針灸對哮喘相關免疫細胞調節作用的研究進展

張雪,程覓,史陽琳,盧進,尚盼盼,楊永清,2,徐玉東,2

(1.上海中醫藥大學附屬岳陽中西醫結合醫院,上海 200437;2.上海市針灸經絡研究所,上海 200030)

哮喘是一種嚴重影響人類健康的呼吸系統疾病,具有較高的發病率,目前全球約有 3億多人受到哮喘的影響[1],其主要病理特征是慢性氣道炎癥、氣道高反應性、氣道狹窄和重塑[2]。其中,氣道炎癥是最重要的病理變化,并決定氣流受限和氣道高反應性的程度。哮喘的發病機制非常復雜,在免疫機制方面,當機體接觸到過敏原后,抗原遞呈細胞包括樹突狀細胞、巨噬細胞等將抗原提呈給T淋巴細胞,并促使T細胞向Th2和Th17方向分化,Th2和Th17細胞通過產生和釋放IL-4、IL-5、IL-13、IL-17A等細胞因子,促進B淋巴細胞合成 IgE,并誘導嗜酸性粒細胞及肥大細胞的活化,誘發氣道慢性炎癥。由此可見,哮喘氣道炎癥是由多種免疫細胞、細胞因子和炎癥介質共同參與的級聯免疫反應[3]。

針灸是中醫治療哮喘的獨特療法,療效確切且無毒副作用,在臨床應用廣泛?，F代醫學研究發現針灸療法主要通過對神經-免疫-內分泌網絡的調節發揮治療作用[4],研究表明,針灸治療哮喘具有顯著的免疫調節作用,可以對哮喘機體的抗原提呈細胞、Th細胞、嗜酸粒細胞、肥大細胞等免疫細胞產生多靶點和多途徑的調節作用,通過整體調節保持哮喘機體的免疫自穩態。本文就針灸對哮喘炎癥免疫細胞調節作用的研究進展進行綜述,為進一步研究針灸抗哮喘的免疫調節作用機制提供充分的文獻依據。

1 針灸對抗原提呈細胞的調節作用

抗原提呈細胞(antigen presenting cells,APC)是在機體特異性免疫應答過程中攝取、加工和處理抗原,并將抗原信息提呈給T淋巴細胞的一類免疫細胞。其中,專職APC組成性表達MHC Ⅱ類分子和T細胞活化所需的共刺激分子和黏附分子,包括樹突狀細胞、巨噬細胞、B淋巴細胞等;非專職APC僅在炎癥因子刺激下才誘導性表達 MHC Ⅱ類分子和共刺激分子,包括內皮細胞、成纖維細胞、上皮及間質細胞等[5]。

樹突狀細胞(dendritic cells,DC)來源于造血干細胞,由骨髓樣干細胞和淋巴樣干細胞分化發育而來,廣泛分布在包括肺臟在內的大多數器官中。DC作為目前已知抗原提呈能力最強的專職 APC,是聯接固有免疫和適應性免疫的橋梁,參與哮喘發病以下兩個階段[6],第一階段DC識別、攝取抗原,并移行到次級淋巴組織;第二階段,在淋巴組織中激活初始 T細胞,使其分化成相應的效應T細胞,發揮免疫應答作用。哮喘的發病機制中,DC啟動并誘發 Th2細胞優勢應答,Th1/Th2功能失衡,導致嗜酸性粒細胞、肥大細胞、淋巴細胞聚集并釋放促炎性細胞因子,從而引起氣道炎癥[7]。在炎癥狀態下針灸干預對DC功能具有一定調節作用,針刺聯合干擾素治療肝炎后DC表面CD86表達升高,分泌的細胞因子IL-12、IFN-γ的含量均明顯增加,療效優于單純干擾素組,說明針刺在治療肝炎過程中提高機體抗病毒的能力與增強 DC的功能密切相關[8]。Dong H等[9]的研究表明,針刺能夠調控DC的數量、遷移和細胞因子分泌,影響小鼠子宮內膜的血管生成,說明對 DC功能的調控是針刺治療疾病的重要作用途徑之一。迄今為止,針刺對哮喘機體DC功能的調控作用模式尚不清楚,DC在針刺抑制哮喘Th2免疫炎癥中的作用和機制所知甚少。這些問題的研究對于揭示針刺抑制哮喘Th2型炎癥反應的免疫學機制以及發現哮喘潛在治療靶點有重要意義。

