明其风险很低,在长达13年期间,2 642例患者的发生率为0.2%,且主要为嗜酸性粒细胞增多症患者罹患的T细胞恶性肿瘤[37]。


Khoury等[38]报道了4例极度罕见的周期性HES患者,称为Gleich综合征或间断性血管性水肿伴嗜酸性粒细胞增多,发现了T细胞克隆性的证据,患者存在异常的CD3-CD4+ T细胞群,与该病患者大约每月1次的周期性复发相关,这使人联想到在淋巴细胞变异型HES中经常见到的情况。但该病在每次发病前产生IL-5及其他2型细胞因子,除嗜酸性粒细胞外,其他细胞(例如淋巴细胞和中性粒细胞)的数量也随之周期性升高,但是这种独特的周期性模式发生的原因目前仍不清楚。


另一项独立的研究结果也已报道,即在伊马替尼反应性血小板源性生长因子受体α(platelet-derived growth factor receptor α ,PDGFRA)相关的不同突变状态下观察用伊马替尼治疗HES患者的效果,发现结果与预期的那样,伊马替尼治疗FIP1L1-PDGFRA-髓系肿瘤的效果中应答率为100%。值得关注的是伊马替尼治疗PDGFRA阴性的HES应答率约50%,该组患者均为满足4项或更多项诊断标准而提示为髓系肿瘤的患者。这些研究结果强烈提示存在其他功能获得性突变,可对酪氨酸激酶抑制剂起反应。与此形成鲜明对比的是,糖皮质激素耐药性PDGFRA阴性的HES患者如满足不到4项髓系肿瘤诊断标准,则均不会对伊马替尼发生反应。这些数据表明,即使在没有经典的FIP1L1-PDGFRA缺失突变的情况下,如存在4种或更多种髓系肿瘤特征,也是对伊马替尼有最好反应性的预测因素,这些患者可考虑参加伊马替尼试验[39]。


虽然在本综述的这一部分进行讨论可能为时尚早,但近期的一项临床试验发现,右旋普拉克索口服药物(普拉克索的对映异构体,一种被批准用于治疗帕金森和不宁腿综合征的多巴胺激动剂)对肌萎缩侧索硬化无明显临床疗效,而进行其安全性评估时发现,该药可导致慢性、持续性、选择性嗜酸性粒细胞减少[40]。由于这一新的发现,目前正在进行右旋普拉克索抗嗜酸性粒细胞作用的临床试验,如果研究结果安全有效,则右旋普拉克索可以成为第一种选择性减少嗜酸性粒细胞数量的口服药物。


另外两项研究检测了药物诱导的嗜酸性粒细胞反应,一项针对门诊患者,另一项针对住院患者。 其中一项前瞻性研究纳入800余例在门诊继续接受住院期间抗生素治疗的患者,发现嗜酸性粒细胞增多的比例(25%)非常高,嗜酸性粒细胞增多伴全身症状综合征的药物反应率接近1%[41],多数患者的发病与使用抗生素有关,常见的是万古霉素、青霉素、利福平和利奈唑胺。嗜酸性粒细胞增多增加皮疹及肾功能异常的风险,但与肝损伤无关。另一项研究是在西班牙一家三级医院进行的住院患者的前瞻性研究,发现平均每10 000例中有16.67例患者出现嗜酸性粒细胞相关的药物反应,涉及多种药物。在274例嗜酸性粒细胞计数≥0.7×10^9/L的患者中,无症状患者的比例略超过一半,而44%的患者有皮肤、软组织和/或脏器受累,其中约一半的患者出现嗜酸性粒细胞增多伴全身症状综合征的药物反应,药物反应严重程度的主要预测因素是早期临床表现及嗜酸性粒细胞增多的严重程度[42]。


