免疫发病机制

免疫发病机制（精选11篇）

免疫发病机制 篇1

动脉粥样硬化病变过程主要包括低密度脂蛋白及其代谢产物在内皮下空间的积累,巨噬细胞的浸润和血管平滑肌细胞的迁移与增殖。继而导致血管内膜增厚、斑块形成、血管重塑和冠脉堵塞,造成急性心肌梗死。脂质代谢紊乱和炎性反应在动脉粥样硬化的病理过程中起到很重要的作用[1]。在动脉粥样硬化的诸多发病机制中,炎症和氧化应激的机制受到了较多研究者的认同,近年来免疫系统在动脉粥样硬化发病过程中的作用越来越受到重视,本文重点关注固有免疫系统和适应性免疫系统在动脉粥样硬化发病中的作用。

1固有免疫效应器与动脉粥样硬化

1.1单核细胞与巨噬细胞单核细胞和巨噬细胞是固有免疫系统的重要组成部分。动脉粥样硬化斑块局部含有的免疫细胞主要巨噬细胞、部分的T细胞和少量的B细胞[2]。之前的研究大多认为巨噬细胞都是由血液中的单核细胞分化而来,血液中的单核细胞进入血管内皮下似乎预示了之后巨噬细胞的产生,然而最近的一项研究显示,在鼠的动脉粥样硬化斑块中,巨噬细胞数量的增加主要是依赖粥样硬化斑块局部巨噬细胞自我增殖[3]。巨噬细胞有许多重要的功能,包括分泌细胞因子、趋化因子、组织因子等[4]。此外,巨噬细胞还表达具有免疫调控 功能的Toll样受体 (Toll-like receptor,TLR)、模式识别 受体 (pattern-recognize receptor,PRR)、清道夫受 体 (scavenger receptor, SR)[5]。SR对于巨噬 细胞识别 氧化低密 度脂蛋白 (ox-LDL)是必需的。有实验研究显示,在动脉粥样硬化发病的早期,巨噬细胞的吞噬与凋亡能够减缓动脉粥样硬化的进程,但是在动脉粥样硬化晚期的病变中, 巨噬细胞的凋亡与其吞噬功能的缺陷又能够促进坏死的形成[6]。动脉粥样硬化斑块局部存在3种不同巨噬细胞的亚 型:M1、M2、M4。M1型是主要 受到脂多 糖和γ干扰素的刺激分化来的,M2型主要是受到白细胞介素-4的刺激而产生的,M4型主要是受到趋化因子-4的刺激所产生的[7]。M1型巨噬细胞具有促进炎症发生的作用[8]。同时还能促进斑块的 扩张与不 稳定,M2型巨噬细胞具有抗炎的作用,例如清除凋亡的细胞,通过分泌转化生长因子-β(TGF-β)抑制免疫细胞的招募。M4型巨噬细胞可能具有促进动脉粥样硬化发生的作用,同时它与M1型和M2型是显著不同的, M4不能表达清道夫受体CD163,CD163在斑块出血时可有效清除血红蛋白[7]。也有研究显示M2型巨噬细胞既能促进又能抑制动脉粥样硬化的发生[4]。

1.2肥大细胞与中性粒细胞肥大细胞是固有免疫系统的组成成分,在动脉粥样硬化早期和晚期的病变区域中均发现有肥大细胞的存在,肥大细胞缺陷的小鼠发生动脉粥样硬化的几率显著降低。动脉粥样硬化斑块局部的肥大细胞能够产生肿瘤坏死因子(TNF)、 白细胞介素-6(IL-6)、γ 干扰素(INF-γ)。具有动脉粥样硬化病变倾向的小鼠,若其肥大细胞表达IL-6、INF-γ的功能特异性缺陷,则其粥样斑块的程度减轻,斑块减小。此外,肥大细胞还能促进血管的生成[9]。另有研究显示,给敲除了TNF、IL-6、INF-γ 基因的小鼠移植野生型小鼠的肥大细胞,发现肥大细胞分泌的肿瘤坏死因子TNF、IL-6、INF-γ都能够促进内皮细胞分泌黏附分子,如细胞间黏附分子-1(ICAM-1)、血管细胞 间黏附分 子-1(VCAM-1)、E-选择素(E-selectin)、P-选择素(P-selectin),且黏附分子DNA和mRNA的水平都有上调,这在动脉粥样 硬化的病 变过程中 起到十分 重要的作 用[10]。中性粒细胞在早前的研究中所占到的篇幅并不大,然而最近有学者研究发现,中性粒细胞与血液的凝固能力密切相关,血液的凝固性与中性粒细胞的活性增高、氧化应激增强、中性粒细胞在斑块局部的浸润和凋亡有关。血液的凝固能力改变在动脉粥样病变的不同阶段有不同的影响,提示选择性使用抗凝药物可能对预防栓塞产生较好的效果[11]。中性粒细胞还能产生一系列的炎性介质,例如穿孔素(PTX)、绿过氧化物酶 (MPO)和中性粒 细胞胞外 诱捕网络 (NETs)。 MPO是一种酶,能够催化活性氧族的形成,例如氧化低密度脂蛋白和自由基,自由基能够损伤组织。MPO的另一个作用是招募循环中的中性粒细胞进入到斑块的局部。近来有研 究在动脉 粥样斑块 中观察到 有NETs的存在,而且发现NETs可能参与 了血栓的 形成[9]。

1.3非传统的效应器:血小板血小板作为固有免疫系统的成分,是动脉粥样硬化严重并发症的介导因素, 在动脉粥样硬化的发病过程中,通过受损血管壁上的内皮细胞、免疫细胞的相互作用,成为斑块形成过程中各个阶段炎症反应的效应器,在动脉粥样硬化的最早病变中,血液中单核细胞与内皮细胞在富含血小板的区域发生相互作用,在此疾病的晚期,血小板分泌多种炎性因子,这些炎性因子能够加速动脉粥样硬化的进程,使其从一个慢性病变转变成急性病变,导致斑块的不稳定性或破裂以及血栓的形成,此外血小板通过控制血管壁细胞的分化与增殖的慢性炎症过程,参与了血管壁的再造[12]。血小板的这些作用也为临床治疗动脉粥样硬化提供了一些新的思路。

1.4细胞因子细胞因子参与了动脉粥样硬化的慢性病变直到复杂的粥样斑块的形成过程,最终形成严重的栓塞综合征,例如心肌梗死或者中风。有破裂倾向的斑块,其特点是较薄的纤维帽下面有大量沉积的脂质中心,而且积累了大量的炎性细胞因子,炎性细胞因子能够介导具有免疫效应的细胞浸润与沉积,导致纤维胶原的翻转,促进泡沫细胞的形成,从而控制斑块的临床表现[13]。

1.4.1炎性细胞因子动脉粥样硬化发病炎症的机制已得到较大程度的认可,炎性细胞因子对于促进动脉粥样硬化的发生有十分重要的作用。TNF-α这种炎性细胞因子的过度产生会促进动脉粥样硬化炎症反应的发生[14]。有研究显示,TNF-α能显著上调低密度脂蛋白(LDL)跨内皮细胞的细胞转运,并且促进LDL在血管壁上的滞留,因而加速了动脉粥样硬化的发生,这个过程是通过两个普遍存在的转录因子NF-κB和过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR-γ)之间的相互协调作用而产生的[15]。白细胞介素-1(IL-1)是一种强有力的致炎因子,有学者研究显示,给apoE KO的小鼠注射一种具有中和IL-1α效应的抗体疫苗,结果显示,粥样斑块在降 主动脉减 少了50%,在动脉底 减少了37%,动脉上巨噬细胞的浸润减少了22%,血管外膜的炎症也减少了,具体表现为外周动脉渗透得分减少了54%,VCAM-1、ICAM-1的表达也减少了。这项研究显示,主动免疫IL-1α不仅能够降低炎症反应,还能够减缓动脉粥样硬化的进程[16]。白细胞介素-17A(IL-17A) 是Th17细胞分泌的主要细胞因子,尽管目前其功能备受争议,但它的功能可能更倾向于促进动脉粥样硬化的炎症反应[17]。

1.4.2抗炎细胞因子和炎性细胞因子相反,具有抗炎效应的细胞因子可能抗动脉粥样硬化,有研究发现, 在低密度脂蛋白受体(Ldlr)敲除的小鼠动脉粥样硬化的模型中,白细胞介素-19(IL-19)具有强有力的抗动脉粥样硬化作用,具体机制包括影响Th1/Th2的极化,减少巨噬细胞的浸润等[18]。对高胆固醇血症的小鼠显示,白细胞介素-10(IL-10)能够抑制新内膜的生成[19]。 另有研究显示,IL-10能促进巨噬细胞对脂质的吞噬和溢出,因而减轻动脉粥样硬化中的炎症和凋亡,骨髓源性巨噬细胞分泌的IL-10具有强有力的抗动脉粥样硬化能力[20]。

