嗜碱性粒细胞活化机制的研究进展①

冯永民 综述 潘庆军 刘华锋 审校

(广东医学院附属医院肾脏疾病研究所，湛江524001)

嗜碱性粒细胞已被认知130余年，特别是近年来随着动物敲除模型的建立、高纯度细胞分选技术的应用，以及单克隆抗体技术的发展，对其表型和功能认识更加的深入和全面，发现嗜碱性粒细胞不仅参与过敏反应，而且在固有性免疫及免疫调节方面也发挥了重要作用［1］。已知，活化是嗜碱性粒细胞发挥其生物学功能的关键步骤，对其活化机制的研究，也已从经典的IgE介导的活化，发展到多途径的活化机制。本文谨对目前嗜碱性粒细胞的活化机制研究进展作一综述。

1 嗜碱性粒细胞的分化

外周循环或定植于组织的成熟嗜碱性粒细胞主要由骨髓CD34+的造血祖细胞分化而来。在转录水平其分化受两个转录因子(C/EBPα and GATA2)的调控［2］，IL-3可调节这些转录因子的表达，从而影响嗜碱性粒细胞的早期生长发育［3］。如IL-3缺陷在Th2免疫应答中明显导致嗜碱性粒细胞的分化受限，但嗜碱性粒细胞在IL-3缺陷幼稚小鼠中的分化与野生型小鼠并没有差别［4，5］，说明嗜碱性粒细胞在稳态时的分化不依赖于IL-3，而在Th2相关炎症反应时，IL-3却明显促进了骨髓中嗜碱性粒细胞的分化。

2 嗜碱性粒细胞的多种活化途径

目前研究发现，嗜碱性粒细胞能被细胞因子、抗体、蛋白酶、Toll样受体配体和补体介导的一系列信号所活化。其活化后，可产生各种效应分子，包括组胺、白三烯和抗微生物肽，以及 IL-4、IL-5、IL-13和趋化因子等，此外还会表达活化相关膜标记物，如CD203c 和 CD63 等［1］。

2.1 细胞因子介导的活化 IL-3不仅能促进嗜碱性粒细胞的成熟和分化，而且能诱导嗜碱性粒细胞分泌相应的细胞因子和表达膜表面抗原分子。用IL-3处理嗜碱性粒细胞可明显增加包括IL-4等细胞因子的产生［6，7］。此外，IL-3 处理能明显上调人嗜碱性粒细胞膜表面抗原的表达，包括CD203c和ST2(IL-33 受体)等［8，9］。除 IL-3 外，目前较受关注的IL-1家族成员IL-18和IL-33同样能活化和增强嗜碱性粒细胞的功能［9，10］。IL-18主要由巨噬细胞和肥大细胞产生，能通过MyD88信号通路诱导小鼠骨髓来源的嗜碱性粒细胞分泌Th2型细胞因子［10］。然而，人嗜碱性粒细胞虽然表达IL-18受体，但IL-18并不能活化人嗜碱性粒细胞［9，11］。IL-33主要由表皮成纤维细胞、气道上皮细胞和支气管平滑肌细胞产生，与IL-18类似，IL-33同样可通过MyD88信号通路诱导小鼠骨髓来源的嗜碱性粒细胞分泌IL-4和IL-13［10］。此外，IL-33能诱导人外周血来源的嗜碱性粒细胞分泌 IL-4、IL-5、IL-6 和 IL-13［12］。作为IL-17家族成员的IL-25在Th2免疫应答中发挥重要作用［13］，可能也参与了嗜碱性粒细胞的活化［14］。来源于季节性过敏性鼻炎患者的嗜碱性粒细胞高表达IL-25受体(IL-17RB)，在IL-25作用下，嗜碱性粒细胞的凋亡减少和IgE介导的脱颗粒明显增加［14］。

