2型固有淋巴样细胞在哮喘诊断与治疗中的价值

wjh

刘甜 董亮

山东大学齐鲁医院呼吸科250012

    支气管哮喘（简称哮喘）是一种异质性疾病，主要表现为气道慢性炎症、气道高反应性及粘液分泌增多等。其临床症状主要为反复发作的喘息、气短、胸闷、咳嗽等。哮喘是最常见的慢性疾病之一，且发病率呈逐年上升趋势，目前世界哮喘人口已达3亿，预计2025年哮喘患者将增加到4亿[1]。在应用以吸入糖皮质激素为基础的哮喘规范化治疗中，可以使总数78%的哮喘患者达到临床控制，但仍有20%以上的病人为难治性哮喘[2]，因此，对于进一步明确哮喘的发病机制对哮喘患者进行更具针对性的个体化治疗对于哮喘患者来说是十分必要的。

    以往对哮喘机制的研究多集中于2型辅助性T（Th2）细胞介导的适应性免疫反应上，其分泌的2型细胞因子如IL-4、IL-5、IL-13等参与了哮喘的发生[3]。而近来的研究发现，哮喘是一种具有不同表型及内型的异质性疾病[4,5]，哮喘的发生不仅仅是依靠适应性免疫反应，更重要的是固有免疫与适应性免疫相互作用、循环放大的结果。而2型固有淋巴样细胞（ILC2）就是一个将固有免疫与适应性免疫连接在一起的纽带，在哮喘的发病机制及治疗方面具有重要作用[6,7]。因此，ILC2的发现可能为临床哮喘的治疗提供了一个新的视角。

   1.  ILC2的发现

   我们知道2型细胞因子IL-4、IL-5、IL-13的分泌增多导致了哮喘的一系列病理生理变化，以往的研究表明CD4+Th2细胞是我们公认的2型细胞因子的主要分泌者。但是ILC2的发现使我们对于哮喘的认识发生了一些改变。2001年Fort[8]首先发现了一群在IL-25刺激下可以分泌IL-5及IL-13的非B非T细胞，表型为MHCⅡhigh CD11cdull，并将其命名为非淋巴样辅助细胞，后被证实为ILC2。之后，ILC2的存在在动物身上也得到了确认。用IL-25作用于Rag1-/-敲除小鼠（此种小鼠缺乏T、B淋巴细胞）仍然可以导致嗜酸性炎症及IL-5和IL-13的分泌，另外在木瓜蛋白酶诱导的气道超敏反应小鼠模型中，Rag1−/− 小鼠肺内出现嗜酸性粒细胞浸润，并大量产生黏液，而敲除ILC2的Rag2−/−Il2rg−/− 小鼠中则没有这种现象[9]。这进一步在动物体内证实了ILC2的存在，表明ILC2在哮喘气道炎症反应的发生过程中具有重要作用。

   2.  ILC2的活化及其在哮喘发病机制中的重要作用

   ILC2虽然是一种固有免疫细胞，但是在哮喘的发病过程中，ILC2不仅仅扮演固有免疫的角色，更重要的是ILC2能够介导适应性免疫的相关功能，将固有免疫与适应性免疫连接在一起，模糊了二者的界限，使我们从一个更高、更完整的层面来认识免疫反应与哮喘的关系。

    当呼吸道受到外界过敏原及病毒等其他一些抗原性物质刺激时，受损的气道上皮细胞释放IL-25、IL-33、胸腺基质淋巴生成素（TSLP）激活ILC2。近来研究发现IL-4、脂质介质半胱氨酰白三烯（CysLTs）和前列腺素D2(PGD2)以及肿瘤坏死样因子配体A(TL1A)也可以活化ILC2[10-13]。一方面，ILC2的活化导致细胞因子IL-4、5、9、13及表皮生长因子受体（EGFR）配体双调蛋白（AREG）等的分泌从而直接介导哮喘的气道炎症及重塑[14]。另一方面，ILC2通过其细胞表面分子介导细胞之间的相互作用。ILC2细胞表面表达ICOS和ICOS的配体及MHCⅡ分子[15，16]， ILC2可通过ICOS：ICOS-L之间的相互作用介导自身的活化，同时也可通过ICOS：ICOS-L及MHCⅡ-TCR激活Th2细胞，活化的Th2细胞可分泌IL-2，IL-2可再次作用于ILC2，这样在ILC2与Th2细胞之间形成一个环路，将固有免疫与适应性免疫连在一起，进一步放大了2型免疫反应[16]。

