支氣管哮喘（簡(jiǎn)稱(chēng)哮喘）是一種以可逆性氣道梗阻為特征，由多種細胞和細胞組分參與的氣道慢性炎癥性疾病。其發(fā)病機制尚未完全明了，氣道炎癥學(xué)說(shuō)是目前公認的最重要的發(fā)病機制。以往的研究認為哮喘的氣道炎癥以嗜酸粒細胞浸潤為主，近年來(lái)中性粒細胞在哮喘氣道炎癥中的作用受到廣泛重視：1982年Nagy等發(fā)現抗原激發(fā)的哮喘患者中性粒細胞呈活化狀態(tài)。隨后Sur等發(fā)現突發(fā)致命性哮喘表現為以中性粒細胞浸潤為主的氣道炎癥。Douwes等甚至表明50%以上的哮喘存在以中性粒細胞浸潤為主的氣道炎癥，中性粒細胞可能與急性重癥哮喘、致死性哮喘、嬰幼兒哮喘、慢性持續性哮喘、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胞的數量均顯著(zhù)增多，且部分患者僅表現為中性粒細胞增多而嗜酸粒細胞不增多，說(shuō)明中性粒細胞在哮喘的病理生理機制中發(fā)揮重要作用。一般認為炎癥機制是哮喘的本質(zhì)，而中性粒細胞是參與炎癥反應的重要效應細胞。中性粒細胞從骨髓向炎癥部位的遷移在哮喘炎癥機制中起著(zhù)不可或缺的作用，下面從中性粒細胞的產(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中性粒細胞的產(chǎn)生與釋放
中性粒細胞來(lái)源于骨髓造血干細胞，在骨髓中分化發(fā)育后進(jìn)入血液或組織。中性粒細胞的產(chǎn)生一般按機體內中性粒細胞的凋亡比率來(lái)調節，正常成人每天產(chǎn)生大約1～2×1011個(gè)成熟的中性粒細胞。粒細胞集落刺激因子（G-CSF）是中性粒細胞牛成中的重要調節因子，能通過(guò)與其受體G-CSFR的相互作用控制中性粒細胞從骨髓釋放并影響其功能和壽命。炎癥刺激時(shí)機體對中性粒細胞需求增加很大部分就是通過(guò)G-CSF的調節來(lái)實(shí)現的。Pino等發(fā)現哮喘患者氣道和血中G-CSF都增加，說(shuō)明G-CSF與哮喘中性粒細胞增多有關(guān)。但也有實(shí)驗證明，G-CSF敲除的小鼠仍能產(chǎn)生部分成熟的中性粒細胞，說(shuō)明G-CSF在中性粒細胞生成中的作用不是絕對必要的。
單核細胞趨化因子受體CXCR2和CXCR4在中性粒細胞從骨髓中的釋放中發(fā)揮重要作用。CXCR4是表達于骨髓細胞的細胞因子受體，能使中性粒細胞停留在骨髓中，它的缺失能導致成熟中性粒細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，它能介導中性粒細胞的釋放。SDF-1、KC和Groβ分別是CXCR4和CXCR2在骨髓內皮細胞中上的配基，G-CSF能下調SDF-1表達并同時(shí)上調KC和Groβ的表達，從而導致CXCR4和CXCR2比例失衡引起中性粒細胞從骨髓釋放。
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，有文獻報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能誘導成纖維細胞和巨噬細胞分泌G-CSF同時(shí)促進(jìn)CD34+祖細胞成熟并向中性粒細胞分化。Cain等也證明鋁刺激能引起小鼠中性粒細胞通過(guò)一個(gè)IL-1RI依賴(lài)的G-CSF機制增加，另有文獻證明CXCR2是IL-8在中性粒細胞上的受體。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影響中性粒細胞的生成與釋放。這些都為哮喘患者中性粒細胞產(chǎn)生和釋放增多提供了有力的依據。
2中性粒細胞邊集與滾動(dòng)
盡管中性粒細胞占外周血白細胞比例的50%～70%，但正常情況下它并不附著(zhù)于血管壁，只有在受到信號調節后才向組織中浸潤。炎癥發(fā)生后，隨著(zhù)液體滲出和血流變得緩慢，毛細血管后靜脈中的中性粒細胞離開(kāi)血管的中心部到達血管的邊緣部，且在內皮細胞表面翻滾并不時(shí)黏附于內皮細胞。