1.4.3趋化因子趋化因子是细胞因子的一种,同时也是一种固有免疫效应器,趋化因子被认为是参与了动脉粥样硬化的所有阶段,在动脉粥样硬化病变的各个阶段,巨噬细胞、内皮细胞、血管平滑肌细胞都能够表达CXCL10。CXCL10和ApoE双基因敲除的小鼠相比于ApoE KO的小鼠,其动脉粥样硬化的发生大大减少,斑块也大大减小。CXCR3和ApoE双基因敲除的小鼠相比于ApoE KO的小鼠,其粥样斑块的发展也大大减慢。 同时斑块 局部Treg细胞的数 量增加[21]。 Treg细胞被认为对动脉粥样硬化的病变起到保护作用[22]。体内抑制CXCL10作用的试验被证实能够抑 制动脉粥样硬 化的进程。 给ApoE KO的小鼠使 用CXCR3特异性的拮抗剂,其效应与CXCR3和ApoE双基因敲除的小鼠相似[21]。CCR2的作用不仅仅在于招募血液中的单核细胞,在高脂血症的情况下,CCR2还能够促进Ly6Chi单核细胞从骨髓中外出。CXCR6存在于一种T细胞上面,是趋化因 子CXCL16的受体, CXCL16具有趋化作用以及清除oxLDL的能力,CXCR6+T细胞在激活的情况下能够大量表达TNF-α,基因敲除CXCR6+能够显著减少apoE KO小鼠粥样斑块的形成。基因敲除CCR7能够减少高胆固醇血症小鼠动脉粥样硬化形成[23]。

2适应性免疫反应器与动脉粥样硬化

2.1 T细胞T淋巴细胞是适应性免疫系统的重要组分。许多人类和鼠类的研究显示,T淋巴细胞能促进动脉粥样硬化斑块局部的炎症,导致斑块的恶化和重塑,抗原提呈细胞能够表达共刺激分子,T细胞能够表达共刺激分子受体[24]。TNF/TNFR家族的共刺激分子受体与配体能促进T细胞的激活与存活,而且能够诱导效应T细胞和记忆T细胞的分化和功能,在动脉粥样硬化相关的免疫反应中具有重要的作用[25]。另有鼠的实验研究显示,树突状细胞(能够表达共刺激分子)连接上特定的抗原然后接受一种减少共刺激分子的处理能够减轻动脉粥样硬化,而其可能的机制是诱导T细胞的耐受[26]。

2.1.1 T辅助细胞T辅助细胞主要包括Th1、Th2、 Th17。它们在动脉粥样硬化的过程中起着很重要的作用。都是由幼稚型的T细胞分化而来[27]。Th1与Th2所引起的免疫反应之间的平衡可能影响许多炎症性疾病,包括动脉粥样硬化,有研究显示,Th1倾向于促进动脉粥样硬化的发生,Th2倾向于对动脉粥样硬化病变起保护 作用[28]。 近来也有 新的研究 显示,活化的Th2细胞不介 导保护动 脉粥样硬 化的反应[29]。 ox-LDL倾向于促进幼稚型T细胞向Th1细胞分化,也就减少了其向Th2细胞分化的可能[27]。

2.1.2 Treg细胞Treg是适应性免疫系统不可缺少的一部分,在抑制炎症和促进动脉粥样硬化的免疫反应中起着十分重要的作用,Treg通过以下几个方面来抑制免疫效应,第一种已经被证实的机制就是其能够分泌抗炎的细胞因子,例如IL-10、TGF-β和白细胞介素-35(IL-35),有研究已经证实IL-10和TGF-β对动脉粥样硬化具有保护作用。另一种机制是Treg能够抑制具有促进动脉粥样硬化的效应T细胞的作用。而且相对于野生型的小鼠,apoE KO小鼠体内的Treg的数量较少,暗示功能减弱的Treg与效应T细胞之间的不平衡[30]。在apoE和FcγR双敲除的小鼠模型中,动脉粥样硬化发病减少,而这与Treg细胞数量的增加,其表达IL-10和TGF-β增加有关[31]。有研究显示,Treg与Th17细胞之间的平衡在动脉粥样硬化的病变中具有很重要的意义,急性心肌梗死的患者Th17的数量显著增加,Treg/Th17的比例显 著下降,Treg的数量减 少,Treg与Th17的比例与动脉粥样硬化和急性心肌梗死有很大关联[32]。

2.2 B细胞B细胞是适应性免疫系统的重要组成部分,它最早是在血管的外膜被发现的[33]。近来有研究显示,在没有其他任何一种淋巴细胞存在的情况下, B2细胞可以单独促进动脉粥样硬化的发展,在有T细胞和其他的淋巴细胞存在的情况下,B2细胞也能显著促进动脉粥样硬化的发展,这项研究显示,去除B2细胞可能成为抑制动脉粥样硬化发展与恶化的方式[34]。 而B1细胞通过分泌IgM在动脉粥样硬化的病变中具有保护作用[35]。

3免疫机制的阐明与防治动脉粥样硬化的前景

近年来,研究者对于动脉粥样硬化发病中所涉及免疫机制的重视,有助于从免疫学的角度防治动脉粥样硬化。越来越多的证据显示,免疫系统组分的改变会影响到动脉粥样硬化过程中脂质的积累、黏附分子的表达、单核细胞的分化、巨噬细胞的吞噬等。现有治疗动脉粥样硬化的药物如降脂药、抗凝药、溶栓药效果单一且都是 对症治疗,因而不够 理想。 而在中医 学 “病证结合”“辨证论治”“整体观念”的指导下,中医药治疗动脉粥样硬化具有多靶点、多环节、多途径的优势,而其对免疫系统的调节也是整体的。中医药防治动脉粥样硬化可能推动对动脉粥样硬化发病的新认识。

摘要：动脉粥样硬化(AS)是严重危害人类健康的常见病,欧美国家疾病致死原因的50%以上与AS密切相关。近年来,我国AS的发病率也呈现逐年上升和年轻化的趋势。动脉粥样硬化是许多心血管疾病的病理基础,大量研究显示动脉粥样硬化是一种炎症和自身免疫性疾病,对于其确切机制的研究有助于人类更好的防治心血管疾病。本文着重对动脉粥样硬化的发病过程中免疫系统所起到的作用进行综述。

关键词：动脉粥样硬化,免疫系统,发病机制

免疫发病机制 篇2

贝类免疫机制研究概况

贝类免疫学是新兴学科无脊椎动物免疫学中的一个分支,近些年越来越受到学者们的关注.文章就贝类免疫防御体系的形成做一综述.贝类体内缺乏免疫球蛋白,其机体的.细胞免疫主要依赖于血细胞的吞噬和包囊作用;而体液免疫是依靠血清中的一些非特异性的酶和调节因子来进行的,如溶酶体酶、酚氧化酶原激活系统、超氧化物歧化酶、抗菌肽、凝集素等.

作 者：柯佳颖 陈寅山 戴聪杰 KE Jia-ying CHEN Yin-shan DAI Cong-jie  作者单位：柯佳颖,戴聪杰,KE Jia-ying,DAI Cong-jie(泉州师范学院化学与生命科学学院,福建,泉州,36)

陈寅山,CHEN Yin-shan(福建师范大学生命科学学院,福建,福州,350007)

刊 名：宁德师专学报(自然科学版) 英文刊名：JOURNAL OF NINGDE TEACHERS COLLEGE(NATURAL SCIENCE) 年，卷(期)： 21(2) 分类号：Q959.215 关键词：贝类   细胞免疫   体液免疫  

痛风免疫遗传学机制研究进展 篇3

【关键词】 痛风；免疫遗传学；发病机制；基因；综述

痛风（gout）是嘌呤代谢异常或高尿血酸沉积所引起的一组常见的综合征，也是最为常见的一种炎症性关节疾病。其临床特征为关节炎、泌尿结石、尿酸盐肾病以及痛风石等，严重者可出现残疾和肾功能不全，剧烈的刺痛感给患者的身心带来沉重的负担[1]。近几年，随着痛风患病率的居高不下和患者的日渐年轻化，各国研究学者加快探索痛风的发病机制及有效的治疗方案，并取得了显著的成果。越来越多的证据表明，痛风的发生及病情的发展程度受到环境因素和遗传因素的共同

