二型免疫細胞（Th2/ILC2）在肺部過敏性炎癥中作用機制的研究進展

張亞光 孫兵 （.西安交通大學第一附屬醫院Med-X研究院免疫代謝性疾病研究所，西安 70049；.中國科學院分子細胞科學卓越創新中心，上海 0003）

經過多年研究，目前免疫學理論得到了極大的發展，各種免疫細胞亞型被相繼鑒定出來，逐漸完善了整個免疫反應的理論體系。炎癥反應根據其所涉及的免疫細胞和細胞因子類型的不同，大致分為一型、二型、三型炎癥反應。一型炎癥反應主要涉及自然殺傷細胞（natural killer cell，NK）、CD8 T細胞、一型輔助型T細胞（T helper type 1 cell，Th1）、一型先天樣淋巴細胞（innate lymphoid cell 1，ILC1）、M1巨噬細胞等一型免疫細胞，關鍵的細胞因子包括干擾素γ（IFN-γ）、腫瘤壞死因子（TNF）、IL-6、IL-12等，它們在抗感染、抗腫瘤及自身免疫病發生過程中具有重要調控作用。二型免疫反應主要由二型輔助型T細胞（CD4 T helper 2 cells，Th2）、二型先天樣淋巴細胞（group 2 innate lymphoid cell，ILC2）、肥大細胞、M2巨噬細胞等二型免疫細胞參與，關鍵的細胞因子包括IL-4、IL-5、IL-13、IL-31等，通過促進IgE、嗜酸性粒細胞及黏液產生，在抗寄生蟲、組織修復及過敏性疾病中發揮重要作用。Th17和ILC3細胞主要引起三型炎癥反應，關鍵細胞因子包括IL-17、IL-22、IL-23等，通過招募和調控中性粒細胞，在細菌和真菌感染，以及自身免疫病中發揮重要功能［1］。除了這些促進免疫反應的炎癥以外，調節性免疫細胞，例如調節性T細胞（regulatory T cell，Treg）等在平衡免疫穩態中發揮重要功能。依據衛生學假說，社會經濟的不斷發展，兒童時代細菌性或病毒性感染發生次數越來越少，導致二型炎癥帶來的過敏性疾病發生率顯著提升，逐漸成為目前社會上流行的重要慢性病之一［2］。雖然過敏性疾病可以通過藥物進行控制，但目前仍然不可被完全治愈，患者需要長期堅持用藥，且伴隨副作用和耐藥性等問題。探究過敏性炎癥的調控機制可以幫助尋找過敏性疾病的治療新靶點。

當過敏原進入呼吸道后，過敏原的蛋白酶可以刺激上皮細胞，導致上皮細胞來源的警報素類細胞因子，如IL-25、IL-33以及胸腺基質淋巴生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）大量釋放，進一步激活ILC2等細胞促進和放大過敏性炎癥反應，并促進抗原遞呈細胞的成熟。成熟后的抗原遞呈細胞則通過吞噬、加工和遞呈過敏原，在過敏性免疫炎癥環境下，進一步促進抗原特異性Th2細胞分化和激活，誘發持續的過敏性炎癥和針對過敏原的免疫記憶。因此，ILC2細胞是過敏性炎癥發生的早期效應細胞，并發揮重要橋梁作用，與過敏性炎癥后期活化的Th2細胞發揮協同作用，共同促進疾病的病理進程。本文將重點討論Th2和ILC2細胞在肺部過敏性炎癥中作用機制的研究進展，特別是ILC2細胞調控的最新研究進展，并對目前過敏性炎癥疾病的治療靶點進行探討。

1 警報素細胞因子和受體對Th2和ILC2功能的調控

二型炎癥警報素細胞因子主要包括TSLP、IL-25和IL-33。當寄生蟲、塵螨或霉菌等刺激導致上皮屏障受損后，警報素細胞因子會快速從上皮細胞中釋放出來，刺激下游免疫細胞Th2和ILC2，在皮膚、腸道和肺部等發揮功能。

