id=”hi-173891″>第一节 Ⅰ型超敏反应

参与炎症应答的细胞都可称作炎症细胞;其中有些是组织固定细胞,例如巨噬细胞、肥大细胞和内皮细胞等;有些是循环细胞,例如淋巴细胞、粒细胞和血小板等。淋巴细胞和巨噬细胞虽然是免疫炎症的中心细胞,但已在第四章详细叙述;本节主要介绍其他炎症细胞。

免疫细胞膜分子种类繁多,分类的方法各有不同的角度。如前所述,CD抗原主要是应用单克隆抗体等技术,对于执行各种功能的细胞膜分子所进行的分类,几乎是包罗万象。在CD中,实际上包括了粘附分子中部分Ig超家族成员、大部分粘合素超家族成员和所有选择素成员。除此之外,从功能分类的角度,细胞膜分子还包括免疫活性细胞抗原识别受体、主要组织兼容性抗原、细胞因子受体、T和B淋巴细胞的分化抗原,这些内容将在本书有关的章节中分别阐述。本节主要介绍促分裂原及其在淋巴细胞上相应的结合分子以及各种IgFe受体。

Ⅰ型超敏反应在四型超敏反应中发生速度最快,一般在第二次接触抗原后数分钟内出现反应,故称速发型超敏反应或变态反应。Von
Pirquet提出变态反应一词,意指机体第二次接触相同抗原后所出现的改变了的反应。Richet和Portie将因多次注射动物抗血清所引起的异常反应称为过敏症,以示与保护性反应相区别。1921年Prausnitz将其好友Kustner对鱼过敏的血清注入自己前臂皮内,一定时间后将鱼提取液注入相同位置,结果注射局部很快出现红晕和风团反应,他们将引起此反应的血清中的因子称为反应素。这就是著名的P-K试验,动物被动皮肤过敏试验其原理就是P-K试验。目前临床上用于诊断变态反应的皮肤试验也由此衍生而来。1966年ishizaka发现并证明IgE抗体是介导Ⅰ型超敏反应的主要抗体,至此历经45年之久终于揭开了反应素的化学本质。嗣后Ⅰ型超敏反应的发病机制、特异的体外诊断方法和变反原纯化技术等领域均获得蓬勃发展。

一、中性粒细胞

一、促有丝分裂原受体

变应原

中性粒细胞来源于骨髓,形成特征是具有分叶形或杆状的核,胞浆内含有大量既不嗜碱也不嗜酸的中性细颗粒。这些颗粒多是溶酶体,内含髓过氧化酶、溶菌酶、碱性磷酸酶和酸性水解酶等丰富的酶类,与细胞的吞噬和消化功能有关。

有丝分裂原来自植物蛋白或细菌产物,它能与多种细胞膜糖类及寡糖基分子结合,后者为促使丝分裂原受体、结合后能促使细胞活化和诱导细胞分裂。由于细胞膜含有不同糖基,故可认为是多克隆活化剂,它与抗原特异性的克隆活化是不同的。

凡经吸入或食入等途径进入体内后能引起IgE类抗体产生并导致变态反应的抗原性物质称为变应原。多数天然变应原的分子量为1万~7万道尔顿。分子量过大不能有效地穿过呼吸道和消化道粘膜,而分子量过小难以将肥大细胞和嗜碱性粒细胞膜上两个相邻近IgE抗体及其受体桥联起来,因而不能触发介质的释放。

中性粒细胞在血液中占白细胞总数的60%~70%,而在骨髓储库中约100倍于血液中的数量;中性粒细胞是短寿的终末细胞,释放骨髓后在血流中仅数小时便移血管外,并在1~2天内凋亡;因此骨髓造血能力的60%左右用来维持中性粒细胞的数量平衡。

T和B细胞表面都有分裂素受体,在体外可非特异性刺激静止淋巴细胞向母细胞转化。这种转化细胞DNA合成增加,出现细胞体积增大,胞浆增多,嗜碱性以及产生有丝分裂等形态变化。这种转化过程对研究淋巴细胞功能变化及淋巴细胞早期活化过程的生化变化甚为重要。这种淋巴细胞转化过程可用3H-TdR掺入,检测DNA合成变化或借光细胞转化,常用于T细胞功能检测。美洲商陆可诱导T和B细胞转化,而细菌脂多糖能引起B细胞转化。

引起变态反应的重要变应原有吸入性变应原和食物变应原两大类。

中性粒细胞表面表达IgGFc受体,多是中亲和力的FcγRⅡ和低亲和力的FcγRⅢ,有时受细胞因子的诱导也可表达高亲和力的FcRⅠ;还表达补体片段C3b和C4b以及某些特殊因子的受体。表面受体与相应配体作用后,可以活化中性粒细胞某方面的特殊功能。

表6-8 常见促有丝分裂原的特征

1.吸入性变应原广泛存在于大自然界中,预防接触吸入性变应原较难。

1.趋化运动活性中性粒细胞受到某些化学因子的作用以后,可以朝因子源方向移动,这种现象称为趋化作用,该化学物质称为趋化因子。中性粒细胞的趋化因子有两类:一是自身组织损伤释放的因子,例如胶原和纤维蛋白片段、补体活化产物及免疫细胞因子等;另一是微生物来源的含有N-早酰蛋氨酸残基的多肽。

名称来源分子量刀豆102α-D-mannosyl-

种类繁多的植物花粉:花粉产量大,授粉期长,质轻,粒小,致敏花粉多属风媒花粉。花粉的播散具有区域性和季节性特点。在北美豚草是主要的致敏花粉,我国北方地区秋季主要致敏花粉是野生植物蒿属花粉。