巨噬細胞(macrophages,mφ)來源于骨髓中的前體細胞分化的單核母細胞,是一種單核細胞,通過吞噬作用殺滅和清除病原體及異物,介導炎癥反應并發揮免疫調節及抗原提呈的功能[10]。針灸能夠選擇性調控巨噬細胞的吞噬功能,在生理狀態下,針灸對巨噬細胞的吞噬功能無顯著影響;病理狀態下針灸能增強其吞噬能力[11]。研究表明,針刺干預免疫抑制大鼠,能增強腹腔巨噬細胞的吞噬功能,巨噬細胞分泌的血清溶菌酶水平并無顯著變化,說明針刺并不影響巨噬細胞的數量[12]。艾灸治療也能增強巨噬細胞的吞噬功能,清除病原體,減輕機體炎癥反應[13]。

根據活化后細胞表面標志及功能的差異,巨噬細胞大體可分為M1(經典活化巨噬細胞)和M2(替代活化巨噬細胞)型。M1型巨噬細胞由 IFN-γ和細菌脂多糖LPS誘導和激活,分泌促炎因子驅動炎癥反應;M2型巨噬細胞由Th2細胞因子IL-4和IL-13誘導和激活,可分泌抑炎細胞因子參與抗炎反應[14-15]。臨床研究發現支氣管哮喘患者肺內 M2型巨噬細胞的數量顯著高于正常對照組[16]。Ford AQ等[17]研究表明,腹腔注射IL-4Rα＋M2型巨噬細胞可增加肺組織的過敏性炎癥反應。Pai HJ等[18]開展的多中心隨機對照臨床試驗結果顯示,針灸治療能顯著改善哮喘患者的呼吸功能和臨床癥狀,降低痰液中嗜酸性粒細胞和中性粒細胞的數量,同時,顯著提高巨噬細胞數量并抑制氣道炎癥。另外,針灸能夠調控巨噬細胞極化,通過抑制 M1細胞極化,增強M2細胞極化促進IL-10的分泌,發揮抗炎作用[19-20]。但是針灸能否調控哮喘機體巨噬細胞的極化,及其調控模式目前尚不清楚。

2 針灸對T淋巴細胞的調節作用

2.1 調節Th1/Th2細胞反應平衡

T淋巴細胞,尤其是 CD4﹢輔助性 T淋巴細胞(Th)在哮喘氣道炎癥病理過程中發揮了主導性作用[21],Th1和Th2細胞是最早發現的Th細胞亞群。Th1細胞主要分泌IL-2、IFN-γ和TNF-β,活化巨噬細胞和引起細胞毒作用,介導細胞免疫,調節免疫抗感染的功能;Th2細胞主要分泌 IL-4、IL-5、IL-9和 IL-13[22],活化 B細胞產生免疫球蛋白,介導體液免疫[23],促進變態反應性疾病的發生。哮喘是一種Th2型細胞占主導的Th1/Th2比例失衡的免疫疾病,Th1/Th2平衡失調在哮喘的發病、炎癥形成和氣道重構等過程中發揮重要作用[24]。

研究表明,針灸治療能夠抑制哮喘 Th2細胞數量和活性,調節機體Th1/Th2免疫平衡,改善哮喘Th2型免疫炎癥癥狀。Dong M等[25]發現針刺可減輕氣道高反應性,抑制炎癥細胞浸潤,增加肺組織中 CD4﹢Foxp3﹢的細胞數量及IFN-γ的表達,降低血清中IL-5、IL-13和IL-17A的水平,提示針刺可以通過增強Th1和Treg的活性來減輕過敏性氣道炎癥,調節哮喘小鼠 CD4﹢T細胞亞型的平衡。Jeong HJ等[26]研究了高麗手針療法對哮喘患者外周血細胞因子產生的調節作用,結果發現高麗手針療法可提高血清IFN-γ與IL-4含量,糾正Thl/Th2的失衡狀態,具有良好的治療哮喘的作用。Carneiro ER等[27]針刺肺俞、大椎、定喘等穴干預小鼠哮喘模型,結果顯示電針能顯著降低哮喘小鼠肺泡灌洗液(BALF)中IL-4和IL-10的分泌水平,提高IL-1和 IFN-γ的分泌水平,表明電針抑制哮喘炎癥與其調控Th1/Th2平衡相關。

2.2 調節Th17/Treg細胞反應平衡

Th17細胞是以分泌細胞因子IL-17為主要特征的CD4+輔助性 T細胞,在免疫性疾病中主要發揮促炎作用;Treg細胞是一種CD4﹢T細胞新亞群,與Th17細胞共享同一信號通路[28],能分泌表達細胞毒 T淋巴細胞相關抗原4(CTLA -4),并影響樹突狀細胞的功能;還能分泌IL-10、TGF-β和IL-35等多種細胞因子,降低炎癥反應[29]。