   3.  ILC2在哮喘中的诊断价值

    国内外研究均显示ILC2在哮喘发生过程中扮演了重要的角色，研究其在哮喘发病过程中的作用机制，进而将其应用于临床是我们的最终目的。有研究报道，ILC2与多种疾病的嗜酸性炎症密切相关，如鼻息肉和过敏性皮炎等。例如在嗜酸性鼻息肉患者中息肉组织ILC2的数目约为非嗜酸性鼻息肉的2倍，并且ILC2水平与嗜酸性粒细胞水平呈正相关[17,18]。同年Kathleen Bartemes 等发现哮喘患者外周血中ILC2水平较健康者明显升高，指出外周血可用于评估哮喘患者固有免疫反应的严重程度[19]，这给了我们一个提示：既然外周血可以检测到ILC2，并且ILC2与嗜酸性炎症关系密切，我们是否可以通过检测外周血中的ILC2来反映哮喘患者的嗜酸性炎症。我们知道诱导痰嗜酸性粒细胞计数可准确反映哮喘患者的嗜酸性粒细胞炎症，是诊断哮喘气道嗜酸性炎症的金标准，但是诱导痰细胞分类学检查费时费力，并且可导致肺功能暂时性减低，尤其对于重度、未控制哮喘危险性较高，且约有1/4的患者不能诱导出足够的痰液，所以不能广泛应用于临床。 鉴于此，我们进行了相应的临床试验，结果发现哮喘患者外周血ILC2水平高于健康人群，而在嗜酸性哮喘患者中外周血ILC2升高较非嗜酸性哮喘更为明显，采用受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic, ROC）分析显示当外周血ILC2水平（ILC2与淋巴细胞百分比）为0.076时，其诊断嗜酸性哮喘的特异性为95.3%，敏感性为67.7%，诊断效率优于FENO及IgE水平[20]。因此，外周血ILC2在诊断嗜酸性哮喘方面具有相当的临床价值，其操作简单，易于进行，值得我们今后在这一方面进行更进一步的探索。然而ILC2的诊断价值绝不仅限于嗜酸性炎症，由于ILC2的作用机制广泛复杂，我们的发现可能只是冰山一角，ILC2在哮喘诊断中的价值还需要更多的临床研究来进行更全面更深度的探索。

   4.  以ILC2为靶点的哮喘治疗新方向

   前文已经提到，目前临床在哮喘规范化治疗中，仍有20%以上的病人不能达到临床控制，这部分难治性哮喘患者对糖皮质激素不敏感，治疗效果欠佳。我们知道嗜酸性粒细胞以及Th2 细胞介导的过敏性哮喘对糖皮质激素效果较好，ILC2的作用机制复杂、涵盖多个方面，ILC2的发现提示我们ILC2所介导的哮喘发病机制可能与这部分难治性哮喘密切相关，表明哮喘不仅仅是Th2细胞参与的适应性免疫介导的过程，固有免疫在哮喘的发生过程中所扮演的角色不容小觑。ILC2可能是激素抵抗性哮喘患者中最为主要的效应细胞类型，所以临床在此类哮喘患者治疗中应加强对于ILC2 的干预。