作用。

痛风的遗传模式异常复杂，由一系列主效和微效基因相互作用进而调控疾病的发生和病情的发展，但具体机制尚不明确[2]。随着基因分子生物学与免疫学的发展，机体内炎症、免疫反应（尤其是天然免疫）与痛风有着紧密的关联，炎性细胞因子、抗原、免疫球蛋白和各类受体等已成为痛风发病机制的关键因子[3-4]。本文就痛风最新的免疫遗传学研究进展进行综述，以促进人们对痛风发病机理的理解。

1 Toll样受体（TLRs）家族

TLRs是参与非特异性免疫的一类非常重要的蛋白质分子家族，也是机体非特异性免疫与特异性免疫相互连接的桥梁。当外界细菌或病毒等微生物突破机体的物理屏障进入体内时，TLRs可以识别它们并通过调控多种通路激发机体免疫应答，在炎症因子产生、信号传递及固有免疫过程中发挥重要作用[5]。随着研究的深入，有人发现尿酸钠可作为一种“危险信号”直接或间接被TLRs识别，最终激活核转录因子-кB（NF-кB），介导痛风性炎症反应[6]。

Liu-Bryan等[7]通过TLR2、TLR4和MyD88基因敲除的痛风小鼠实验观察到，尿酸钠结晶可作用于软骨细胞，通过TLR-2-MyD88信号转导途径，激活NF-κB，促进一氧化氮（NO）的产生，而NO则通过促进软骨细胞的溶解和钙化产生痛风性关节炎症反应。有研究表明，TLR2基因多态性位点Aln753Gln与过敏性疾病患者体内免疫球蛋白E的增加显著相关，除此之外，此位点还可能是白癜风、感染性心内膜炎和皮肤过敏的易感因素[4]。尽管TLR2Aln753Gln可能在多个免疫反应过程中起着重要作用，然而，多个研究却表明其与痛风的发生并没有显著的关联性，也没有发现TLR2其他几个多态性位点如Arg677Trp、rs574 370 8以及rs469 648 0与痛风有关联[4，8-9]。

Qing等[10]通过病例对照探究TLR4rs214 935 6

与痛风的关联性，结果表明，该位点TT基因型是痛风的易感因素。荷兰学者Radstake等[11-12]的研究显示，TLR4基因多态性位点Asp299Gly可降低荷兰人群风湿性关节炎的易感性，但是，中国学者却表示TLR4基因Asp299Gly，Thr399Ile与汉族人群的原发性痛风性关节炎没有明显的关系。

地域、饮食习惯和物种的差异性可能是研究结论不一致的主要原因，确切的结论有待进一步验证，TLRs家族其他成员与痛风的联系也有待进一步去探索。

2 白细胞介素（IL）

IL是由多种细胞产生并作用于多种细胞的一类炎性细胞因子，在信息传递、免疫调节和炎症反应中起着重要作用，目前至少发现了38种IL。

IL-1是一类主要由单核巨噬细胞产生的促炎性细胞因子，参与细胞增殖、分化和凋亡等多种生物学过程[13]。多项研究成果证实，IL-1作为痛风的一个重要炎性介质，介导炎症反应的发生，对急性和慢性痛风性关节炎起着重要作用[14]。IL-1β在急性痛风性关节炎患者的血清及关节液内的含量明显比正常人高，并与血清尿酸、关节液尿酸水平相关[15]。一篇荟萃分析文章显示，IL-1多态性位点rs114 362 3等位基因G可能是类风湿关节炎的保护因素。此外，中国沿海地区汉族男性人群IL-1β基因启动子区多态性-31C/T与-511C/T与痛风的易感性没有显著关联[16-17]。Lo等[18]在中国台湾人群中通过病例对照研究IL-1Ra多态性与痛风的关联，发现2组之间在基因型和等位基因频率并没有显著性差异，由此推测IL-1Ra基因多态性位点并不能作为台湾人群痛风易感性的遗传标记。此外，中国沿海地区汉族男性人群IL-1β基因启动子区多态性-31C/T与-511C/T与痛风的易感性没有显著关联[16-17]。更多有价值的位点有待挖掘。

IL-6主要由单核巨噬细胞、Th2细胞、成纤维细胞和血管内皮细胞产生，能够激活B细胞和T细胞进行活化、增殖，参与多种疾病的免疫调控和炎症反应，临床上有人将IL-6作为判断痛风和强直性脊柱炎等疾病的活动性和严重程度的指标[13]。有研究发现，-174G/C GG基因型的参与者IL-6含量比CC基因型高，而-572C/G CG基因型的参与者IL-6含量比GG基因型低，这2个位点可能与痛风的易感性相关[19]。Tsai等[19]通过关联分析对IL-6水平及IL-6基因启动子区4个多态性位点-597G/A、-572C/G、-373A（m）T（n）和-174G/C进行研究，证实了痛风组体内IL-6的含量比健康对照组要高，但是并没有发现这4个位点与痛风的显著关联性。

nlc202309090137

IL家族其他多个成员在痛风免疫调节中同样起着至关重要的作用。如IL-8和IL-12都可激活淋巴细胞，参与多种免疫反应途径，Liu等[20]对中国男性人群进行关联分析，探究IL-8 -251T/A，

IL-12B 1188A/C多态性与痛风是否存在关联，结果显示，IL-8-251位T等位基因是痛风的易感因素，而IL-12B A等位基因则是痛风的易感因素。

3 其他免疫相关基因

NLRP3炎性体是一类模式识别受体，是天然免疫系统对外来病原体和危险信号的一种重要感受器，并产生相应的应答。随着研究的深入，人们发现NLRP3炎性体与痛风的发生密切相关，尿酸盐结晶被模式受体识别后，促进NLRP3的合成和成熟IL-1β的释放，进而诱导痛风炎症的发生[21]。通过单钠尿酸盐结晶刺激NLRP3基因缺失的小鼠模型或鼠巨噬细胞，结果都表明NLRP3是尿酸盐结晶诱发炎症反应所必需的[22-23]。现有的研究结果提示，NLRP33'-UTR rs107 545 58多态性与中国汉族人群痛风性关节炎的发生相关，NLRP3 rs358 294 19多态性与人类多种疾病的易感性增加有关，其中包括类风湿关节炎、炎性肠胃疾病、过敏性皮炎和HIV等[24-25]。Meng等[26]是首次进行NLRP3基因多态性与原发性痛风关节炎关联性的研究，他们将试验组和对照组（各480例）中NLRP3基因的17个标签SNP进行分型，统计学分析之后发现，只有rs751 299 8差异有统计学意义（P < 0.05）。有待更深入的临床研究和功能分析去发现更多潜在的、与原发性痛风性关节炎风险相关的NLRP3多态性位点。

Li等[27]课题组对大样本量中国汉族人群（4275例痛风患者和6272例健康对照者）运用全基因组关联分析（GWAS），以期在全基因组范围内寻找与痛风相关的基因和位点，最终发现多个新的痛风性关节炎风险位点，其中与免疫相关有：BCAS3 rs116 531 76和rs990 527 4，KCNQ1 rs179 785，BCAS3可调节γ-干扰素引发炎体反应而KCNQ1参与先天性免疫应答。

4 小 结

综上所述，机体内参与免疫调节的各类细胞因子、受体及相关的基因和位点等在痛风、关节炎发病机制中扮演着重要角色。通过各方努力已经取得很大的成果，找到许多关键的候选基因和位点。目前尿酸钠结晶被TLRs识别激活NF-кB通路介导炎症反应取得共识，但TLRs家族内部成员与痛风的关联有所区别：TLR2几个多态性位点与痛风关联不大，TLR4的多态性位点与关节炎症的关联受多方面因素影响。IL家族在痛风免疫调节中起重要的作用，IL-1、IL-6与痛风炎症反应关系密切但并不是痛风的遗传标记，IL-8和IL-12的等位基因则是痛风的易感因素；其他免疫相关基因如NLRP3、BCAS3、KCNQ1炎性体与痛风遗传因素的关联也逐渐被了解。虽然痛风的免疫遗传学机制研究时时有新进展，仍有很多未解之谜需要去破解。加强研究参与免疫炎症反应的一系列基因和多态性位点在痛风发生中的作用，将有助于进一步从遗传分子水平阐明痛风的发病机制，为痛风的预防、诊断及治疗提供新的思路，特异靶点药物的开发与应用也将会取得重大进展。

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收稿日期：2016-08-09；修回日期：2016-09-06

