嗜酸性粒细胞在肝脏缺血再灌注损伤中的作用

宋方彬 曹婉悦 徐军明

肝脏缺血再灌注损伤(HIRI)是肝移植或肝切除等手术中阻断血流后肝细胞缺血受损，血供恢复后肝脏损伤进一步加重的表现，是影响肝脏手术成功率及患者预后的重要因素之一[1-3]。HIRI是常见的临床问题，但缺乏有效的治疗方法。由于供肝严重短缺，选择的边缘供肝更易受到HIRI的影响。

过去大量研究聚焦肝内库普弗细胞、中性粒细胞等在HIRI发病过程中的作用, 而鲜有研究探讨HIRI中嗜酸性粒细胞的作用[3]。嗜酸性粒细胞是骨髓来源的粒细胞，参与宿主防御寄生虫感染和过敏性疾病的发病机制[4]。现有证据表明，嗜酸性粒细胞在调节T细胞反应、促进组织修复和减轻炎症中起着重要的作用[5-6]。深入了解嗜酸性粒细胞在HIRI中的作用机制，对指导HIRI的干预措施具有重要意义。

一、肝脏缺血再灌注损伤

HIRI包括冷缺血和热缺血再灌注损伤。前者主要发生于肝移植手术过程，后者主要发生于肝切除术中。热缺血损伤较冷缺血损伤更严重，均与炎症反应和活性氧类物质(ROS)有关[1]。HIRI包括两个病理生理过程，即缺血期的肝细胞损伤和再灌注期的炎症反应。在缺血性肝损伤阶段，缺血引起氧化应激，导致肝细胞坏死，库普弗细胞、树突状细胞、自然杀伤细胞和自然杀伤T细胞等活化并释放TNF-α、IL-1和IL-6等炎症因子，进而导致炎症反应并直接损伤肝细胞；再灌注期间，活化的库普弗细胞大量释放促炎因子，进一步激活中性粒细胞和T细胞，加重肝细胞损伤[2-3]。

HIRI的发病与众多因素有关，如代谢性酸中毒、钙超载、氧自由基、细胞凋亡、库普弗细胞、淋巴细胞及中性粒细胞的活化[1, 3]。中性粒细胞是血液中数量最多、反应最迅速的一类免疫细胞，在HIRI所诱导的免疫损伤过程中发挥主导作用[2, 7]。HIRI的预防或治疗手段有限。肝脏很容易耐受缺血性损伤，而再灌注诱导的炎症反应是肝脏破坏的主要原因。因此，最近的治疗进展集中在直接抑制再灌注阶段的炎症和细胞死亡，促使科学家努力开发具有直接抗炎和抗凋亡特性的药物, 尽管目前为止这些药物在临床的益处有限且并不确切[3]。因此，需要对HIRI的基本机制有更全面和深入的了解，尤其对HIRI的免疫调控机制。

一、嗜酸性粒细胞的概述

嗜酸性粒细胞属于固有免疫系统的细胞，主要参与多细胞寄生虫感染的防御和几种Th2介导的免疫性疾病，如哮喘、特应性皮炎和嗜酸性粒细胞性食管炎[4]。嗜酸性粒细胞主要通过分泌细胞因子和释放有毒颗粒促进炎症，即抗体依赖的细胞毒性作用(ADCC)[4]。血管生成是嗜酸性粒细胞进行组织重塑的特征之一[8]。嗜酸性粒细胞释放一些促血管生成因子，例如血管内皮生长因子(VEGF)、血管生成素等，促进嗜酸性粒细胞炎症性疾病的病理过程。嗜酸性粒细胞作为过敏性炎症发展及恶化的关键细胞，在缺氧情况下，其促血管生成潜力得以发挥，并可能起到一定的恢复组织氧合的作用[8]。

将嗜酸性粒细胞视为破坏性效应细胞的“传统观点”正在演变。近年来，嗜酸性粒细胞新的免疫调节功能被发现。例如，嗜酸性粒细胞在体内可以作为抗原提呈细胞发挥作用，调节脂肪组织中的葡萄糖代谢，增强浆细胞存活，嗜酸性粒细胞通过调节树突状细胞直接或间接抑制Th1细胞的免疫应答[5]。在发酵酶诱导的腹膜炎中，嗜酸性粒细胞来源的保护蛋白D1在促进急性炎症的消退中发挥着不可或缺的作用[9]。