在哮喘發(fā)生過(guò)程中，外界過(guò)敏原刺激氣道使免疫細胞分泌TNF-α、IL-1β等炎癥因子，它們能誘導血管內皮細胞表達化學(xué)引誘物和黏附分子[細胞間黏附分子（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胞表面的P-選擇素配基（PSGI）-1）和L-選擇素結合，同時(shí)E-選擇素還能與中性粒細胞上的E-選擇素配基（ESL-1）和CD44結合。PSGL-1與E-/P-選擇素的結合使中性粒細胞與內皮細胞鏈接，E-選擇素和ESL-1相互作用介導中性粒細胞緩慢滾動(dòng)，而與CD44結合的E-選擇素也可以介導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。選擇素之間的結合是微弱的，所以滾動(dòng)過(guò)程中的相互作用僅僅維持數秒而且是可逆的。
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胞的浸潤有關(guān)，說(shuō)明哮喘過(guò)程中產(chǎn)生的炎癥因子能通過(guò)誘導ICAM-1和選擇素從而影響中性粒細胞滾動(dòng)。另有研究表明敲除了L-/E-/P-選擇素的小鼠不能被OVA誘導出哮喘癥狀，說(shuō)明選擇素介導的中性粒細胞的滾動(dòng)在哮喘中發(fā)揮著(zhù)不可替代的作用。
3中性粒細胞黏附和跨內皮細胞遷移
黏附和遷移是炎癥反應時(shí)中性粒細胞向炎癥中心聚集以激活一系列殺菌機制的重要環(huán)節。中性粒細胞在活化過(guò)程中主要通過(guò)β2整合素[包括白細胞功能相關(guān)分子-1（LFA-1）和Mac-1]與血管內皮的ICAM和VCAM結合。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合。有文獻報道β2整合素的缺陷可以引起中性粒細胞不能建立牢固的黏附并不能滲出血管。LFA-1是介導中性粒細胞在內皮細胞表面滾動(dòng)和黏附的重要分子。來(lái)自?xún)绕ぜ毎鸓SGL-1和CD44的信號能引起LFA-1活化，中性粒細胞在E-選擇素和P-選擇素之間的滾動(dòng)引起LFA-1擴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胞停止滾動(dòng)并牢固地與內皮細胞結合。Dunne等用顯微鏡鏡檢發(fā)現Mac-1也與中性粒細胞滾動(dòng)的慢化有關(guān)，但在牢固黏附中的作用不如LFA-1。
隨著(zhù)中性粒細胞與內皮細胞緊密結合，中性粒細胞發(fā)生極化并以跨細胞或跨細胞旁途徑從血管中游出。中性粒細胞的跨細胞旁途徑與PECAM-1、CD99、JAMs、ESAM等有關(guān)而參與跨細胞途徑的因子包括ICAM-1、PECAM-1和Caveolins等。與中性粒細胞跨內皮細胞遷移有關(guān)的一些分子密集地表達于在內皮細胞連接部位，使中性粒細胞優(yōu)先地以跨細胞旁途徑遷移。聚集于內皮細胞間連接部位的ICAM-1和ICAM-2通過(guò)與中性粒細胞上的β2整合素結合介導中性粒細胞與內皮細胞連接。一般認為ICAM-1介導中性粒細胞向這些連接部分滾動(dòng)，而ICAM-2則進(jìn)一步介導中性粒細胞進(jìn)入這些連接部位。如果ICAM-2被阻斷或缺失，那么進(jìn)入內皮細胞之間的中性粒細胞將不能成功遷移。Mac-1與中性粒細胞的跨細胞旁遷移有關(guān)，有人已證實(shí)Mac-1缺失時(shí)中性粒細胞的跨細胞遷移從20%增加至80%。
跨過(guò)血管內皮細胞層后，中性粒細胞還必須通過(guò)基底膜。中性粒細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)生細胞外基質(zhì)退化產(chǎn)物和處理細胞因子間接地調節中性粒細胞遷移的強度。Tester等證明MMP-8敲除的小鼠不能由LPS誘導中性粒細胞浸潤。
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）表達增加，其中IL-4可以誘導VCAM-1的表達，vandeStolpe等發(fā)現可以檢測到IL-4的患者BALF中的VCAM-1比不能檢測到IL-4的顯著(zhù)增高。lomakina等報道IL-8也參與整合素依賴(lài)的中性粒細胞黏附。這些炎癥因子通過(guò)ICAM-1、VCAM-1及整合素影響中性粒細胞黏附與跨內皮遷移過(guò)程。另外研究發(fā)現哮喘急性發(fā)作時(shí)中性粒細胞自發(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胞有較大的遷移能力。
