树突状细胞在过敏性哮喘发病中的作用及机制研究新进展

张芸蔓 黄功华 王妍妍

1广东省医学分子诊断重点实验室，广东医科大学（广东东莞 523808）；2广东医科大学医学技术学院（广东东莞 523808）

哮喘是一种慢性炎症性疾病，发病率逐年显著增加，影响全球超过3 亿人，尤其好发于儿童群体［1］。过敏性哮喘是由Th2 细胞介导的2 型哮喘，是最常见的哮喘类型。哮喘的发病机制至今尚未阐明。过敏性哮喘主要是由Th2 免疫应答介导的气道炎性反应，上皮细胞因子、2 型固有淋巴样细胞和抗原特异性Th2 细胞均参与协调过敏性哮喘免疫应答的发生。目前认为Th2 细胞和Th2 型细胞因子在过敏性哮喘的发病机制中发挥重要作用［2］。迄今为止，对调控T 细胞分化为Th2 细胞的研究主要是针对T 细胞自身内在因素展开的，而对T 细胞上游调控因素如何影响Th2 细胞分化及Th2 细胞介导的过敏性哮喘的研究极少。DC 作为免疫系统中最有效的专职抗原提呈细胞，其提供的固有免疫信号是Th2 细胞分化最重要的上游影响因素。研究［3］表明，DC 在调控Th2 反应过程中发挥重要作用。黄功华课题组近期研究发现DC可以通过其p38α 和Fas 信号通路调控Th2 细胞介导的过敏性哮喘［4-5］。DC 功能受所处免疫微环境的调控，全面了解DC 功能的免疫调控将有助于阐明过敏性哮喘的病理过程及其发生发展机制。本文将概述DC 在过敏性哮喘中的作用，回顾免疫代谢、细胞因子和表观遗传学因素调控DC 功能及DC 介导的Th2 免疫反应，进而影响过敏性哮喘的最新进展，为探索机体免疫失调与过敏性哮喘发生发展的本质联系提供新思路。

1 树突状细胞在过敏性哮喘中的作用

越来越多的证据表明，DC 尤其是不同DC 亚群在启动和维持由过敏原驱动的Th2 免疫反应中发挥关键作用。小鼠肺组织主要有传统DC（conventional DC）亚群cDC1（CD103+CD11b-）和cDC2（CD103-CD11b+），以及浆细胞样DC（plasmacytoid DC，pDC）亚群。cDC1 能够产生IL-12 调节Th2 和Th17 免疫反应［6］；cDC2 则可以有效摄取和处理屋尘螨等吸入性过敏原并迁移至纵膈淋巴结，诱导T 细胞分化和细胞因子产生［7］。CHAIRAKAKI等［8］研究发现，过敏原诱导小鼠炎症之后清除pDC，支气管肺泡灌洗液中嗜酸性粒细胞和T 细胞数量减少，Th2 免疫反应减轻，表明pDC 可以促进已经发生的过敏性炎症反应。除了小鼠哮喘模型，DC 在人哮喘反应的形成过程中也发挥重要作用。人肺组织中DC 亚群包括髓系DC 即mDC1（BDCA-1+）和mDC2（BDCA-3+），以及比例非常少的pDC（BDCA-2+）。mDC1 是激活T 细胞的强诱导剂，mDC2 具有中等能力，而pDC 诱导T 细胞反应的能力较弱［9］。过敏性哮喘患者吸入过敏原后，外周血肺泡灌洗液中mDC1 和mDC2 的数量都会增加［10］。此外，DC 还能通过诱导调节性T 细胞的产生或者分泌IL-10、TGF-β 等免疫抑制因子来抑制过敏反应或者诱导免疫耐受。AZID 等［11］研究发现，CD103+DC 可能通过诱导调节性T 细胞发挥免疫调节功能。因此，DC 在过敏性哮喘中可能发挥双重作用，深入了解DC 功能的免疫调控，有助于进一步阐明过敏性哮喘的发病机制。