二、嗜酸性粒细胞对组织损伤信号的反应及免疫调节作用

当坏死细胞释放警报素或损伤相关模式分子(DAMP)时，嗜酸性粒细胞上表达的模式识别受体(PRR)会识别这些内源性危险信号，随后激活嗜酸性粒细胞并提高其存活率[10]。例如，嗜酸性粒细胞表达的晚期糖基化终末产物(RAGE)受体与高迁移率族box-1 (HMGB1，一种坏死信号分子)的结合可介导嗜酸性粒细胞的趋化迁移及其对组织损伤或坏死区域发生反应[4]。这些作用可能有利于组织损伤或伤口愈合，尤其是维持胃肠道和气道的上皮屏障上。

最近研究证明，嗜酸性粒细胞通过释放抗炎细胞因子或直接抑制效应细胞，促进免疫细胞的各种调节特性来缓解损伤，是局部免疫和组织修复的重要调节因子[11]。Frigerio等[5]探讨了嗜酸性粒细胞在片吸虫感染中的作用，发现嗜酸性粒细胞通过两种互补机制发挥作用：特异性抑制CD4+T细胞产生IL-10，并促进特异性抗体诱导嗜酸性粒细胞脱颗粒，这些免疫反应能有效地抑制肝脏损伤，保护宿主。一项关于肌肉损伤的研究表明，嗜酸性粒细胞的快速聚集通过激活常驻纤维/脂肪细胞祖细胞实现肌肉再生所必需[12]。此外，在急性腹膜炎或急性结肠炎小鼠模型中，缺乏嗜酸性粒细胞的小鼠炎症反应明显比野生型小鼠严重，表明嗜酸性粒细胞在终止急性炎症中发挥保护作用[13]。

然而，嗜酸性粒细胞反应可能导致组织重构和纤维化的“不良反应”。事实上，在一些嗜酸性粒细胞炎症性疾病，包括哮喘、嗜酸性食管炎和某些嗜酸性粒细胞皮肤病(如面部肉芽肿)，其早期或急性期通常以嗜酸性粒细胞的促炎作用占主导地位，而慢性期以纤维化过程为特征[4]。在这些慢性炎症环境，嗜酸性粒细胞分泌的介质，包括TGF-β、Th2细胞因子(例如IL-13、IL-4)等，促进上皮和(或)平滑肌细胞增生、肌成纤维细胞分化、细胞外基质重组和组织纤维化[10]。这些效应导致多种与嗜酸性粒细胞增多相关的慢性炎症，包括严重哮喘的气道重塑、慢性鼻窦炎伴鼻息肉病的间质纤维化等[4]。

三、嗜酸性粒细胞参与HIRI的作用及机制

对于HIRI，过去大多数研究集中在随后引起肝细胞损伤的效应细胞，例如库普弗细胞、中性粒细胞等[2]；嗜酸性粒细胞是一种被忽视的细胞类型[14]。然而，肝脏嗜酸性粒细胞聚集与药物性肝损伤患者较好的预后相关[15]。在毒性肝损伤和部分肝切除术后小鼠模型，肝损伤导致嗜酸性粒细胞快速募集，嗜酸性粒细胞通过分泌IL-4并与肝细胞IL-4受体结合进行信号传导，刺激静止肝细胞增殖，促进肝再生，对肝损伤起到修复作用[6]。虽然，巨噬细胞中IL-4Rα的信号传导与组织修复有关，但对于肝细胞增殖和损伤后的肝脏再生则是不必要的[6]。嗜酸性粒细胞是否为HIRI中的保肝细胞值得进一步探讨。

最近Ju等[16]一项研究开拓了我们对HIRI调控机制的认识，并发现了一个新的肝脏保护机制。嗜酸性粒细胞在移植术后2～3 h内迅速浸润22只移植小鼠的同种异体移植肝脏。在抗体介导的嗜酸性粒细胞耗竭或嗜酸性粒细胞缺陷的小鼠，发现肝细胞坏死和炎症细胞因子增加，提示HIRI加重[16]。进一步研究发现，浸润的嗜酸性粒细胞高水平表达抑制致瘤性受体2(ST2)，并且ST2与其配体IL-33协同介导保护作用。ST2缺陷和IL-33缺陷小鼠在HIRI后均未能募集嗜酸性粒细胞，因此表现出更严重的肝损伤。在IL-33缺陷小鼠中，仅IL-33刺激的嗜酸性粒细胞会抑制肝损伤，表明需要IL-33来启动嗜酸性粒细胞介导的保护作用。