   已有动物实验发现，采用IL-33中和抗体能够有效减少由于IL-33 刺激ILC2 产生的IL-5以及IL-13 和IL-9，进而减轻体内炎症及气道高反应性，达到治疗的目的；此外，针对ILC2活化的其他刺激分子—IL-25、TSLP等的抗体可以抑制ILC2的增殖，削弱ILC2的功能[21-23]。另一方面，近来发现的一些小分子抑制剂可以通过与ILC2细胞表面的某种受体结合进而抑制ILC2功能。相关文献报道PGD2可以结合人ILC2s 表面受体

    CRTH2(Chemoattractant receptor homologous molecule expressed on Th2 cells)，促进ILC2s 的迁移和细胞因子的分泌;而抑制PGD2的结合可以有效地限制ILC2s 的功能[24,25]。例如，雷马曲班通过与PGD2竞争结合ILC2表面趋化因子受体CRTH2，可有效阻断PGD2对ILC2的募集活化作用，抑制ILC2的募集及IL-4、5、9、13的分泌[25]； 另外，脂氧素A4(Lipoxin A4，LPA4) 也可以抑制人ILC2s 分泌细胞因子，脂氧素A4作为花生四烯酸的衍生物具有抗炎作用，其可以与ILC2结合部分抑制ILC2分泌IL-13[26]，相应减轻ILC2介导的炎症反应。因此，对于难治性哮喘采用针对ILC2的靶向治疗可能是一个新的极具价值的研究方向。

   综上所述，哮喘作为呼吸科最常见的疾病之一，其发病机制尚不十分清楚，ILC2的发现使我们更加全面的认识了免疫反应在哮喘发生发展过程中的重要作用，ILC2活化后从多个方面介导哮喘发生的复杂作用机制 ，为临床难治性哮喘的治疗提供了一个新的方向。虽然国内外针对ILC2开展了一系列的相关研究，但是在哮喘发病过程中ILC2扮演的具体角色及如何评价ILC2与适应性免疫细胞之间的相互关系还有待进一步探索研究，但值得注意的是靶向针对ILC2活化前后所进行的一系列新的哮喘治疗方法的尝试让我们看到了新的希望，这方面的研究值得进一步尝试，相信在今后会有更加具有针对性及个体化的哮喘治疗新方法的出现，以此进一步提高哮喘患者的生活质量。