4中性粒細胞跨上皮細胞遷移
從血管中游出后，中性粒細胞必須跨過(guò)上皮細胞層才能到達氣道炎癥部位。中性粒細胞首先與氣道上皮基底膜外側連接，兩者之間的相互作用可以導致上皮細胞間連接部位的構象改變，引起細胞間通道的開(kāi)放并幫助中性粒細胞跨上皮遷移。中性粒細胞在氣道上皮細胞間的遷移主要由中性粒細胞上的β2整合素LFA-1尤其是Mac-1和上皮細胞中的ICAM-1介導。有文獻報道，在炎癥刺激時(shí)，中性粒細胞與上皮細胞黏附以β2整合素依賴(lài)的方式增加。另外中性粒細胞和上皮細胞都能表達CD47，兩者能通過(guò)相關(guān)配基相互結合并通過(guò)SIRPα轉導信號使中性粒細胞在上皮細胞間穿行。最后通過(guò)中性粒細胞FcR和頂上抗原、CD11b/CD18與ICAM-1、DAF與CD97的相互作用，中性粒細胞跨過(guò)上皮細胞層后黏附于上皮細胞表面。
與血管內皮細胞不同，支氣管上皮細胞只表達ICAM-1，因而P-/E-選擇素和VCAM并不參與中性粒細胞在支氣管上皮中的遷移。有文獻報道，ICAM-1能引起氣道炎癥細胞的增加和氣道高反應性，而敲除了ICAM-1基因后這些改變降低。一些體外培養實(shí)驗證明支氣管上皮細胞中的ICAM-1表達很低，但有實(shí)驗表明哮喘患者支氣管上皮細胞中的ICAM-1比正常人的顯著(zhù)增加。另有文獻表明受到刺激的支氣管上皮細胞中的β2整合素增多。這些都說(shuō)明中心粒細胞跨上皮細胞遷移參與哮喘的發(fā)病過(guò)程。
5中性粒細胞在組織中遷移
中性粒細胞一旦進(jìn)入炎癥部位便在趨化因子的誘導下快速地向炎癥中心遷移。中性粒細胞能通過(guò)TLR和G蛋白耦聯(lián)受體檢測到LPS、TNF、IL-8等成分而上調自身的遷移活性并向炎癥部位聚集。
IL-8自從被發(fā)現以來(lái)就被認為是重要的中性粒細胞趨化因子，它在急性炎癥的中性粒細胞浸潤中起關(guān)鍵作用。很多細胞例如氣道上皮細胞能在受到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表達上調。Th17細胞近年來(lái)在哮喘發(fā)病機制中受到越來(lái)越多的關(guān)注，它能通過(guò)IL-17介導中性粒細胞向炎癥部位聚集。另外IL-17也能通過(guò)產(chǎn)生IL-8誘導中性粒細胞炎癥，其中痰IL-17A的濃度與臨床哮喘的嚴重程度相關(guān)。
TNF、LPS等在炎癥中性粒細胞的趨化中也起重要作用，有文獻報道糖皮質(zhì)激素抵抗的哮喘BALF中的LPS和活化LPS信號相關(guān)的基因比糖皮質(zhì)激素敏感的哮喘中的高，且支氣管灌洗細胞中的IL-8的mRNA表達量與BALF中的LPS的量呈正相關(guān)。
哮喘中調節中性粒細胞趨化的機制是十分復雜的。細菌產(chǎn)物、細胞因子、化學(xué)增活素等都能通過(guò)改變中性粒細胞的細胞結構或改變中性粒細胞內的G蛋白耦聯(lián)受體信號的轉導等途徑調節中性粒細胞的趨化。中性粒細胞向炎癥部位聚集是固有免疫反應的重要組成部分，但過(guò)度的中性粒細胞浸潤將引起宿主組織損傷。在以中性粒細胞為主的哮喘中，中性粒細胞趨化反應紊亂，使其大量聚集釋放細胞毒性介質(zhì)從而對機體造成損傷，更好地了解中性粒細胞趨化的機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胞為主的哮喘用糖皮質(zhì)激素治療無(wú)效。中性粒細胞遷移是引起中性粒細胞增多的基本途徑，參與其中的每個(gè)因子的變化均可以影響中性粒細胞的最終表達水平，因此通過(guò)干預其中的某些關(guān)鍵因子可能減少中性粒細胞遷移從而達到治療哮喘的目的，為治療哮喘提供新的思路。目前中性粒細胞遷移的分子機制仍不十分明了，因此研究其機制仍有廣闊的前景，詳細了解中性粒細胞遷移過(guò)程中的分子機制將為中性粒細胞哮喘的治療提供更多思路。
(實(shí)習編輯：潘熾彬)
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