帕金森病发病免疫机制的研究进展 篇4

选择性的DA能神经元的损害是PD研究的重要方向。目前的氧化应激学说、兴奋性氨基酸学说、钙的细胞毒作用学说以及A9区 (area 9) DA神经元特异蛋白的表达, 均从不同角度解释了上述现象。但是, 针对上述机制采用抗氧化、抗兴奋性氨基酸等措施后, 并不能显著缓解PD的发病和A9区的病程进展。因此, 现有学说还不能完全解释PD中选择性的DA神经元损害的机制, 可能仍有其他不明因素参与了PD的发病过程, 并在疾病的进展中起重要作用。而与特异性损害密切相关的免疫系统, 近年来已日益受到重视。本文就细胞免疫和体液免疫在PD发病中的作用机制做一综述。

1 细胞免疫与PD发病的关系

1.1 脑内的免疫相关细胞

已有的研究发现, 脑内有2种抗原递呈细胞:血管周细胞和小胶质细胞。血管周细胞的组织相容性抗原 (MHC) Ⅱ呈强阳性, 具有较强的抗原递呈功能, 可以在中枢神经系统和血管界面启动中枢神经系统的免疫反应。小胶质细胞MHCⅡ呈弱阳性, 可启动中枢神经系统实质内的免疫应答。目前, 小胶质细胞的活化以及细胞因子的改变是PD免疫机制的研究焦点之一[1]。1988年McGeer等即已证实在PD患者脑黑质区有抑制性细胞毒性T细胞和人类白细胞抗原DR抗原 (human leucocyte antigen DR, HLA-DR) 阳性小胶质细胞存在。小胶质细胞能提呈抗原给辅助性T细胞 (Th) , 而小胶质细胞有吞噬DA细胞的功能, 并和肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 等细胞因子有关。

在PD的病理生理过程中, 激活的小胶质细胞和星形胶质细胞的亚群参与黑质纹状体系统的炎症反应, 其过程可能是通过影响细胞因子、神经营养因子的水平实现的:一方面, 这些细胞具有吞噬、释放中性蛋白酶、分泌细胞因子的功能, 而持续过度激活的小胶质细胞和细胞因子可对DA能神经元产生毒性作用。另一方面, 在神经变性疾病中, 增生活化的星形胶质细胞又可分泌神经营养因子, 如碱性成纤维生长因子、脑源性生长因子、睫状神经营养因子以及胶质细胞源性生长因子等, 可能在PD中起保护作用[2]。

1.2 外周血细胞免疫的改变

1.2.1 T淋巴细胞亚群的改变:

多项研究发现, PD患者外周血中T淋巴细胞亚群有改变[3]。其中CD4+CD45RA+裸T细胞的比例下降, 而CD4+CD45RO+记忆性T细胞显著增高, 且γδ+T细胞显著增高。由于裸T细胞有重要的免疫调节功能, 而γδ+T细胞能产生多种细胞因子, 因此, 认为PD患者的上述二者细胞的比例失调, 可造成细胞因子水平的失衡, 进而导致免疫功能的紊乱。目前, 已有多个研究证实了PD患者外周血T淋巴细胞亚群的改变。造成这一现象的原因, 多数人认为可能是神经组织损伤后继发外周血淋巴细胞亚群发生改变, 而T淋巴细胞亚群的改变则可能参了神经组织的进一步损伤加重。尽管目前尚不明确淋巴细胞在PD发病中的作用, 但可以肯定的是, PD患者存在淋巴细胞亚群的紊乱, 并且与发病存在某些关系。

1.2.2 免疫相关细胞活性的改变:

1993年Bokor等的研究发现, PD患者外周血中的K细胞活性增高, 并和疾病严重程度相关;PD病情越重, K细胞活性越高。这可能是发生了K细胞对DA能神经元的抗体依赖性细胞毒作用 (ADCC反应) 。当体内仅有微量特异性抗体, 虽可与抗原结合, 但在尚不足以激活补体系统破坏靶细胞时, K细胞即可发挥其杀伤作用。

Bongioanni等[4]则发现PD患者外周血T细胞中高亲和力的γ-干扰素 (IFN-γ) 受体减少, 而外周血T细胞的TNF-α受体增加, 这种现象是T细胞激活的表现。Rosenkranz等[5]的研究则发现, 调节性T细胞的活性和数量与PD的发病有关;随着年龄的增长, PD患者体内的调节性T细胞的活性下降而比例则增高。

以上研究均说明PD患者的细胞免疫网络发生了紊乱, 多种免疫细胞活性发生了改变。

1.2.3 细胞因子的改变:

已有的多项研究发现, 在PD患者外周血中, 多种细胞因子发生了变化, 如 TNF-α、白介素-6 (IL-6) 、上皮生长因子 (EGF) 、转化生长因子-α (TGF-α) 和β2-微球蛋白 (β2-MG) 等, 这些细胞因子的改变亦可能与PD的发病机制有关[6]。在PD发病过程中, 脑内细胞因子也会发生变化, 尤其是黑质活化小胶质细胞分泌的细胞因子 (如IL-6、TNF-α等) 与PD的发病有着密切的关系。这些细胞因子在PD发病的早期具有神经保护作用, 但在后期则产生神经毒性作用[7]。

1.3 外周血淋巴细胞对血脑屏障的穿透

既然PD患者具有外周血免疫细胞数量和活性的改变, 那么, 外周血免疫细胞是否能进入脑内参与PD的发病过程, 成为问题的关键。

淋巴细胞能否穿越血脑屏障, 是外周血淋巴细胞能否直接参与PD发病经过的决定因素。1998年Hirsch等[8]在PD患者脑实质内发现一种缺乏突起的圆样形态, 非TNF-α、IL-1β和IFN-γ的阳性细胞, 提示其可能为淋巴细胞样形态。有研究发现PD患者脑黑质区有CD8+细胞的存在, 提示PD时血脑屏障可能受到破坏。1999年Faucheux等[9]对PD患者的研究中, 发现有脑毛细血管壁的改变, 包括基底膜增厚和空泡形成, 这就证实了血脑屏障受损的设想。动物实验中也证实1-甲基-4苯基-1, 2, 3, 6四氢吡啶 (MPTP) 诱导的PD小鼠, 其黑质中有T细胞浸润, 使用地塞米松可减轻T细胞浸润和小胶质细胞活性, 从而减轻PD程度。2007年最新的研究证实, 免疫细胞可以穿透并破坏血脑屏障, 从而进入中枢神经系统的脑室, 并导致脑脊液 (CSF) 的改变[10]。

目前研究认为:淋巴细胞能够穿过血脑屏障, 是一个复杂的多步骤过程, 是通过脑血管内皮细胞和淋巴细胞表面的细胞黏附分子及其受体、细胞因子和趋化因子等一系列分子之间的相互作用完成。

进入脑实质的T淋巴细胞为幼稚的CD4+ Th (T0) 细胞。T0识别抗原递呈细胞提呈的抗原后, 分化为2种效应细胞: Th1和Th2细胞。其中Th1细胞分泌促炎因子, 这些因子可调节神经元和神经胶质细胞的激活、增生、分泌、存活, 使脑血管内皮细胞的细胞间黏附分子表达上调, 并可激活巨噬细胞和小胶质细胞, 使其分泌一系列细胞毒性物质。Th2细胞主要分泌TGF-β2、IL-4、IL-10。这些细胞因子可促进B淋巴细胞合成免疫球蛋白, 同时抑制Th1细胞发育及巨噬细胞和小胶质细胞的活化, 发挥抗炎作用。通过Th1和Th2细胞之间的数量和功能平衡, 将脑的免疫反应控制在正常水平[11]。

PD患者外周血免疫细胞存在功能紊乱, 在相关机制的影响下, 具有免疫活性的外周血免疫细胞可能穿越血脑屏障, 通过细胞因子或其他细胞毒性机制参与PD的病理过程。

2 体液免疫与PD发病的关系

体液免疫研究的热点是自身抗体是否存在, 以及自身抗体怎样参与发病过程。

PD患者血清中是否存在针对黑质的自身抗体是备受争议、且长期以来受到高度关注的课题。然而, 到目前为止尚无明确结论。虽然如此, 多数研究者仍然认为自身抗体可能参与了黑质DA神经元的损伤过程。鉴定该抗体及抗原, 对PD发病机制的研究具有重要意义, 且可能为PD的治疗提供新思路。