近年來,越來越多研究表明 Th17/Treg失衡在哮喘發病機制中發揮重要作用[30-31],而針灸可通過調節Th17/Treg平衡來抑制哮喘氣道炎癥。Wei Y等[32]研究表明針刺能減少BALF中Th17細胞數量及其炎癥因子IL-17A、IL-17F、IL-22水平,減輕哮喘小鼠氣道炎癥及減少氣道黏液的分泌。張偉等[33]通過制備大鼠哮喘模型,發現相比于哮喘模型組,懸灸組中性粒細胞降低且BALF、脾與外周血中的IL-17均降低,該結果提示懸灸可以抑制 Th0向 Th17的分化,降低細胞因子IL-17生成,抑制中性粒細胞的募集。Kwon Y等[34]電針足三里穴干預哮喘模型,能夠增加哮喘小鼠Treg細胞數量,并抑制 IgE和 Th2類細胞因子的生成。Dong M等[25]通過針刺哮喘模型小鼠的肺俞、大椎、風門穴,證實針刺不僅抑制氣道炎性細胞因子分泌,減輕氣道壁黏膜水腫,還能抑制 Th17細胞的數量和上調 Treg細胞的數量,使Th17/Treg比例趨于平衡,抑制哮喘炎癥。

2.3 調節CD8﹢T細胞功能

CD8﹢T細胞是一類適應性淋巴細胞亞群,分泌產生多種細胞因子,發揮促進或抑制氣道炎癥兩方面的作用。研究表明,CD8﹢Treg細胞能夠抑制氣道炎癥反應[35],CD8﹢T細胞還能誘導DC產生IL-12和IL-18,調節IgE的產生[36];在促炎方面,CD8﹢T細胞亞群Tc9細胞可以觸發過敏性氣道炎癥,加重 Th2細胞介導的氣道炎癥[37];Tc17分泌IL-17和IL-21參與哮喘炎癥病理過程,其細胞比例在哮喘患者中明顯增高[38-39]。

Yang YQ等[40]研究發現針刺治療哮喘患者外周血中CD8﹢T淋巴細胞明顯增多,而活化的IL-2R﹢T細胞數量顯著下降。周君[41]證實埋線療法可能通過調節過敏性哮喘大鼠CD4﹢T細胞、CD8﹢T細胞及其比值,促進細胞免疫功能恢復,改善哮喘癥狀。朱英等[42]三伏天穴位貼敷減輕哮喘發作程度,并有效改善機體免疫功能,治療后哮喘患者外周血CD4﹢T細胞數量降低,CD8﹢T細胞數量升高。而何海明[43]證實艾灸可通過降低CD8﹢T細胞數量、血清IgE和IL-1水平,升高IL-1Ra表達調節哮喘的免疫紊亂,控制炎癥反應。雖然目前CD8﹢T細胞在哮喘免疫調節中發揮保護性還是病理性作用仍存在爭論[44],可以肯定的是針灸能夠調節哮喘患者 CD4﹢T/CD8﹢T細胞比值,在一定程度上調整Thl/Th2細胞失衡,改善機體免疫功能。

2.4 調節其他輔助性T細胞

濾泡輔助性T細胞(follicular helper T cell,Tfh)和Th9細胞等是近年來新發現的CD4﹢輔助性T細胞亞群,在哮喘免疫炎癥中發揮重要作用。Tfh定位于淋巴濾泡區,特征性表達轉錄因子 Bcl-6和分泌IL-21[45],能幫助B淋巴細胞向濾泡區遷移并建立生發中心產生抗體,是體液免疫的重要調控細胞亞群[46]。臨床研究顯示哮喘患者外周血中Tfh細胞顯著高于健康對照組,且與血液中總IgE呈正相關,提示Tfh細胞參與了哮喘發病[47]。Th9細胞是以分泌IL-9為主要特征的CD4﹢T細胞亞群,哮喘患者外周血中Th9細胞數量、IL-9和IL-9R的表達高于健康者[48],并且與哮喘的嚴重程度呈正相關[49]。實驗研究表明,哮喘模型小鼠外周血中Th9細胞比例及IL-9水平明顯高于對照組,肺組織中IL-9的mRNA表達也顯著增高[50],IL-9升高與哮喘氣道高反應、氣道黏液分泌和氣道重構等過程密切相關[51],說明 Th9細胞在哮喘發病機制中發揮重要作用。在炎癥疾病狀態下,針灸療法能夠抑制 IL-21和IL-9的表達水平,可能通過調節Tfh和Th9細胞功能發揮免疫調節作用[52-54],但是針灸對哮喘炎癥中Tfh和Th9細胞的調控作用和機制仍不清楚,有待深入探究。

