二型免疫细胞（Th2/ILC2）在肺部过敏性炎症中作用机制的研究进展

张亚光 孙兵 （.西安交通大学第一附属医院Med-X研究院免疫代谢性疾病研究所，西安 70049；.中国科学院分子细胞科学卓越创新中心，上海 0003）

经过多年研究，目前免疫学理论得到了极大的发展，各种免疫细胞亚型被相继鉴定出来，逐渐完善了整个免疫反应的理论体系。炎症反应根据其所涉及的免疫细胞和细胞因子类型的不同，大致分为一型、二型、三型炎症反应。一型炎症反应主要涉及自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）、CD8 T细胞、一型辅助型T细胞（T helper type 1 cell，Th1）、一型先天样淋巴细胞（innate lymphoid cell 1，ILC1）、M1巨噬细胞等一型免疫细胞，关键的细胞因子包括干扰素γ（IFN-γ）、肿瘤坏死因子（TNF）、IL-6、IL-12等，它们在抗感染、抗肿瘤及自身免疫病发生过程中具有重要调控作用。二型免疫反应主要由二型辅助型T细胞（CD4 T helper 2 cells，Th2）、二型先天样淋巴细胞（group 2 innate lymphoid cell，ILC2）、肥大细胞、M2巨噬细胞等二型免疫细胞参与，关键的细胞因子包括IL-4、IL-5、IL-13、IL-31等，通过促进IgE、嗜酸性粒细胞及黏液产生，在抗寄生虫、组织修复及过敏性疾病中发挥重要作用。Th17和ILC3细胞主要引起三型炎症反应，关键细胞因子包括IL-17、IL-22、IL-23等，通过招募和调控中性粒细胞，在细菌和真菌感染，以及自身免疫病中发挥重要功能［1］。除了这些促进免疫反应的炎症以外，调节性免疫细胞，例如调节性T细胞（regulatory T cell，Treg）等在平衡免疫稳态中发挥重要功能。依据卫生学假说，社会经济的不断发展，儿童时代细菌性或病毒性感染发生次数越来越少，导致二型炎症带来的过敏性疾病发生率显著提升，逐渐成为目前社会上流行的重要慢性病之一［2］。虽然过敏性疾病可以通过药物进行控制，但目前仍然不可被完全治愈，患者需要长期坚持用药，且伴随副作用和耐药性等问题。探究过敏性炎症的调控机制可以帮助寻找过敏性疾病的治疗新靶点。

当过敏原进入呼吸道后，过敏原的蛋白酶可以刺激上皮细胞，导致上皮细胞来源的警报素类细胞因子，如IL-25、IL-33以及胸腺基质淋巴生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）大量释放，进一步激活ILC2等细胞促进和放大过敏性炎症反应，并促进抗原递呈细胞的成熟。成熟后的抗原递呈细胞则通过吞噬、加工和递呈过敏原，在过敏性免疫炎症环境下，进一步促进抗原特异性Th2细胞分化和激活，诱发持续的过敏性炎症和针对过敏原的免疫记忆。因此，ILC2细胞是过敏性炎症发生的早期效应细胞，并发挥重要桥梁作用，与过敏性炎症后期活化的Th2细胞发挥协同作用，共同促进疾病的病理进程。本文将重点讨论Th2和ILC2细胞在肺部过敏性炎症中作用机制的研究进展，特别是ILC2细胞调控的最新研究进展，并对目前过敏性炎症疾病的治疗靶点进行探讨。

1 警报素细胞因子和受体对Th2和ILC2功能的调控

二型炎症警报素细胞因子主要包括TSLP、IL-25和IL-33。当寄生虫、尘螨或霉菌等刺激导致上皮屏障受损后，警报素细胞因子会快速从上皮细胞中释放出来，刺激下游免疫细胞Th2和ILC2，在皮肤、肠道和肺部等发挥功能。

