肺结节病细胞免疫机制与中医药治疗研究进展※

刘 颖 马 君

(1.湖北省襄阳市中医医院肺病科,湖北 襄阳 441000;2.山东中医药大学附属医院肺病科,山东 济南 250014)

结节病是一种病因不明的系统性疾病,可累及全身各个器官,其病理特征是非干酪样坏死性上皮样细胞肉芽肿,90%以上累及肺部[1]。肺结节病有自愈性,大多数预后良好,但仍有1/3的患者会进展为慢性疾病,最终导致肺纤维化、肺动脉高压、呼吸衰竭而死亡[2]。肺结节病发病机制暂不清楚,目前研究认为肺结节病的发病机制主要是病原体及抗原刺激引起机体免疫调节异常,从而导致相关细胞因子分泌,特定免疫细胞大量增殖,免疫炎症过度修复引发局部组织炎性肉芽肿的改变[3]。因此,结节病治疗的目标主要是抑制肉芽肿炎症,调节增强的免疫反应,防止结节病进展为肺纤维化。

西医治疗肺结节病手段有限,首选糖皮质激素,但长期、大量使用,不良反应严重,且停药后易复发[4]。激素不耐受者常采用免疫抑制剂治疗,如甲氨蝶呤、羟氯喹等[5]。生物制剂因福利美、阿达木单抗通过拮抗肿瘤坏死因子α(TNF-α),可用于难治性结节患者,但有诱导结节病样肉芽肿反应风险[6]。近年来,越来越多的研究表明,中医药本着“阴平阳秘”的宗旨,可多通路、多靶点作用于机体细胞免疫,对机体免疫系统具有独特的调控优势[7]。在临床观察中,许多患者通过口服中药明显改善了生活质量,使咳嗽憋喘症状得以控制。探讨肺结节病的细胞免疫机制,发现有效的中医药治疗方法并挖掘出其治疗机制,对肺结节病的治疗具有重要意义。现将肺结节病的细胞免疫机制及中医药治疗综述如下。

1 肺结节病细胞免疫机制

1.1 CD4+T淋巴细胞 CD4+T淋巴细胞位于肉芽肿的外层,是结节病的关键组成部分。结节病患者CD4+T淋巴细胞高度活化,根据免疫微环境,可分化为辅助性T淋巴细胞1(Th1)、辅助性T淋巴细胞17(Th17)和调节性T淋巴细胞(Tregs),这些细胞又分泌大量的细胞因子、趋化因子,促进或抑制肉芽肿炎症[8]。

1.1.1 Th1细胞 Th1也是肺结节病形成的主要细胞类型,在肺结节病的活跃期,对肉芽肿的形成、进展和对疾病的整体预后均具有重要作用[9]。活化的Th1细胞释放炎症因子干扰素γ(IFN-γ)和白细胞介素2(IL-2),表达趋化因子受体CXCR3、CXCR6,介导细胞免疫,促进肉芽肿炎症反应[8]。IFN-γ和IL-2与Th1细胞转录因子T-bet和CXCR3结合后增强Th1型免疫反应[10]。在脂多糖(LPS)的刺激下,肺结节病患者的支气管肺泡灌洗液(BALF)细胞产生更多IFN-γ、IL-2、IL-18,而IL-2和IL-18又可诱导IFN-γ的产生,三者共同激活Th1型细胞活化[11]。另有研究发现,肺结节患者体内IFN-γ诱导蛋白10(IP-10)显著升高,可促进Th1型细胞向炎症部位募集,进而促进肉芽肿的形成[12]。

1.1.2 Th17细胞 尽管传统认为结节病是Th1型免疫反应驱动的疾病,但近些年关于以分泌产生IL-17A为特征的Th17细胞的研究应运而生[13]。Th17细胞作为CD4+T淋巴细胞亚群,根据微环境的不同表现出显著的可塑性,可分泌IL-17、IL-21、IL-22、IL-6和IFN-γ等细胞因子,在炎症性疾病和自身免疫性疾病中发挥着重要作用[14]。维甲酸相关孤儿受体-γt(RORγt)被认为是Th17细胞谱系的主要调节因子,当机体遭遇抗原刺激时,可诱导Th17分化,并分泌IL-17炎症因子[15]。IL-17还能促进一氧化氮(NO)的合成及前列腺素E2(PGE2)的表达,表现出强烈的致炎作用[16]。IL-17是Th17细胞中重要的促炎因子,可促使上皮细胞释放炎症因子及各种CXCL系列趋化因子、CC类趋化因子等,进一步增强肉芽肿局部炎症反应[17]。例如趋化因子CCL20(CCR6的配体)有助于将促炎性Th17细胞从血液募集到肺中[18]。KAISER Y等[19]及HUANG H等[20]研究均表明肺结节病患者BALF中Th17细胞计数及IL-17、IL-23等炎症因子均高于外周血。细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(CTLA4)可抑制Th17的活化,使其活化终止,而肺结节病中纵隔淋巴结及BALF中CTLA4的分泌减少,从而削弱其对Th17细胞的抑制使其活化与增殖,进而促使肉芽肿的形成[21]。OKAMOTO Y Y等[22]用分枝杆菌感染IL-17A基因敲除小鼠,发现IL-17A是肉芽肿从初生期到成熟期成熟所必需的,且通过Th17细胞的过继转移,可促使肉芽肿的成熟,同时对毒性结核分枝杆菌的抵抗作用也减弱。因此Th17细胞的活化作用是肺结节病发病的关键。