TSLP屬于IL-2家族細胞因子，通過結合IL-7α和TLSPR的復合受體，激活下游JAK/STAT和PI3K信號通路，調控免疫細胞的激活和分化［3-6］。TLSP可直接作用于幼稚CD4 T細胞，促使其向Th2細胞分化，上調IL-4和IL-13表達［7-9］；TSLP可直接作用于ILC2細胞，促進STAT5激活和關鍵轉錄因子GATA3表達，從而促進二型細胞因子產生。TSLP也可與IL-33協同促進ILC2激活［10-11］。在RSV感染中，TSLP介導的ILC2激活對肺部炎癥加重起關鍵性作用［12］。

IL-25，又稱IL-17E，屬于IL-17細胞因子家族，其受體由IL-17RA和IL-17RB組成，其中IL-17RB為IL-25特異性受體。不同于IL-17A，IL-25被發現可以放大二型免疫反應。腹腔注射IL-25能夠顯著誘導IL-4/5/13細胞因子基因表達，并在小鼠的肺部和消化道引起病變，例如嗜酸性粒細胞和黏液增多、上皮細胞增生等［13］。IL-25通過IL-4/STAT6/GATA3信號通路促進Th2細胞分化［14］。IL-25水平高的哮喘患者病情更難控制［15］。在小鼠體內，IL-25能夠通過BALF促進炎癥性ILC2細胞（inflammatory ILC2s，iILC2s）產生，并通過S1P信號遷移至肺部，促進二型炎癥［16-17］。

IL-33，屬于IL-1家族細胞因子。2005年，IL-33被發現可通過受體白介素1受體樣1（IL1RL1，ST2）促進二型免疫反應［18］。在肺部穩態狀態下，IL-33被限制表達在上皮細胞或內皮細胞的細胞核中［19-21］。在疾病狀態下，IL-33表達明顯上調［22-25］；過敏原刺激可導致肺上皮屏障受損，并釋放IL-33到細胞外［22，26-28］。IL-33通過ST2和IL-1受體輔助蛋白（IL-1 receptor accessory protein，IL-1 RAcP）形成的復合受體激活下游MyD88依賴的核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）和絲裂原激活蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK）信號通路，能夠顯著促進ILC2和Th2產生二型炎癥因子［18，29-34］。

2 Th2細胞在二型炎癥中的研究進展

輔助型CD4 T細胞最早根據其產生細胞因子類型的不同，被分為以產生IFN-γ為主的Th1細胞和產生IL-4、IL-5、IL-13為主的Th2細胞［35］。后來相繼發現了分泌IL-17的Th17細胞、分泌IL-21的Tfh細胞以及發揮免疫抑制功能的Treg［36］。CD4 T細胞亞群的分化信號可分為三種信號：TCR刺激為第一信號、CD28為主的共刺激為第二信號以及細胞因子提供的第三信號。第一信號和第二信號為T細胞激活信號，而細胞因子介導的第三信號對CD4 T細胞亞群分化的命運起到重要作用，特別是在體外分化條件下，對這些細胞的作用會更加明顯［37］。

Th2細胞表達上皮細胞來源細胞因子IL-25、IL-33和TSLP受體，因此在過敏性炎癥中會被這些警報素激活，從而促進肺部炎癥［38-39］。肺部過敏性炎癥中，Th2產生的IL-4和IL-13可促進IgE抗體的產生、黏液的分泌及氣道的重塑，IL-5則可促進嗜酸性粒細胞的成熟、遷移和功能［40-41］。

IL-4是Th2細胞產生的主要細胞因子之一，同時也是促進Th2細胞分化的關鍵細胞因子信號［42-44］。IL-4可通過激活STAT6信號通路，促進關鍵轉錄因子GATA3表達，GATA3進一步促進IL-4、IL-5和IL-13的轉錄［45-47］。IL-2、IL-7及TSLP介導的STAT5激活能夠協同IL-4/STAT6促進Th2細胞分化［48］。由于IL-4在Th2細胞分化中的重要性，而樹突狀細胞又不產生IL-4，因此可以產生IL-4的ILC2細胞在Th2的分化中起到重要促進作用［49］。除了細胞因子信號，TCR信號和翻譯后修飾也參與了Th2細胞分化和過敏性炎癥。T細胞激活后，E3連接酶Cbl-b和Grail通過泛素化降解STAT6控制Th2分化和過敏性炎癥［50-51］。E3連接酶Itch和WWP2通過相互作用泛素化SHP-1，促進TCR信號，并抑制Th2細胞分化［52］。TCR刺激上調泛素酶USP38，USP38進一步通過相互作用和調控泛素化穩定TCR下游誘導的轉錄因子JunB，從而促進Th2分化［53］。TRAF6通過泛素化并穩定T細胞活化連接蛋白（lnker for activation of T cell，LAT），從而促進T細胞穩態，抑制Th2細胞［54-55］。