受趋化因子作用后,中性粒细胞表面的L-选择素数量增加,血管内皮细胞开始表达P-或E-选择素;这两类选择素结合可使细胞贴向血管壁,称为着边作用;这时中性粒细胞迅速表达整合素,例如MAC-1和LFA-1等,与内皮细胞的配体结合可使中性粒细胞变扁,紧密粘贴内皮细胞;继而中性粒细胞变形移出血管外,以阿米巴运动的方式向趋化源移动。这种过程多发生在毛细血管微静脉血流缓慢处。

α-D-glucoseT细胞促有丝分裂原,分离细胞膜糖蛋白植物血凝素云豆120N-actyl-D-galactosamineT细胞促有丝分裂原美洲商陆丝裂原美洲商陆32β-N-acetyl-D-glucosamineB细胞、T细胞有丝裂原大豆凝集素花生110D-galactosyl-(β1-3)-N-acetyl-D-galactosamine分离胸腺细胞亚群大豆凝集素大豆120N-acetyl-D-galactosamine

真菌:真菌在自然界中的分布极广,其孢子和菌丝等是重要的变应原。

2.吞噬杀伤效应到达损伤感染部位后,中性粒细胞可对细菌、细胞碎片或其他颗粒表现活跃的吞噬作用;但如合识别这些目标尚不明了,可能与被吞噬物表面的亲水性有关。吞入的方式有以下几种:①吞噬作用,这是捕获大型颗粒抗原的主要方式,例如对同种细胞、细菌等微生物,都可以吞噬,吞噬后在胞浆内形成吞噬体;②胞饮作用,与吞噬作用相似,只是针对微小颗粒;胞饮后在胞浆内形成吞饮小泡;③受体介导的内摄作用,可借助细胞表面的某些受体连接被吞噬物;例如对那些结合有IgG或补体片段的抗原颗粒,中性粒细胞可通过其表面受体增强吞噬活性,这种现象称为吞噬调理作用。

D-galactose凝集免疫活性B细胞、净化人骨髓用于骨髓移植

螨:螨属节肢动物门蜘蛛纲,屋尘螨、粉尘螨和土内欧螨具有相同的抗原性均可引起变态反应。每0.1g被褥尘中含屋尘螨可高达3000个。

颗粒被吞入后,由细胞膜将其包绕形成一个吞噬体,吞噬体与溶酶体融合形成吞噬溶酶体,这时溶酶体酶就会活化,通过一系列的代谢机制将吞入的微生物杀死并进行降解。完成这一过程后细胞本身也衰老死亡。

二、Ig Fe受体

上皮变应原:家养狗、猫和兔等的脱落上皮、毛、唾液、尿液等已成为人类尤为儿童的重要变应原。

3.抗感染和应用激作用当机体遭受急性损伤或休脓性细菌感染时,会有大量的中性粒细胞向受体部位集中;同时骨髓的储备库释放和造血功能增强;机体表现为外周血中性粒细胞显著增加;局部死亡的白细胞和受累细胞液化形成脓汁。

Ig分为IgM、IgD、IgA、IgD和IgE五类。各类Ig的不同功能主要与其结构有关。机体内许多细胞表面具有不同类IgFe的受体,通过Fe受体与IgFe的结合,参与Ig介导的生理功能或病理损伤过程。目前已鉴定明确的Fe受体有FeγR、FcαR和FcεR.

屋尘:屋尘的成分复杂,它可能含有上皮脱屑、毛、脱落的人上皮、螨、昆虫和蟑螂的碎片及其排泄物、真菌、细菌、花粉、工业品、丝、棉、麻、尼龙、化纤等。

中性粒细胞以其庞大的数量和迅速的行动发挥抗感染和创伤修复的作用,当中性粒细胞缺陷时,机体容易发生化脓菌感染和创伤修复缓慢。

FeγR

羽毛:衣服、被褥、枕芯、垫料、地毯、壁毯等中的鸡鸭鹅鸽等羽毛也是变应原。有人报道,农牧民、兽医、饲养员、屠宰人员、毛皮革制造业者和科研人员对动物皮毛和排泄物的过敏较常见。

图8-1中性粒细胞趋化作用和吞噬作用示意图

1.FeγR的结构和分布
FeγR可分为FeγRⅠ、FeγRⅡ和FeγRⅢ三类,它们的结构和分布有所不同。

昆虫变应原:飘散在空气中的飞蛾、蜜蜂、甲虫、蟑螂、蚊蝇的鳞片、毫毛,脱屑和排泄物吸入取后可引起致敏,养蚕工人可对蛾毛、蛾尿、蚕丝和蚕尿过敏。

上图:趋化着边作用;下图:吞噬消化作用

FeγRⅠ:为70kD穿膜糖蛋白,属Ig超家族,胞膜外区有3个C2结构,FeγRⅠ主要分布于单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等。IFN-γ可刺激单核细胞、巨噬细胞中性细胞表达FeγRⅠ水平增加5~10倍,G-CSF也这种促进作用。

植物变应原:除上述豚草和蒿属花粉外,植物纤维如木棉和除虫菊等吸入后可引起致敏。烟草的致敏作用国内外均有报道。

二、肥大细胞和嗜碱性粒细胞

FeγRⅡ,为40kD穿膜糖蛋白,属于Ig超家族,胞膜外区有2个C2结构,FeγRⅡ表达于除红细胞外的其它血细胞。

2.食物变应原常见的过敏性食物有蛋白质含量较高的牛奶和鸡蛋;海产类食物,如无鳞鱼、海蟹、虾、海贝等;蛋白质含量高且不易消化的食物如蛤蟆类、鱿鱼;含有真菌食物,如蘑茹等。因保鲜食品,冷藏食品及人工合成饮料日益增多,因而食物添加剂,防腐剂,保鲜剂和调味剂就成了一类新的重要变应原。

