茅駿霞,龐雨,張雪,尹磊淼,張丞,徐玉東,楊永清
·綜 述·
針灸防治支氣管哮喘的免疫調節機制研究進展
茅駿霞1,龐雨1,張雪1,尹磊淼1,張丞2,徐玉東1,楊永清1
(1.上海市針灸經絡研究所,上海 200030;2.海軍軍醫大學,上海 200433)
針灸防治支氣管哮喘歷史悠久、療效肯定,可以通過相關免疫分子機制及蛋白調控靶點起到調節免疫作用。通過回顧近年來關于針灸防治支氣管哮喘免疫機制研究,總結發現針灸可從多個方面調節免疫功能,發揮防治支氣管哮喘作用,分別是免疫啟動階段,下調肺內樹突狀細胞數量、抑制T細胞活化;免疫反應階段,調節T細胞亞群平衡和比例,誘導嗜酸性粒細胞凋亡,調節免疫球蛋白的表達水平,參與調節細胞因子IL-4、IL-5、IL-13等分泌,減輕氣道過敏性炎癥;效應階段,調控關鍵信號分子PI3K/AKT等,改善氣道結構重塑。今后的研究應當進一步深度挖掘和闡明針灸防治支氣管哮喘免疫作用的物質基礎和分子機制,從針灸出發創新哮喘防治策略,推動其在支氣管哮喘治療領域更好的應用和發展。
針灸療法;支氣管哮喘;機制研究;綜述
支氣管哮喘是由多種細胞和炎性組分參與的氣道慢性炎性反應,主要表現為氣道黏膜水腫和高反應性,出現廣泛多變的可逆性氣流受限、氣道結構重塑[1]。據報道全球約有3億人患有支氣管哮喘[1],中國臨床哮喘的患病率為1.42%,隨著城市化進程的加快,我國哮喘發病率不斷升高,其中兒童哮喘發病率逐年遞增,僅上海地區1990年、2000年和2010年兒童患病率分別為1.50%、3.34%和5.73%[2-5]。支氣管哮喘的發病機制涉及諸多因素,以免疫異常表現尤為明顯,與多種免疫細胞、細胞因子以及炎性介質相關。支氣管哮喘屬于中醫學“哮病”“喘證”范疇,針灸治療哮喘歷史悠久,療效肯定。它可以通過調控相關免疫細胞通路及蛋白質靶點防治支氣管哮喘,具有免疫調節作用,且無不良反應,在臨床上得到廣泛應用。現將近年來針灸防治支氣管哮喘的免疫調節機制研究進展概述如下。
樹突狀細胞是一類功能強大的專職抗原提呈細胞(Antigen Presentation Cells, APC),它是介導機體固有免疫和獲得性免疫的橋梁[6]。支氣管哮喘的炎癥反應主要為輔助性T淋巴細胞Ⅱ(T helper 2 cells, Th2)介導的免疫反應,位于氣道上皮細胞基底部的肺內DC直接接觸攝取抗原后,其表面的主要組織相容性復合體Ⅱ類分子(Major Histocompatibility Complex Ⅱ molecules, MHC Ⅱ)上表達特定肽段信息并呈遞給初始T細胞(Na?ve T Cells, Th0 cells),激活特異性CD4﹢T細胞,從而誘導Th2細胞免疫的發生(見圖1)[7]。實驗表明,穴位貼敷法能顯著下調哮喘模型大鼠DC數量,抑制肺內炎癥水平。與模型組相比,穴位貼敷組大鼠肺內DC表面分子表達水平、血清卵清蛋白(OVA)特異性IgE水平、肺泡灌洗液(BALF)IL-4、IL-5水平均有差異(<0.05),而與正常組比較,均無統計學差異(>0.05)[8]。

圖1 支氣管哮喘免疫機制圖
針灸能降低CD4﹢T細胞活化水平,抑制Th2類免疫反應。CD69是一種T細胞表面早期活化標記物,當哮喘被激發后,遷移至肺中的約80%抗原特異性T細胞表面表達CD69[9]。研究證實,足三里穴位注射蘇子注射液能顯著降低小鼠哮喘模型CD4﹢T細胞、CD3e﹢/CD69﹢T細胞的表達,降低T細胞活化水平,減少Th2類細胞因子的分泌,降低免疫球蛋白IgE水平[10]。
哮喘氣道免疫炎癥與Th1/Th2細胞免疫平衡密切相關,正常情況下,輔助性T淋巴細胞亞群Th1/Th2細胞在機體內維持一個相對平衡狀態,當機體受到體內外各種因素影響,Th1/Th2細胞免疫失衡向Th2偏移,導致IgE的水平升高、嗜酸性粒細胞(Eosinophils, EOS)的增殖活化、氣道黏液病理性增多以及平滑肌細胞高反應性[11-12]。研究表明,針灸能調節Th1/Th2失衡,糾正免疫功能紊亂。電針治療哮喘模型大鼠能明顯升高肺組織和肺泡灌洗液中Th1類細胞因子IL-1和IFN-g水平,降低Th2類細胞因子IL-4、IL-10水平和炎性介質NO和白三烯水平[13]。臨床運用冬病夏治穴位貼敷療法治療哮喘兒童100例,治療1年后與對照組比較,實驗組患者IL-2、IFN-g水平顯著升高,IL-4、IL-5、IL-13顯著降低,1年內復發率降低,表明穴位貼敷法冬病夏治哮喘能促進細胞免疫向Th1漂移[14]。研究表明利用天灸治療哮喘模型大鼠,觀察大鼠肺組織中Th1和Th2細胞具有代表性的特異性轉錄因子T-bet和GATA-3表達水平和細胞因子,發現治療組T-bet mRNA顯著提高,而GATA-3 mRNA表達明顯減少[15]。證明天灸從細胞轉錄因子層面調節Th1/Th2細胞平衡,能明顯減輕哮喘大鼠的氣道炎癥,且隨時間的延長療效增加,具有明顯的時效性。