2 脂肪酸氧化代谢调控DC 功能进而调节过敏性哮喘

过敏性哮喘的免疫反应是由DC 和其他免疫细胞之间复杂的相互作用引起的。DC 在激活和发挥功能的过程中，由静息状态的高分解代谢转变成活化状态下的高合成代谢。代谢改变可以调控DC 功能，进而影响DC 调控T 细胞应答的能力。

脂肪酸氧化（fatty acid oxidation，FAO）对免疫细胞表型和功能的建立和维持具有重要作用。FAO 主要发生在线粒体，其次是过氧化物酶体，其关键酶分别是CPT I 和ACOX。FAO 对DC 功能的调控很大程度上取决于FAO 各个阶段关键酶的活性及其底物。这些关键酶受多种信号通路调节，包括AMPK 途径、PPAR 途径、STAT3 途径和PGC-1途径［12］等。AMPK 是存在于DC 等免疫细胞中的一种高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，AMPK本身及其靶点乙酰辅酶A 羧化酶的磷酸化会促进cDC2 发育，而抑制cDC1 发育［13］。PPAR 是由配体激活的转录因子，在脂质代谢过程中发挥重要作用。研究［14］发现，DC 吞噬肿瘤分泌的含有脂肪酸的外泌体后上调PPARα 的表达，进而发生脂滴过度合成和FAO 增强，最终导致DC 免疫功能障碍。STAT3 可以被第二信使JNK 激活并作用于CPT I，进而增加FAO［15］。PGC-1 家族包括PGC-1α、PGC-1β 和PGC-1 相关共激活剂，其中PGC-1α 和PGC-1β 都与FAO 相关。

FAO 对DC 功能的调控与氧化磷酸化（oxidative phosphorylation，OXPHOS）密切相关。一方面，OXPHOS 可以接受来自FAO 中乙酰辅酶A 脱氢酶的电子，与FAO 共享底物；另一方面，FAO 和OXPHOS 蛋白之间存在物理的相互作用。在静息状态下，DC 通过OXPHOS 和FAO 产生能量，而激活的DC 迅速转换到糖酵解途径。相比静息状态下的高分解代谢，激活后的DC 经糖酵解途径合成其生长和生物合成过程所需物质［12］。另外，相比免疫原性DC，免疫耐受性DC 表现出无免疫反应性，并且明显增强与FAO、OXPHOS 和线粒体氧化活性相关的分解代谢活性，抑制FAO 可以阻止免疫耐受性DC 的功能，并部分恢复其激活T 细胞的能力，表明免疫耐受性DC 的功能依赖于FAO 代谢［16］。FAO 影响DC 的功能，并通过多种途径在DC 驱动的Th2 极化中发挥作用。在过敏性哮喘中，DC 中PPARγ 的激活增加了FAO，使DC 呈现出耐受表型，通过阻止由过敏原诱导的气道炎症的发展参与维持肺部免疫稳态［17］。另外，AMPK途径调节的FAO 代谢与DC 功能紧密相关，在DC诱导的Th2 细胞分化中发挥重要作用［18］。同样，PGC-1 和STAT3 途径也能调控FAO，但目前它们在过敏性疾病中DC 免疫代谢中作用的研究还很有限。

综上所述，FAO调控DC的功能受多种信号通路的调节，并与OXPHOS 密切相关。深入了解FAO与DC 功能效应之间的关系，有助于阐明免疫代谢对过敏性哮喘中DC 驱动Th2 极化的影响。

3 气道上皮细胞来源的细胞因子调控DC依赖的Th2 细胞分化及过敏性哮喘

胸腺基质淋巴生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）、IL-33 和IL-25 是气道上皮响应一些环境伤害因素刺激时产生的细胞因子，能够警示机体免疫系统，并在过敏性哮喘中作为上游激活物来启动一系列炎症反应。此外，它们还能刺激DC 诱导Th2 细胞分化。