肥大细胞和嗜碱性粒细胞虽在来源、性质和分布方面都不相同,但它们在表面特征和活性方面非常相似,都是IgE介导型炎症的主要效应细胞。

FeγRⅢ:为50~70kD糖蛋白,属Ig超家族,有2个C2结构。主要分布于巨噬细胞、NK细胞和嗜酸性粒细胞,中性粒细胞表面。

药物可经口服、注射和吸入等途径进入体内,少数病人用药后出现局部或全身药物过敏反应,如药疹、阿司匹林性哮喘、青霉素过敏性休克等。

肥大细胞

图6-2 人Feγ和人Feα、Feε受体结构示意图

Ⅰ型超敏反应性疾病的发病率

肥大细胞的形态呈多样性,通常为圆形或者椭圆形,直径大约10~15μm,表面有许多放射状突起;细胞核呈圆形,位于细胞中央;胞浆内充满很多特异性颗粒,用碱性染料染色时呈紫红色。颗料内含有大量的组胺、肝素、TNFα和其他炎症介质,还含有超氧化岐化酶、过氧化物酶和许多酸性水解酶等。

2.FeγR的功能 FeγR的功能主要是通过髓样细胞和NK细胞来发挥的。

欧洲人群中Ⅰ型超敏反应的发病率为25%~35%,瑞典为30%~40%。我国北京地区的发病率高达37.7%。Ⅰ型超敏反应的重要性不仅在于它是一类常见病,多发病,还在于它涉及临床各个学科,特别是儿科、内科、耳鼻咽喉科和皮肤科。随着工农畜牧业的发展,三废的出现,生活环境和生活方式的改变,新的变应原不断出现,石油、橡胶、化纤、塑料、人造革制品、药物和农药所致的变态反应及各种职业性变态反应性疾病日见增多。

肥大细胞来源于骨髓干细胞,在祖细胞时期便迁移至外周组织中,就地发育成熟。肥大细胞在全身各处沿神经和血管附近分布,尤其多见于结缔组织和粘膜中。粘膜中的肥大细胞成熟与胸腺的诱导相关,颗粒中含组胺较少;结缔组织中的肥大细胞是胸腺非依赖性的,颗粒中含有大量的组胺。

单核-巨噬细胞:FeγRⅠ、Ⅱ和Ⅲ均可介导入单核细ADCC来杀伤肿瘤等靶细胞。这种ADCC效应为Mg2+依赖,并需要LFA-1等粘附分子参与。IFN-γ可促进单核细胞FeγRⅠ介导的杀伤作用.单核-吞噬细胞可能通过FeγRⅠ、Ⅱ、Ⅲ发挥调理吞噬和清除免疫复合物作用。

Ⅰ型超敏反应的特点

肥大细胞的突出特点是表面有大量的高亲和性IgE受体。FcεRⅠ含有4条多肽链,暴露于细胞外的是链,与IgE的Fc有较强的结合力;两条链伸向胞浆内部,在结构和功能上都象CD3分子的ζ链;β链在细胞膜中将α和γ连接起来。通过FcR,肥大细胞可从循环中吸附大量的IgE分子在细胞表面,作为相应抗原的特异性受体。

中性粒细胞:新鲜分离的中性粒细胞不能通过FeγR溶解靶细胞,但在IFN-γ刺激后可通过FcγRⅠ和FcγRⅡ介导杀伤作用,对FcγRⅠ主要是诱导其表达水平升高,而对FcγRⅡ表达水平并未见改变,可能是通过杀伤机制的调节。GM-CSF也能通过FcγRⅡ明显增强中性细胞的杀伤水平。活化中性粒细胞通过FcγRⅠ、Ⅱ发挥调理吞噬和清除免疫复合物作用。

1.发生快,几秒钟至几十分钟内出现症状,消退亦快;为可逆性反应;

嗜碱性粒细胞

嗜酸性粒细胞:未刺激的嗜酸性粒细胞没有杀伤作用,GM-CSF、TNF和IL-5等是嗜酸性粒细胞发挥ADCC效应的有效激活剂,在抗寄生虫和抗肿瘤中有重要作用。GM-CSF激活作用主要是通过FcγRⅡ介导的。

2.由结合肥大细胞和嗜碱性粒细胞上的IgE抗体所介导;

嗜碱性粒细胞是外周血颗粒性白的一个类型。细胞呈圆形,直径约5~7μm,在粒细胞中形态较小,细胞数也少,约占血中有核细胞总数的1%。嗜碱性粒细胞在骨髓内发育成熟,成熟细胞存在于血液中,只有在发生炎症时受趋化因子诱导才迁移出血管外。

NK细胞:通过FcγRⅢA介导ADCC杀伤肿瘤细胞等靶细胞,IL-2和IFN-γ可明显提高NK细胞的杀伤活性,但并不明显改变FcγRⅢ的表达水平。

3.主要病变在小动脉,毛细血管扩张,通透性增加,平滑肌收缩;

嗜碱性粒细胞与肥大有许多相同的特性,例如胞浆内含有丰富的嗜碱性颗粒,细胞表面表达FcRⅠ,与抗原结合后可使细胞活化,释放颗粒和炎症介质等。两种细胞的比较见表8-1。