調節性T細胞(regulatory T cell, Treg)是T細胞一個特定的亞群,Treg細胞特異性表達細胞轉錄因子Foxp3和T細胞早期活化標記物CD25,活化后能抑制Th2細胞的增殖與活化,分泌IL-10等炎癥抑制性細胞因子,起到下調免疫應答、維持自身免疫耐受以及抑制自身免疫疾病發生的作用[16-17]。研究證實,電針刺激足三里穴,能增加OVA誘導的哮喘模型小鼠的CD25﹢CD4﹢Foxp3﹢Treg細胞數量,增強Treg細胞功能,明顯抑制氣道和肺內血管周圍炎性細胞浸潤,降低血清IgE和Th2類細胞因子水平,調節免疫[18]。
輔助性T細胞17(T helper cell, Th17)是近幾年發現的另一個T細胞亞群,與Treg細胞作用相反,主要通過分泌IL-17、IL-22、TNF-a等多種細胞因子促進支氣管哮喘的慢性炎癥反應[19]。實驗證實,針刺能下調OVA誘導的哮喘小鼠血清IL-17A、IL-17F、IL-22等Th17細胞因子水平,降低肺泡灌洗液中CD4﹢IL-17A﹢細胞數量,增加CD4﹢Foxp3﹢細胞數量[20]。此外針灸還能抑制Th17轉錄因子RORgt、p65和抑制性NF-kB激酶a(IKKa)蛋白表達,調節Th17和Treg平衡和NF-kB通路。研究表明利用艾灸治療大鼠OVA哮喘模型,結果顯示,艾灸可以通過抑制RORgt轉錄因子表達,下調炎性反應因子IL-17含量,降低氣道內中性粒細胞水平,從而達到減輕中性粒細胞哮喘炎性反應的作用[21]。
細胞因子是由免疫細胞及組織細胞分泌的在細胞間發揮相互調控作用的一類小分子可溶性多肽蛋白,通過結合相應受體調節細胞生長分化和功能,調節免疫應答。許多細胞因子被認為是造成支氣管哮喘過敏性炎癥和氣道損傷的重要介質,如IL-1b、IL-4、IL-5、IL-8、IL-13、IL-17、IL-33、TNF-a等[22-25]。研究表明,針灸可以通過調節細胞因子的合成和分泌,維持機體內環境穩態,起到雙向調節免疫的作用。實驗證實,運用針灸治療OVA致敏的哮喘模型小鼠,結果發現針灸能有效降低實驗組小鼠肺泡灌洗液中白細胞、中性粒細胞、淋巴細胞和EOS數量,抑制炎癥因子TNF-a、IL-1b、IL-5和嗜酸性粒細胞趨化因子(eotaxin)分泌,調節氣道高反應性和免疫功能[26]。研究顯示運用穴位埋線聯合穴位貼敷治療咳嗽變異性哮喘患者120例,治療后穴位貼敷組細胞因子IL-8、TNF-a水平和癥候積分顯著降低,與對照組有明顯差異,治療組總有效率為93.3%[27]。
EOS是白細胞的一種,是引起過敏性炎癥的效應細胞,主要是由Th2類細胞因子如IL-5、IL-13、嗜酸性粒細胞趨化因子等募集到肺內[28]。EOS釋放嗜酸性粒細胞陽離子蛋白(eosinophil cationic protein, ECP)、活性氧分子(reactive oxygen species, ROS)、細胞因子、白三烯等炎性介質引起炎癥反應[29]。Fas和Bcl-2是一對與EOS凋亡相關的促凋亡和抑凋亡基因。研究表明,針灸能減少EOS數量,誘導EOS凋亡,抑制免疫球蛋白IgE產生。研究發現針刺足三里可上調哮喘大鼠Fas mRNA表達,下調Bcl-2 mRNA的表達,降低組織中EOS數量,提高氣道周圍組織EOS凋亡率,減輕氣道局部EOS浸潤狀態,阻斷炎癥介質釋放,緩解平滑肌痙攣[30]。臨床研究選取60例哮喘慢性持續期患者,隨機分為熱敏灸組和傳統溫和艾灸組,治療后兩組血清ECP、一氧化氮(NO)及痰液EOS均顯著下降,熱敏灸組血清ECP及痰液EOS的下降程度比對照組更顯著[31]。
與EOS相似,肥大細胞(Mast cells)也是一種重要的炎癥反應細胞。研究表明,氣道和肺內的肥大細胞與支氣管哮喘的發病密切相關,當肥大細胞表面免疫球蛋白受體(FceR I)與B細胞分泌的免疫球蛋白IgE結合后,肥大細胞被激活分泌炎性介質,包括半胱氨酰、白三烯、組胺、前列腺素、細胞因子等,引起炎癥反應[32]。研究表明,針刺能通過減少特異性抗體與肥大細胞表面相關受體結合,減少前列腺素、組胺等炎癥介質釋放,穩定肥大細胞膜,改善肥大細胞脫顆?,F象[33]。