4、嗜酸性粒细胞增多在呼吸道疾病中的作用


4.1 嗜酸性粒细胞增多与上呼吸道疾病

在上呼吸道嗜酸性细胞性疾病中,慢性鼻-鼻窦炎(chronic rhinosinusitis,CRS),特别是伴有鼻息肉的慢性鼻-鼻窦炎,chronic rhinosinusitis with nasal polyposis,CRSwNP)的亚组仍然是顽固性疾病。尽管我们对其病理生理学的认知不断加深[43],但临床上仍难以很好地监测病情并提供持久有效的治疗。最近的研究发现,在上呼吸道检测的嗜酸性粒细胞相关的生物标志物与上呼吸道或下呼吸道嗜酸性粒细胞炎症之间存在较强的相关性。对CRS患者鼻腔分泌物中各种细胞来源的微粒进行分析似乎有助于区分CRS的不同亚型,如与单纯的CRS患者相比,伴有阿司匹林加重性呼吸系统疾病的CRS患者中来源于活化的肥大细胞、嗜碱性粒细胞及血小板的微粒数量会升高,而符合上皮损伤特征的微粒组成则更多见于患有阿司匹林加重性呼吸系统疾病和无鼻息肉的CRS患者,而非CRSwNP患者[44]。


为了检测局部黏膜的抗炎症反应,Jia等[45]研究了来自健康受试者和CRS患者的上气道组织样本,发现嗜酸性粒细胞上存在促凋亡受体Siglec-8的聚糖配体,这种特异性的、高相对分子质量的、唾液酸含量丰富的配体在黏膜下腺中含量丰富,且在CRS患者中含量增加。这可能是一种控制局部嗜酸性粒细胞炎症的内源性途径。


质子泵抑制剂(PPIs)常用于治疗胃食管返流疾病和某些类型的EoE,有趣的是,这些药物在生理浓度下也能在体外抑制IL-13诱导的嗜酸性粒细胞趋化因子CCL26在上皮中的表达,这是通过非胃肠道HK-ATP酶通路进行的。此外,服用PPI的CRS患者与没有服用PPI的患者相比CCL26水平较低。这项研究认为PPI可能通过一条独立于其影响胃酸的途径减轻嗜酸性粒细胞炎症[46]。


另一项研究也探索了利用上呼吸道的样本检测指标评估下呼吸道的情况,结果显示,控制欠佳的哮喘患者鼻道和咽部分泌物中EPX水平与痰嗜酸性粒细胞计数相关[47]。


在新的治疗方法研究领域,用dupilumab(一种阻断IL-4和IL-13活性的IL-4受体亚单位抗体)治疗鼻用糖皮质激素控制欠佳的CRSwNP患者具有好的前景[48]。与单纯使用鼻用糖皮质激素治疗组相比,鼻用糖皮质激素联合dupilumab治疗组的息肉负荷评分和嗅觉均明显改善。尽管还需要更长时间和更大规模的研究,但这些数据已清楚地表明了CRSwNP患者中IL-4/IL-13轴的重要性。


4.2 嗜酸性粒细胞增多与下呼吸道疾病

可用以监测或预测疾病进展、病情活动以及治疗反应。Sverrild等[49]报道了根据患者支气管肺泡灌洗液中检测到的16S rDNA序列反映低嗜酸性粒细胞和高嗜酸性粒细胞哮喘患者气道微生物群多样性的相关结果,发现低嗜酸性粒细胞哮喘患者的微生物多样性明显降低,并且在多个微生物种属的丰度方面有统计学差异,而对于高中性粒细胞或低中性粒细胞的患者则没有发现这种差异。这种差异的根本原因以及它们与疾病进展的关系尚不清楚。


Wang等[50]研究了痰液肥大细胞亚型对患者嗜酸性粒细胞增多和哮喘控制的影响,发现表达类胰蛋白酶和羧肽酶3的MCT/CPA3亚型的水平与痰嗜酸性粒细胞水平、呼出气一氧化氮水平的增加和哮喘控制较差有关。这种肥大细胞亚型在形成嗜酸性粒细胞性哮喘中的作用尚未确定。