TSLP属于IL-2家族细胞因子，通过结合IL-7α和TLSPR的复合受体，激活下游JAK/STAT和PI3K信号通路，调控免疫细胞的激活和分化［3-6］。TLSP可直接作用于幼稚CD4 T细胞，促使其向Th2细胞分化，上调IL-4和IL-13表达［7-9］；TSLP可直接作用于ILC2细胞，促进STAT5激活和关键转录因子GATA3表达，从而促进二型细胞因子产生。TSLP也可与IL-33协同促进ILC2激活［10-11］。在RSV感染中，TSLP介导的ILC2激活对肺部炎症加重起关键性作用［12］。

IL-25，又称IL-17E，属于IL-17细胞因子家族，其受体由IL-17RA和IL-17RB组成，其中IL-17RB为IL-25特异性受体。不同于IL-17A，IL-25被发现可以放大二型免疫反应。腹腔注射IL-25能够显著诱导IL-4/5/13细胞因子基因表达，并在小鼠的肺部和消化道引起病变，例如嗜酸性粒细胞和黏液增多、上皮细胞增生等［13］。IL-25通过IL-4/STAT6/GATA3信号通路促进Th2细胞分化［14］。IL-25水平高的哮喘患者病情更难控制［15］。在小鼠体内，IL-25能够通过BALF促进炎症性ILC2细胞（inflammatory ILC2s，iILC2s）产生，并通过S1P信号迁移至肺部，促进二型炎症［16-17］。

IL-33，属于IL-1家族细胞因子。2005年，IL-33被发现可通过受体白介素1受体样1（IL1RL1，ST2）促进二型免疫反应［18］。在肺部稳态状态下，IL-33被限制表达在上皮细胞或内皮细胞的细胞核中［19-21］。在疾病状态下，IL-33表达明显上调［22-25］；过敏原刺激可导致肺上皮屏障受损，并释放IL-33到细胞外［22，26-28］。IL-33通过ST2和IL-1受体辅助蛋白（IL-1 receptor accessory protein，IL-1 RAcP）形成的复合受体激活下游MyD88依赖的核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）和丝裂原激活蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK）信号通路，能够显著促进ILC2和Th2产生二型炎症因子［18，29-34］。

2 Th2细胞在二型炎症中的研究进展

辅助型CD4 T细胞最早根据其产生细胞因子类型的不同，被分为以产生IFN-γ为主的Th1细胞和产生IL-4、IL-5、IL-13为主的Th2细胞［35］。后来相继发现了分泌IL-17的Th17细胞、分泌IL-21的Tfh细胞以及发挥免疫抑制功能的Treg［36］。CD4 T细胞亚群的分化信号可分为三种信号：TCR刺激为第一信号、CD28为主的共刺激为第二信号以及细胞因子提供的第三信号。第一信号和第二信号为T细胞激活信号，而细胞因子介导的第三信号对CD4 T细胞亚群分化的命运起到重要作用，特别是在体外分化条件下，对这些细胞的作用会更加明显［37］。

Th2细胞表达上皮细胞来源细胞因子IL-25、IL-33和TSLP受体，因此在过敏性炎症中会被这些警报素激活，从而促进肺部炎症［38-39］。肺部过敏性炎症中，Th2产生的IL-4和IL-13可促进IgE抗体的产生、黏液的分泌及气道的重塑，IL-5则可促进嗜酸性粒细胞的成熟、迁移和功能［40-41］。

IL-4是Th2细胞产生的主要细胞因子之一，同时也是促进Th2细胞分化的关键细胞因子信号［42-44］。IL-4可通过激活STAT6信号通路，促进关键转录因子GATA3表达，GATA3进一步促进IL-4、IL-5和IL-13的转录［45-47］。IL-2、IL-7及TSLP介导的STAT5激活能够协同IL-4/STAT6促进Th2细胞分化［48］。由于IL-4在Th2细胞分化中的重要性，而树突状细胞又不产生IL-4，因此可以产生IL-4的ILC2细胞在Th2的分化中起到重要促进作用［49］。除了细胞因子信号，TCR信号和翻译后修饰也参与了Th2细胞分化和过敏性炎症。T细胞激活后，E3连接酶Cbl-b和Grail通过泛素化降解STAT6控制Th2分化和过敏性炎症［50-51］。E3连接酶Itch和WWP2通过相互作用泛素化SHP-1，促进TCR信号，并抑制Th2细胞分化［52］。TCR刺激上调泛素酶USP38，USP38进一步通过相互作用和调控泛素化稳定TCR下游诱导的转录因子JunB，从而促进Th2分化［53］。TRAF6通过泛素化并稳定T细胞活化连接蛋白（lnker for activation of T cell，LAT），从而促进T细胞稳态，抑制Th2细胞［54-55］。