1.1.3 Tregs细胞 结节病肉芽肿是免疫反应失衡的结果,除了免疫反应过度活化以外,免疫调节能力下降也参与了结节病的发生发展。Tregs细胞可直接杀伤免疫效应细胞,或间接诱导细胞凋亡,发挥免疫自稳功能,防止体内免疫持续活化状态。Tregs细胞分泌IL-10、IL-4、转化生长因子β(TGF-β)等抑制性细胞因子,或经膜表面的CD25直接接触抑制CD4+、CD8+增殖,进而抑制免疫应答程度[23]。叉头状转录因子P3特异性转录因子(Foxp3)是Tregs细胞必不可少的转录因子,Tregs细胞的发育、分化、免疫调节直接受Foxp3的调节[24]。Foxp3通过阻断多种炎症因子在核转录因子κB(NF-κB)途径上转录,从而阻断IL-2、IL-4、IFN-γ等炎症因子表达,达到抑制肺部肉芽肿炎症的作用[25]。有研究表明[26],结节病患者外周血和BALF中Tregs细胞比例均较高,但伴有细胞免疫抑制功能受损,不能抑制Th1细胞免疫反应及炎症细胞因子IL-6、IL-2、IFN-γ的分泌,反而加重肉芽肿炎症。一项研究表明[27],Treg/Th17细胞的动态平衡比率随着疾病的活动而呈下降趋势,在复发性肺结节病的患者中,随着治疗的进行,Treg/Th17细胞的动态平衡比率上升到正常范围。MIYARA M等[28]首次提出了Th1细胞与Tregs细胞之间的失衡与活动性肺结节病的关系。研究发现,Tregs细胞在肺结节病肉芽肿、外周循环血中及BALF中数量明显增多,但Tregs细胞的免疫抑制功能却下降,这表明Tregs免疫抑制功能与促炎免疫反应的相对能力之间的失衡是肺结节病发病的关键[29]。上述关于外周血或BALF中Tregs细胞数量目前还存在争议,但Tregs细胞能调节肺结节病肉芽肿的炎症反应是毋庸置疑的。

1.2 巨噬细胞 结节病肉芽肿结构的核心是巨噬细胞,作为抗原提呈细胞(APC),巨噬细胞识别外来或自身抗原后,将抗原提呈给T淋巴细胞,且互相激活并诱导分化[30]。巨噬细胞根据免疫微环境不同可分为M1型(经典激活)和M2型(替代激活)[31]。由LPS和IFN-γ激活的M1巨噬细胞释放IL-12、IL-16、TNF-α、IL-23,表达诱导型一氧化氮合酶(iNOS),促进肉芽肿炎症的发展[32-33]。NF-κB是Toll样受体4(TLR4)诱导的M1巨噬细胞极化的关键转录调节因子,参与调控细胞免疫、炎症反应[34]。而在LPS诱导的肺损伤模型中,下调NF-κB表达可减少炎症因子TNF-α、IL-1β、IL-6的分泌,从而减少肺部肉芽肿炎症[35]。M2巨噬细胞是在Th2细胞因子(IL-4和IL-13)存在的情况下产生的,分泌抗炎细胞因子IL-10、IL-1ra、TGF-β、趋化因子CCL18,具有抗炎、促进组织愈合和重塑、促纤维化的功能[36-37]。RAMOS-CASALS M等[38]在研究结节病时发现M2激活与纤维化及CCL18上调有关。在博莱霉素诱导的肺损伤的急性期和纤维化期,M2样巨噬细胞标志物的表达均升高[39]。肺结节病患者BALF中,肺泡巨噬细胞产生更多的IL-13,IL-13是调控差异表达最重要的细胞因子,并且在体外结节肉芽肿模型中,IL-13介导的M2型巨噬细胞极化参与肉芽肿的形成[40]。SHAMAEI M等[37]研究发现,纵隔淋巴结组织和经支气管镜肺活检组织标本中,CD163阳性的M2型巨噬细胞增多,肺结节病患者纵隔淋巴结和经支气管肺活检标本中CD163+巨噬细胞的数量明显高于肺结核患者,提示晚期肺结节病患者向M2极化转移。这些研究提示,M1巨噬细胞可引起肺部炎性肉芽肿改变,而M2型巨噬细胞可诱导结节病肺纤维化。因此可通过抑制M2极化而阻断结节病进展为肺纤维化。