目前有两种IL-5靶向疗法可用于嗜酸性粒细胞性哮喘的治疗,即mepolizumab和reslizumab(表1)。这两种药物的主要终点是减少哮喘的急性加重。目前仍然不知道为什么中和IL-5(并推测减少嗜酸性粒细胞数量)可以减少哮喘的急性加重,这两种生物制剂也从未在同一临床试验中直接进行比较,但研究结果表明这两种药物对于哮喘的治疗确实有效。这些研究还可以更好地了解哮喘患者血液中嗜酸性粒细胞计数与气道嗜酸性粒细胞计数之间的关系以及这些信息如何影响用药的选择和疗效[51]。多项研究,包括一些回顾性研究显示,血液嗜酸性粒细胞计数可以预测mepolizumab的疗效,特别是重度哮喘患者。研究发现,基线血液嗜酸性粒细胞计数≥0.15×10^9/L时哮喘加重率的下降有临床意义[52-53]。此外还有研究发现,血液嗜酸性粒细胞计数升高≥0.45×10^9/L(高于上述临床试验的临界值)可预测痰嗜酸粒细胞增多[54],且血清中IL-13和IL-5的水平可用于区分嗜酸性粒细胞哮喘亚组[55]。


重新梳理以痰嗜酸性粒细胞水平评估哮喘控制情况的研究思路,Demarche等[56]对痰嗜酸粒细胞增多的患者进行了纵向随访,发现在间歇性或持续性嗜酸性粒细胞性哮喘患者亚组中,痰嗜酸性粒细胞计数下降3.4倍,或4.3%的可能预示着哮喘控制的改善,而如果增加3.5%或1.8倍则预示控制欠佳。Kaiser Permanente医疗中心进行的前瞻性研究显示,≥12岁未控制的严重哮喘患者血液嗜酸性粒细胞计数≥0.4×10^9/L时,1年内出现≥2次哮喘急性加重、急诊就诊或住院治疗的风险升至1.55倍[57]。


两项研究检测了慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)患者的血液嗜酸性粒细胞计数。 一项来自哥本哈根的研究对COPD患者总体人群的中位随访时间为3.3年,发现血嗜酸性粒细胞计数≥0.34×10^9/L的患者发生严重急性加重的风险增加1.76倍[58]。而另一项多中心研究却表明,接受茚达特罗加格隆溴铵或氟替卡松加沙美特罗的患者血嗜酸性粒细胞计数对COPD加重率无明显影响[59]。


一些研究评估了其他特殊情况下患者的血液嗜酸性粒细胞计数。Anderson等[60]报道,如果儿童存在气传变应原致敏,且2岁时患儿血液嗜酸性粒细胞计数≥0.3×10^9/L,则6岁时患儿患哮喘的风险增加3.1~3.3倍。血液中骨膜素的水平却并非预后指标,这可能是因为这个年龄组的幼儿骨源因子与骨转换的关联性更强。美国心、肺和血液研究所进行的严重哮喘研究3号项目发现,血液嗜酸性粒细胞计数与哮喘急性加重的频率呈正相关(嗜酸性粒细胞水平每增加一个对数值,加重频率升高1.6倍),而CRS是哮喘加重频率增加1.7倍的独立相关因素[61]。另外一项单中心研究纳入了15例接受支气管热成形术治疗的重度哮喘患者,发现治疗后血嗜酸性粒细胞计数下降了50%(从治疗前平均值0.33×10^9/L到处理后平均值0.17×10^9/L)。这与急诊和门诊平均就诊的显著下降有关,但肺功能改善并未随之发生明显改变[62]。总之,这些研究一致报道了嗜酸性粒细胞计数与CRS、哮喘及哮喘控制之间的相关性,特别是某些特定的哮喘患者人群,如重度患者。


