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支气管哮喘与Th1/Th2失衡研究进展

时间:2009-07-22 09:29 来源:www.lunwen163.com 作者:163论文网 点击:

  许多研究表明,哮喘是一种免疫性疾病,其中T淋巴细胞控制着炎症反应[1]。近年来的研究认为辅助性T淋巴细胞(T helper cell, Th)两种亚型Th1、Th2的失衡是哮喘发病的重要机制[2]。Th1和Th2之间存在着交互调节的关系[3],即Th1/Th2功能平衡。

  1Th1/Th2平衡

  1986年,Mosmann等[4]发现小鼠的CD4+T细胞株按产生细胞因子的类型和生物学功能,可分为Th1和Th2两种类型。之后,Maggi等[5]发现,人类也有类似小鼠的Th1和Th2亚群。

  1.1Th细胞的产生  Th1和Th2是由同一Th前体细胞群分化而来,这种前体细胞可能属于尚未接受抗原刺激的静止Th细胞,被命名为Th0,它们分泌细胞因子,既产生IL2,又产生IL4。正常机体中,Th0按一定比例向Th1和Th2分化。Th2主要介导体液免疫应答,辅助B细胞合成IgE,主要负责非吞噬作用的宿主防御功能;Th1主要介导细胞免疫应答和迟发性超敏反应(炎症反应),并辅助B细胞产生与吞噬作用有关的抗体(IgM、IgG、IgA),但不产生IgE。两者以相互拮抗和自身促进的方式形成复杂有序的细胞因子网络,分别行使各自不同的生理功能,调节正常的免疫应答[6]。Th1和Th2之间的动态平衡对维持机体的正常功能十分重要[7]。

  在完成分泌细胞因子的功能后,部分Th细胞逐渐凋亡,部分演变为记忆性T细胞。这些记忆性T细胞可长期存在,并维持Th1或Th2细胞形态和功能,再接受同种抗原刺激后,可分泌同种细胞因子。因此,一旦抗原特异性的Th2介导的免疫应答形成,可在肺等炎症部位长期存在[8]。

  1.2Th细胞分化的基因调控 尽管对Th1、Th2细胞产生的分子机制仍未完全阐明,但近来的研究认为,对影响Th1、Th2分化的细胞因子微环境可以在转录水平进行调控,包括染色体重排、组织特异性转录因子及靶基因的激活[8]。Th1和Th2的分化方向受其特异的基因序列调控,不同的细胞因子、抗原种类和浓度及协同刺激分子决定了不同调控序列的激活,这一过程严格地受特异的转录因子的调节。表达于T淋巴细胞上的T盒(Tbox expressed in T cells, Tbet)、干扰素调节因子1 (interferon regulatory factor 1, IRF1)、信号转导与转录激活因子4(signal transducer and activators of transcription 4, STAT4)等是控制Th1分化的转录因子,它们可能通过结合目的基因的特异位点,诱导IL2、干扰素γ(interferon γ, IFNγ)等Th1细胞因子的基因表达或抑制IL4、IL10等Th2细胞因子的基因表达,从而驱使其向Th1功能分化偏移。而GATA3、STAT6等是控制Th2分化的转录因子,调节Th2细胞因子的基因表达,驱使其向Th2功能分化[9]。

  Agarwal等[10]在研究T细胞亚群特殊细胞因子基因表达时提出,Th1或Th2细胞的分化主要通过两个步骤:一是T细胞在抗原刺激下,染色体结构发生重排,使Th2特异性转录因子GATA3接近转录的DNA序列;二是这些组织特异性的转录因子协同其它转录因子,如活化转录因子活化蛋白1 (activator protein 1, AP1)和活化T细胞核因子 (nuclear factor of activated T cell,NFAT),诱导Th2细胞基因转录。NFAT也被证明可激活IL4的启动,在Th1和Th2中都存在。AP1在许多类型的细胞中都有表达,被证明在Th2源性细胞因子基因表达中起重要作用;在接下来的过程中,记忆性或效应T细胞在接触抗原激发后,转录因子如AP1快速诱导和协同已存在的转录因子如GATA3,激活Th2细胞内的IL4、IL5及IL13的基因转录。