参考文献

1.Masoli M, Fabian D, Holt S, et al. The global burden of asthma: executivesummary of the GINA Dissemination Committee report. Allergy, 2004, 59(5):469-478.
2. Bateman ED, Boushey HA, Bousquet J, et al. Can guideline-defined asthmacontrol be achieved? The Gaining Optimal Asthma ControL study. Am J Respir CritCare Med, 2004, 170(8): 836-844.
3.Lloyd CM, Hessel EM. Functions of T cells in asthma: more than just T(H)2cells. Nat Rev Immunol, 2010, 10(12): 838-848.
4.Anderson GP. Endotyping asthma: new insights into key pathogenic mechanismsin a complex, heterogeneous disease. Lancet, 2008, 372(9643): 1107-1119.
5.Lotvall J, Akdis CA, Bacharier LB, et al. Asthma endotypes: a new approach toclassification of disease entities within the asthma syndrome. J Allergy ClinImmunol, 2011, 127(2): 355-360.
6.Martinez-Gonzalez I, Steer CA, Takei F. Lung ILC2s link innate and adaptiveresponses in allergic inflammation. Trends Immunol, 2015, 36(3): 189-195.
7.Akay HK, Bahar Tokman H, Hatipoglu N, et al. The relationship betweenbifidobacteria and allergic asthma and/or allergic dermatitis: a prospectivestudy of 0-3 years-old children in Turkey. Anaerobe, 2014, 28: 98-103.
8.Fort MM, Cheung J, Yen D, et al. IL-25 induces IL-4, IL-5, and IL-13 andTh2-associated pathologies in vivo. Immunity, 2001, 15(6): 985-995.
9.Halim TY, Steer CA, Matha L, et al. Group 2 innate lymphoid cells arecritical for the initiation of adaptive T helper 2 cell-mediated allergic lunginflammation. Immunity, 2014, 40(3): 425-435.
10. Motomura Y, Morita H, Moro K, et al. Basophil-derived interleukin-4controls the function of natural helper cells, a member of ILC2s, in lunginflammation. Immunity, 2014, 40(5): 758-771.
11.Islam SA, Luster AD. T cell homing to epithelial barriers in allergicdisease. Nat Med, 2012, 18(5): 705-715.
12.Yu X, Pappu R, Ramirez-Carrozzi V, et al. TNF superfamily member TL1Aelicits type 2 innate lymphoid cells at mucosal barriers. Mucosal Immunol,2014, 7(3): 730-740.
13. Fajt ML, Gelhaus SL, Freeman B, et al. Prostaglandin D(2) pathwayupregulation: relation to asthma severity, control, and TH2 inflammation. JAllergy Clin Immunol, 2013, 131(6): 1504-1512.
14.Zaiss DM, Gause WC, Osborne LC, et al. Emerging functions of amphiregulin inorchestrating immunity, inflammation, and tissue repair. Immunity, 2015, 42(2):216-226.
15.Maazi H, Patel N, Sankaranarayanan I, et al. ICOS:ICOS-ligand interaction isrequired for type 2 innate lymphoid cell function, homeostasis, and inductionof airway hyperreactivity. Immunity, 2015, 42(3): 538-551.
16.Hepworth MR, Sonnenberg GF. Regulation of the adaptive immune system byinnate lymphoid cells. Curr Opin Immunol, 2014, 27: 75-82.
17.Walford HH, Lund SJ, Baum RE, et al. Increased ILC2s in the eosinophilicnasal polyp endotype are associated with corticosteroid responsiveness. ClinImmunol, 2014, 155(1): 126-135.
18.Kim BS, Siracusa MC, Saenz SA, et al. TSLP elicits IL-33-independent innatelymphoid cell responses to promote skin inflammation. Sci Transl Med, 2013,5(170): 170ra116.
19.Bartemes KR, Kephart GM, Fox SJ, et al. Enhanced innate type 2 immuneresponse in peripheral blood from patients with asthma. J Allergy Clin Immunol,2014, 134(3): 671-678 e674.
20.Liu T, Wu J, Zhao J, et al. Type 2 innate lymphoid cells: A novel biomarkerof eosinophilic airway inflammation in patients with mild to moderate asthma.Respir Med, 2015, 109(11): 1391-1396.
21.Kim HY, Chang YJ, Subramanian S, et al. Innate lymphoid cells responding toIL-33 mediate airway hyperreactivity independently of adaptive immunity. JAllergy Clin Immunol, 2012, 129(1): 216-227 e211-216.
22.Ballantyne SJ, Barlow JL, Jolin HE, et al. Blocking IL-25 prevents airwayhyperresponsiveness in allergic asthma. J Allergy Clin Immunol, 2007, 120(6):1324-1331.
23.Gauvreau GM, O'Byrne PM, Boulet LP, et al. Effects of an anti-TSLP antibodyon allergen-induced asthmatic responses. N Engl J Med, 2014, 370(22):2102-2110.
24.Xue L, Salimi M, Panse I, et al. Prostaglandin D2 activates group 2 innatelymphoid cells through chemoattractant receptor-homologous molecule expressedon TH2 cells. J Allergy Clin Immunol, 2014, 133(4): 1184-1194.
25.Chang JE, Doherty TA, Baum R, et al. Prostaglandin D2 regulates human type 2innate lymphoid cell chemotaxis. J Allergy Clin Immunol, 2014, 133(3): 899-901e893.
26.Barnig C, Cernadas M, Dutile S, et al. Lipoxin A4 regulates natural killercell and type 2 innate lymphoid cell activation in asthma. Sci Transl Med,2013, 5(174): 174ra126.