涉及尚未获审批的嗜酸性粒细胞相关治疗的哮喘研究要提到的第一项研究是mepolizumab对嗜酸性肉芽肿伴多血管炎(eosinophilic granulomatosis with polyangiitis,EGPA,以前称为Churg-Strauss综合征)患者成功治疗的试验[63]。本部分论及此项研究的原因是该研究采用每4周皮下注射mepolizumab,剂量是300 mg而不是目前批准的100 mg。这项多中心对照试验招募了136例病情稳定的受试者,所有患者都正在规律使用泼尼松龙或泼尼松以及其他的EGPA治疗标准用药。结果显示,mepolizumab治疗组患者病变缓解期达到24~48周的可能性更高(活性药物组约为30%,而安慰剂组约为3%),这项为期1年的研究的最后4周,mepolizumab组有44%的受试者泼尼松龙或泼尼松的平均每日用量可达到≤4 mg/d的目标,而安慰剂组仅为7%。令人遗憾的是治疗组病情未缓解率为47%,但已明显优于安慰剂组的81%。



除了IL-5靶向抗体外,其他直接或间接靶向嗜酸性粒细胞的药物也处于临床研究的不同阶段(表1),benralizumab(抗IL-5受体抗体)、dupilumab以及lebrikizumab(抗IL-13抗体)的试验已取得了很大进展。多项国际多中心3期临床研究的结果一致显示,重度且难以控制的哮喘患者使用benralizumab治疗后嗜酸性粒细胞(和嗜碱细胞)计数持续降低,有很好的疗效和安全性。结果表明,用此类药物治疗可改善哮喘控制率,减少哮喘的急性加重,减少口服糖皮质激素用量,但肺功能改善证据并不一致[64-66]。接受吸入性糖皮质激素治疗的轻、中度持续性哮喘患者使用benralizumab治疗12周时,PEV1(使用支气管扩张剂之前)可小幅升高80 ml,变化有统计学意义,但在安慰剂组中则无此现象[67]。这是否具有临床意义,且是否对疾病活动或进展有影响尚不清楚,但至少目前这种小幅的改善尚不足以支持其在轻中度哮喘患者中的使用指征。


持续中度至重度哮喘且血嗜酸性粒细胞计数≥0.3×10^9/L或痰嗜酸性粒细胞计数≥3%的患者使用dupilumab的初始研究取得了成功[68],后续进行了更大规模的2b期临床研究。未控制的持续性哮喘患者在给予中到高剂量吸入性糖皮质激素加长效β2受体激动剂治疗的同时加用dupilumab,评估患者临床获益情况。该项研究中,无论嗜酸性粒细胞计数如何,受试者均可被纳入研究,结果发现疗效显著,dupilumab可使FEV1平均改善0.39 L,并使严重急性加重发生率减少70%,且与基线嗜酸性粒细胞计数无关[69]。关于dupilumab的研究结果与另外两项关于lebrikizumab的国际3期研究令人失望的结果形成了鲜明对比,那两项研究中每项均纳入了1 000余例未控制的哮喘患者,无论其是否使用吸入性糖皮质激素,但至少要使用一种控制药物,之后随机分入安慰剂组或lebrikizumab组。该研究并没有达到其主要终点,即高血液嗜酸性粒细胞计数或骨膜蛋白水平在治疗1年内并未出现急性加重的下降,这是由于一项研究达到了统计学差异而另一项研究并没有达到[70]。


表1 新批准的和开发中的直接或间接靶向嗜酸性粒细胞药物


通过这些dupilumab和lebrikizumab治疗结果之间的对比,人们试图得出结论,即同时靶向IL-4和IL-13要优于单独靶向IL-13,而且/或者靶向受体而不是细胞因子会更有效。


近期报道的临床试验中还有两种非生物制剂,靶向完全不同的通路。一种是吸入剂,是一种称为SB010的反义DNA,用于消除Th2主要转录因子GATA-3。 GATA-3不仅在Th2细胞中表达,而且在肥大细胞、嗜酸性粒细胞和其他细胞中也有表达[71]。Krug等[72]发现,轻度变应性哮喘患者每天1次吸入药物共4周后进行吸入性变应原激发试验,早期和晚期的哮喘反应均减弱。对同一组患者进行进一步分析表明,随着血液嗜酸性粒细胞计数和呼出气一氧化氮水平的增加,对肺功能下降的保护作用更明显[73]。目前尚不清楚SB010对哮喘早期和晚期反应的确切作用机制,但发现其能够适度降低血清IL-5水平。到目前为止,还没有公布SB010哮喘临床试验的数据。