2.2 免疫球蛋白介导的活化 嗜碱性粒细胞通过IgE高亲和力受体FcεRl与IgE-抗原复合物交联，可激活一系列信号通路，包括信号分子Fyn、Syk、Lyn、PI3k和Akt等，共同诱导嗜碱性粒细胞活化进而释放炎性介质［15-17］。同时，活化后的嗜碱性粒细胞一系列表面分子表达上调，如CD203c、CD63和CD11b等［18-20］。最近在一个 Th2主导狼疮样小鼠模型(Lyn-/-)中发现:外周血中嗜碱性粒细胞能被自身反应性 IgE 免疫复合物活化［21］。Tsujimura 等［22］报道，用三硝基苯酚-BSA(TNP-BSA)攻击已用TNP特异性IgG1单抗预致敏的C57BL/6小鼠或肥大细胞缺失的 C57BL/6小鼠(C57BL/6-KitW-sh/W-sh)，可诱发显著的过敏反应，而IgG1单抗预致敏前清除嗜碱性粒细胞则可显著抑制所诱发的过敏反应。而用TNP特异性IgE单抗预致敏的C57BL/6小鼠，清除嗜碱性粒细胞对所诱发的过敏反应无显著影响。说明清除嗜碱性粒细胞可影响IgG1介导的过敏反应，而对IgE介导者无影响。同时，青霉素V-BSA(PenV-BSA)和其特异性IgG1单抗形成的复合物可体外活化脾脏来源的嗜碱性粒细胞产生PAF，说明特异性IgG1也可介导嗜碱性粒细胞的活化。此外，B细胞分化早期所产生另一类免疫球蛋白IgD，在上呼吸道感染时高表达于上呼吸道，可活化嗜碱性粒细胞进而产生广谱的抗微生物肽［23］，说明IgD介导的嗜碱性粒细胞活化在上呼吸道感染中可能发挥潜在抗感染作用。但有趣的是，IgD介导的嗜碱性粒细胞活化并不影响组胺的释放［23］，提示IgD介导其活化不同于IgE。此外，IgD介导嗜碱性粒细胞活化后可产生IL-4和B细胞刺激因子等，而且活化的嗜碱性粒细胞可促使B淋巴细胞分泌免疫球蛋白IgM、IgD和IgA［23］。至于在机体内哪一类免疫球蛋白介导活化为主，可能与致病原种类、数量和产生的特异性抗体有关。

2.3 蛋白酶和糖蛋白类介导的活化 房尘螨抗原Der p1是一种活化的蛋白酶，能在缺乏抗原特异性IgE情况下直接诱导嗜碱性粒细胞系KU812细胞和纯化的人嗜碱性粒细胞分泌细胞因子IL-4、IL-5和IL-13。而使用蛋白酶抑制剂作用于Derp1后，却明显消除了上述抗原对嗜碱性粒细胞的活化作用［24］。此外，钩虫所分泌的蛋白酶被证实同样能诱导嗜碱性粒细胞分泌Th2型细胞因子［24］。已知，蛋白酶活化受体(PARs)是一类潜在受体家族，它能够感知蛋白酶类活性，能够活化固有和获得性免疫细胞［25］。然而，目前并没有证据表明人类或小鼠嗜碱性粒细胞表达所谓的PARs［26］。因此，蛋白酶类直接活化嗜碱性粒细胞可能由于嗜碱性粒细胞表达其它类似于PARs的受体，或是通过别的分子机制。

另外，当HIV感染机体后，gp120通过结合免疫球蛋白IgE的VH3区而活化嗜碱性粒细胞，并释放IL-4和IL-13［27］，而且血吸虫来源的糖蛋白IPSE/alpa-1同样不依赖于抗原特异性的方式诱导小鼠嗜碱性粒细胞产生 IL-4［28］。

2.4 模式识别受体介导的活化 已知人嗜碱性粒细胞表达一系列 Toll like receptor(TLR)，包括TLR2、TLR4、TLR9 和 TLR10，其中显著表达 TLR2和 TLR4［29，30］，提示嗜碱性粒细胞能够直接识别各种病原体产生的病原相关分子模式。如TLR2配体肽聚糖能在体外刺激嗜碱性粒细胞分泌IL-4和IL-13，而 TLR4配体却对嗜碱性粒细胞作用不明显［30，31］。而日本学者分别用 TLR2和 TLR4配体处理溃疡性结肠炎患者来源的嗜碱性粒细胞，发现两种处理后的嗜碱性粒细胞均能分泌大量的IL-4。可见TLR2和TLR4均可能介导嗜碱性粒细胞的活化。

此外，嗜碱性粒细胞也表达一系列补体受体，包括CR1、CR2和CR3等。研究表明，补体片段 C5a能诱导嗜碱性粒细胞释放组胺，而此作用并不依赖于 IgE 的介导［32］。