1971年研究者已经注意到PD患者存在体液免疫的改变。Abramsky等的研究认为PD中存在针对DA受体的自身免疫反应, 可能是一种抗体样的物质阻断了受体, 从而参与了PD的发病过程。1980年的一项研究认为PD患者血液中存在有针对交感神经元的自身抗体。而1988年1例PD男性患者的个案报道中, 作者发现患者存在IgM免疫球蛋白病 (IgM gammopathy) , 患者的血清对脑蛋白具有抗体活性, 通过免疫印迹的方法发现患者血清中有抗体和来自黑质分子量为156 kDa的蛋白反应, 也可以和来自大脑皮层灰质、小脑皮层、壳核、丘脑或苍白球的分子量为130 kDa的蛋白反应[12]。之后在PD的细胞移植治疗和细胞培养的研究中, 也证实自身抗体可能参与了PD的发展过程。1990年Carvey在PD移植治疗的研究中认为, 纹状体移植肾上腺髓质后, 可能在纹状体源性的DA能神经元营养因子的作用下, 使抗DA能自身抗体减少, 从而使移植细胞一直起到效果。同时, 研究者在培养的黑质DA神经元中, 同样证实了PD患者CSF中的IgG可攻击DA神经元, 移植治疗可减轻攻击情况。1992年Yamaha等所作的免疫学研究显示, 存在能识别PD阳性lewy小体的抗补体蛋白抗体和PD黑质存在补体激活的少突神经胶质细胞。Appel等报道用牛中脑组织匀浆或DA细胞株MES 23.5分别免疫豚鼠, 均可使豚鼠的黑质DA能神经元发生变性死亡、酪氨酸羟化酶 (TH) 活性降低和DA含量减少;在黑质可见大量IgG抗体沉积, 变性死亡的DA能神经元被众多的胶质细胞包围。这些研究结果提示, 免疫学机制 (尤其是体液免疫) 在PD黑质细胞损伤过程中可能起着一定的作用, PD患者的血清可能具有补体介导的细胞毒作用。

鉴于上述研究取得了可喜的结果, 很多研究开始致力于自身抗体的分析和鉴定。1997年的一项观察中发现在中枢神经系统Sjogren's综合征 (CNS-SS) 中, 患者表现的PD样症状可能与抗心磷脂抗体有关[13]。1998年研究者使用特异性抗原的电泳免疫测定的方法 (antigen-specific EIAs) , 测定了神经微丝重亚基 (neurofilament heavy subunit) 、微管蛋白 (tubulin) 、神经胶质原纤维酸性蛋白 (glial fibrillary acidic protein, GFAP) 、S100蛋白、tau蛋白、β淀粉样肽 (beta-amyloid peptide) 、髓磷脂碱性蛋白 (myelin basic protein, MBP) 和硫酸类肝素蛋白多糖 (heparan sulfate proteoglycan) 。研究发现PD患者的血清和CSF中出现微管蛋白自身抗体的概率增加, 但没有发现其他的自身抗体的概率增加[14]。 1998年McRae-Degueurce等报道PD病人的CSF中存在抗DA能神经元抗体并推测该抗体的合成部位是在脑内。Chen等[15]将病人血清注射到一侧黑质, 证实该侧DA神经元受损。这种抗体是针对DA能神经元的某种成分的, 可以启动一种自身免疫反应, 导致大量神经元死亡, 之后崩解的神经元又释放出众多成分, 从而导致恶性循环。自身免疫反应虽然不是神经元死亡的病因, 但是却促进了病情的发展。2001年协和医院的一项研究认为, PD患者中存在自身抗体, 能加重PD病情的进展[16]。

目前已有多项研究正在进行PD患者自身抗体的鉴定和分离纯化。2006年在1例EB病毒性脑炎伴随PD症状的患者中发现患者体内有自身抗体, 可以和人神经母细胞瘤的细胞株表达的大约130 kDa的抗原反应[17]。2007年的报道提示遗传性PD患者血清中有抗alpha-synuclein的自身抗体[18]。2007年另外的一项研究发现, PD血清中针对胰岛素和S100B的自身抗体增加, 并且认为这种改变和PD进展有关[19]。此外, 还有研究认为针对钾通道、钙通道的自身抗体和针对神经节苷脂的自身抗体也可能参与了PD的发病过程[20]。

可见, PD患者血清中的自身抗体是长期被关注的一个研究课题, 而且多种抗体被发现并被认为可能参与了PD的发生。但是研究一直没有明确肯定、且能对治疗卓有成效的黑质自身抗体的发现。因此, 不少相关研究仍在进行中。

3 小结与展望

免疫发病机制 篇5

植物免疫系统中RNAi的作用机制和应用

RNAi作为广泛存在于生物中的一种古老现象,是生物抵抗异常DNA的.一种保护机制,在植物体内充当免疫系统的角色.就KNAi的作用机制及其在植物抗病毒方面的应用进行了综述.

作 者：胡士斌 HU Shi-bin  作者单位：南京农业大学生命科学学学院,江苏南京,210095 刊 名：现代农业科技 英文刊名：XIANDAI NONGYE KEJI 年，卷(期)：2009 “”(14) 分类号：Q352 关键词：RNAi   植物免疫   作用机制   应用   RNAi   plant immune   mechanism   application  

免疫发病机制 篇6

上世纪90年代科学家关于艾滋病研究领域最重要的成就在于找到“鸡尾酒疗法”和提出艾滋病人免疫功能重建理论，使降低艾滋病发生率、病死率成为可能。但随着研究深入和治疗时间延长，人们发现，在保证良好依从性的前提下接受“鸡尾酒治疗”后，血浆病毒载量较长时间控制在测不出的水平之下，仍有约5%～30%的患者CD_{4+T免疫细胞数量未出现显著增长，研究者们将这类艾滋病患者定义为“免疫功能重建不全”或“免疫学无应答”，其机会性感染发生率、艾滋病相关疾病发病率及病死率等均高于“免疫学应答良好”的患者。因此，艾滋病抗病毒治疗后的“免疫学无应答”的发生机制是国际上艾滋病领域近年来的研究热点。}

协和医院研究组从病例库中筛选出抗病毒治疗后免疫学无应答者17例和免疫学应答良好者13例作为研究对象，观察其以开始治疗为起点、3年持续治疗过程中CD_{4+Z细胞的纯真亚群、记忆亚群、胸腺新生亚群（cD31）、凋亡亚群及激活亚群等五个细胞亚群的改变趋势。结果发现，经过三年有效抗病毒治疗，免疫应答好的患者血浆中CD4+T免疫细胞的个数从开始的每微升164±78个增加到444±100个，接近于正常值500，其中纯真亚群平均增加每微升130±72个。相比之下，免疫应答不好的患者血浆中CD4+T免疫细胞的个数从开始的每微升29±33个增加到194±75个，其中纯真亚群平均只增长了每微升33±23个，增幅远低于前者。进一步观察二者在胸腺新生细胞CD31占CD4+T细胞的百分比，结果发现：免疫应答好的患者该比例治疗前为12，6%±7，4%，治疗三年时为13，9%±5，5%，无明显变化；免疫无应答的患者该比例治疗前为2，8%±1，7%，治疗三年时为3，7%±2，5%，亦无明显变化。以上数据表明：无论是免疫应答好的患者，还是免疫无应答的患者，经典的“鸡尾酒疗法”对增加胸腺新生细胞亚群所起作用不大；胸腺新生细胞与艾滋病患者CD4+T淋巴细胞增长呈正相关，在艾滋病患者免疫功能重建中起决定作用，而胸腺功能衰竭会导致免疫學无应答组患者CD4+T纯真细胞亚群无显著增长。}

李太生教授介绍说，这一发现的重要意义在于，通过早期检测艾滋病患者CD_{4+T淋巴细胞计数和胸腺新生比例，即可甄别出免疫功能重建不全者，而无需等到治疗一段时间后才能确定。针对免疫功能重建不全患者，新治疗策略要在持续“鸡尾酒”治疗的同时，努力提高其胸腺功能。中药研发可沿着提高胸腺功能的思路展开。}

免疫发病机制 篇7

1 细胞因子的概念

细胞因子是由淋巴细胞、单核细胞、肠巨核细胞、上皮细胞等分泌的, 能调节细胞生长、分化及免疫功能, 参与炎症发生和创伤愈合等小分子多肽的总称, 作为细胞间的信号传递分子, 在介导和调节免疫应答及炎症反应过程中发挥重要作用[2,3]。根据细胞因子在炎症反应中的作用不同分为两类:致炎细胞因子和抗炎细胞因子[4]。细胞因子在调节肠道炎症免疫反应中起关键作用, 各种因子的功能、数量异常或者两类因子之间的失衡, 都可导致UC的发生[5]。

2 细胞因子在溃疡性结肠炎中的作用

2.1 致炎细胞因子

致炎细胞因子主要有IL-1、IL-6等, 其中多数细胞因子由单核细胞以及巨噬细胞产生, 参与细胞介导的免疫反应。

2.1.1 白介素-1 (IL-1)