另外一种药物的研究是单中心2期临床试验,针对痰液嗜酸性粒细胞计数≥2%的中度至重度持续性哮喘患者,每日两次给予口服fevipiprant(QAW039)[74]。该药是一种前列腺素D2受体的小分子拮抗剂,该受体也称为CRTH2或DP2,并在与2型炎症相关的多种类型细胞(包括嗜酸性粒细胞)上表达。该药物治疗12周后耐受性良好,fevipiprant治疗组痰液嗜酸性粒细胞计数明显下降,几何平均值从5.4%降至1.1%,而安慰剂组从4.6%降至3.9%。这种药物是否对哮喘患者有效还有待进一步观察。


5、嗜酸性粒细胞性胃肠道疾病:诊断、病理生理学以及治疗


嗜酸性粒细胞性胃肠道疾病(eosinophilic gastrointestinal disorder,EGID)是胃肠道特定区域内因异常数量的嗜酸性粒细胞聚集而导致的任何病症,包括EoE、嗜酸性粒细胞性胃炎、嗜酸性粒细胞性结肠炎以及多个区域联合受累,如嗜酸性粒细胞性胃肠炎等。这些疾病的发生率和食物在这些疾病中所起的作用随着消化道向远端的推移而逐步下降,因此大部分研究都集中在EoE上。内镜下活检仍然是诊断和评估疾病活动性的主要依据。根据PPI试验性治疗的失败与否可为EoE提供部分诊断依据,将其与PPI反应性食管嗜酸性粒细胞增多症(PPI-responsive esophageal eosinophilia,PPI-REE)区别开来,该病是一种原因不明的疾病,与EoE有许多相似的临床特征。


Wen等[75]利用转录组学方法比较这两种疾病的食管炎症状况以及PPI- REE经PPI治疗前后的食管炎症表现。该研究发现,利用包含94个食管转录物的EoE诊断组套进行分析,PPI-REE患者的转录组特征与EoE患者非常相似。然而,经PPI治疗后这些PPI-REE转录组特征恢复到健康对照组相似的状态。这些资料表明,PPE-REE与EoE有相似的转录组学特征,嗜酸性粒细胞增多和临床特征均为PPI反应性。


尽管IL-5和IL-13被认为可促进EoE患者的嗜酸性粒细胞增多和组织重塑,但这些细胞因子的细胞来源尚未明确。Doherty等[76]研究了食管中ILC2s在EoE患病的情况下增生的可能性,因此可能在引发上述变化中发挥作用。他们根据表面分子表达情况(CD45+Lin-CRTH2+)寻找食管活检标本中的ILC2s,发现ILC2在活动性EoE患者中过度表达,且ILC2水平与嗜酸性粒细胞水平具有很强的相关性,提示它们在嗜酸性粒细胞募集中可能具有重要作用。


Safroneeva等[77]发表的一项国际研究证实,对于成人EoE患者来说,与使用内镜和组织学检查结果相比,依靠症状监测评估疾病缓解的准确率仅为60%至65%,这表明需要持续监测组织学变化才能准确地评估疾病活动和缓解[77]。然而在儿童中情况可能并不一样。由EoE患儿的父母填报的《儿童嗜酸性粒细胞性食管炎症状评分表(2.0版)》对于捕捉重要的临床症状是明确有效的,并且该评分表的得分与组织学表现以及其他反应病情活动的组织学指标相关性良好,尤其对于出现吞咽困难的患者,该评分表非常有效[78]。


尽管如此,无论患者是儿童还是成年人,EoE患者管理的一个重要目标是采取微创措施监测病情活动。有一种无需活检但仍需要内镜取样的方法是食管黏膜刷采集标本,检测食管黏膜中的EPX水平,以寻找局部嗜酸性粒细胞积聚的证据。事实上,这些结果与传统活检标本中嗜酸性粒细胞的峰值间存在相关性很强[79],认为这种刷检技术的另一个潜在优势是采样的食管腔内表面区域更大、更广泛。


