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一氧化氮在鼻部变态反应疾病中的细胞机制研究进展

更新时间:2014-10-20:  来源:毕业论文

一氧化氮在鼻部变态反应疾病中的细胞机制研究进展
  随着对变应性鼻炎、鼻息肉等鼻部变态反应性疾病的不断深入研究,许多新的机制不断被发现。如嗜酸性粒细胞(EOS)在疾病中作用的重新认识〔1〕,Th1以及Th2细胞平衡关系在疾病中的作用〔2〕等,使人们对鼻部变态反应有了更深入的理解。
  一氧化氮(NO)是近年来发现的一种广泛存在于人体内的小分子活性物质。其首先作为一种血管内皮的舒张因子于1980年被Furchgott等发现。NO在体内主要由左旋精氨酸(L-Arg)在一氧化氮合成酶(NOS)的作用下脱掉末端胍基氮原子而合成〔3〕。NOS分为神经元型(nNOS或NOS1)、诱导型(iNOS或NOS2)、内皮型(cNOS或NOS3)三型。nNOS与cNOS合成的NO量少,主要在一般情况下维持机体的正常功能;iNOS合成的NO量大,主要在病理及炎症状态下发挥作用〔4〕。近年来,有许多学者研究发现,在许多Ⅰ型变态反应疾病如哮喘、变应性鼻炎中,局部及全身血液中NO产生均有增高〔5〕,提示NO与变应性疾病可能存在一定关系。本文就近年来NO在鼻部变态反应疾病中重要细胞及其分子机制研究作一综述。

1 NO与EOS

  EOS是鼻部变态反应性疾病中一种重要的炎症细胞,在变应性鼻炎迟发相,以及鼻息肉中于局部大量聚集,分泌诸多细胞因子及炎症介质,对局部炎症的发展起着非常重要的作用。通过细胞培养的方法,Beauvais等〔6〕用叠氮化合物、羟胺作为NO供体释放NO研究NO对人外周血EOS的作用,发现NO可抑制EOS的程序性死亡。Hebestreit等〔7〕进一步研究了NO对Fas受体信号途径介导的EOS凋亡的影响。他在纯化人EOS培养液中首先加入抗Fas抗体以激活Fas-Fas受体信号系统,引发凋亡发生,然后加入NO供体,并控制其浓度以调控NO的适量产生。测量细胞凋亡产生的中间物质鞘磷脂酶(sMase)、Jun激酶(JNK)活性,以及凋亡标志如DNA片段、胞膜外磷脂酰丝氨酸表达来反映细胞凋亡的情况。结果表明,大量NO能破坏Fas受体介导的EOS凋亡。在二者的实验中,他们用cGMP类似物及磷酸二酯酶抑制剂模仿出或加强了NO的这种效应,说明NO的这种抑制作用是通过,至少部分是通过环磷酸鸟苷(sGC)途径,也就是NO作为胞内信使的主要作用途径,通过激活sGC来调节相关酶及蛋白而完成。另外,Hebestreit等〔7〕通过测量凋亡过程中不同阶段的产物,证实了NO作用于Fas受体介导的凋亡胞内的环节是在sMase与JNK之间。
  部分学者还对致敏哮喘模型或患者体内使用NO抑制剂或激活剂,以研究NO对变应性疾病炎症及局部EOS作用。Iijima等〔8〕在致敏豚鼠变应原激发前后用NO抑制剂L-精氨酸甲酯(L-NAME)或NO激活剂L-Arg局部作用,在激发致敏动物后6 h将其处死,测肺泡灌洗液中EOS数量,观察到局部吸入L-NAME组与对照组相比较EOS数量减少48%;而在吸入L-Arg组数量增加56%。Feder等〔9〕用与Iijima相似的方法,亦发现用L-NAME可明显减少肺灌洗液中的EOS,而用L-NIM(专门抑制iNOS的一种L-Arg类似物)则不起作用。其结论是NO对变应性炎症EOS渗出有重要作用,但并非通过iNOS合成的NO,可能是变应原激发后,局部血管内皮细胞产生的NO作用使循环中EOS渗出到肺组织中。
  还有一些学者用NOS基因缺乏鼠来研究NO对变应性炎症及EOS的影响。Xiong等〔10〕用NOS2基因缺陷鼠建立卵清蛋白致敏模型(以野生型为对照)并激发之,发现NOS2基因缺陷鼠气道炎症较野生型轻,而气道局部及血中EOS下降55%~60%,但骨髓中EOS前体及激发时EOS由骨髓中渗出不变。另外,发现NOS2基因缺陷鼠γ干扰素(IFN-γ)与野生型相比差异极显著。用抗IFN-γ抗体时可逆转EOS及气道炎症变化,说明IFN-γ是造成EOS下降及气道炎症减轻的主要原因。其结论是iNOS产生的NO可抑制IFN-γ产生从而加重变态反应。类似地,De Sanctis等〔11〕用NOS1、NOS3、NOS1&3、NOS2基因缺乏鼠及野生型鼠建立卵清蛋白哮喘模型,激发后却发现在各型鼠中,肺泡灌洗液细胞总数及分类、EOS水平均无差别。对于其研究结果与Xiong等的矛盾,他的解释为可能是致敏及激发的方法不同所致。