在转录调控方面，除了转录因子STAT和GATA3发挥重要功能外，其他转录因子如IRF4、MAF、AP-1、NFIL3、DEC2、GFI1、YY1、RUNX3等都在Th2细胞分化调控中发挥重要功能［56］。T细胞激活分化过程中3条信号通路的激活可通过调控mTOR信号通路决定细胞分化命运，其中mTORC2信号的缺失会抑制Th2细胞分化，并促进Th1和Th17分化［57-58］。

由于Th2细胞具有抗原识别功能，在二型免疫炎症中会形成记忆性T细胞，因此研究记忆性Th2细胞调控对肺部过敏性炎症、激素耐受的气道炎症以及肺纤维化等具有重要意义。一群高表达IL-5的记忆性Th2细胞被发现在过敏性疾病中发挥重要作用，这群细胞也被称为致病性Th2细胞（pathogenic Th2 cells，Tpath2）［59］。Tpath2不仅高表达IL-33受体，可以产生传统的二型细胞因子，还可产生IL-17，加重过敏性炎症，导致气道炎症的激素耐药［39，60-64］。

3 ILC2细胞在二型炎症中的研究进展

2010年，研究者发现了一种新的免疫细胞，没有T或B细胞的抗原受体，不表达Lineage标签（包括CD3、CD4、CD8、TCR、CD5、CD19、B220、NK1.1、Ter119、Ly6g、Mac-1、CD11c、FcεR1），但高表达IL-7和IL-33受体，可以响应上皮来源警报素IL-25、IL-33和TSLP的刺激，产生Th2样细胞因子，如IL-4、IL-5、IL-13等，这种细胞就是ILC2［32，65-67］。ILC2主要表达CD127（IL7Rα）、T1/ST2（IL33R）、CD25（IL-2Rα）、CD90.2（Thy1）、KLRG1和ICOS，在骨髓、胸腺和组织器官中发育成熟［48，68］。转录因子Id2（inhibitor of DNA binding 2）、RORα、和GATA3对ILC2的发育起到重要作用［11，69-74］。转录因子AHR（aryl hydrocarbon receptor）可抑制IL-33介导的ILC2活化［75］。最新研究报道，转录因子RXRγ并不影响ILC2发育，但可通过调控靶基因，促进ILC2细胞内胆固醇外流，进而限制ILC2活化［76］。

在二型炎症中，ILC2是早期效应细胞，主要被来自上皮细胞的警报素（Alarmins）激活。IL-2和IL-7通过common γ receptor促进ILC2增殖［32，66］；IL-9可增强ILC2的激活和存活，并调控ILC2分泌双调蛋白，在肺部炎症的组织损伤后修复中发挥功能［77-78］。此外，ILC2也可被上皮细胞来源的TGFb1、肿瘤坏死因子样配体1A、肥大细胞来源的前列腺素D2以及白细胞三烯等活化［79-84］。前列环素PGI2、前列腺素E2和脂氧素A4、干扰素、雄激素则会抑制ILC2s活化［85-90］。近期研究发现，肺部组织微环境通过TGF-β1-Neuropilin-1（Nrp1）信号增强ILC2功能，从而促进肺部纤维化进展，Nrp1阳性的ILC2也被认为是肺组织特异性的ILC2细胞［91］。肺部ILC2也高表达CCR2，参与控制ILC2在肺和肠中的定位［92］。线粒体中STAT3信号通路可通过表观遗传修饰调控ILC2产生IL-5和IL-13［93］。Notch信号通路激活可促进ILC2功能［94-95］。