Lingblom等[80]采取一种完全不同的方法采集血样并进行嗜酸性粒细胞流式细胞仪表型分析和mRNA分析,以此发现是否有某些特定表型的嗜酸性粒细胞,进而区分儿童和成人是否患EoE。嗜酸性粒细胞表面CD44、CD54和/或CRTH2水平的差异以及细胞内的半乳糖凝集素-10(galectin-10,以前被称为Charcot- Leyden晶体蛋白)和叉头框蛋白3(forkhead box protein 3)转录因子在mRNA水平的差异均被证明可区分不同组别,尽管一些差异是与年龄相关的而不是与疾病相关的。Th2类型的分析方法对于EoE患者的诊断(与其他嗜酸性粒细胞相关的疾病相比)以及对病情活动的评估是否有用仍需进一步研究。但无论如何,作者据此推测,成人与儿童EoE患者存在不同的嗜酸性粒细胞表型可能是不同的疾病机制或病理生理学的结果。


另一项大型队列研究对接受口服免疫药物治疗的食物过敏患儿进行随访,以明确出现腹痛或呕吐的患者(约占受试者8%)是否存在血嗜酸性粒细胞增多,因为这可能提示出现了EGID。研究发现嗜酸性粒细胞计数的峰值越高,患者出现呕吐、腹痛,或两者均出现的可能性越大[81]。受试者操作特性分析表明,血嗜酸性粒细胞计数达1.14×10^9/L者可能会出现上述胃肠道不良反应,敏感性为85%,特异性为73%。由于极少有受试者接受内镜评估,因此无法确定实际的EGID风险。值得注意的是,患者食物量减少或停止进食时胃肠道症状随之消失,总嗜酸性粒细胞计数下降>50%。研究者将这些现象称为口服免疫药物治疗诱导的胃肠道和嗜酸性粒细胞反应,作者强调至少在某些患者中,口服免疫药物疗法有可能无意中导致EGID样疾病。


EGID治疗方面的最新进展也主要集中于EoE,一项重要进展是关于食物排除饮食疗法的研究,Kagawalla等[82]发现,4类食物(牛奶、小麦、鸡蛋和大豆)排除饮食疗法可使EoE患儿的病情达到60%的缓解率。与之前的(包括该研究团队自己的)研究相比,这种方法几乎跟以前常用的6类食物(还包括花生、树坚果、鱼和贝类)排除饮食疗法同样有效。因此得到结论,后面的这些食物是儿童EoE的罕见触发因素。


近期还有许多进展是关于口服糖皮质激素的疗效研究,如口服布地奈德混悬剂的疗效研究。这些研究都是独立的多中心临床试验,一项是儿童患者,另一项是儿童和成人的临床试验,均为注册临床试验,以测试新型口服布地奈德制剂的安全性和有效性,该制剂可能有一天会获得美国食品药品管理局审批,用以EoE的治疗,这两项研究显示这种治疗是安全的。对于儿童患者的研究结果显示,在组织学表现方面,该疗法存在药物和剂量相关的改善,而在临床症状方面,药物治疗组和安慰剂组的患者结局并无明显差异,各组患者的临床症状均明显改善,包括安慰剂组[83];而儿童和成人研究中患者无论在组织学表现还是在临床表现方面均明显改善[84]。


另一项研究对抗IL-13抗体dectrekumab(QAX576)治疗EoE的有效性进行评估[85]。这是一项为期12周的临床试验,患者每个月静脉滴注dectrekumab,显示该药物的耐受性良好。临床试验虽未达到主要终点(基于内镜活检样本中嗜酸性粒细胞计数下降超过75%的受试者比例),但治疗组嗜酸性粒细胞计数平均减少60%,而安慰剂组却增加了23%,组间差异有统计学意义。尤其值得注意的是,组织嗜酸性粒细胞计数、肥大细胞计数、EoE相关转录特征以及屏障功能标志物的改善持续6个月,而此时距离停药已达数月。尽管这种抗体已不再处于研发阶段,但这些结果似乎表明IL-13在EoE发病机制中具有重要作用。