3.1 TSLP TSLP 是DC 介导T 细胞分化的重要驱动因素和关键分子，其受体由TSLPR 和IL-7Rα组成。DC受到TSLP刺激后上调CD40、CD80、CD86和OX40L 等共刺激分子和趋化因子的表达，向成熟DC 分化，并进一步迁移到引流淋巴结。TSLP能够与过敏原相结合，进而诱导DC 表达OX40L、促进DC 成熟并刺激其诱导CD4+T 细胞向Th2 细胞分化［19］。哮喘的平衡还有赖于OX40L 与活化T细胞表达的OX40 的相互作用；其中OX40L 可由上皮细胞、DC 等细胞产生，并且能够调节Th2 免疫应答。同时有研究［20］发现，TSLP 刺激后，DC 分泌的外泌体中OX40L 表达增加，并且可以促进CD4+T细胞增殖、分泌IL-4，向Th2 细胞分化。此外，TSLP能够抑制调节性T 细胞的发育，而且过敏性哮喘患者肺调节性T 细胞的抑制活性和IL-10 的产生显著降低，这与过敏性哮喘患者肺泡灌洗液中TSLP 表达升高相关［21］。因此，TSLP 与DC 之间的相互作用对过敏性哮喘中Th2 免疫反应的诱导具有不可或缺的作用。

3.2 IL-33 IL-33 又称为IL-1F11，是IL-1 细胞因子家族的一员，一般通过与其特异性异二聚体受体ST2 结合发挥生物学功能。IL-33 能够诱导DC的活化和成熟，并通过调控DC 的免疫活性促进CD4+T 细胞向Th2 细胞分化，在2 型哮喘的病理进程中发挥关键作用。虽然IL-33 诱导气道过敏反应的具体途径和机制尚未明确，但是IL-33 对DC的免疫调控是其诱导Th2 细胞介导过敏反应的触发条件之一。IL-33 通过促进DC 产生IL-5、IL-9 和IL-13 显著增强DC 驱动的Th2 免疫反应，而Th2 细胞是机体再次暴露于变应原后参与炎症反应的主要细胞。同时，IL-33 诱导的Th2 反应可被OX40L进一步放大，而且IL-33 还能增强TSLP 对DC 的激活效应，与TSLP 共同参与过敏反应中Th2 免疫应答的发生发展［22］。研究［23］表明，哮喘患者血清和肺泡灌洗液中IL-33 表达水平显著高于健康对照。此外，体外实验发现，IL-33 激活的DC 刺激CD4+T细胞增殖和产生细胞因子的能力增强，肺泡灌洗液和肺组织中迁移与浸润的炎症细胞数量显著升高，IL-33还可以逆转由糖皮质激素诱导的DC凋亡［24］。总之，IL-33作为哮喘中应对环境伤害刺激的重要警报素之一，参与介导了过敏性哮喘中的Th2免疫反应过程。

3.3 IL-25 IL-25 也被称为IL-17E，是IL-17 细胞因子家族的成员，但其生物学效应与该家族其他成员有显著差异。IL-17 家族其他成员大多诱导Th1 偏向性炎症，而IL-25 可以促进IL-4、IL-5 和IL-13 等细胞因子的表达，促进Th2 偏向性炎症［25］。目前研究证实IL-25 是过敏性哮喘的关键介质之一，与其发病机制相关，并在过敏性气道炎症反应期间表达显著上升［26］。在OVA 诱导的小鼠哮喘模型中，IL-25 在肺组织中表达增加，而且IL-25 能够明显促进DC 共刺激分子的累积、激活DC，进而诱导初始T 细胞分化为促炎性Th2 细胞，参与过敏反应的发生［27］。因此，IL-25 同样能够激活DC，进而参与过敏性哮喘中过敏反应的发生。

4 表观遗传调控DC 功能及过敏性哮喘的发病机制研究进展

目前过敏性哮喘的发病机制尚未完全阐明，表观遗传学通过DNA 甲基化、微小RNA（micro-RNA，miRNA）表达和组蛋白修饰等方面对疾病的发病机制进行研究，从细胞水平上整合遗传与环境因素，有助于阐明哮喘发生的病理基础。

