1嗜酸性细胞的生理学特征
嗜酸性细胞增多的主要过程包括:骨髓干细胞向嗜酸性细胞分化和增殖;嗜酸性细胞和内皮细胞相互作用,经滚动、粘附和迁移向局部聚积;经趋化作用在某一个特定部位积聚;嗜酸性细胞在组织活化和被破坏。
1.1增殖嗜酸性细胞来源于骨髓的多能干细胞,多能干细胞先分化为嗜碱性细胞和嗜酸性细胞的共同前体,然后再进入嗜酸性细胞系[3]。三种细胞因子—白介素-3(IL-3)、IL-5和粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子(GM-CFS)在调节嗜酸性细胞生成中起着特别重要的作用。其中IL-5(也被称为嗜酸性细胞分化因子)是嗜酸性细胞系中最特异的细胞因子,与嗜酸性细胞的分化有关[4],并能刺激骨髓释放嗜酸性细胞入血[5]。在人类,这三种细胞因子中有一种或几种过度产生时即可发生嗜酸性细胞增多。嗜酸性细胞增多而无其它血细胞系增多的疾病通常与IL-5的过度产生相伴随[4]。IL-5过度产生的机制可能与过敏状态或寄生虫感染患者Th2细胞反应有关;还见于一些淋巴瘤及白血病患者,前者是由于产生IL-5的T细胞株恶性增生所致,后者与染色体转位所致的IL-5基因转录的激活有关[2]。
1.2粘附和迁移嗜酸性细胞从血循环进入组织的迁移过程涉及嗜酸性细胞和内皮细胞之间的多步反应[6],其反应是由内皮细胞上的粘附分子和嗜酸性细胞上相对应的配体介导的,随后嗜酸性细胞通过内皮细胞之间的通道进入组织。静止状态的嗜酸性细胞能表达CD18家族(β2-整合素)和VLA-4(very-late-antigen-4)分子(β1整合素);其表达水平以及和相对应的内皮细胞上受体的亲和力因趋化因子的作用而增加[7]。血循环中的嗜酸性细胞在内皮细胞P-选择素介导下开始在内皮上滚动[8],经选择素和其自身相对应配体的作用而粘附于内皮上。经趋化因子如血小板活化因子或eotaxin的作用活化,以及β2-整合素与内皮细胞上的细胞间粘附分子-1(ICAM-1)、β1整合素与血管细胞粘附分子1(VACM-1)之间的相互作用而牢固地粘附于内皮细胞上。然后通过内皮细胞间的通道进入组织[2]。
1.3趋化作用嗜酸性细胞迁移进入组织是由局部趋化因子启动的。这些分子可能与生理性转归(嗜酸性细胞直接进入胃肠道的固有层)及嗜酸性细胞募集进入炎症组织有关。趋化因子是一类低分子量(8000~10000)的细胞因子,起着调节白细胞运动的作用。介导嗜酸性细胞募集的趋化因子包括花生四烯酸衍生物如白三烯B4(LTB4)、某些脂质介质如血小板活化因子、细菌产物、白介素(如白介素-16)和各种化学因子[2,9]。大部分趋化因子通过与嗜酸性细胞上的受体CCR-3结合而与嗜酸性细胞发生相互作用。动物实验表明,eotaxin在嗜酸性细胞迁移入肠道及在变应原所致嗜酸性细胞在肺的积聚中起着重要的作用[10];IL-5能增强eotaxin的趋化效应[5,11]。因而,嗜酸性细胞增殖和趋化受到IL-5和eotaxin的调节,它们能协同并特异性地促进嗜酸性细胞的积聚。
1.4嗜酸性细胞在组织中的生存和破坏嗜酸性细胞与中性粒细胞不同,它在组织中能生存较长时间(可能是几周),生存时间的长短依赖于微环境中的细胞因子[12]。IL-3、IL-5和GM-CSF受体仅存在于嗜酸性细胞、嗜碱性细胞以及骨髓中它们的前体细胞。组织中嗜酸性细胞的寿命目前还不清楚,但体外试验表明,IL-3、IL-5和GM-CSF抑制嗜酸性细胞凋亡的作用至少长达12~14天[13],而在缺乏这些细胞因子的情况下,嗜酸性细胞的生存期不到48h[12]。组织中的嗜酸性细胞通过自分泌(上述三种细胞因子)作用可调节自身的生存期[2]。
2嗜酸性细胞增多的发病机制
中度至重度的嗜酸性细胞增多可见于机体对蠕虫感染的病理性反应,寄生虫感染所致的嗜酸性细胞增多程度取决于Th2细胞产生的IL-5的量。嗜酸性细胞通过释放细胞毒性颗粒状内容物可杀死寄生虫。然而,用抗IL-5抗体减少小鼠嗜酸性细胞并不一定增加小鼠对蠕虫的易感性[2]。