1.3 其他免疫细胞 结节病肉芽肿被普遍认为是CD4+T淋巴细胞和巨噬细胞介导的免疫反应活化的结果,然而近年来有研究表明,还有其他免疫细胞参与了肉芽肿的形成。

1.3.1 树突状细胞(DC) 虽然大多数研究都集中在肺泡巨噬细胞是结节病的主要致病细胞,但新的证据表明DC在结节病中起着关键作用[41]。根据来源不同,DC细胞可分为髓系DC(mDC)和浆细胞样 DC(pDC)[42],两者都可诱导T淋巴细胞分化,但研究表明,mDC与结节病的关系更为密切,结节病患者外周血、BALF及肉芽肿内mDC含量明显增加[43]。TATEYAMA M等[44]研究发现,在肌肉结节病患者中,肉芽肿外周层淋巴层中mDC和pDC均升高,但 mDC细胞计数高于pDC。此外,pDC产生的IFN-α可以导致T淋巴细胞分泌IFN-γ和IL-2增加,从而促进肉芽肿的形成。DC细胞表面成熟的标志为CD83和CD86,肺结节病患者BALF中其表达下降[45],而包含肉芽肿的活检中却发现大量的成熟DC[46]。以上研究都表明DC的迁移和成熟有助于结节病的发生。

1.3.2 自然杀伤(NK)细胞 NK细胞能够分泌多种促炎和抗炎细胞因子,表现出不同的表型和功能活性,参与结节病肉芽肿炎症反应。结节病患者肺内的NK细胞高表达CD56,产生大量IFN-γ、TNF-α,增加了肺内炎症反应[47]。另有研究发现,肺结节病患者BALF中NK细胞数量增加,这与结节病的预后及是否需要糖皮质激素治疗有关[48]。然而NK细胞在结节病中的作用还缺乏共识,仍需进一步探讨。

2 中医药与肺结节病细胞免疫

2.1 肺结节病的中医治则 肺结节病属于西医学病名,中医学根据其临床表现,将其命名为“咳嗽”“喘证”“痰核”“积聚”等范畴。查阅肺结节病机相关文献,发现多数医家认为本病属本虚标实之证,脏腑虚弱,痰瘀痹阻肺络是其病机关键[49-50],虚、痰、瘀贯穿疾病发病的始终。治疗当以益气扶正。活血化痰为原则,临床常选用一些补益、活血、化痰的中药。近年来,众多研究表明,中医药可通过拮抗炎症细胞因子,在调控结节病细胞免疫方面发挥着重要作用,从而延缓肺结节病的进展。

2.2 中药提取物

2.2.1 补益类中药 黄芪的主要活性成分黄芪甲苷[51],可降低一些炎症相关因子如TNF-α、IL-1β、IL-5、IL-6、趋化因子CCR3、CCR5及受体CXCR2的表达,使中性粒细胞活化受到限制,表现出抗炎、调节免疫的作用。黄芪甲苷还能拮抗促炎症因子高迁移率族蛋白1(HMFB1),调节肺部炎症水平,且HMFB1对Tregs细胞免疫功能具有抑制作用[52],故黄芪甲苷可调节机体免疫水平。刘慧等[53]研究发现,黄芪糖蛋白通过调节RORγt、Foxp3转录因子的表达,进而纠正Th17/Treg细胞平衡,对胶原诱导性关节炎小鼠具有治疗作用。党参具有维持机体免疫平衡的作用,通过作用于TNF、转录因子p65(RELA)、IL-10、IL-6、IL-2等靶点发挥免疫调节功能[54]。党参甲醇提取物能调节巨噬细胞介导的免疫反应,提高机体抗炎能力[55]。党参多糖能调节T淋巴细胞循环,维持小鼠T淋巴细胞平衡[56]。白术提取物能抑制炎症细胞因子生成以发挥抗炎作用,还能调节免疫系统,治疗自身免疫性疾病[57]。LI C Q等[58]研究发现,白术内酯Ⅰ能抑制TNF-α、IL-6的产生,表现出抗炎作用,抗肉芽肿组织增殖。白术内酯Ⅲ通过抑制NF-κB通路相关的NO、PGE2、TNF-α和IL-6等炎症因子的释放,从而抑制LPS诱导的RAW264.7小鼠巨噬细胞的炎症反应[59]。白术多糖可通过刺激NF-κB来调节巨噬细胞活性[60]。