  GATA3是Th2细胞分化及Th1和Th2平衡的关键调节因子。GATA3作为转录因子,属于GATA转录因子家族。可结合WGATAR (W=A/T; R=A/G) DNA序列,WGATAR序列是进化上高度保守的锌指结构。GATA家族共有六个成员(GATA1~GATA6)。静止期Th细胞表达低水平的GATA3 mRNA,但GATA3在Th2细胞分化过程中,表达迅速上调,而在Th1细胞分化过程中下调[11]。Siegel等[12]首先阐述了GATA3在Th2源性细胞因子表达中的作用,认为GATA3的结合位点可能是IL5的启动子,但除IL5外,其它Th2源性细胞因子的GATA3结合位点尚未得到鉴定。

  STAT6在Th2细胞分化的初始阶段起作用。STAT对特定的细胞因子有选择作用[13],在细胞因子的作用下,Jak激酶家族磷酸化STAT,使STAT蛋白发生二聚化和核定位,从而诱导目的基因的转录。IL4和其受体结合可导致JakI和JakJ磷酸化STAT6,最终使IL4调节基因,如IL4R、FcR和MHCⅡ类分子基因转录[13]。IL13也可通过STAT6蛋白磷酸化启动靶基因的转录。

  2Th1/Th2平衡与哮喘

  自从Mosmann等[4]首先描述了小鼠T细胞亚群有Th1及Th2之分以来,许多学者聚焦于此来描述过敏。Th1/Th2平衡消长是机体免疫反应调节的基本方式,正常情况下,两者处于一种平衡状态,遗传变异及环境因素的变化可使两者的平衡优势改变,从而导致与Th1或Th2型反应有关的一些变应性疾病的发生发展[9]。许多研究证明,Th1/Th2平衡失调不仅在哮喘的发病,而且在整个炎症过程,乃至气道重建过程中,都起着非常重要的作用。

  2.1哮喘形成于生命早期  很多研究证实哮喘形成于生命早期,由于在子宫内暴露于某种因素,反应性引起Th1/Th2比例关系趋向于Th2占优势[14]。一项在公立学校的学生中进行的调查显示:儿童中哮喘及喘病的高罹患率源于母亲怀孕期间的吸烟习惯[15]。对挪威奥斯陆出生的2 531名儿童进行的一次长达4年的队列人群调查结果显示:怀孕期间的子宫合并症(如产前出血、宫缩提前、胎盘机能不全及子宫生长受限)加大了儿童期患哮喘及过敏性鼻炎的危险性,而妊娠相关的合并症(如剧吐、妊高征及先兆子癫)却无此作用[16]。

  2.2气道炎症过程  哮喘是一种下呼吸道的慢性炎症性疾病,它代表着炎症细胞与常驻细胞间错综复杂的相互作用。嗜酸性粒细胞(eosinophilic granulocyte, Eos)、肥大细胞(mast cell, MC)及淋巴细胞是哮喘时气道的主要炎症细胞。由CD4+T淋巴细胞介导的免疫应答在气道炎症进展中起到至关重要的作用。虽然机制复杂,但简而言之,哮喘的表现型实际上取决于CD4+T淋巴细胞的两个亚群――Th1及Th2细胞之间的平衡变化关系。不同类型的外界刺激引发机体不同类型的免疫防御,并且引起Th0细胞向Th1或Th2细胞分化。Th1细胞主要负责吞噬外来物及防御普通细菌感染;而当感染中遇到较大的病原体(如蠕虫)而不能被吞噬时,Th2细胞被激活。

  人们观察到Th2优势是特应性哮喘形成及进展的关键性机制,但哮喘的表现型并非由Th2细胞数量的单独性升高决定,而是由于Th1/Th2比例关系趋向于Th2占优势。来源于Th1的细胞因子可抵消Th2细胞产生的细胞因子之作用,并