在轉錄調控方面，除了轉錄因子STAT和GATA3發揮重要功能外，其他轉錄因子如IRF4、MAF、AP-1、NFIL3、DEC2、GFI1、YY1、RUNX3等都在Th2細胞分化調控中發揮重要功能［56］。T細胞激活分化過程中3條信號通路的激活可通過調控mTOR信號通路決定細胞分化命運，其中mTORC2信號的缺失會抑制Th2細胞分化，并促進Th1和Th17分化［57-58］。

由于Th2細胞具有抗原識別功能，在二型免疫炎癥中會形成記憶性T細胞，因此研究記憶性Th2細胞調控對肺部過敏性炎癥、激素耐受的氣道炎癥以及肺纖維化等具有重要意義。一群高表達IL-5的記憶性Th2細胞被發現在過敏性疾病中發揮重要作用，這群細胞也被稱為致病性Th2細胞（pathogenic Th2 cells，Tpath2）［59］。Tpath2不僅高表達IL-33受體，可以產生傳統的二型細胞因子，還可產生IL-17，加重過敏性炎癥，導致氣道炎癥的激素耐藥［39，60-64］。

3 ILC2細胞在二型炎癥中的研究進展

2010年，研究者發現了一種新的免疫細胞，沒有T或B細胞的抗原受體，不表達Lineage標簽（包括CD3、CD4、CD8、TCR、CD5、CD19、B220、NK1.1、Ter119、Ly6g、Mac-1、CD11c、FcεR1），但高表達IL-7和IL-33受體，可以響應上皮來源警報素IL-25、IL-33和TSLP的刺激，產生Th2樣細胞因子，如IL-4、IL-5、IL-13等，這種細胞就是ILC2［32，65-67］。ILC2主要表達CD127（IL7Rα）、T1/ST2（IL33R）、CD25（IL-2Rα）、CD90.2（Thy1）、KLRG1和ICOS，在骨髓、胸腺和組織器官中發育成熟［48，68］。轉錄因子Id2（inhibitor of DNA binding 2）、RORα、和GATA3對ILC2的發育起到重要作用［11，69-74］。轉錄因子AHR（aryl hydrocarbon receptor）可抑制IL-33介導的ILC2活化［75］。最新研究報道，轉錄因子RXRγ并不影響ILC2發育，但可通過調控靶基因，促進ILC2細胞內膽固醇外流，進而限制ILC2活化［76］。

在二型炎癥中，ILC2是早期效應細胞，主要被來自上皮細胞的警報素（Alarmins）激活。IL-2和IL-7通過common γ receptor促進ILC2增殖［32，66］；IL-9可增強ILC2的激活和存活，并調控ILC2分泌雙調蛋白，在肺部炎癥的組織損傷后修復中發揮功能［77-78］。此外，ILC2也可被上皮細胞來源的TGFb1、腫瘤壞死因子樣配體1A、肥大細胞來源的前列腺素D2以及白細胞三烯等活化［79-84］。前列環素PGI2、前列腺素E2和脂氧素A4、干擾素、雄激素則會抑制ILC2s活化［85-90］。近期研究發現，肺部組織微環境通過TGF-β1-Neuropilin-1（Nrp1）信號增強ILC2功能，從而促進肺部纖維化進展，Nrp1陽性的ILC2也被認為是肺組織特異性的ILC2細胞［91］。肺部ILC2也高表達CCR2，參與控制ILC2在肺和腸中的定位［92］。線粒體中STAT3信號通路可通過表觀遺傳修飾調控ILC2產生IL-5和IL-13［93］。Notch信號通路激活可促進ILC2功能［94-95］。