3 針灸對嗜酸性粒細胞的調節作用

嗜酸性粒細胞(Eosinophil,Eos)在過敏性哮喘等變態反應性疾病的發病中起著重要作用。Eos分泌的細胞毒性蛋白與活性氧類可破壞支氣管上皮細胞,使其屏障保護功能受損。同時,Eos能釋放白三烯C4、血小板激活因子等炎癥介質,誘導支氣管收縮反應。更重要的是,Eos是控制Th1和Th2免疫應答的重要開關,通過表達IL-4、IL-13和IDO等抑制Th1細胞活性并促進Th2型炎癥反應[55]。Eos還通過細胞毒性和纖維化作用參與了哮喘氣道重構的病理過程[56]。鑒于 Eos在哮喘發病過程中的關鍵作用,近年來開發出針對嗜酸性粒細胞的哮喘治療策略。其中IL-5單克隆抗體能顯著減少過敏性炎癥部位中 Eos細胞數量,改善肺功能[57]。

對嗜酸性粒細胞功能的調節是針灸治療哮喘的主要作用機制之一。研究表明針刺肺俞、風門、大椎穴,聯合拔火罐治療能改善哮喘臨床癥狀,降低患者外周血嗜酸性粒細胞數量[58]。作為針灸效應物質載體的針灸血清同樣能夠降低哮喘模型氣道阻力和外周血嗜酸性粒細胞計數[59]。Lin Q等[60]建立SD大鼠哮喘模型并對哮喘模型進行針刺,結果顯示哮喘組 Eos數目高于正常組,且針刺之后哮喘組BALF中Eos細胞總數降低。Nurwati I等[61]研究發現針刺OVA哮喘模型小鼠的肺俞和足三里可降低肺組織中 Eos及中性粒細胞數量,進而減輕慢性哮喘小鼠的炎癥反應,防止氣道重塑。Carneiro ER等[27]研究顯示針刺能夠降低哮喘模型BALF中嗜酸性粒細胞數,而且針刺調節嗜酸性粒細胞與IL-4和IL-10呈正相關,而與IL-1與IFN-γ的產生呈負相關,提示針刺可能通過調節嗜酸性粒細胞平衡細胞間Th1/Th2免疫反應。以上研究表明,針刺抗哮喘能夠顯著調控Eos細胞數目,但是對氣道炎癥局部Eos分化發育和遷移聚集的調節作用和機制有待進一步深入研究。

4 針灸對肥大細胞的調節作用

肥大細胞(mast cells,MCs)是一種非特異性免疫細胞,在肺組織中主要分布在小支氣管黏膜下層、黏膜層的微血管周圍,與 IgE介導的哮喘過敏反應關系密切。在哮喘氣道炎癥反應中,Th2細胞因子和IgE等刺激MCs,釋放組胺、肝素、類胰蛋白酶、白三烯、IL-4和IL-13等炎癥介質參與氣道炎癥反應[62-63],且肥大細胞分布于哮喘患者氣道平滑肌束中,是確定哮喘表型的重要因素[64]。研究表明肥大細胞浸潤哮喘患者的氣道黏液腺體,表現出脫顆粒的特征,并且與氣道黏液阻塞程度呈正相關,表明肥大細胞在調節哮喘呼吸道黏液分泌中起重要作用[65]。肥大細胞蛋白酶的特異性抑制劑以及肥大細胞穩定劑被證實可以用來治療和預防哮喘等變態反應性炎癥疾病[66]。