主要由单核巨噬细胞产生, 它在局部和全身炎症及免疫反应中起核心作用。IL-1包括IL-1α和IL-1β。其中IL-1β能促进血管内皮-白细胞黏附分子的表达, 趋化中性粒细胞等炎性细胞进入肠道病变部位, 引起一系列肠道炎症反应和组织破坏, 从而引起UC的发病[6]。并且, IL-1β还可以促进炎性细胞释放前列腺素、血栓素、血小板活化因子等, 增加上皮细胞和内皮细胞的通透性[7]。这些因素均使肠黏膜炎症加重, 屏障功能减弱, 有利于炎症的发生。

2.1.2 白介素-6 (IL-6)

是一种广泛的促炎细胞因子, 主要由活化的巨噬细胞、淋巴细胞及上皮细胞分泌, 其生物学效应类似于IL-1β。一系列研究发现UC患者血清IL-6浓度明显升高, 且与病变范围和病变严重程度成正相关[8]。Grottup等[9]报道活动期UC患者病变黏膜的IL-6 mRNA和蛋白表达较非病变黏膜、感染性肠道炎症对照组和正常对照组明显升高, 并和炎症分级成正相关, 治疗后随着病情的缓解IL-6浓度下降。说明IL-6在UC的发病中起重要作用, 并可用于监测疾病活动和治疗效果。

总之, 致炎细胞因子一方面可促进中性粒细胞溶酶体酶、超氧阴离子及白细胞三烯B4的释放, 增加上皮细胞及单核细胞黏附分子的表达;另一方面可刺激细胞毒T细胞及巨噬细胞的活性, 促进其抗原呈递能力;同时能使肠成纤维细胞产生过量的基质降解酶, 破坏黏膜的完整性, 形成溃疡, 从而使UC具有慢性炎症特性[10]。

2.2 抗炎细胞因子

抗炎细胞因子主要有IL-4、IL-10等, 主要由T细胞产生, 参与体液免疫反应。

2.2.1 白介素-4 (IL-4)

是T细胞来源的细胞因子, 具有多种生物学功能, 最受关注的是其抑制炎症的特性。大量研究证实IL-4能抑制单核巨噬细胞产生IL-1β和TNF-α, 能下调活化的单核巨噬细胞分泌氧自由基的能力。研究发现UC组IL-4水平显著低于肿瘤组和正常组, 而且受累黏膜显著低于未受累黏膜, 中度UC显著低于轻度者[11]。

2.2.2 白介素-10 (IL-10)

主要由活化的单核细胞和巨噬细胞分泌产生, 其主要生物学作用是抑制活化的单核细胞和巨噬细胞转录分泌IL-1、IL-6和TNF-α等。这些因素均使肠黏膜炎症反应减弱, 组织损伤减轻, 有利于组织的重建与修复。有报道, UC患者肠组织中IL-10 mRNA表达减少, 其炎性结肠黏膜固有层单核细胞产生IL-10减少及对rhIL-10反应减弱[12]。实验发现UC患者结肠黏膜IL-10表达明显低于正常对照组, 且与病情活动度呈负相关, 检测UC患者结肠黏膜IL-10的表达水平可以反映疾病的活动度和转归[13]。

3 免疫调节细胞的作用

免疫调节细胞是决定免疫内环境稳定的一个中心环节。免疫调节异常, 进一步导致炎症细胞和炎症介质异常, 从而造成肠黏膜组织损伤。T细胞在宿主防御与免疫监测反应中有重要作用, T细胞功能低下, 参与UC发病。Neurath[14]认为, CD4+T细胞有助于肠道炎症的启动和维持。UC患者虽然CD4+水平下降, 但由于CD8+下降更明显, 从而导致CD4+/ CD8+比值升高, 免疫调节失衡, 仍可导致损伤性免疫因子的释放增加, 促使B淋巴细胞分泌活跃, 产生抗体, 促进体液免疫反应亢进, 进而激活补体系统, 引起黏膜的炎性反应。

免疫发病机制 篇8

1 基因表达异常与EMs

随着生物遗传学和基因芯片技术的发展, 学者们开始关注EMs患者的基因学改变。对患者基因检测发现, 患者常出现非整倍体 (11, 16, 17) 、序列丢失或插入 (1p, 17p, 6q, 7q) 等染色体表现异常, 22%的患者7 p、9q16表现异常。EMs与谷胱甘肽转移酶、半乳糖转移酶、雌激素受体的基因多态性有关。

Bcl-2基因是1984年Tsujimoto等从滤泡性淋巴瘤中分离出的一种原癌基因, 参与体内细胞凋亡的调节。Meresman等[1]发现EMs患者中Bcl-2基因表达水平较正常健康人群增高, 并且随着病情的进一步加重而逐渐明显。该基因的表达使内膜上皮细胞凋亡受到抑制, 有利于维持内膜的生长趋势, 破坏了内膜细胞增生和衰亡的平衡机制, 导致异位内膜可能在宫腔以外的环境下能够存活。与之相反, bax是Bcl-2相关x蛋白基因, 是一种促细胞凋亡基因, 与前者同时参与细胞凋亡过程的调节, 在EMs患者中却呈现低水平表达。Fas/Fas-L是将细胞凋亡信号传入细胞内的主要系统之一, Fas是促凋亡基因, 位于细胞膜上, 与Fas-L结合, 激活系列

*通讯作者

级联反应, 引起死亡信号的逐级传导诱导凋亡程序, 又被称之为“死亡因子”。Harada等[2]发现EMs患者中Fas低表达, Fas-L m RNA被转录激活而呈高表达, 使得Fas与Fas-L蛋白表达失衡, 凋亡程序受到抑制, 使异位内膜得以存活。原癌基因c-myc及其多肽产物是细胞增值和分化的重要调节物质, 卵巢激素通过影响c-myc基因表达, 调节子宫内的不同类型细胞的生长, 具有促进细胞增殖和凋亡的双重功效。Schenken[3]研究表明EMs患者c-myc m RNA表达高于正常人, 可能参与异位内膜细胞的增殖调解。

基质金属蛋白酶 (MMP) 是细胞外基质降解过程中的主要的蛋白调节酶, 参与体内的许多生理和病理过程, 与肿瘤的转移和浸润过程密切相关。EMs具有与恶性肿瘤相似的转移和侵蚀特性。EMs患者MMP和金属蛋白酶抑制剂 (TIMP) 活性发生改变, 表现为MMP-1、-2、-3、-7、-9、-11表达增加, 而TIMP-1、-2、-3表达降低, 使MMP和TIMP之间平衡失调, 促进细胞外基质降解, 增加异位内膜的侵袭力。近年来, 许多研究结果表明EMs患者在位MMP和TIMP的表达改变使其更具有侵袭力[4]。已知Fas-L的激活与MMP表达密切相关, 而MMP表达在EMS的发生和发展中起重要作用[5], 高水平表达的MMP一方面增强异位内膜细胞的侵蚀能力, 另一方面通过激活膜结合Fas-L, 提高活性Fas-L的表达, 从而通过诱导Fas阳性的免疫细胞凋亡来干扰体内免疫防御机制, 为异位内膜细胞的种植和生长提供有利条件。细胞间黏附分子 (ICAM) 是由细胞产生, 分布于细胞表面活细胞外基质, 通过细胞与细胞、细胞与外基质的黏附, 以配体-受体结合的方式发挥作用, 参与细胞的信号传导和活化、细胞的伸展、移动、生长、分化及炎症反应等一系列的生理和病理过程, 异位内膜必须与其他组织黏附才能存活, EMs患者中ICAM-1 m RNA高表达, 在没有细胞因子刺激的情况下, I-CAM-1蛋白水平明显增高。

瘦素 (leptin) 是肥胖基因的产物, 与生殖和免疫功能的改变有关, 可以通过影响血管生成、有丝分裂等影响内膜异位症的发生, EMs患者瘦素m RNA及其蛋白在间质细胞增殖期明显增高[6]。异位内膜细胞的增值与细胞的自分泌有关。内膜间质细胞通过自分泌的方式分泌IL-8, 而IL-8能显著刺激内膜间质细胞DNA的合成, 并使子宫内膜腺上皮及间质细胞存活。在异位内膜间质细胞中, 有瘦素基因和蛋白的高度表达, 进而促进异位内膜细胞合成瘦素, 瘦素又促进细胞有丝分裂和血管生成, 并能显著提高在位和异位内膜间质细胞增殖。瘦素可能通过自分泌和旁分泌的方式促进内膜异位症的发生。

ENDO是一种子宫内膜间质细胞分泌的酸性黏蛋白, 分为ENDOⅠ和ENDOⅡ。ENDOⅠ与肝结合球蛋白的部分氨基酸序列和全程的c DNA序列几乎一致, 研究发现, 子宫内膜功能层和所有的异位病灶都有ENDOⅠm RNA的表达, 且内膜异位症患者与非内膜异位症患者的在位内膜比较, ENDOⅠm RNA的表达明显增强, 研究表明, 肝结合球蛋白的许多功能是通过糖基化介导的, 因此推测ENDOⅠ可能通过糖基-糖基受体作用, 使内膜细胞与腹膜细胞黏附性增加, 而且内膜细胞可能起关键作用[7]。