4.1 miRNA miRNA 是广泛存在于基因组中的一类小型非编码单链RNA，其作为调控分子所发挥的基因调控作用极其复杂。miRNA 在调节DC介导的Th2 紊乱中发挥多功能作用，参与哮喘发生的病理过程。miRNA-155 在DC 等多种免疫细胞的发育和功能调控中发挥重要作用。ZECH等［28］应用OVA 和屋尘螨诱导的小鼠哮喘模型发现，敲除DC 中miRNA-155 可以明显减少Th2 细胞和嗜酸性粒细胞的浸润，同时降低DC 的趋化性以及细胞因子如IL-1β 的分泌。此外，TANG 等［29］研究表明，miRNA-106b 能够负向调控骨髓来源的DC的促过敏特性以及Th2 极化的发展。另外，miRNA-138 通过负向调控骨髓来源的DC 中OX40L的表达调节Th2 免疫应答，致使Th1/Th2 细胞分化失衡［30］。因此，miRNA 参与DC 的活化与成熟，并能通过调节DC 的促过敏特性来调控过敏性哮喘的发病机制。

4.2 组蛋白修饰 除了miRNA，其他表观遗传机制如组蛋白修饰等也参与调控DC 功能。组蛋白的甲基化、乙酰化及磷酸化等都属于组蛋白翻译后修饰，其中，组蛋白乙酰化大多导致基因表达上调，而组蛋白甲基化则有激活或抑制基因转录的双重作用。许多组蛋白修饰都能够影响DC 活化，促进Th2 细胞的发育和浸润［31］。组蛋白不同位点的修饰如H3K4me3 和H3K27me3 会影响DC 的分化状态及功能，而且H3K4me3 和H3K27me3 发挥的作用刚好相反。H3K4me3 通常被认为是一种激活修饰，与启动子激活相关；而H3K27me3 则与基因表达沉默相关，主要存在于沉默基因的启动子上［32］。H3K4me3 和H3K27me3 所形成的二价蛋白共定位，一方面表明了炎症状态下DC 从未成熟向成熟转变时的基因表达；另一方面，这可能也决定了当DC 被抗原激活后促使T 细胞往Th2 方向分化或者处于耐受状态时的炎症状态。组蛋白修饰影响DC 的激活，促进Th2 细胞发育并分泌2 型细胞因子来招募嗜酸性粒细胞，同时分泌产生过多粘液及发生气道重塑［31］。

因此，表观遗传学调控在调节DC 介导的Th2紊乱中发挥多功能作用，研究其变化对DC 的功能效应的影响，有助于深入研究DC 对过敏性哮喘的调控机制。

5 总结与展望

DC 在介导过敏性哮喘的Th2 型免疫反应的启动和维持中起关键作用。免疫调节是治疗哮喘的新方法和研究热点，干预肺脏DC 的免疫活性已经成为哮喘免疫学改善的关键。因此，了解与诱导和维持过敏反应的DC 激活相关的免疫调控效应与途径至关重要。然而，DC 功能的调控是一个极其复杂的过程，免疫代谢、细胞因子及表观遗传学等均发挥重要作用。迄今为止，细胞因子如TSLP、IL-33 和IL-25 等对DC 功能的调控信号途径尚未完全阐明，它们既可以作为DC 的独立刺激因子，又可以相互影响发挥作用。另外，组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化及其他多种表观遗传学改变之间是相互交叉的，其具体形成的表观遗传调控网络尚未阐明。同时，关于不同分子不同方式激活的DC 与其他免疫细胞的相互作用和网络机制了解相对较少，仍需要更深入的研究来阐明。

【Author contributions】ZHANG Yunman searched literature and wrote the manuscript according to the research ideas.HUANG Gonghua revised and directed the manuscript and provided the financial support.WANG Yanyan revised the manuscript，improved the research ideas and provided the financial support.All authors read and approved the final manuscript as submitted.