在肺部過敏性疾病中，和Th2細胞一樣，ILC2激活后會產生二型細胞因子，特別是大量產生IL-5和IL-13。IL-5可誘導B細胞末端分化，促進嗜酸性粒細胞成熟、分化及遷移，加重嗜酸性粒細胞為主的過敏性炎癥［96-97］。IL-4和IL-13共用IL-4Rα受體，可促進氣道黏液分泌和高反應，激活M2巨噬細胞，在哮喘和肺纖維化等疾病中發揮重要作用［40，98］。ILC2也可產生IL-9，促進自身的功能和細胞存活［77］。

ILC2雖然沒有抗原特異性，并且主要在二型免疫反應的早期起始階段發揮作用，但ILC2對于過敏原的適應性免疫反應也具有重要功能。ILC2細胞通過細胞表面表達MHCⅡ、CD80、CD86、ICOS、OX40L等表面分子，促進Th2細胞的激活和分化［99-101］。ILC2表達MHCⅡ和共刺激分子CD80/CD86，可作為抗原遞呈細胞激活Th2細胞［99］。ILC2表達的OX40L通過作用于CD4 T細胞表達的OX40促進二型免疫反應［102-103］。IL-2和IL-7會誘導ILC2上調表達ICOS和ICOS-L，ICOS-ICOS-L相互作用可以調控ILC2的增殖和激活［104-105］。ILC2也可通過分泌的細胞因子影響Th2細胞。ILC2激活后產生的IL-4可以在二型免疫反應早期促進Th2細胞分化［49，102］，產生的IL-13則可在體內促進肺部激活的樹突狀細胞向引流淋巴結遷移，遞呈抗原并激活幼稚CD4 T細胞分化為Th2細胞［106］。免疫檢查點PD1-PDL1在腫瘤免疫中的主要作用是抑制T細胞激活［107］。在二型免疫反應中，ILC2會動態表達PDL1，通過Th2細胞表達的PD1，可以促進Th2細胞的分化和功能［108］。Th2和ILC2之間的互相影響在不同過敏原刺激下也呈現出不同的作用方式［109］。

近年來，許多研究發現ILC2可以受到來自神經系統的調控。在肺部過敏性炎癥發生過程中，肺部神經內分泌細胞（PNEC）能夠通過分泌降鈣素相關肽（CGRP），調控ILC2活化，進而影響肺部炎癥［110］。ILC2也可以自分泌CGRP，影響自身活化［111-113］。來自交感神經和副交感神經系統的去甲腎上腺素和乙酰膽堿分別通過表達在ILC2細胞上的β2-腎上腺素受體和乙酰膽堿受體抑制ILC2細胞活化［114-115］。提示臨床上使用的β受體激動劑，除了發揮擴張氣管作用外，還能直接抑制二型免疫細胞活化，從而控制過敏性炎癥。ILC2高表達神經肽神經調節素U受體1（NMUR1），最新研究認為NMUR1是ILC2區別于適應性免疫系統的標簽蛋白［116］。神經調節素U（NMU）可以通過NMUR1激活ILC2，促進肺部炎癥［117-120］。本實驗室近期研究發現，血清素和α促黑素可以通過直接抑制ILC2細胞激活，控制肺部過敏性炎癥［121-122］。神經遞質多巴胺可通過高表達在ILC2上的多巴胺受體DRD1抑制ILC2的線粒體氧化磷酸化，從而抑制ILC2的功能和肺部二型炎癥［123］。

肺傷害感受器能夠分泌血管活性腸肽（vasoactive intestinal peptide，VIP），通過VIP受體活化ILC2細胞；ILC2產生的IL-5再反饋作用于神經元，促進神經肽的釋放，進而放大過敏性炎癥［124］。2023年公開在BioRxiv上的研究論文發現，新出生小鼠腦膜中ILC2細胞會大量擴增，并釋放IL-13細胞因子［125］。這種由ILC2介導的二型免疫反應可以影響大腦早期皮層抑制性突觸的成熟和成年后小鼠的社交行為。以上工作提示，神經系統不僅可以通過神經肽作用于ILC2細胞，ILC2細胞也可通過二型細胞因子反過來作用于神經系統。未來研究ILC2細胞功能和二型免疫反應在神經系統中的作用機制，可能為很多大腦相關疾病的預防和治療提供新的思路（圖1）。