当在位子宫内膜功能蛋白发生基因变异时, 可发生异位子宫内膜的侵袭性生长, 受体变异可导致疾病的发生。1997年Fujimoto发现, 雌激素受体 (ER) 的变异体ERE5SV, 正常子宫内膜上ERE5SV基因是ER的20%, 但不表现ERE5SV的作用, 而异位内膜因ER功能发生异常, 即表现出ERE5SV的作用, 只是孕酮合成低下。1998年Misao首次用RT-PCR DNA序列分析法发现, 人在位及异位子宫内膜的孕激素受体 (PR) m RNA有两种类型, 一为野生型、一为外显子缺失的变异型, 研究推测变异型PR具有不同野生型PR的功能, 而参与异位后EMs发生。Matsuzaki等[8]用RT-PCR及原位杂交法证实, 在位和异位腺上皮和间质细胞均有ERα和ERβm RNA的表达, 异位内膜中ERα和ERβ的表达率均低于在位内膜, 无论在位还是异位内膜, 雌激素的调节主要是通过ERα来实现的, Mizumoto等[9]在研究ERα基因的表达与MMP的相关性中证实, ERα在肿瘤生长和侵袭过程中促进MMP发挥作用, 所以认为ERα在EMs的发生、发展中所起的作用比ERβ更重要。

在性激素研究过程中, 细胞色素P450酶 (CYP450) 的重要性被逐渐发现, CYP450是由CYP19基因编码的产物, 是雌激素转化过程中的限速酶, 在致癌物的活化和解毒中有重要作用。Bulun等[10]论述了雌激素子分泌的正反馈机制:通过PGE2、Camp等信号传导通路的改变引起芳香化酶P450过度转录, 异位内膜芳香化酶异常表达。Dheendayalu等[11]论述P450 m RNA在异位内膜中表达, 在位内膜并不表达, 异位内膜中的芳香化酶P450活性增高, 诱导雌激素生成, 此外由于异位内膜缺乏17β羟类固醇脱氢酶2, 雌激素灭活减少, 造成局部雌激素集聚, 促进内膜增生。P450 IAI是P450酶的一种重要亚型, 是代谢环境毒物的主要酶, 也参与雌激素的代谢过程, 定位于染色体15q22-q14, 编码芳香烃羟化酶, 该基因第七外显子的点突变引起第462号密码子的改变, 基因突变引起局部细胞因子异常, 促进异位内膜的侵袭生长, P450IAI基因Msp I多态性或许与异位内膜形成有关[12]。

血管生成是EMs发生和发展的重要环节。Smith[13]认为EMs发病的基础可能是子宫内膜血管生成紊乱造成的。近年来, 随着分子生物学基础研究的深入, 发现血管内皮生长因子 (VEGF) 及其家族成员能特异地促进血管内皮细胞增生, 在血管生成过程中起重要作用。研究证明, EMs患者的异位和在位内膜存在丰富的VEGF及其受体的表达。低氧是促进VEGF分泌的重要因素, Sharkey等[14]选择了能够表达VEGF的人类子宫内膜细胞进行体外低氧诱导试验, 在低氧环境下培养24 h, 用定量RT-PCR (逆转录聚合酶链反应) 方法, 测得人类的子宫内膜基质细胞和腺上皮细胞VEGF m RNA的表达增加2~6倍, 而且每种类型的VEGF增加的程度相同, 在应用雌二醇或孕酮时, 这两种细胞对低氧引起的VEGF m R-NA的表达增加没有改变。用原位杂交法还测得在月经周期中, 类固醇激素降低、局部组织低氧状态下, VEGF m RNA仍有强表达。基因分析认为:低氧可能通过控制基因转录, 上调VEGF的基因表达。研究证实:雌激素可以上调培养基中人子宫内膜基质细胞VEGF的分泌, 尤其是EMs患者中这种效果更为明显, Abbas等[15]通过对患者体内获得或体外培养的子宫内膜细胞定量分析发现, 正常子宫内膜基质细胞储存并表达VEGF, 雌激素可以提高VEGF的表达, 并且增加这些储存VEGF细胞的数量。对孕激素影响VEGF表达的研究不如雌激素, 并不了解其调节VEGF表达的分子机制。VEGF增加微血管的通透性机制是诱导内皮细胞分泌多种组织蛋白酶, 主要是尿型蛋白酶和组织型纤溶蛋白溶酶原、胶原蛋白酶及组织因子等, 增加释放明胶酶A和减少金属蛋白酶组织抑制剂 (TIMP) 的释放, 增强内皮细胞表达间质胶原酶和整合素ανβ3, 降解基底膜, 增高内皮细胞通透性, 引起血浆蛋白高度通透而诱导间质产生, 促进心血管形成。

2 免疫诱导与EMs

病灶部位和腹腔内炎症细胞募集后即可激发机体免疫反应, 使免疫细胞活性、数量改变, 并释放细胞因子和生长因子, 相关的细胞有巨噬细胞、自然杀伤细胞 (NK) 、T细胞等免疫细胞。在内膜异位症患者腹腔液中巨噬细胞数量增加, 但其受体表达减少, 而清除异位内膜的活性降低。炎性细胞因子能够促进VEGF m RNA的表达。巨噬细胞分泌的VEGF可以被肿瘤坏死因子 (TNF-α) 、白细胞介素-6 (IL-6) 、巨噬细胞炎症蛋白-1α和巨噬细胞炎症蛋白-2上调。IL-6是急性炎症反应的主要标记之一, 由巨噬细胞、子宫内膜细胞等多种细胞分泌, 能作用于多种靶细胞, 具有多种生物学功能。有研究发现IL-6能上调异位内膜细胞合成和分泌ENDOⅠ, 而ENDOⅠ能与巨噬细胞黏附, 而降低噬细胞的黏附和吞噬功能, ENDOⅠ又可上调IL-6, 使异位内膜免遭吞噬, 得以生存和发展[16]。NK在异位内膜中细胞毒作用降低, 实验发现内膜异位症患者腹腔液和外周血中分离的NK细胞器杀伤抑制性受体呈高表达, 对自体和异体子宫内膜的杀伤作用降低, 巨噬细胞分泌的转化生长因子β (TGF-β) 对NK细胞也有抑制作用[17]。

有研究表明在炎症反应状态下 (如EMs) , 白细胞介素-1β (IL-1β) 也能够诱导VEGF基因的转录, 即在转录水平上促进VEGF m RNA的表达, 进而诱导新生血管形成。Gilabert等[18]通过对比EMs患者与正常女性在位子宫内膜和腹腔液发现, EMs患者在位子宫内膜VEGF m RNA的表达和VEGF蛋白含量高于正常女性, 腹腔液中VEGF、尿激酶型纤溶酶原激活物 (u PA) 、基质金属蛋白酶-3 (MMP-3) 的含量也高于正常女性。TNF-α是一种多功能性的炎性细胞因子, 在介导细胞凋亡中有重要作用, 参与炎症和自身免疫性疾病。内膜异位症患者腹腔液中TNF-α升高。TNF-α二型受体 (TNF-RⅡ) 在其介导的细胞毒作用、促有丝分裂、抗增殖和凋亡过程中有重要作用, TNF-RⅡm RNA及其蛋白在内膜异位症患者腺体细胞中表达明显下降。TNF-α可以诱导IL-8基因和蛋白的产生, 还可以增加异位内膜IL-6m RNA在间质细胞中的高表达, 从而促进内膜细胞的增殖。在细胞因子中还存在其他因素, 如腺体中表皮生长因子 (EGF) m RNA水平高表达, 碱性成纤维因子 (b FGF) 在增殖晚期内膜的高表达, IL-10基因启动因子变异等。