6、嗜酸性粒细胞与皮肤疾病


尽管近年来嗜酸性粒细胞和皮肤病学的发展有限,但也发表了几篇重要的文章。一篇文章涉及大疱性类天疱疮(BP)的病理生理学研究,该病是一种自身免疫性皮肤病,其主要特征为表皮下水疱形成,存在针对半桥粒抗原的自身抗体以及具有局部嗜酸性粒细胞脱颗粒表现的水疱嗜酸性粒细胞增多。de Graauw等[86]通过离体人类模型发现,用IL-5激活的嗜酸性粒细胞以及BP自身抗体与正常的人类皮肤组织共同孵育即可诱导出该病特征性的真皮-表皮间连接分离表现。针对BP患者的嗜酸性粒细胞进行治疗是否有效仍有待进一步确定。


3项具有里程碑意义的系列研究探讨了dupilumab治疗中、重度特应性皮炎患者的安全性和有效性[87-89],临床获益在随后的荟萃分析得到证实[90],因此美国食品药品管理局于2016年批准中、重度特应性皮炎是dupilumab治疗的适应证。


7、我们对嗜酸性粒细胞以及嗜酸性粒细胞相关疾病的认知进展


近年来我们对嗜酸性粒细胞基础生物学的认知进展举例如下:

(1)IL-33在嗜酸性粒细胞生成中的作用;

(2)肺内存在多种嗜酸性粒细胞亚群;

(3)颗粒蛋白加工机制;

(4)调节嗜酸性粒细胞寿命的某些内在和外在途径;(5)嗜酸性粒细胞在AT和肺组织中的内环境稳定和调节作用。


近年来关于嗜酸性粒细胞及其相关疾病的临床认知进展包括:

(1)嗜酸性粒细胞计数升高同哮喘及COPD急性加重风险之间的关系;

(2)在EGPA患者中使用生物制剂靶向IL-5,在某些特定哮喘患者人群中靶向IL-5或IL-5受体α,以及在CRSwNP和特应性皮炎患者中靶向IL-4受体α的临床疗效;

(3)关于使用PPI、右旋普拉克索、反义DNA制剂SB010、CRTH2拮抗剂fevipiprant以及其他制剂所获得的有趣而且有前景的数据。


8、关于嗜酸性粒细胞及其相关疾病还有哪些是需要进一步明确的?


在嗜酸性粒细胞基础生物学方面,仍未完全清楚,需要进一步研究的重要问题包括:

(1)不同嗜酸性粒细胞亚群各自特殊的功能;

(2)位于AT内的嗜酸性粒细胞与体内其他部位的相关性;

(3)这些发现是否可以从老鼠延伸到人类;

(4)嗜酸性粒细胞的某些免疫调节活性的机制;

(5)嗜酸性粒细胞造血发育的完整通路;

(6)外周嗜酸性粒细胞的特征和活性是如何被转录调控的。


在嗜酸性粒细胞相关疾病方面,仍未完全清楚,需要进一步研究的重要问题包括:

(1)Gleich综合征周期性发作的机制;

(2)在伊马替尼(imatinib)敏感的PDGFRα突变阴性HES患者中,其他表观功能获得性突变的特点;(3)靶向嗜酸性粒细胞治疗减少哮喘急性加重的机制;

(4)哪种减少嗜酸性粒细胞的制剂或清除嗜酸性粒细胞的制剂对嗜酸性粒细胞相关疾病的患者最有效且最安全;

(5)这些制剂对嗜酸性粒细胞重要的内环境稳定和调节功能是否会产生有利或不利的影响;

(6)开发更有效和持久治疗CRSwNP的疗法;