FcαR

4.有明显个体差异和遗传背景;

表8-1肥大细胞与嗜碱性粒细胞特性比较

FcαR为分子量60kD的穿膜糖蛋白,属Ig超家族,胞膜外有2个C2功能区,呈中等亲和力,主要表达于单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等,介导吞噬,ADCC以及炎症介质的释放。

5.补体不参与此型反应。

肥大细胞碱性粒细胞细胞直径10~15μm5~7μm细胞核圆形或卵圆形两叶或多叶细胞外形光滑有窄突起偶有短宽突起主要分布粘膜和结缔组织血液细胞寿命数周~数月数日增殖能力增殖不增殖颗粒颗粒内含物组胺、肝素、硫酸软骨素、中蛋性白酶组胺、硫酸软骨素、中性蛋白酶释放介质TNFα、PAF、LTC4、PGD2LTC4、TNFα

FcεR

二、IgE合成的调节及其受体

三、嗜酸性粒细胞

FcεR的结构和分布
FcεR可分为FcεRⅠ和FcεRⅡ两类,它们的结构、分布以及介导的作用有所不同。

IgE合成的调节

嗜酸性粒细胞是直径约10~15μm的圆形细胞,因其富含嗜酸性颗粒而得名。细胞的嗜酸性颗粒中含有多种酶类,如过氧化物酶、酸性磷酸酶、组胺酶、芳基硫酸酯酶、磷脂酶D、血纤维蛋白溶酶等;还含有较多的碱性组蛋白,因此使颗粒呈嗜酸性。嗜酸性粒细胞来源于骨髓,爱GM-CSF、IL-2和IL-3的诱导发育成熟。该细胞的寿命很短,在骨髓有2~6天的成熟期,在循环中的半寿期约6~12h,在结缔组织中可存活数日。

FcεRⅠ:为高亲和力受体,K值10-9~10-10M。由α、β、γ-γ四条链组成。FcεRⅠ主要分布于嗜碱性粒细胞和肥大细胞。

IgE合成受4个因素调节,即遗传因素,接触变应原的机会,抗原的性质和TH细胞及其产生的因子,现分述如下。

血循环中的嗜酸性粒细胞约占白细胞总数的3%,但这个数字只占嗜酸性粒细胞总数的一小部分。估计在骨髓和其他结缔组织中的成熟嗜酸性粒细胞约200倍和500倍于循环中的同类细胞。IgE型超敏反应和寄生虫病时嗜酸性粒细胞数量增多;并且可受趋化因子的作用向局部组织中集聚。

FcεRⅡ:低亲和力受体,分子量45kD,单链穿膜糖蛋白。胞膜外C端侧25kD部分又称为IgE结合因子,FcεRⅡ可在蛋白水解酶裂解后形成可溶性CD23分子即IgE-BF。

1.遗传因素常可见在一个家庭成员中高IgE水平与特应症发生之间的相关性,特应症是指一类与遗传密切相关的速发型变态反应,也就是过敏性素质或对环境中常见抗原产生IgE抗体应答的倾向性,对变态反应性疾病的易感性。与正常人相比,他样血清IgE明显升高,肥大细胞数较多而且胞膜上IgE受体也较多。家系调查表明,特应症由常染色体显性遗传,但同一家系中不同成员所患的特应症可以不同。他们产生高IgE抗体的能力可能与组织相容性复合体Ⅱ类中的某些特殊位点有关。有报道反指出,屋尘螨特异性CD4+T细胞克隆对螨的应答受HLA-DRAB1和HLA-DRAB3基因产物的限制,说明这些基因产物在T细胞识别变应原中具有重要的功能。

嗜酸性粒细胞表达低亲和性IgE受体FcεRⅡ,在正常血清IgE水平时有与IgE结合;约10%~30%的细胞表达FcγRⅢ或FcγRⅡ;约40%50%的细胞表达补体受体。这些受体与带相应配体的抗原结合可使细胞活化,GM-CSF、IL-1、IL-2、IL-5和TNFα等细胞因子也可使细胞直接活化。活化的嗜酸性粒细胞主要表现下列生物活性:

2.FcεR的功能

2.接触变应原的机会接触变应原的机会是特异性IgE抗体水平高低的重要决定因素。一般而言,反复接触某一些应原才会引起对该变应原的特应性反应。有些过敏性鼻炎或哮喘患者乔迁异地后,由于地理环境的改变,避开了当地固有的植物花粉而使病情减轻。食物引起的过敏反应在婴幼儿较多见,这与婴幼儿胃肠粘膜屏障尚未成熟而使食物蛋白质等易进入体内有关。昆虫可以螫刺、吸入、接触和食入等方式而使人致敏,其中对昆虫毒液的过敏最具有重要性,如蜜蜂、黄蜂在其尾部有毒囊,内含毒液。当蜂类螫刺人体时,毒囊从尾部脱落,排毒管刺入皮肤并将毒液注入人体内。蜂毒液中引起过敏反应的蛋白质毒素主要是磷脂酶A2。而蚊、蚤、蚂蚁、臭虫等通过其唾液管将吃得开液排入人体内而引起荨麻疹、红斑等局部皮肤过敏性反应。

表8-2炎症细胞的免疫球蛋白受体

FcεRⅠ:嗜碱性粒细胞和肥大细胞具有高亲和力FcεRⅠ,当相应变应原与嗜碱性粒细胞、肥大细胞表面lgE/FcεRⅠ复合物结合后,使细胞脱颗粒,合成和释放多种介质,介导Ⅰ型速发型超敏反应。

