支氣管哮喘（簡(jiǎn)稱哮喘）是一種以可逆性氣道梗阻為特征，由多種細(xì)胞和細(xì)胞組分參與的氣道慢性炎癥性疾病。其發(fā)病機(jī)制尚未完全明了，氣道炎癥學(xué)說(shuō)是目前公認(rèn)的最重要的發(fā)病機(jī)制。以往的研究認(rèn)為哮喘的氣道炎癥以嗜酸粒細(xì)胞浸潤(rùn)為主，近年來(lái)中性粒細(xì)胞在哮喘氣道炎癥中的作用受到廣泛重視：1982年Nagy等發(fā)現(xiàn)抗原激發(fā)的哮喘患者中性粒細(xì)胞呈活化狀態(tài)。隨后Sur等發(fā)現(xiàn)突發(fā)致命性哮喘表現(xiàn)為以中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)為主的氣道炎癥。Douwes等甚至表明50%以上的哮喘存在以中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)為主的氣道炎癥，中性粒細(xì)胞可能與急性重癥哮喘、致死性哮喘、嬰幼兒哮喘、慢性持續(xù)性哮喘、激素療效差的哮喘的發(fā)生有密切關(guān)系。
健康人的氣道中沒(méi)有中性粒細(xì)胞，但哮喘患者的痰液、支氣管肺泡灌洗液和氣道活組織中中性粒細(xì)胞的數(shù)量均顯著增多，且部分患者僅表現(xiàn)為中性粒細(xì)胞增多而嗜酸粒細(xì)胞不增多，說(shuō)明中性粒細(xì)胞在哮喘的病理生理機(jī)制中發(fā)揮重要作用。一般認(rèn)為炎癥機(jī)制是哮喘的本質(zhì)，而中性粒細(xì)胞是參與炎癥反應(yīng)的重要效應(yīng)細(xì)胞。中性粒細(xì)胞從骨髓向炎癥部位的遷移在哮喘炎癥機(jī)制中起著不可或缺的作用，下面從中性粒細(xì)胞的產(chǎn)生和釋放、滾動(dòng)及黏附、遷移等方面與哮喘的聯(lián)系進(jìn)行闡釋。
1中性粒細(xì)胞的產(chǎn)生與釋放
中性粒細(xì)胞來(lái)源于骨髓造血干細(xì)胞，在骨髓中分化發(fā)育后進(jìn)入血液或組織。中性粒細(xì)胞的產(chǎn)生一般按機(jī)體內(nèi)中性粒細(xì)胞的凋亡比率來(lái)調(diào)節(jié)，正常成人每天產(chǎn)生大約1～2×1011個(gè)成熟的中性粒細(xì)胞。粒細(xì)胞集落刺激因子（G-CSF）是中性粒細(xì)胞牛成中的重要調(diào)節(jié)因子，能通過(guò)與其受體G-CSFR的相互作用控制中性粒細(xì)胞從骨髓釋放并影響其功能和壽命。炎癥刺激時(shí)機(jī)體對(duì)中性粒細(xì)胞需求增加很大部分就是通過(guò)G-CSF的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Pino等發(fā)現(xiàn)哮喘患者氣道和血中G-CSF都增加，說(shuō)明G-CSF與哮喘中性粒細(xì)胞增多有關(guān)。但也有實(shí)驗(yàn)證明，G-CSF敲除的小鼠仍能產(chǎn)生部分成熟的中性粒細(xì)胞，說(shuō)明G-CSF在中性粒細(xì)胞生成中的作用不是絕對(duì)必要的。
單核細(xì)胞趨化因子受體CXCR2和CXCR4在中性粒細(xì)胞從骨髓中的釋放中發(fā)揮重要作用。CXCR4是表達(dá)于骨髓細(xì)胞的細(xì)胞因子受體，能使中性粒細(xì)胞停留在骨髓中，它的缺失能導(dǎo)致成熟中性粒細(xì)胞在不影響壽命的情況下從骨髓向外周血中遷移。CXCR2的作用與CXCR4相反，它能介導(dǎo)中性粒細(xì)胞的釋放。SDF-1、KC和Groβ分別是CXCR4和CXCR2在骨髓內(nèi)皮細(xì)胞中上的配基，G-CSF能下調(diào)SDF-1表達(dá)并同時(shí)上調(diào)KC和Groβ的表達(dá)，從而導(dǎo)致CXCR4和CXCR2比例失衡引起中性粒細(xì)胞從骨髓釋放。
IL-1、IL-8和IL-17都是哮喘發(fā)病過(guò)程中產(chǎn)生的重要炎癥因子，有文獻(xiàn)報(bào)道卵蛋白致敏的小鼠霧化激發(fā)后肺組織中的IL-17增加，而IL-17能誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌G-CSF同時(shí)促進(jìn)CD34+祖細(xì)胞成熟并向中性粒細(xì)胞分化。Cain等也證明鋁刺激能引起小鼠中性粒細(xì)胞通過(guò)一個(gè)IL-1RI依賴的G-CSF機(jī)制增加，另有文獻(xiàn)證明CXCR2是IL-8在中性粒細(xì)胞上的受體。以上均說(shuō)明IL-1、IL-8和IL-17等因子的變化能通過(guò)G-CSF或CXCR2/CXCR4影響中性粒細(xì)胞的生成與釋放。這些都為哮喘患者中性粒細(xì)胞產(chǎn)生和釋放增多提供了有力的依據(jù)。