在肺部过敏性疾病中，和Th2细胞一样，ILC2激活后会产生二型细胞因子，特别是大量产生IL-5和IL-13。IL-5可诱导B细胞末端分化，促进嗜酸性粒细胞成熟、分化及迁移，加重嗜酸性粒细胞为主的过敏性炎症［96-97］。IL-4和IL-13共用IL-4Rα受体，可促进气道黏液分泌和高反应，激活M2巨噬细胞，在哮喘和肺纤维化等疾病中发挥重要作用［40，98］。ILC2也可产生IL-9，促进自身的功能和细胞存活［77］。

ILC2虽然没有抗原特异性，并且主要在二型免疫反应的早期起始阶段发挥作用，但ILC2对于过敏原的适应性免疫反应也具有重要功能。ILC2细胞通过细胞表面表达MHCⅡ、CD80、CD86、ICOS、OX40L等表面分子，促进Th2细胞的激活和分化［99-101］。ILC2表达MHCⅡ和共刺激分子CD80/CD86，可作为抗原递呈细胞激活Th2细胞［99］。ILC2表达的OX40L通过作用于CD4 T细胞表达的OX40促进二型免疫反应［102-103］。IL-2和IL-7会诱导ILC2上调表达ICOS和ICOS-L，ICOS-ICOS-L相互作用可以调控ILC2的增殖和激活［104-105］。ILC2也可通过分泌的细胞因子影响Th2细胞。ILC2激活后产生的IL-4可以在二型免疫反应早期促进Th2细胞分化［49，102］，产生的IL-13则可在体内促进肺部激活的树突状细胞向引流淋巴结迁移，递呈抗原并激活幼稚CD4 T细胞分化为Th2细胞［106］。免疫检查点PD1-PDL1在肿瘤免疫中的主要作用是抑制T细胞激活［107］。在二型免疫反应中，ILC2会动态表达PDL1，通过Th2细胞表达的PD1，可以促进Th2细胞的分化和功能［108］。Th2和ILC2之间的互相影响在不同过敏原刺激下也呈现出不同的作用方式［109］。

近年来，许多研究发现ILC2可以受到来自神经系统的调控。在肺部过敏性炎症发生过程中，肺部神经内分泌细胞（PNEC）能够通过分泌降钙素相关肽（CGRP），调控ILC2活化，进而影响肺部炎症［110］。ILC2也可以自分泌CGRP，影响自身活化［111-113］。来自交感神经和副交感神经系统的去甲肾上腺素和乙酰胆碱分别通过表达在ILC2细胞上的β2-肾上腺素受体和乙酰胆碱受体抑制ILC2细胞活化［114-115］。提示临床上使用的β受体激动剂，除了发挥扩张气管作用外，还能直接抑制二型免疫细胞活化，从而控制过敏性炎症。ILC2高表达神经肽神经调节素U受体1（NMUR1），最新研究认为NMUR1是ILC2区别于适应性免疫系统的标签蛋白［116］。神经调节素U（NMU）可以通过NMUR1激活ILC2，促进肺部炎症［117-120］。本实验室近期研究发现，血清素和α促黑素可以通过直接抑制ILC2细胞激活，控制肺部过敏性炎症［121-122］。神经递质多巴胺可通过高表达在ILC2上的多巴胺受体DRD1抑制ILC2的线粒体氧化磷酸化，从而抑制ILC2的功能和肺部二型炎症［123］。

肺伤害感受器能够分泌血管活性肠肽（vasoactive intestinal peptide，VIP），通过VIP受体活化ILC2细胞；ILC2产生的IL-5再反馈作用于神经元，促进神经肽的释放，进而放大过敏性炎症［124］。2023年公开在BioRxiv上的研究论文发现，新出生小鼠脑膜中ILC2细胞会大量扩增，并释放IL-13细胞因子［125］。这种由ILC2介导的二型免疫反应可以影响大脑早期皮层抑制性突触的成熟和成年后小鼠的社交行为。以上工作提示，神经系统不仅可以通过神经肽作用于ILC2细胞，ILC2细胞也可通过二型细胞因子反过来作用于神经系统。未来研究ILC2细胞功能和二型免疫反应在神经系统中的作用机制，可能为很多大脑相关疾病的预防和治疗提供新的思路（图1）。