3.抗原的性质以相同途径进入人体的抗原,有的引起强速发型超敏反应,有的则不能,虽其确切原因尚不明,但与抗原本身的特性,特别是被T细胞识别的表位的特性有关。有些药物如青霉素,能引起强烈IgE抗体应答。这些药物与蛋白质结合,形成半抗原-载体结合物,而成为新抗原(neoantigens)。

受体中性粒细胞单核细胞肥大细胞嗜碱粒性细胞嗜酸性粒细胞血小板IgG
IgG1++-?++IgG2++--?+IgG3++--?+IgG4++--?+IgM------IgA++--?-IgD----+-IgE-+++++FcRⅠ--++--FcRⅡ-+??++

FcεRⅡ:FcεRⅡ为B细胞分化激活抗原,在变态反应性疾病患者PBMC中CD23密度明显增加,血清sCD23升高。sCD23具有BCGF活性,促进B细胞产生IgE,并与IL-4有协同作用。此外,FcεRⅡ还可介导IgE依赖的ADCC和容噬作用。

有些蛋白质抗原与有利于IgE抗体合成的具有佐剂作用的物质天然共存,如在同一寄生虫体内可能同时存在抗原和佐剂。又如在接触环境中变应原时有呼吸道病毒感染则对总IgE和特异性IgE抗体的产生起佐剂作用。最近报道,浮游于空气中排放的柴油废气颗粒直径小于1μm,在城市空气中的浓度可高达2~500μg/m2,DEP对动物产生IgE起佐剂作用。近30年来变态反应性鼻炎和哮喘发病率的增加与空气污染和柴油废气排放增加相平行。

1.趋化与吞噬作用嗜酸性粒细胞的趋化因子包括过敏反应中产生的ECF-A、补体活化过程中产生的ECF-C和T细胞来源的ECF-L等;受趋化因子作用后,嗜酸性粒细胞在体外对细菌、真菌和抗原抗体复合物等的吞噬能力已经得到证明,但在体内的吞噬作用尚需更确实的证据。

三、细胞因子受体

第二次接触抗原的途径与速发型反应的类型可能有关,全身性过敏反应一般与抗原直接进入血循环有关,如昆虫毒液或药物所致的超敏反应;外源性哮喘和花粉症常由于吸入抗原所致;而荨麻疹是食物变态反应的常见表现。

2.过敏反应调节作用嗜酸性粒细胞参与IgE型超敏反应的调节作用。当肥大细胞或嗜碱性粒细胞的表面IgE与相应抗原结合诱发过敏反应时,会产生ECF-A吸引嗜酸性粒细胞聚集,并释放组胺酶分解组胺,释放芳基硫酸酯酶分解白三烯,消除过度的炎症反应。这样,嗜酸性粒细胞与肥大细胞和嗜碱性粒细胞之间形成一个反馈的调节机制,在过敏反应强烈时嗜酸性粒细胞的这种调节作用更加明显。

免疫细胞表面表达多种细胞因子受体,不同免疫细胞表达细胞因子受体的种类、密度和亲和力有所差别。

4.TH细胞和细胞因子
IgE抗体的类别转换取决于TH细胞,说明T细胞非依赖性抗原不能诱发IgE抗体的产生。Okumur和Tada早就证明,B细胞产生IgE抗体需T细胞辅助,但近年由于有了T细胞克隆、重组细胞因子和抗细胞因子抗体故可详细剖析T细胞所起的精确作用。已知鼠和人的TH细胞均可根据分泌细胞因子种类的不同而分成为TH1和TH2两个亚群,TH1细胞分泌IIL-2、IFN-γ和淋巴毒素,但不分泌IL-4、IL-5和IL-6;相反,TH2细胞分泌IL-4、IL-5、IL-6和IL-10,但不分泌IL-2、IFN-γ和淋巴毒素。TH1细胞分泌的细胞因子主要的生物学作用是增强免疫系统的细胞毒活性和介导迟发超敏反应,而TH2细胞分泌的细胞因子主要在抗体形成及变态反应过程中起作用。TH1和TH2之间通过细胞因子而互相调节。1986年以来在鼠和人的体内、体外研究表明,IL-4促进IgE合成,而IFN-γ抑制IL-4所诱导的IgE合成,说明TH1和TH2细胞均调控IgE的合成。IL-4除诱导人和鼠合成IgE外,还能诱导人IgG4和鼠IgG1抗体合成。变应原致敏B细胞合成IgE需IL-4的机制之一是IL-4为B细胞提供了活化信号,因而B细胞由产生IgM转换成产生IgE抗体,所以IL-4是个Ig类转换因子。特应患者可能有较多产生IL-4的变应原特异性T细胞并能分泌较多IL-4。IL-4能在mRNA水平上阻断单核细胞、CD3+、CD4+或CD8+T细胞由植物凝集素所诱导的IFN-γ产生,也能抑制IL-1、TFN-α和PGE2的产生,而这些细胞因子均能抑制IgE合成。因此IL-4和IFN-γ量的比例和相互制约的平衡调节可能是IgE合成的重要决定因素。

3.对寄生虫感染的应答机体受寄生虫感染后,可产生相应的抗体,抗体与抗原结合可激活补体,形成ECF-C;另一方面,寄生虫抗原又使T细胞致敏,产生ECF-L。这些趋化因子可吸引许多嗜酸性粒细胞到寄生虫感染部位,并释放过氧酶等物质,对寄生虫发挥毒性杀伤作用。