2中性粒細(xì)胞邊集與滾動(dòng)
盡管中性粒細(xì)胞占外周血白細(xì)胞比例的50%～70%，但正常情況下它并不附著于血管壁，只有在受到信號(hào)調(diào)節(jié)后才向組織中浸潤(rùn)。炎癥發(fā)生后，隨著液體滲出和血流變得緩慢，毛細(xì)血管后靜脈中的中性粒細(xì)胞離開(kāi)血管的中心部到達(dá)血管的邊緣部，且在內(nèi)皮細(xì)胞表面翻滾并不時(shí)黏附于內(nèi)皮細(xì)胞。
在哮喘發(fā)生過(guò)程中，外界過(guò)敏原刺激氣道使免疫細(xì)胞分泌TNF-α、IL-1β等炎癥因子，它們能誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)化學(xué)引誘物和黏附分子[細(xì)胞間黏附分子（ICAM）、血管間黏附分子（VCAM）]及選擇素（P-選擇素、E-選擇素）。P-選擇素和E-選擇素能與中性粒細(xì)胞表面的P-選擇素配基（PSGI）-1）和L-選擇素結(jié)合，同時(shí)E-選擇素還能與中性粒細(xì)胞上的E-選擇素配基（ESL-1）和CD44結(jié)合。PSGL-1與E-/P-選擇素的結(jié)合使中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞鏈接，E-選擇素和ESL-1相互作用介導(dǎo)中性粒細(xì)胞緩慢滾動(dòng)，而與CD44結(jié)合的E-選擇素也可以介導(dǎo)PSGL-1和L-選擇素重新分配并形成集落從而進(jìn)一步減少滾動(dòng)的速度。選擇素之間的結(jié)合是微弱的，所以滾動(dòng)過(guò)程中的相互作用僅僅維持?jǐn)?shù)秒而且是可逆的。
Holgate等在1995年指出哮喘中的ICAM-1和E-選擇素增加，而且它們與哮喘中中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)有關(guān)，說(shuō)明哮喘過(guò)程中產(chǎn)生的炎癥因子能通過(guò)誘導(dǎo)ICAM-1和選擇素從而影響中性粒細(xì)胞滾動(dòng)。另有研究表明敲除了L-/E-/P-選擇素的小鼠不能被OVA誘導(dǎo)出哮喘癥狀，說(shuō)明選擇素介導(dǎo)的中性粒細(xì)胞的滾動(dòng)在哮喘中發(fā)揮著不可替代的作用。
3中性粒細(xì)胞黏附和跨內(nèi)皮細(xì)胞遷移
黏附和遷移是炎癥反應(yīng)時(shí)中性粒細(xì)胞向炎癥中心聚集以激活一系列殺菌機(jī)制的重要環(huán)節(jié)。中性粒細(xì)胞在活化過(guò)程中主要通過(guò)β2整合素[包括白細(xì)胞功能相關(guān)分子-1（LFA-1）和Mac-1]與血管內(nèi)皮的ICAM和VCAM結(jié)合。化學(xué)增活素例如IL-8、C5a、血小板活化因子、白三烯B4等能通過(guò)中性粒細(xì)胞上的受體激活β2整合素使其與配基的親和力增加并牢固結(jié)合。有文獻(xiàn)報(bào)道β2整合素的缺陷可以引起中性粒細(xì)胞不能建立牢固的黏附并不能滲出血管。LFA-1是介導(dǎo)中性粒細(xì)胞在內(nèi)皮細(xì)胞表面滾動(dòng)和黏附的重要分子。來(lái)自內(nèi)皮細(xì)胞PSGL-1和CD44的信號(hào)能引起LFA-1活化，中性粒細(xì)胞在E-選擇素和P-選擇素之間的滾動(dòng)引起LFA-1擴(kuò)張并且不牢固地黏附于ICAM-1，而LFA-1的完全活化使中性粒細(xì)胞停止?jié)L動(dòng)并牢固地與內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)合。Dunne等用顯微鏡鏡檢發(fā)現(xiàn)Mac-1也與中性粒細(xì)胞滾動(dòng)的慢化有關(guān)，但在牢固黏附中的作用不如LFA-1。