2 NO与肥大细胞

  肥大细胞是变应性鼻炎速发相反应中的主要细胞,其通过抗原特异性激活后产生以组胺为主的大量炎性介质及细胞因子而发挥作用。Salvemini等〔12〕提纯大鼠胸、腹腔肥大细胞(纯化程度85%~90%),在其培养液中加入脂多糖或用搅拌的方法,以促进NO产生并发挥活性作用;然后再加入MeArg(亦为L-Arg类似物,为NO抑制剂)或L-Arg等NO激活剂,测培养液中的组胺释放量来研究NO对肥大细胞组胺释放的影响。发现NO抑制剂增加组胺释放,而NO激活剂可使组胺释放减少并抑制MeArg的作用,说明NO对肥大细胞组胺释放有抑制作用即具有稳定肥大细胞的作用。Eastmond等〔13〕在体外培养小鼠腹腔肥大细胞,加入抗原激发,再加入NG-单甲基-L-精氨酸(L-NMMA)、L-Arg、硝普钠(NO激活剂),测量培养液中5-羟色胺含量以反映肥大细胞胞溢受影响的程度。发现加入NO激活剂可使培养液中5-羟色胺减少即胞溢受抑,而加入L-NMMA则使5-羟色胺含量增高即胞溢加强。他与Salvemini在NO对肥大细胞的稳定作用上结论是一致的,但对于NO的来源,两者的结果存在偏差。Salvemini等〔12〕认为NO主要来自于肥大细胞,而Eastmond等〔13〕则认为NO主要产生于肥大细胞以外的环境中的其它细胞,并进行了一系列相关试验以证实自己的观点。对于与Salvemini结果的矛盾,Eastmond的解释是Salvemini实验中肥大细胞纯化不够,以及加入LPS及搅拌刺激其它细胞使之产生NO增多,加之其对硝基盐的测量方法更敏感所致。但无论如何,Eastmond等〔13〕认为肥大细胞来源的NO绝不是整个微环境NO的主要来源。Bidri等〔14〕研究了不同类型的肥大细胞合成NO的情况:发现在非激活的粘膜型肥大细胞上,iNOS无表达,但在IgE-抗原激活的粘膜型肥大细胞上iNOSmRNA有表达且有蛋白和NO的合成。在结缔组织型肥大细胞,非激活的细胞即有iNOS表达,当抗原-IgE激发后,iNOS表达增多且有NO合成。其结论是肥大细胞源的NO可参与抗原刺激的炎症反应。