多种细胞因子参与HIRI过程，其中IL-1、IL-6、趋化因子、黏附分子、补体系统等引起肝细胞损伤，而IL-10、IL-13等免疫调节因子则有保护肝细胞的作用[2-3]。IL-10通过诱导肝内巨噬细胞HO-1基因的表达来发挥抗炎症等生物效应。 IL-13通过保护肝细胞的完整性、减少肝内中性粒细胞释放致炎因子、趋化因子来保护肝细胞，还能上调抗凋亡基因和抗氧化基因的表达来阻止肝细胞凋亡[17]。尽管单独阻断IL-4不起作用，但特异性阻断IL-13会消除嗜酸性粒细胞介导的保护作用，加重肝坏死[16]。因此，该研究认为嗜酸性粒细胞作为免疫调节细胞，通过ST-2/IL-33轴产生IL-13以减轻肝损伤。但嗜酸性粒细胞分泌的IL-13是否通过直接刺激肝细胞增殖促进HIRI后的肝再生依然未知[14]。虽然，IL-33/ST2轴与过敏性疾病有关，但新证据支持IL-33/ST2轴在限制组织炎症和损伤方面的重要功能。例如，IL-33/ST2在调节性T细胞的扩增和激活中发挥关键作用，从而减轻肠道炎症，抑制移植物抗宿主病，促进肺、骨骼肌、肾脏、肝脏和心脏的组织修复[18]。

关于嗜酸性粒细胞抑制HIRI的方式，该研究揭示了嗜酸性粒细胞与中性粒细胞之间的相互作用[16]。当嗜酸性粒细胞减少或缺失时，小鼠肝脏的中性粒细胞数量显著增加，HIRI加重，表明嗜酸性粒细胞通过抑制中性粒细胞的募集而发挥调节作用[16]。此外，体外和体内实验均表明，IL-33 通过ST2刺激嗜酸性粒细胞产生IL-13，从而抑制中性粒细胞。此前在肝血吸虫病发现IL-13对中性粒细胞的募集有抑制作用[7]。在过敏性炎症中，Th2 型细胞因子如IL-4和IL-13占主导地位，中性粒细胞明显缺失。另外，研究表明IL-4/IL-13 信号传导通过中性粒细胞上的IL-4受体，直接抑制中性粒细胞的流出和趋化性[19]。这些证据虽能解释上述发现，但未来需要更多证据来理解中性粒细胞和嗜酸性粒细胞之间的作用。

上述研究为嗜酸性粒细胞相关的转化研究奠定了基础，并为移植诱导的HIRI提供了治疗潜力。然而，虽然小鼠嗜酸性粒细胞和中性粒细胞表现出相对的募集动力学，但嗜酸性粒细胞及其分泌的IL-13抑制中性粒细胞募集的确切机制仍不清楚。其次，IL-33是诱导嗜酸性粒细胞驱动保护作用的主要细胞因子，但IL-33来源尚不清楚。IL-33是各种组织受刺激时内皮细胞和上皮细胞等释放的“警报”。因此，受干扰的肠道可能是HIRI中IL-33的来源之一。IL-33主要通过调节性免疫细胞的ST2介导一系列免疫调节反应，如调节性T细胞和先天样淋巴细胞2(ILC2)。尽管研究证明嗜酸性粒细胞是肝脏ST2表达最丰富的细胞，无论是直接在肝脏还是系统性地通过IL-33发挥作用，调节性T细胞和ILC2 仍然可能起到一定保护作用。此外，小鼠HIRI模型只是部分模拟了肝移植HIRI，即通过暂时阻断血流导致肠道逆行血瘀[16]。在各种肝损伤模型它们正成为具有重要修复特性的细胞[20]。研究结果对于进一步探索嗜酸性粒细胞和IL-33/ST2 信号作为HIRI候选治疗靶点具有重要的启发意义，以期改善肝脏手术的预后。

四、小结和展望

肝切除、肝移植等手术过程不可避免地出现HIRI，如何有效减轻HIRI是亟待解决的问题。免疫调节是肝脏缺血再灌注损伤重要因素之一，过去研究集中于巨噬细胞、中性粒细胞等效应细胞。本文阐述了近年嗜酸性粒细胞在HIRI中的作用机制，近期研究发现，嗜酸性粒细胞及其介导的信号通路在HIRI中具有重要的保肝作用。但目前嗜酸性粒细胞在HIRI的作用研究主要停留在动物模型。深入研究嗜酸性粒细胞在HIRI的作用机制有望为HIRI的治疗困境找到新的突破口，为提升肝移植、肝切除手术的救治效果提供新的治疗策略。