隨著中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞緊密結(jié)合，中性粒細(xì)胞發(fā)生極化并以跨細(xì)胞或跨細(xì)胞旁途徑從血管中游出。中性粒細(xì)胞的跨細(xì)胞旁途徑與PECAM-1、CD99、JAMs、ESAM等有關(guān)而參與跨細(xì)胞途徑的因子包括ICAM-1、PECAM-1和Caveolins等。與中性粒細(xì)胞跨內(nèi)皮細(xì)胞遷移有關(guān)的一些分子密集地表達(dá)于在內(nèi)皮細(xì)胞連接部位，使中性粒細(xì)胞優(yōu)先地以跨細(xì)胞旁途徑遷移。聚集于內(nèi)皮細(xì)胞間連接部位的ICAM-1和ICAM-2通過(guò)與中性粒細(xì)胞上的β2整合素結(jié)合介導(dǎo)中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞連接。一般認(rèn)為ICAM-1介導(dǎo)中性粒細(xì)胞向這些連接部分滾動(dòng)，而ICAM-2則進(jìn)一步介導(dǎo)中性粒細(xì)胞進(jìn)入這些連接部位。如果ICAM-2被阻斷或缺失，那么進(jìn)入內(nèi)皮細(xì)胞之間的中性粒細(xì)胞將不能成功遷移。Mac-1與中性粒細(xì)胞的跨細(xì)胞旁遷移有關(guān)，有人已證實(shí)Mac-1缺失時(shí)中性粒細(xì)胞的跨細(xì)胞遷移從20%增加至80%。
跨過(guò)血管內(nèi)皮細(xì)胞層后，中性粒細(xì)胞還必須通過(guò)基底膜。中性粒細(xì)胞中富含能破壞基底膜膠原和粘連蛋白的蛋白酶，例如彈性蛋白酶、MMP-8、MMP-9，這些酶能通過(guò)產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)退化產(chǎn)物和處理細(xì)胞因子間接地調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞遷移的強(qiáng)度。Tester等證明MMP-8敲除的小鼠不能由LPS誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)。
哮喘發(fā)生過(guò)程中多種炎癥因子（IL-4、IL-5、IL-8、TNF和INF等）表達(dá)增加，其中IL-4可以誘導(dǎo)VCAM-1的表達(dá)，vandeStolpe等發(fā)現(xiàn)可以檢測(cè)到IL-4的患者BALF中的VCAM-1比不能檢測(cè)到IL-4的顯著增高。lomakina等報(bào)道IL-8也參與整合素依賴的中性粒細(xì)胞黏附。這些炎癥因子通過(guò)ICAM-1、VCAM-1及整合素影響中性粒細(xì)胞黏附與跨內(nèi)皮遷移過(guò)程。另外研究發(fā)現(xiàn)哮喘急性發(fā)作時(shí)中性粒細(xì)胞自發(fā)性和刺激性遷移都增加，以上這些都說(shuō)明哮喘患者的中性粒細(xì)胞有較大的遷移能力。
4中性粒細(xì)胞跨上皮細(xì)胞遷移
從血管中游出后，中性粒細(xì)胞必須跨過(guò)上皮細(xì)胞層才能到達(dá)氣道炎癥部位。中性粒細(xì)胞首先與氣道上皮基底膜外側(cè)連接，兩者之間的相互作用可以導(dǎo)致上皮細(xì)胞間連接部位的構(gòu)象改變，引起細(xì)胞間通道的開(kāi)放并幫助中性粒細(xì)胞跨上皮遷移。中性粒細(xì)胞在氣道上皮細(xì)胞間的遷移主要由中性粒細(xì)胞上的β2整合素LFA-1尤其是Mac-1和上皮細(xì)胞中的ICAM-1介導(dǎo)。有文獻(xiàn)報(bào)道，在炎癥刺激時(shí)，中性粒細(xì)胞與上皮細(xì)胞黏附以β2整合素依賴的方式增加。另外中性粒細(xì)胞和上皮細(xì)胞都能表達(dá)CD47，兩者能通過(guò)相關(guān)配基相互結(jié)合并通過(guò)SIRPα轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)使中性粒細(xì)胞在上皮細(xì)胞間穿行。最后通過(guò)中性粒細(xì)胞FcR和頂上抗原、CD11b/CD18與ICAM-1、DAF與CD97的相互作用，中性粒細(xì)胞跨過(guò)上皮細(xì)胞層后黏附于上皮細(xì)胞表面。