3 嗜碱性粒细胞活化的检测方法

嗜碱性粒细胞的活化表现为组胺、白三烯、细胞因子等活性介质的释放以及相应膜抗原的表达上调［1］。目前检测其活化的方法包括ELISA和生化法检测组胺和相应细胞因子的释放量以及应用流式细胞术检测细胞表面膜抗原免疫学标记物，其中流式细胞术的应用更加广泛［33，34］。既往CD63被广泛用于嗜碱性粒细胞活化检测，但现发现CD63不是嗜碱性粒细胞的特异性标记物，也不是流式细胞术检测的敏感参数指标［19，35］。目前的研究表明，CD203c是嗜碱性粒细胞的特异性标记物，而且是一个敏感的活化指标［20，36］。此外，流式细胞术不但可定性检测CD203c阳性的细胞数量，而且同时可定量检测CD203c的平均荧光强度。因此，常用流式细胞术检测CD203c的表达水平来评估嗜碱性粒细胞的活化程度。

4 目前嗜碱性粒细胞研究的局限性

4.1 外周嗜碱性粒细胞的纯化 目前公认的嗜碱性粒细胞纯化技术包括应用特异性单克隆抗体选择性标记目的细胞群的免疫磁珠负选(或正选)和流式细胞分选术［37-39］。但遗憾的是，虽然上述嗜碱性粒细胞分离纯度高达95%以上，但获取率仅有60%左右［39，40］，必然需要大量的样本，这对以患者为对象的研究带来极大的困扰，而且上述纯化技术费用昂贵。

4.2 嗜碱性粒细胞细胞系 部分研究使用了细胞系KU812或KU812F作为实验对象。KU812细胞是从慢性髓性白血病患者体内获取建立起来的一种未成熟的嗜碱性粒细胞前体细胞。Masuko等［41］对KU812F细胞进行甲苯胺蓝染色(一种嗜碱性颗粒的特殊染色)后，发现大约30%KU812F细胞胞浆内呈现异染颗粒，而用IL-3(20 ng/ml)作用3天后，呈现异染颗粒的 KU812F细胞增加至46%，这表明IL-3能诱导KU812F细胞分化成熟为嗜碱性粒细胞样细胞。另有报道，细胞因子IL-4、TNF-α及IL-6等能诱导KU812细胞部分呈成熟嗜碱性粒细胞表型［42，43］。同时，部分学者直接使用未经 IL-3诱导的KU812细胞作为实验对象研究药物对嗜碱性粒细胞活性的影响，结果显示KU812细胞和人纯化嗜碱性粒细胞受该药物作用效应类似［44］。但未经诱导的KU812细胞形态及功能与人成熟嗜碱性粒细胞差异较大，而且未诱导成熟的KU812细胞对实验结果的影响无法评估。因此，用细胞系 KU812/KU812F作为嗜碱性粒细胞研究对象仍需要进一步的斟酌和反复的验证。

Reimer等［40］用IL-3作用来源于人脐带血的白细胞，发现嗜碱性粒细胞前体细胞FcεR1和CD203c的表达上调，但在脐带血培养的早期，却发现约60%CD203c阳性细胞也表达HLA-DR，而HLADR在正常成熟嗜碱性粒细胞无表达。这表明IL-3虽可诱导人脐带血细胞分化成熟为嗜碱性粒细胞，但是由于HLA-DR阳性的前体细胞没有得到有效的分离纯化而导致嗜碱性粒细胞的获得率仅24%左右。

此外，小鼠骨髓细胞在IL-3作用下培养9～10天可分化为表达DX5+的成熟嗜碱性粒细胞，但同样需要昂贵的免疫磁珠正(负)选分离纯化技术［45，46］。

5 小结

近年对嗜碱性粒细胞的研究已经取得了令人瞩目的新进展，Karasuyama等［47］撰文称嗜碱性粒细胞为“一个被忽视的小群体重新赢得了尊重”，而嗜碱性粒细胞的活化是研究其生物学功能的关键环节。除免疫球蛋白IgE可介导其活化外，非IgE途径包括IgG1、IgD、细胞因子以及TLR等介导其活化的途径也越来越得到更多的关注和认可。阐明嗜碱性粒细胞的活化机制，有助于对嗜碱性粒细胞参与的相关疾病如变应性炎症和自身免疫疾病等的机理研究和防治提供新的治疗靶点。同时，寻求更经济和可靠的原代嗜碱性粒细胞和细胞系的获取手段势在必行。

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