2.2.2 活血类中药 川芎中含有的阿魏酸乙酯能显著减轻LPS诱导的小鼠肺组织的病理损伤,减轻中性粒细胞浸润,抑制促炎细胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)的生成,从而减轻炎症反应[61]。川芎嗪可下调急性肺栓塞大鼠内皮素1(ET-1)、COX-2、细胞间黏附分子1(ICAM-1)蛋白的表达,从而抑制炎症反应,减轻肺组织损伤[62]。研究表明,川芎嗪可增强Tregs细胞数量及免疫抑制功能,减少Th17细胞数量及抑制免疫活化功能,从而降低IL-17促炎因子的分泌[63]。丹参可以通过抑制炎症因子IL-1、IL-6和TNF-α等的分泌,对机体产生抗炎作用,从而改善肉芽肿炎症[64]。其中丹参多糖可以显著提高小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能,刺激淋巴细胞增殖,下调细胞因子IL-1β、IFN-α、iNOS的表达,具有保护机体免受细胞因子过量表达而受到损伤,显示出较好的免疫调节保护活性[65]。丹参酮ⅡA[66]能降低小鼠血清IL-1β、TNF-α表达水平,升高IL-10表达水平,显著改善小鼠肺纤维化程度,延缓结节病的进展。莪术醇可下调肺纤维化大鼠TGF-β、纤溶酶原激活物抑制因子1(PAI-1)等细胞因子,缓解大鼠肺纤维化,从而延缓结节病肺纤维化的进程[67]。三七总皂苷可以增加T淋巴细胞介导的细胞免疫,调整Th1/Th2、Th17/Treg免疫失衡状态,抑制TNF-α、TGF-β1、IL-1、IL-6水平,起到调节免疫、抗炎的效果[68]。雷公藤多苷可通过下调TLR4/NF-κB通路,抑制LPS诱导的巨噬细胞释放TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12等炎症因子,发挥抗炎,调节免疫作用[69]。LI J M等[70]研究证实,雷公藤甲素影响T淋巴细胞、巨噬细胞、树突状细胞等多种细胞因子表达,是最主要的抗炎、免疫抑制成分。

2.2.3 化痰类中药 陈皮主要成分是黄酮类,包括二氢黄酮和多甲氧基黄酮。研究发现二氢黄酮可下调大鼠IFN-γ的水平,还可降低小鼠巨噬细胞NO、IL-10、IL-12、TNF-α水平,降低大鼠TNF-α和IL-1β水平,通过抑制炎症因子表达,降低免疫细胞和炎性细胞浸润起到抗炎作用[71]。多甲氧基黄酮可抑制LPS诱导的RAW264.7细胞炎症以及iNOS和环氧合酶-2(COX-2)基因表达,发挥抗炎作用[72]。彭文潘等[73]基于网络药理学研究发现,陈皮提取物可通过TNF-α信号通路发挥抗肺纤维化作用,延缓结节病向肺纤维进展。杨晓露等[74]研究证实,甘草总黄酮能抑制炎症因子iNOS、IL-6、COX-2,下调激活巨噬细胞中iNOS、COX-2的水平,从而达到抗炎效果。GUO A等[75]研究显示,甘草提取物异寡核苷酸和柚皮素能调节小鼠免疫,促进Tregs细胞的诱导作用,增强Tregs细胞免疫抑制作用,对自身免疫性疾病和炎症性疾病有治疗作用。茯苓多糖通过TLR4/TRAF6/NF-κB信号在体外和体内发挥的免疫调节作用,其机制可能与调节IL-2、IL-6、IL-17A、TNF、IFN-γ等炎症因子有关[76]。茯苓三萜通过下调NF-κB抑制iNOS、COX-2的表达,对LPs激活的RAW264.7巨噬细胞产生抑制NO的作用,从而起到抗炎作用[77]。

3 讨论与展望

近年来,学者们对免疫系统在肺结节病发病机制中的作用进行了众多研究,认为多种免疫细胞失调诱导相关细胞因子产生,促进了肺结节的发生发展。中医药治疗肺结节病的作用日趋显现,且中医药治疗毒副作用小。中医药以多靶点、多通路作用于机体细胞免疫,从而抑制炎症细胞因子的产生,有效阻止肺结节的进程。但中医药治疗仍存在不足,单纯中医药治疗肺结节的研究报道不足;尽管对肺结节发病机制的研究取得了进步,但对其了解仍不明确。当深入了解肺结节的发病机制,从微观角度探索中医药治疗肺结节的机制,为肺结节病的预防与治疗提供新思路。