1.T细胞表面的细胞因子受体多种细胞因子可调节T细胞的功能,这是因为T细胞存在着相应的细胞因子受体,如IL-1R、IL-2R、IL-3R、IL-4R、IL-6R、IL-7R、IL-8R、IL-9R、IL-12R、TNF-αR、G-CSFR和TGF-βR等。静止和活化T细胞因子受体的数目和亲和力可有很大差别,如静止T细胞只表达IL-β链,与IL-2配体结合是中亲和力,当T细胞活化后同时表达IL-2Rα链和β链,并组成高亲和力受体。

除IL-4外,单核细胞、B细胞、内皮细胞和T细胞产生的IL-6也能增加IgE合成,IL-6可能为增加IgE合成提供了一类非特异性信号。IL-3和IL-5对IL-4所诱导的IgE合成也有协同作用。IL-10能抑制小鼠T细胞产生IFN-γ,因此可能通过间接上调IgE合成而加重变态反应。

4.纤维蛋白溶解作用嗜酸性粒细胞能释放纤维蛋白溶酶;还可释放磷脂酶D,分解能引起血栓形成的血小板激活因子;因此,嗜酸性粒细胞参与防止血管内凝血,消除已形成的纤维蛋白。

2.B细胞表面的细胞因子受体多种细胞因子调节B细胞的活化、增殖和分化是通过与B细胞表面相应的细胞因子受体结合而发挥调节作用的。B细胞的细胞因子受体主要有IL-1R、IR-2R、IL-4R、IL-5R、IL-6R、IL-7R、IL-11R、IL-12R、IFN-γR、TNF-α和TGF-βR等。

NK细胞刺激因子也即IL-12是1989年新发现的细胞因子,是至今发现的Ils中唯一由B细胞产生的IL。IL-12是已知的对人体T细胞和NK细胞的增殖、细胞毒性和淋巴因子的产生有直接调节作用的唯一细胞因子,如诱导T细胞和NK细胞产生IFN-γ。IL-12是IgE抗体合成的强抑制剂,其作用机制可能是:增加IFN-γ合成而抑制IgE合成;通过非IFN-γ依赖的机制使IgE合成下降;Ig类别转换因子样作用,可下调IgE合成。IL-12很小的剂量就能显示很强的生物学效应,在I型超敏反应性疾病的防治中似具有潜在的应用前景。

四、血小板

3.单核-巨噬细胞表面的细胞因子受体单核-巨噬细胞表面有多种细胞因子受体,如MCFR、MIFR、MAFR、IFNR、M-CSFR、GM-CSFR等,相应的细胞因子作用后可调节单核-巨噬细胞的吞噬功能、细胞毒作用、MHCⅡ类抗原的表达以及单核因子的合成和释放。

肥大细胞与TH2细胞相似,也能分泌IL-4和IL-5而不分泌IFN-γ和IL-2。能影响肥大细胞数目、活化状态及组胺等介质释放的细胞因子使变态反应加重。这些因子包括GM-CSF、IL-3、IL-4、IL-9和组胺释放的细胞因子。HRFs由多种细胞产生,其主要作用是使嗜碱性粒细胞脱颗粒和释放组织胺。

血小板是骨髓内巨核细胞脱离的细胞质片段,形状不规则,内含三种类型的颗粒。血小板在血液中的平均寿命约10天,其主要功能是使血液凝固;也能够生成、储存和释放生物活性介质,如在花生四烯酸代谢产物、生长因子、生物活性胺及中性和酸性水解酶等。

四、羊红细胞受体

IgE Fc受体

血小板表面有IgGFc受体,也有低亲和性IgEFc受体。FcεRⅡ可使血小板与IgE包被的寄生虫结合,并释放细胞毒性产物,例如过氧化氢或其他氧化代谢产物;抗原与IgE结合也可通过FcεRⅡ诱导血小板激活因子生成。

人T细胞表面有能与绵羊红细胞结合的受体,称为E受体,E受体在体外可与绵羊红细胞表面的配体在一定条件下结合,可在T细胞表面形成花环状,称为E花环。用这个方法可以检测人外周血T细胞的相对百分数,可作为判断人T细胞免疫功能指标之一。

IgE重链Fc段受体有两类,第一类称高亲和力IgE受体,以FCεRⅠ表示;第二类为低亲和力IgE受体,以FCεRⅡ表示。它们均能与IgE结合,但它们的表达细胞、分子结构等均不同。

五、内皮细胞

E受体已证明是分子量为30~60kD的糖蛋白分子。应用单克隆抗体鉴定E受体,认为它是一种新的人T细胞分化抗原,命名为白细胞分化抗原2。目前认为E受体可能是介导Ca2+依赖的T细胞旁路活化途径。这一途径是与T细胞抗原受体活化途径完全不同的另一活化途径。

1.FCεRⅠ
FCεRⅠ只存在于肥大细胞和嗜碱性粒细胞膜上,这两种细胞在Ⅰ型超敏反应中起重要作用。当变应原或抗FCεRⅠ抗体使这些细胞膜上相邻的两个FCεRⅠ桥联起来时则引起一系列生化反应,继而释放出诸如组胺等各种与变态反应和炎症有关的生物活性介质。最近有报道,人皮肤中的郎格罕细胞上也表达有FCεRⅠ/。

内皮细胞通过促进和调节循环的炎症细胞而参与炎症应答。内皮细胞可以受细胞因子或其他免疫应答主物的作用而活化,增加对单核细胞、中性粒细胞和其他循环细胞的粘附作用;活化的内皮细胞有时表达MHCⅡ类分子,表现原递呈功能;也可分泌IL-1和GM-CSF,调节免疫应答。