图1 ILC2和Th2在二型炎症中的研究进展（Created with BioRender.com）Fig.1 Progress of Th2/ILC2 in Type Ⅱ inflammation（Created with BioRender.com）

4 基于Th2和ILC2上下游靶点的生物制剂

目前，过敏性炎症疾病的临床治疗，除了传统的激素抗炎外，基于Th2和ILC2上下游靶点的生物制剂也在临床上获得了很好的效果，特别是中重度过敏性疾病患者。

二型细胞因子促进B细胞的成熟和IgE的产生。IgE可以通过高亲和力的IgE受体导致肥大细胞和嗜碱性粒细胞发生脱颗粒，并释放组胺等促炎介质。IgE还可以激活抗原递呈细胞，促进T细胞反应［126］。Omalizumab是靶向IgE的单克隆抗体，主要作用机制是抑制游离的IgE和其受体结合，从而抑制下游细胞的激活［127-128］。Omalizumab早在2003年已经全球上市，是全球首个批准用于治疗中至重度哮喘的靶向治疗药物。

IL-5由于可以促进嗜酸性粒细胞的成熟、激活和迁移，因此IL-5/IL-5R单抗能够降低重度哮喘患者血液和痰液中的嗜酸性粒细胞［129-131］。Mepolizumab和Reslizumab是靶向IL-5的单克隆抗体，分别为人源化的IgG1和IgG4单抗，主要机制是阻断IL-5和受体IL-5R的相互作用，从而阻断下游信号。Benralizumab是靶向IL-5R的人源化IgG1抗体，除了可以阻断IL-5信号传递外，还可通过抗体依赖的方式清除表达IL-5R的嗜酸性粒细胞。在肺部过敏性炎症已经发生后，嗜酸性粒细胞也可以进一步促进ILC2的迁移、增殖和功能，加重炎症反应［132］。因此靶向下游嗜酸性粒细胞的抗体药物也可能间接抑制上游的ILC2细胞。

IL-4和IL-13下游以IL-4Rα为共受体，并且激活相似的信号通路，因此靶向IL-4Rα的Dupilumab单抗可以同时阻断IL-4和IL-13信号通路。Dupilumab单抗是一种人源化的IgG4单克隆抗体，目前在重度哮喘，特异性皮炎、鼻窦炎、嗜酸性食管炎以及食物过敏等过敏性疾病中均展现出良好的效果［133］。

警报素在过敏性反应中起到关键的启动作用，因此靶向警报素的抗体药物也是近年来的研发热点。靶向TSLP的首款上市单克隆抗体Tezepelumab于2021年上市，主要针对治疗青少年和成年重度哮喘患者［134］。靶向IL-33的未上市单抗Itepekimab在临床试验中能够改善重度COPD患者的急性发作率［135］。

此外，还有很多靶点的抗体虽然还没有上市，但在临床试验中已经表现出不错的效果［136］。

5 总结

随着对二型炎症反应的深入研究，目前除了传统的吸入激素和支气管扩张药物外，更安全、效果更好的靶向生物制剂已经在临床上广泛使用，特别是为重度过敏性患者带来福音。以Th2和ILC2上游警报素和下游功能细胞因子为靶点的抗体药物被相继开发出来，为过敏性疾病的治疗带来了新的选择。本文重点总结了Th2和ILC2细胞在过敏性炎症中研究进展。相较于已经发现的潜在靶点，已上市的靶向治疗药物少很多，临床在研靶点也主要集中于可溶性细胞因子及其受体。未来，进一步研究Th2和ILC2的调控机制，以及从已有的基础研究知识中筛选出有价值的治疗靶点，并转化为真正解决临床需求的药物，将是非常重要的研究课题。