(7)发明对EGID进行微创诊断的检测方法。


参考文献:略


专家点评



支玉香 

中国医学科学院 北京协和医学院 

北京协和医院变态(过敏)反应科


近年来,随着变态反应及免疫学领域研究的不断深入,嗜酸性粒细胞的生物学及嗜酸性粒细胞相关疾病的研究取得了很大进展。本文对2015年以来在《J Allergy Clin Immunol》以及其他高影响力期刊上发表的有关此领域的研究进展进行综述,使得我们对嗜酸性粒细胞生物学及嗜酸性粒细胞相关气道、消化道和皮肤等疾病的新进展有了全面的了解。


本篇文献首先非常详细地介绍了近年来嗜酸性粒细胞的生物学进展,如嗜酸性粒细胞的发现、嗜酸性粒细胞的生长和寿命的调控因素及其在健康人和患者中表型的差异等,对这些基础知识的了解,有利于探究嗜酸性粒细胞在一些相关疾病中的作用。


嗜酸性粒细胞相关疾病包括嗜酸性粒细胞增高及嗜酸性粒细胞增多症;嗜酸性粒细胞相关呼吸道疾病如慢性鼻-鼻窦炎(CRS),特别是伴有鼻息肉(伴有鼻息肉的慢性鼻-鼻窦炎[CRSwNP]),哮喘及COPD的急性加重;嗜酸性粒细胞相关消化道疾病,如嗜酸性粒细胞性食道炎性粒和胃肠炎;以及嗜酸性粒细胞相关皮肤疾病,如大疱性类天疱疮(BP)和重症特异性皮炎;嗜酸性粒细胞与癌症及肥胖的关系等。这些疾病发病机制不清,无特异性疗法,治疗效果欠佳。本文不仅就嗜酸性粒细胞在这些疾病中的作用机制研究进展进行了综述,同时阐述了近年来出现的针对嗜酸性粒细胞的生物制剂对这些疾病的疗效。如在EGPA患者中使用生物制剂靶向IL-5,在某些特定哮喘患者人群中应用靶向IL-5或IL-5受体α,以及在CRSwNP和特应性皮炎患者中靶向IL-4受体α等,均取得了令人兴奋的临床疗效。此外本文还介绍了PPI、右旋普拉克索、反义DNA制剂SB010、CRTH2拮抗剂fevipiprant以及其他有前景的药物对相关疾病的治疗作用。


总之,本篇文献对嗜酸性粒细胞及其相关疾病的进展进行了非常全面的综述,同时对近年出现的针对嗜酸性粒细胞的生物制剂及其应用前景均进行了介绍,为此类疾病发病机制的深入研究提供了新的思路。


原文献:Eosinophils and eosinophil-associated disease:An update


(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0091674917315877)


作者Jeremy A. O’Sullivan, PhD, and Bruces. Bochner, MD;本文翻译王子熹;审校支玉香 中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院变态(过敏)反应科


点评专家介绍

医学博士,北京协和医院变态(过敏)反应科主任医师、教授、博士研究生导师、变态(过敏)反应科支部书记、北京协和医院教育委员委员,负责北京协和医院变态(过敏)反应科教学工作。兼任中国医师协会变态反应医师分会副会长、中国医疗保健国际交流促进会过敏科学分会副主任委员、中华医学会变态反应分会常委兼副秘书长、中华医学会变态反应分会过敏性疾病特异性诊断和免疫治疗学组(筹)组长、中国卫生信息学会名医联盟委员会理事、中国研究型医院学会罕见病分会理事、北京医学会变态反应学会委员、北京中西医结合分会变态反应分会委员、《中华临床免疫和变态反应杂志》编委、国家药监局新药及医疗器械评审专家。重点研究常见、疑难、罕见变态反应性疾病的治疗及基础研究,尤其擅长荨麻疹、血管性水肿、遗传性血管水肿、变应性鼻炎、变应性哮喘、重度顽固性哮喘、食物过敏及严重变态反应、变应性休克等重症变态反应性疾病的诊治等。


本文转载自《中华临床免疫和变态反应杂志》

(ID:Allergist_China)

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