五、补体受体

2.FCεRⅡ/CD23FCεRⅡ/CD23存在于B细胞、单核-巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、NK细胞、树突状细胞、郎格罕细胞和血小板上。现已证实,活化T细胞上也有FCεRⅡ/CD23。1986年Kikutani在人、1988和1989年Waldschmidt等在小鼠用单克隆抗体证明。sIgM+和sIgD+的B细胞90%以上表达FCεRⅡ,而sIgG+和sIgA+的B细胞则不表达FCεRⅡ。正常人外周血B细胞大多为FCεRⅡ阳性,过敏病人的B细胞和单核细胞表达FCεRⅡ大量增加。1987年有两个研究组均证实,FCεRⅡ就是人B细胞表面分化抗原CD23,是B细胞早期的表面标志,故多以FCεRⅡ/CD23表示之。IL-4能增加上述细胞FCεRⅡ/CD23的表达。

Uhr等在60年代发现由抗原、抗体与补体分子形成免疫复合物与部分豚鼠淋巴细胞结合,如从复合物中除去补体,则复合物与细胞的结合明显减少。证明了细胞表面有补体受体的存在。其后应用抗绵羊红细胞抗体和补体致敏的绵羊红细胞形成的复合物可与细胞表面的补体结合形成花环,称为EAC花环。用以检测CR。

FCεRⅡ/CD23不稳定,经蛋白水解酶作用可在体内行裂解成大小不等的片段,其中位于羧基端能与IgE结合的25KD的片段较稳定,称为IgE结合因子或可溶性CD23。当IgE与FCεRⅡ/CD23结合后能防止FCεRⅡ降解成sCD23,IFN-γ、-α和前列腺素E2能抑制IL-4所诱导的CD23表达和sCD23的释放。

多数B细胞表面有CR,除B细胞外,单核
-巨噬细胞、中性粒细胞、K细胞、哺乳类动物血小板、人及灵长类红细胞上均有补体受体。B细胞的补体受体与其活化有关,补体受体也能促进吞噬细胞的吞噬作用。此外,如免疫粒附作用以及抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用也与补体有关。

FCεRⅡ/CD23和IgE-BF/sCD23对IgE合成具有正调节作用。IgE-BF/sCD23能诱导正常人外周血单核细胞合成IgE。sCD23能诱导肥大细胞释放组胺加重临床症状。

六、内分泌激素、神经递质和神经肽胺体

三、组织损伤机制

免疫细胞表面可具有多种激素、神经递质和神经肽的受体,如雌激素、甲状腺素、肾上腺皮质激素、肾上腺素、前列腺素E、生长激素、胰岛素等激素的受体,内啡肽、脑啡肽、P物质等神经肽受体,组胺、乙酰胆碱、5-羟色胺、多巴胺等神经递质受体。免疫细胞表面的激素、神经肽和神经递质受体是机体神经内分泌免疫网络中的一个重要环节。

肥大细胞和嗜碱性粒细胞膜表面有大量IgE
Fc受体,每个肥大细胞表面FCεRⅠ的数目约4万~10万。呼吸道和胃肠道粘膜及特应性反应的局部皮肤内均有大量肥大细胞。IgE抗体与FCεRⅠ高亲和力地结合,这时如不再接触相应的变应原则不会出现任何临床症状。但一旦接触了相应变应原,则变应原与肥大细胞和嗜碱性粒细胞膜表面上的IgE抗体结合,从而使膜相邻近的FCεRⅠ发生相互连接。FCεRⅠ桥联后触发细胞膜一系列的生物化学反应,胞外Ca2+流入胞内。此时两个同时平行发生的过和被启动,即脱颗粒,释放出颗粒中预合成的介质和合成新的介质。预合成的介质主要是组胺、蛋白水解酶、肝素和趋化因子。释放的介质立即直接作用五靶细胞、靶组织、靶器官,引起速发的临床症状。FCεRⅠ桥联后细胞膜脂质发生磷脂甲基化代谢,在磷脂酶A2和甲基转移酶作用下膜磷脂降解,释放出二十碳不饱和脂肪酸即花生四烯酸。花生四烯酸以两条途径继续代谢,其一为环氧合酶途径,形成白细胞三烯和血小板活化因子。LTs包括LTB4、LTC4、LTD4和LTE4。LTC4、LTD4和LTE4即过敏性嗜酸性粒细胞趋化因子、过敏性慢反应物质。。

肥大细胞等所释放的介质按其作用方式可归成三类,即:趋化剂,包括中性粒细胞趋化因子和LTB4,其作用是将中性粒细胞等细胞吸引到肥大细胞活化部位;炎性活化剂,包括组胺、血小板活化因子、类胰蛋白酶和激肽原酶,它们引起血管舒张、水肿和组织损伤;致痉剂,包括组胺、PGD2、LTC4和LTD4,它们直接引起支气管平滑肌痉挛。

组胺与靶细胞上的受体结合,组胺受体有H1、H2和H3三种,很多种类的细胞均有组胺受体。

前列腺素、LTs和PAF这三类新合成的介质均为脂类介质。

PGD2与平滑肌细胞上的受体结合,是血管扩张剂和支气管收缩剂。阿司匹林和其它非固醇抗炎药能抑制环氧合酶而阻断PGD2合成。

肥大细胞产生的LTs与平滑肌细胞上的特异性受体结合,引起长时间的支气管收缩。若注入皮内,则产生长时间的红肿反应。LTs在速发型超敏反应的迟缓相反应中起重要作用,是引起支气管收缩的主要介质。至今尚无能阻断入花生四烯酸5-脂氧合酶途径代谢的抑制药,阿司匹林由于抑制环氧合酶途径、增强5-脂氧合酶途径,产生更多的LTs而使哮喘病性加重。