3 NO与Th1,Th2细胞

  Th1和Th2细胞比例失衡是近年来发现的鼻部和其它部位变态反应性疾病,以及某些自身免疫性疾病发病的重要原因。有些学者对NO与Th1、Th2细胞之间的关系进行了研究。Andrew等〔15〕在疟原虫敏感的纯化NIH鼠Th1、Th2克隆培养液中,分别加入刀豆蛋白A(ConA)等促进T细胞增殖分化的因子,发现Th1可产生大量NO,而Th2不产生NO;用PCR方法发现Th2克隆NO合成是在转录水平上受抑。在ConA或抗原激活的Th1、Th2克隆中分别加入NO抑制剂L-NMMA,Th1克隆产生IFN-γ、IL-2大大增加;加入S-N-乙酰青霉胺(SNAP)等NO激活剂,Th1产生IFN-γ、IL-2受抑,其增殖亦受抑,而Th2对NO激活剂、抑制剂均不敏感。体内用L-NMMA的变化与体外研究得出的结论相符。根据上述结果,Andrew认为:Th1激活产生大量NO,抑制其自身细胞因子的产生及增殖,形成负反馈环,从而限制自身激活增殖,限制炎症反应加重。Th2不受NO影响,从Th1、Th2平衡互相消长的关系看,Th1受抑则Th2作用相对增强,因而NO对Th1、Th2的平衡关系进而对许多免疫疾病调节有重要作用。Wei等〔16〕用iNOS基因缺失鼠对iNOS产生的NO与免疫功能的关系进行了研究。在无强抗原或其他刺激因素作用时,iNOS基因缺失鼠与野生型鼠脾细胞产生相同水平的IFN-γ和IL-4。当腹腔注射一种寄生虫L-major(主要激发Th2免疫功能作用),发现脾细胞中CD3 CD4 T细胞在iNOS基因缺失鼠中大大多于野生型者。在体外将其脾T细胞用抗原或ConA激活,iNOS基因缺失鼠产生更多的IFN-γ,而IL-4产生则较同样感染的野生型者减少。当注射脂多糖时,野生型者致死率高于iNOS基因缺失型者,说明iNOS基因缺失鼠抗毒素能力更强。他的结论是低浓度NO可对T细胞增殖有作用,但iNOS产生的高浓度的NO则有阻止Th1细胞过强激活的作用。Barnes等〔17〕就NO与Th1、Th2细胞的关系及其在哮喘中的作用进行了总结。他认为在哮喘患者气道局部NO明显增高,加之NO对Th1的优先抑制作用可造成Th2作用偏强,继而对哮喘局部炎症的促成及扩展具有重要作用。但Bauer等〔18〕在对人体T细胞的研究中却未得出相同结论。他分离出人外周单个核细胞中的Th1、Th0克隆(Th0除产生Th1的细胞因子外,还产生Th2的细胞因子),用SNAP、SIN-1(3-morpholinosydnonimine)作为NO供体,加入抗CD3抗体激活的T细胞,测培养液上清中IL-2、IFN-γ、IL-4、IL-5、IL-10含量,发现NO对这些细胞因子的产生均有抑制作用。结论是在人类活性T细胞,NO可同时抑制Th1、Th2类细胞因子,对Th1未见优先抑制。

4 总结

  目前对NO在鼻部变态反应疾病中机制的研究进行得并不多,尚存在许多问题及争议。因为NO与多种细胞及分子均发生作用,且多种细胞均表达不同类型的NOS。但近年的研究已证实NO是鼻部以及其它部位Ⅰ型变态反应疾病中一种重要的作用因子。相信随着研究的进一步深入,将对鼻部变态反应疾病的诊断和治疗提供新的方向。

(编辑 陈蓓)

陈建军(同济医科大学附属协和医院耳鼻咽喉科 武汉,430022)
项济生(同济医科大学附属协和医院耳鼻咽喉科 武汉,430022)

参考文献

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