2.1变应性疾病的遗传学20%~30%人群先天性获得变态反应性疾病的易感性并伴有抗常见环境抗原的IgE抗体,这可能与高亲和力的IgE受体基因和位于5号染色体长臂3区1带的IL-4和IL-5基因旁的基因位点有关[14~16]。最近研究表明,嗜酸性细胞增多的发生与6号染色体主要组织相容性复合物的Ⅰ类基因旁的基因位点有关[17]。
2.2迟发相反应许多过敏性疾病患者在暴露于变应原后3~4 h即开始出现进行性的反应,8 h后达高峰,几天后消退,这一过程称为迟发相反应(late-phaseresponse),常伴随含许多嗜酸性细胞的炎细胞的浸润。嗜酸性细胞的浸润在导致反复暴露于变应原(如室内尘螨)下的慢性炎症的发生中起着重要作用。T细胞控制的嗜酸性细胞是迟发相反应必要的效应细胞[2]。
2.3Th2细胞和肥大细胞对嗜酸性细胞的调节肥大细胞参与了暴露于变应原后嗜酸细胞的启动[2],但它在嗜酸性细胞增多过程中的重要性目前还不清楚。经IgE活化后,肥大细胞通过产生促炎介质(如IL-1和TNFα)及嗜酸性细胞产生的细胞因子(如IL-4和IL-5)与嗜酸性细胞一起促进气道炎症的发生,这些物质反过来诱导趋化因子生成而吸引嗜酸性细胞。然而,在一些过敏性疾病的动物模型中,未能证实过敏反应的发生需要肥大细胞的参与[18~20],但却证明Th2细胞能产生IL-4、IL-13及IL-5,前两者能促进IgE和VCAM-1产生,后者促进嗜酸性细胞的聚集,从而促进过敏反应。遗传因素和与抗原接触的条件决定着肥大细胞和T细胞在嗜酸性细胞调节中的作用强度。抗原呈递细胞能分泌促炎介质从而诱导宿主细胞(如上皮细胞)产生趋化因子进而吸引嗜酸性细胞[2]。
2.4嗜酸性细胞的致炎和细胞毒效应嗜酸性细胞一旦进入炎症区域,便可能发生凋亡并很快被巨噬细胞清除。但如果经IL-3或IL-5或GM-CSF刺激后,它们的生存时间延长并能增加对其它活化物的反应性。经此方式活化的嗜酸性细胞表达大量的细胞因子、免疫球蛋白及补体的受体[2]。
嗜酸性细胞在活化后能产生特有的毒性炎性介质,以颗粒形式储存于细胞内。这些颗粒包含有晶体状核心和基质,核心的成分为主要碱性蛋白(majorbasicprotein),基质由嗜酸性细胞阳离子蛋白、嗜酸性细胞衍生的神经毒素及嗜酸性细胞过氧化物酶组成。阳离子蛋白具有一定的致炎作用。体外试验发现,与嗜酸性细胞增多患者体液浓度相似的主要碱性蛋白、嗜酸性细胞过氧化物酶和嗜酸性细胞阳离子蛋白对呼吸道上皮具有细胞毒效应。阳离子蛋白能导致靶细胞膜形成非电压敏感的和非离子选择性的毒性孔道,从而增加其它毒性分子的进入。主要碱性蛋白导致食管毒蕈碱M2受体功能障碍而直接增加平滑肌细胞的反应性,并触发肥大细胞和嗜碱性细胞脱颗粒。另外,嗜酸性细胞通过产生趋化因子(如Rantes、eotaxin和血小板活化因子)增大炎性瀑布效应,从而加速嗜酸性细胞向炎症部位聚集[2]。
在嗜酸性细胞过氧化物酶作用下生成的过氧化氢、卤酸及由嗜酸性细胞呼吸暴发氧化酶途径生成的超氧自由基可引起进一步的损害。嗜酸性细胞生成大量晶体状LT,LTC4经代谢转变为LTD4和LTE4。这三种脂质介质是过敏反应中的慢反应物质,能增加血管的通透性和粘液分泌,并有很强的促平滑肌收缩作用。活化的嗜酸性细胞最终产生多种炎性细胞因子(IL-3、IL-5和GM-CSF),在免疫反应的多个方面起着重要的调节作用[2]。
3嗜酸性细胞增多的检查与诊断
嗜酸性细胞增多可发生于表1所列的各种疾病,根据嗜酸性细?增多的程度分为轻度(0.35~1.5×109/L)、中度(1.5~5.0×109/L)和重度(>5.0×109/L)[2]。引起嗜酸性细胞增多最常见的原因是蠕虫感染,但在工业化国家最常见的原因是变应性疾病。
在病史方面应了解患者有无哮喘、鼻炎或湿疹史(变应性原因),有无去过地方性蠕虫类寄生虫病(如血吸虫病)流行区,有无宠物狗饲养史(犬弓蛔虫感染的可能),有无癌症的症状及药物过敏史等。药物所致的嗜酸性细胞增多一般是良性的,但有时可能伴有组织损害,大部分病例停用药物后嗜酸性细胞增多即会消失。骨髓或血液中嗜酸性细胞形态学特征异常如幼稚细胞增多或核型异常提示嗜酸性细胞白血病。嗜酸性细胞积聚局限于特有的器官见于嗜酸性细胞性蜂窝织炎(Well综合征)、嗜酸性细胞性局限性肺炎(如Loffler综合<