表15-1 肥大细胞源性介质的作用

作用方式介质名称合成方式效应趋化剂NCF

ECF-A

LTB4预合成

预合成

新合成中性粒细胞

嗜酸性粒细胞

单核细胞

嗜碱性粒细胞活化剂组织胺

PAF

类脂蛋白酶

激肽原酶预合成

新合成

预合成

预合成血管舒张和血管通透性

小血栓

蛋白解酶活化C3

作用于激肽→血管舒张→水肿致痉剂组织胺

PGD2

LTC4

LTD4预合成

新合成

新合成

新合成致痉剂使支气管平滑肌收缩、粘膜水肿和粘液分泌

PAF主要由嗜碱性粒细胞产生,具疏水性,在胞浆内可被酶迅速破坏。PAF有直接收缩支气管的作用,引起内皮细胞退缩和松驰血管平滑肌。PAF在Ⅰ型超敏反应的迟缓相中能激活炎症性白细胞。

最近有人把细胞因子也列入新合成的介质之中,原因是培养的肥大细胞能产生肿瘤坏死因子、IL-1、IL-4、IL-5、IL-6和各种集落刺激因子如GM-CSF和IL-3。肥大细胞受IgE-介导而活化时释放的细胞因子主要与迟缓相反应有关。速发型超敏反应的迟缓相与迟发型超敏反应的炎症相之间的主要区别是细胞因子的来源。前者经IgE传递和由肥大细胞介导,而后者由T细胞传递,T细胞直接分泌有关的细胞因子。

除抗原与结合在肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的IgE抗体结合使FCεRⅠ桥联而引起脱颗粒释放介质的机制外,尚有其它因素也能引起脱颗粒和释放出介质。如过敏毒素C3a和C5a、蜂毒素以及合成的ACTH,可待因和吗啡等均能直接引起肥大细胞脱颗粒。植物凝集素通过与IgE分子上的受体结合使IgE交联而引起脱颗粒。

四、常见的Ⅰ型超敏反应性疾病

Ⅰ型超敏反应性疾病涉及皮肤、呼吸道、耳鼻咽喉、眼、消化道、血液系统、神经系统和循环系统等。现从该型常见病中择花粉症、支气管哮喘、特应性皮炎和食物过敏作一简介。

花粉症

即枯草热,也称变态反应性鼻炎,主要因吸入植物花粉致敏引起,因此具有显季节性和地区性特点。该病的临床表现主要在鼻、眼部和呼吸道。检查可见鼻粘膜苍白水肿、眼结膜充血等。根据症状及花粉浸液皮肤试验结果诊断并不困难。抗组胺药能显着控制临床症状,也可在鼻、眼局部应用类固醇和肥大细胞稳定剂如色甘酸二钠等药物。花粉季节前脱敏治疗常能收到较好效果。

支气管哮喘

是变应原或其它因素引起的支气管高反应性下出现的广泛而可逆的气道狭窄性疾病。我国北京地区的发病率约5%,是儿科和内科的重要呼吸疾病。好发于儿童和青壮年,有明显家族史。病情迁延、病程较长、频敏发作,并发症较多。美国每年因哮喘死亡约2000~3000例,且有增加趋势。引起哮喘的因素十分广泛复杂,吸入性和食入性变应原以及感染特别是呼吸道病毒感染均为哮喘发生的重要原因。其主要病理变化是小支气管平滑肌挛缩、毛细血管扩张,通透性增加、小支气管粘膜水肿、粘膜腺体分泌增加、粘液栓形成,因而气道变窄,患者感觉胸闷、呼吸困难。这些病理改变和症状主要是LTs和组胺作用的结果。支气管哮喘的分型、鉴别诊断、防治和预后方面虽已取得很大进展,但仍有大量问题有待解决。

特应性皮炎

也称异位皮炎,是常见的皮肤变态反应性疾病,约70%病人有阳性家族史。大多病人血清IgE水平升高。病变以皮疹为主,特点是剧烈瘙痒。急性期的病理改变是细胞间质水肿和上皮内疱疹形成,真皮浅层可有水肿,血管扩张和淋巴细胞、嗜酸性粒细胞等浸润。亚急性期表皮内有小疱和角化现象,有大量淋巴细胞浸润;慢性特应性皮炎主要表现表皮角化和增生、皮肤增厚、苔癣化、血管周围大量炎性细胞浸润,常有色素沉着。皮疹好发于肘窝、腘窝、颈部和面部。此病可分婴儿型、儿童型和成人型。婴儿的特应性皮炎也称婴儿湿疹,多在生后4~6月发病,病变有渗出型和干燥型两种。成人型多在青年期发病,表现为泛发的融合的扁平丘疹,病损皮肤增厚和苔癣化。特应性皮炎对理化等刺激异常敏感。大多病人间歇发作,冬季易复发。诊断主要依据典型的皮肤表现和阳性家族史。

食物变态反应

食物变态反应一般现于进食后数分钟~1小时。其症状有口周红斑、唇肿、口腔疼痛、舌咽肿、恶心、呕吐等。引起幼儿过敏的常见食物为鸡蛋、牛奶、鱼和坚果果仁等。