圖1 ILC2和Th2在二型炎癥中的研究進展（Created with BioRender.com）Fig.1 Progress of Th2/ILC2 in Type Ⅱ inflammation（Created with BioRender.com）

4 基于Th2和ILC2上下游靶點的生物制劑

目前，過敏性炎癥疾病的臨床治療，除了傳統的激素抗炎外，基于Th2和ILC2上下游靶點的生物制劑也在臨床上獲得了很好的效果，特別是中重度過敏性疾病患者。

二型細胞因子促進B細胞的成熟和IgE的產生。IgE可以通過高親和力的IgE受體導致肥大細胞和嗜堿性粒細胞發生脫顆粒，并釋放組胺等促炎介質。IgE還可以激活抗原遞呈細胞，促進T細胞反應［126］。Omalizumab是靶向IgE的單克隆抗體，主要作用機制是抑制游離的IgE和其受體結合，從而抑制下游細胞的激活［127-128］。Omalizumab早在2003年已經全球上市，是全球首個批準用于治療中至重度哮喘的靶向治療藥物。

IL-5由于可以促進嗜酸性粒細胞的成熟、激活和遷移，因此IL-5/IL-5R單抗能夠降低重度哮喘患者血液和痰液中的嗜酸性粒細胞［129-131］。Mepolizumab和Reslizumab是靶向IL-5的單克隆抗體，分別為人源化的IgG1和IgG4單抗，主要機制是阻斷IL-5和受體IL-5R的相互作用，從而阻斷下游信號。Benralizumab是靶向IL-5R的人源化IgG1抗體，除了可以阻斷IL-5信號傳遞外，還可通過抗體依賴的方式清除表達IL-5R的嗜酸性粒細胞。在肺部過敏性炎癥已經發生后，嗜酸性粒細胞也可以進一步促進ILC2的遷移、增殖和功能，加重炎癥反應［132］。因此靶向下游嗜酸性粒細胞的抗體藥物也可能間接抑制上游的ILC2細胞。

IL-4和IL-13下游以IL-4Rα為共受體，并且激活相似的信號通路，因此靶向IL-4Rα的Dupilumab單抗可以同時阻斷IL-4和IL-13信號通路。Dupilumab單抗是一種人源化的IgG4單克隆抗體，目前在重度哮喘，特異性皮炎、鼻竇炎、嗜酸性食管炎以及食物過敏等過敏性疾病中均展現出良好的效果［133］。

警報素在過敏性反應中起到關鍵的啟動作用，因此靶向警報素的抗體藥物也是近年來的研發熱點。靶向TSLP的首款上市單克隆抗體Tezepelumab于2021年上市，主要針對治療青少年和成年重度哮喘患者［134］。靶向IL-33的未上市單抗Itepekimab在臨床試驗中能夠改善重度COPD患者的急性發作率［135］。

此外，還有很多靶點的抗體雖然還沒有上市，但在臨床試驗中已經表現出不錯的效果［136］。

5 總結

隨著對二型炎癥反應的深入研究，目前除了傳統的吸入激素和支氣管擴張藥物外，更安全、效果更好的靶向生物制劑已經在臨床上廣泛使用，特別是為重度過敏性患者帶來福音。以Th2和ILC2上游警報素和下游功能細胞因子為靶點的抗體藥物被相繼開發出來，為過敏性疾病的治療帶來了新的選擇。本文重點總結了Th2和ILC2細胞在過敏性炎癥中研究進展。相較于已經發現的潛在靶點，已上市的靶向治療藥物少很多，臨床在研靶點也主要集中于可溶性細胞因子及其受體。未來，進一步研究Th2和ILC2的調控機制，以及從已有的基礎研究知識中篩選出有價值的治療靶點，并轉化為真正解決臨床需求的藥物，將是非常重要的研究課題。