免疫球蛋白(即抗體,immunoglobulin, Ig)是機體免疫細胞被抗原激活后,B細胞分化成熟為漿細胞后所合成、分泌的一類能與相應抗原特異性結合的具有免疫功能的球蛋白。IgE是正常人血清中含量最少的Ig,與嗜堿性細胞、肥大細胞膜表面的受體特異性結合后,細胞分泌組胺一類的炎性介質,促進炎癥反應。針灸能調節IgE、IgG、IgA,減輕氣道炎癥反應。臨床研究觀察微創埋線對小兒咳嗽變異性哮喘血清免疫球蛋白及血小板活化因子的影響,發現觀察組治療后血清總IgE、IgG、IgA、PAF水平的改善情況明顯優于對照組(<0.05),證實微創埋線可降低IgE介導的過敏反應,減少氣道變態反應性炎癥[34]。臨床觀察采用溫陽利氣配穴針刺治療哮喘持續期,觀察針刺對患者免疫功能的影響,治療后患者血清IgE較治療前顯著降低,肺功能FEV1、FVC、PEF值提高,說明溫陽利氣配穴法能調節機體免疫應答,改善哮喘癥狀[35]。
在慢性炎癥的刺激下,支氣管哮喘患者會發生氣道重塑,以細胞外基質聚集、氣道平滑肌細胞(Airway Smooth Muscle Cell, ASMC)增生、新生血管形成、炎癥細胞浸潤和腺體肥大為主要特征。氣道重塑是氣道不可逆阻塞和氣道高反應性的重要原因,也是頑固性哮喘的重要病理生理基礎[36]。
PI3K/AKT通路是調節氣道平滑肌細胞增生的重要信號通路,能正向調節ASMC和氣道上皮細胞的增殖。AKT是一種絲氨酸/蘇氨酸特異性蛋白激酶,是PI3K信號轉導通路中的一個重要分子,AKT的表達量可以間接反映PI3K的活性[37-38]。實驗研究觀察針刺對支氣管哮喘大鼠肺組織PI3K蛋白以及AKT蛋白表達的影響,結果發現針刺組哮喘模型大鼠肺組織PI3K蛋白和AKT蛋白表達顯著降低,而模型組大鼠氣道周圍多種炎癥細胞浸潤和聚集,支氣管平滑肌痙攣,管腔狹窄;針刺組和阻斷劑霧化組有少量炎性細胞,管腔狹窄和管壁增厚程度較模型組輕。表明針灸能抑制PI3K/AKT信號通路的表達,減輕哮喘氣道重塑的作用[39-40]。
TGF-b1(Transforming Growth Factor-b1, 轉化生長因子b1)是哮喘氣道重塑的重要調控因子,與細胞外基質沉積有關,會加重上皮細胞受損,促進ASMC、肌成纖維細胞增殖,導致氣道上皮纖維化,氣道壁增厚,直接參與哮喘氣道結構重塑。實驗表明運用穴位貼敷療法觀察慢性哮喘小鼠氣道重塑的情況,與模型組比較,穴位貼敷組小鼠肺組織TGF-b1和Smad 3蛋白表達均下降(<0.05),小鼠氣道阻力、WAt/Pi、WAm/Pi顯著下降(<0.05)[41],表明穴位貼敷可通過下調慢性哮喘小鼠氣道TGF-b1/Smad 3通路減輕氣道炎癥反應和氣道重塑的發生[42]。
支氣管哮喘的發病與發展是一個多因素參與的復雜過程,機體的免疫功能起到了關鍵的作用,其中免疫細胞、細胞因子、免疫活性物質等構成了一個相互關聯的網絡,目前支氣管哮喘臨床用藥以糖皮質激素配合b2受體激動劑為主,療效局限,有一定不良反應,無法根治哮喘。不同于藥物療法,針灸治療通過針刺、艾灸、穴位貼敷等方式,配合一定手法刺激腧穴或經絡,多途徑、多靶點調動機體自身固有的免疫調節能力來防治哮喘。針灸在哮喘不同病理階段均發揮重要的免疫調節作用,在哮喘免疫反應早期,能降低樹突狀細胞數量,抑制T細胞活化,發揮預防哮喘發作的作用;在哮喘炎癥發展期,能調節Th1/Th2細胞免疫平衡、抑制炎癥細胞因子表達、調控EOS和肥大細胞功能,發揮抑制氣道炎癥作用;氣道炎性損傷導致的氣道重構期,針灸通過調控PI3K/Akt信號通路和氣道TGF-b1改善氣道結構的變化,進而緩解哮喘癥狀。
雖然針刺在哮喘復雜的氣道免疫炎癥網絡中發揮系統性多靶點的調節作用,但是針灸發揮調節作用的免疫環節以及靶細胞之間的相互關聯還不清楚,特別是針灸如何預防哮喘發病以及加重的相關作用機制未見有文獻報道。在今后的研究中,需要在現有研究發現的基礎上對針灸作用的不同關鍵環節和關鍵細胞深入研究,運用新的分子生物學研究方法,發掘針灸免疫調節的效應物質基礎和作用分子機制,進而從針灸出發創新哮喘的防治策略,并推動針灸在支氣管哮喘和其他過敏性疾病治療領域更好的應用和發展。
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Research Progress on Immunomodulatory Mechanism of Acupuncture-moxibustion in Prevention and Treatment of Bronchial Asthma