研究表明針灸對經穴區和病灶部位的肥大細胞具有明顯調節作用,在生理狀態下針灸能夠增加穴區局部肥大細胞數與脫顆粒[67-68],肥大細胞脫顆粒釋放的組胺、5-羥色胺、類胰蛋白酶等介質與經穴敏化密切相關[69]。病理狀態下針灸后病灶區肥大細胞脫顆粒率明顯減少,具有負向調節作用[70],比如電針顯著降低腸易激綜合征大鼠結腸黏膜肥大細胞數量和脫顆粒程度[71]。有研究表明,針刺迎香穴和肺俞穴能夠明顯減少變應性鼻炎模型大鼠的鼻黏膜肥大細胞數目,改善炎癥反應[70]。抑制肥大細胞脫顆粒可能是針刺治療變應性鼻炎早期反應的重要作用機制之一,這種抑制可能部分通過下調SP、CGRP、VIP等促炎神經肽來實現[72]。研究顯示,在哮喘的病理狀態下,經穴區的肥大細胞參與了“肺俞”“定喘”等腧穴的敏化現象,這一過程主要與肥大細胞脫顆粒關系密切,并且隨著疾病程度的發展,哮喘模型腧穴的敏化會出現“擴散”現象,敏化點處單位面積內的肥大細胞數量處于動態平衡狀態[73]。但是針灸治療哮喘對肥大細胞穩定性等功能的調節作用以及相關機制未見報道,尚不明確,值得進一步深入研究。

5 針灸對其他哮喘相關免疫細胞的調節作用

自然殺傷細胞(natural killer cells,NK)是機體固有免疫的一部分,可直接殺傷病原體或被感染的靶細胞,也可通過調節機體的免疫功能,促進Th1淋巴細胞介導細胞免疫。NK細胞能夠分泌促炎細胞因子IL-13、GM-CSF和TNF-α等誘發哮喘炎癥反應。但NK細胞也分泌 IL-10、IFN-γ等抗炎因子,抑制氣道炎癥的發生和發展[74]。在免疫低下時,電針足三里穴能提高脾臟β-內啡肽的水平,通過調節內源性 IFN-γ 的生成增強NK細胞的功能活性[75]。

固有淋巴細胞(innate lymphoid cells,ILCs)是一類不同于T細胞和B細胞的新的淋巴細胞亞群,其中Ⅱ型固有淋巴細胞(ILC2s)可以促使適應性 Th2細胞誘發肺部過敏性炎癥反應[76],能夠分泌 IL-5和IL-13等Th2類細胞因子[77],啟動和維持Ⅱ型免疫反應,在哮喘發病機制中扮演重要角色。哮喘患者的痰、外周血與BALF中ILC2s數量顯著增加,且與患者呼吸能力下降顯著相關,可能是潛在的哮喘治療靶向細胞[78-80]。近年來,ILC2s在哮喘免疫炎癥中的作用受到越來越多的關注,成為新的研究熱點[81-84],其在針灸抗哮喘中的作用有待深入探索。

6 總結與展望

綜上所述,哮喘氣道炎癥發病機制涉及到固有免疫和獲得性免疫,細胞免疫和體液免疫等的變化,其中樹突狀細胞、巨噬細胞等抗原提呈細胞、T淋巴細胞、B淋巴細胞、嗜酸粒細胞、肥大細胞等多種免疫細胞均扮演重要角色,并且這些免疫細胞在功能上相互作用、相互聯系,形成引發哮喘氣道炎癥的復雜的免疫細胞作用網絡。免疫調控作用是針灸抗哮喘的重要作用機制,研究表明針灸能夠促進哮喘患者氣道 Th1/Th2和Treg/Th17免疫反應趨于平衡,抑制Th2類細胞因子的水平,調節嗜酸性粒細胞、巨噬細胞的數量,減少 B淋巴細胞分泌 IgE等,說明針灸可對哮喘相關免疫細胞作用網絡進行多靶點和多環節的動態調控,從而發揮抑制哮喘氣道炎癥反應的治療效應。但是,目前大部分研究只是關注針灸對某一特定哮喘相關免疫細胞的調節作用,忽略了這些免疫細胞功能上的相互作用和相互聯系。后續的研究需要在哮喘氣道炎癥復雜的免疫細胞作用網絡背景下,綜合整體地探討針灸對不同免疫細胞及它們參與的多免疫環節的關聯調節作用與機制。

另一方面,針灸對樹突狀細胞、肥大細胞、NK細胞等在哮喘炎癥反應中的關鍵效應細胞的調節作用與分子機制研究較少或尚未開展。而且,隨著哮喘免疫機制研究快速發展,一些新型的免疫細胞,比如濾泡輔助性T細胞、Th9、ILC2s等,在哮喘發病中的作用被發現并證實,成為哮喘研究新的前沿熱點,但是針灸抗哮喘研究中尚未關注對這些新型免疫細胞的調節作用。明確上述免疫細胞在針刺抗哮喘中的作用機制,可以更全面深入地認識和理解針灸抗哮喘的免疫調節功能,并且可能基于針灸免疫效應機制發掘新的哮喘免疫治療靶點。