與血管內(nèi)皮細(xì)胞不同，支氣管上皮細(xì)胞只表達(dá)ICAM-1，因而P-/E-選擇素和VCAM并不參與中性粒細(xì)胞在支氣管上皮中的遷移。有文獻(xiàn)報(bào)道，ICAM-1能引起氣道炎癥細(xì)胞的增加和氣道高反應(yīng)性，而敲除了ICAM-1基因后這些改變降低。一些體外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)證明支氣管上皮細(xì)胞中的ICAM-1表達(dá)很低，但有實(shí)驗(yàn)表明哮喘患者支氣管上皮細(xì)胞中的ICAM-1比正常人的顯著增加。另有文獻(xiàn)表明受到刺激的支氣管上皮細(xì)胞中的β2整合素增多。這些都說(shuō)明中心粒細(xì)胞跨上皮細(xì)胞遷移參與哮喘的發(fā)病過(guò)程。
5中性粒細(xì)胞在組織中遷移
中性粒細(xì)胞一旦進(jìn)入炎癥部位便在趨化因子的誘導(dǎo)下快速地向炎癥中心遷移。中性粒細(xì)胞能通過(guò)TLR和G蛋白耦聯(lián)受體檢測(cè)到LPS、TNF、IL-8等成分而上調(diào)自身的遷移活性并向炎癥部位聚集。
IL-8自從被發(fā)現(xiàn)以來(lái)就被認(rèn)為是重要的中性粒細(xì)胞趨化因子，它在急性炎癥的中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)中起關(guān)鍵作用。很多細(xì)胞例如氣道上皮細(xì)胞能在受到LPS、IL-1和TNF等刺激后快速地產(chǎn)生大量的IL-8。Shannon等表明重癥哮喘中的IL-8表達(dá)上調(diào)。Th17細(xì)胞近年來(lái)在哮喘發(fā)病機(jī)制中受到越來(lái)越多的關(guān)注，它能通過(guò)IL-17介導(dǎo)中性粒細(xì)胞向炎癥部位聚集。另外IL-17也能通過(guò)產(chǎn)生IL-8誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞炎癥，其中痰IL-17A的濃度與臨床哮喘的嚴(yán)重程度相關(guān)。
TNF、LPS等在炎癥中性粒細(xì)胞的趨化中也起重要作用，有文獻(xiàn)報(bào)道糖皮質(zhì)激素抵抗的哮喘BALF中的LPS和活化LPS信號(hào)相關(guān)的基因比糖皮質(zhì)激素敏感的哮喘中的高，且支氣管灌洗細(xì)胞中的IL-8的mRNA表達(dá)量與BALF中的LPS的量呈正相關(guān)。
哮喘中調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞趨化的機(jī)制是十分復(fù)雜的。細(xì)菌產(chǎn)物、細(xì)胞因子、化學(xué)增活素等都能通過(guò)改變中性粒細(xì)胞的細(xì)胞結(jié)構(gòu)或改變中性粒細(xì)胞內(nèi)的G蛋白耦聯(lián)受體信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)等途徑調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞的趨化。中性粒細(xì)胞向炎癥部位聚集是固有免疫反應(yīng)的重要組成部分，但過(guò)度的中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)將引起宿主組織損傷。在以中性粒細(xì)胞為主的哮喘中，中性粒細(xì)胞趨化反應(yīng)紊亂，使其大量聚集釋放細(xì)胞毒性介質(zhì)從而對(duì)機(jī)體造成損傷，更好地了解中性粒細(xì)胞趨化的機(jī)制可以改善哮喘的治療。
6展望
哮喘是臨床常見(jiàn)病、難治病，目前最有效的治療藥物是糖皮質(zhì)激素，但研究表明許多中性粒細(xì)胞為主的哮喘用糖皮質(zhì)激素治療無(wú)效。中性粒細(xì)胞遷移是引起中性粒細(xì)胞增多的基本途徑，參與其中的每個(gè)因子的變化均可以影響中性粒細(xì)胞的最終表達(dá)水平，因此通過(guò)干預(yù)其中的某些關(guān)鍵因子可能減少中性粒細(xì)胞遷移從而達(dá)到治療哮喘的目的，為治療哮喘提供新的思路。目前中性粒細(xì)胞遷移的分子機(jī)制仍不十分明了，因此研究其機(jī)制仍有廣闊的前景，詳細(xì)了解中性粒細(xì)胞遷移過(guò)程中的分子機(jī)制將為中性粒細(xì)胞哮喘的治療提供更多思路。
(實(shí)習(xí)編輯：潘熾彬)
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