-1,1,1,-1,2,-1,-1.
1.,200030,; 2.,200433,
Acupuncture-moxibustion has a long history and definite therapeutic efficacy in the prevention and treatment of bronchial asthma. It can regulate the immune function via the relevant immune molecular mechanisms and protein regulatory targets. By reviewing the studies on the immune mechanism of acupuncture-moxibustion in the prevention and treatment of bronchial asthma in recent years, it is concluded that acupuncture-moxibustion can play a role in the prevention and treatment of bronchial asthma through regulating the immune function from multiple aspects, including: down-regulating the number of dendritic cells in the lungs and inhibiting the activation of T cells in the stage of immune initiation; regulating the balance and ratio between the T cell subsets, inducing the apoptosis of eosinophils, regulating the expression levels of immunoglobulins, participating in the modulation of the secretion of cytokines interleukin (IL)-4, IL-5 and IL-13, and alleviating the allergic inflammation in the airway in the stage of immune response; modulating key signals such as PI3K/AKT to improve the airway reconstruction in the effect stage. Future studies should further explore and clarify the material basis and molecular mechanism of acupuncture-moxibustion in the prevention and treatment of bronchial asthma, innovate asthma prevention and treatment strategies based on acupuncture-moxibustion, and promote its application and development in bronchial asthma treatment.
Acupuncture-moxibustion; Bronchial asthma; Mechanism study; Review
R2-03
A
10.13460/j.issn.1005-0957.2020.01.0110
1005-0957(2020)01-0110-06
2019-07-03
國家自然科學基金項目(81973951,81973952);上海市衛生和計劃生育委員會科研課題(201640133);上海中醫藥大學杏林中青年人才培養項目
茅駿霞(1986—),女,2016級博士生,Email:maojunxia009@163.com
徐玉東(1981—),男,副研究員,Email:xydong0303@126.com;
楊永清(1964—),男,研究員,博士生導師,Email: dryqyang@163.com