正常T细胞表达和分泌调节活化因子 (RANTES) 及IL-8等趋化因子, RANTES对单核细胞和记忆性T细胞有趋化作用, 还可以激活淋巴细胞, 参与急、慢性炎症反应。在位和异位子宫内膜中, RANTES蛋白均主要在间质细胞中表达, 但研究发现来自异位子宫内膜间质细胞分泌的RANTES, 显著高于在位内膜。IL-8是趋化因子α家族中的成员, 对中性粒细胞和T细胞有较强的趋化作用, 还具有促进细胞侵入、增殖和潜在的血管生成作用。T淋巴细胞在内膜异位症患者的腹腔液和病灶部位数量增加, 但功能受到抑制, 可能由于IL-8上调子宫内膜间质细胞Fas配体的表达, 促进T淋巴细胞的调亡, 而对异位内膜细胞的清除能力下降[19]。异位内膜细胞的增殖与细胞的子分泌有关。内膜间质细胞通过子分泌的方式分泌IL-8, 而IL-8能显著刺激内膜间质细胞DNA的合成, 并使子宫内膜腺上皮及间质细胞存活。趋化因子 (chemokine) 为一组细胞因子, 参与白细胞特别是巨噬细胞和淋巴细胞的游走和活化。子宫内膜间质细胞能分泌单核细胞趋化蛋白1 (MCP-1) , MCP-1对单核细胞具有趋化、激活作用, 内膜异位症患者腹腔液中MCP-1的平均浓度显著升高, 子宫内膜具有分泌MCP-1的功能, 而且内膜异位症患者的子宫内膜表达MCP-1Mrna的能力明显高于非内膜异位症者。研究认为病灶部位及腹腔液中单核细胞的募集可能与子宫内膜间质细胞分泌的MCP-1有关, 另外MCP-1还可通过提高内膜的Ca2+的通透性而激活巨噬细胞。有报道指出, MCP-1对立体培养的子宫内膜间质细胞分泌VEGF具有促进作用, 且MCP-1的这种促进作用与雌二醇的促进作用具有协同性, 并且内膜异位症患者的子宫内膜间质细胞分泌VEGF的能力及对雌二醇和MCP-1的反应性高于非内膜异位症患者, MCP-1可能是子宫内膜间质细胞分泌VEGF的细胞因子[20]。

整合素是由α和β亚基组成的跨膜蛋白, 介导细胞-细胞、细胞-间质间的相互作用, Witz等[21]研究发现, 在腹膜间皮细胞膜上能表达整合素α2β1和α3β1, 子宫内膜间质细胞和腺上皮的细胞外基质中的Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ性胶原, 层粘连蛋白和纤维结合素则是α2β1和α3β1的配体, 因此认为整合素能介导细胞膜和腹膜之间的黏附, 但也有实验发现, 用抗体阻断整合素却不能干扰内膜细胞与间皮细胞黏附, 推测整合素不是细胞黏附的必要条件。

3 基因治疗、免疫调节在EMs治疗中的应用

基因治疗具有广阔的应用前景及明显的优越性, 新型转基因疫苗研究, 通过基因转染技术可使病灶局部产生稳定的血管形成抑制因子, 同时以病灶血管内皮细胞为靶细胞的基因治疗对正常组织的血管形成影响小。VEGF反义寡核苷酸腹腔注射使大鼠异位症模型的建模成功率明显降低。VEGF m RNA反义寡核苷酸可以直接抑制腹腔液细胞中VEGF m RNA的表达, 降低腹腔液VEGF水平, 从而抑制腹膜及异位种植内膜的血管生成。研究证明, 应用VEGF m RNA反义寡核苷酸腹腔注射后, 仍有少数移植后的内膜存活并生长, 但移植物的体积明显小于未注射组而且随着VEGF反义寡核苷酸注射剂量的增加, 使移植成功率进一步降低。尽管VEGF反义寡核苷酸注射后, 单一因子往往不可能完全抑制血管的生成, 不能完全抑制异位内膜的生长, 不能保证所有腹腔细胞的VEGF m RNA均被抑制, 而且仅是在转录和翻译水平抑制VEGF基因蛋白的表达, 但是本身并不影响细胞的生长, 用药期间并未使大鼠的生殖内分泌调节机制受到影响, 仍有周期性的排卵。停止VEGF反义寡核苷酸注射后移植物的体积稍有增加, 可能被反义寡核苷酸转染的细胞在合适的时机又恢复了分泌VEGF的能力, 使已经萎缩的内膜细胞又获得了继续生长的能力[22]。

目前一些国家已将干扰素 (IFN) 应用于EMs的治疗中。IFN是由多种细胞产生的具有广泛的抗病毒、抗肿瘤和免疫调节作用的可溶性糖蛋白。其中IFNα主要由白细胞产生, 具有较强的生物活性, 在EMs治疗中, 由于其能够抑制成纤维细胞上皮细胞、和造血细胞的增殖, 能够下调c-myc等原癌基因转录水平, 下调VEGF受体、胰岛素受体等表达, 促进大多数细胞组织相溶复合物Ⅰ类 (MHCⅠ) 抗原的表达, 活化NK细胞核细胞毒性T细胞 (CTL) ;能够抑制b FGF诱导的内皮细胞增殖, 直接抑制人表皮血管内皮细胞和人毛细血管内皮细胞的增殖、迁移。离体实验证实IFNα-2b可以通过抑制子宫内膜的DNA合成而抑制子宫内膜的生长;动物实验也表明:通过腹腔内和皮下两种方式向建模成功的EMs大鼠模型注射人重组IFNα-2b, 能够减小异位子宫内膜病灶的体积, 而且两种给药方式无明显差别。Mohamed等[23]报道了首次应用IFNα-2b治疗EMs, 经腹腔镜检查证实的盆腔EMs患者按分期不同, 于腹腔镜下直接给予不同剂量的IFNα-2b治疗, 3个月后主观评价临床症状缓解程度, 分析血清CA125变化, 腹腔镜二次探查并测量异位病灶直径, 证实IFNα-2b可以使EMs患者症状减轻, 使异位病灶缩小甚至消失, 能够减低疾病的分期、增加妊娠率。Koridze等[24]在外科手术切除EMs病灶的基础上, 给予达芙通 (duphaston) 联合重组IFNα-2b治疗EMs, 结果联合用药组临床效果和妊娠率均高于术后单独应用达芙通组。

卡介苗 (BCG) 作为一种免疫调节剂, 最早用于预防结核感染及加强对结核杆菌的特异性免疫。BCG能够增强巨噬细胞的吞噬功能, 对T淋巴细胞、B淋巴细胞、NK细胞等免疫细胞具有间接的促进作用, 既可以激活固有免疫细胞产生非特异性免疫应答, 又可以激活T淋巴细胞产生特异性免疫应答。通过小剂量抗原物反复刺激, 激活外周免疫系统T细胞增殖分化, 合成释放IFN等淋巴因子, 提高单核-巨噬细胞系统的吞噬能力, 产生生理防御和自稳功能为主的免疫反应。动物实验证实BCG能够抑制肿瘤转移生长, 清除现有肿瘤, 能够抑制子宫内膜的种植。Clayton等[25]从EMs患者中提取子宫内膜基质细胞进行原代培养, 从健康志愿者中提取外周血单核细胞。给予外周血单核细胞、NK细胞等效应细胞不同浓度的BCG, 并检测效应细胞对子宫内膜基质的杀伤能力, 结果发现, 经BCG处理后的效应细胞对子宫内膜基质的杀伤作用增强, 最适合的BCG杀伤浓度为0.1感染复数。

动物实验和临床实践均证明著名的中药方剂小柴胡汤治疗EMs效果确切, 研究表明小柴胡汤可以上调一些细胞表面Fas蛋白的表达, 能够促进细胞凋亡, 抑制细胞增殖, 对EMs大鼠异位内膜有明显抑制作用[26]。

免疫发病机制 篇9

1 免疫调节细胞

IBD患者的外周血CD4+T细胞显著增加, 在结肠炎动物模型组大鼠中应用抗CD4单克隆抗体直接抑制CD4+T细胞的功能, 可阻止炎症的发生。CD4+T细胞激活一系列促炎细胞因子, 从而导致肠道炎症与损伤。幼稚CD4+T细胞可分化为Th1、Th2、Th17、调节性T细胞 (T regulatory cell, Treg) 4个功能成熟的亚群。各亚群之间并不是截然独立的, 而是相互制约, 且在一定条件下可相互转化, 如调节性T细胞 (Treg) 和辅助性T细胞17 (Thl7) 在分化和功能上互相对抗, 生理情况下二者保持平衡, 维持机体的免疫稳定状态。

Th17细胞是天然免疫与获得性免疫之间的桥梁, 是炎症反应的始动和调节因素。不同于Th1、Th2等Th细胞亚群, Th17细胞不表达干扰素-γ (IFN-γ) 和IL-4, 但高水平分泌IL-17。IL-17是人体内各种炎症反应的潜在介质, 能诱导产生多种细胞因子如IL-6、粒细胞集落刺激因子、肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 以及趋化因子、细胞黏附分子等, 通过募集中性粒细胞、诱导粒细胞生成等参与炎症反应。研究发现活动期IBD患者外周血Th17细胞比例和外周血单个核细胞 (PBMC) IL-17m RNA表达水平均有不同程度的升高。表明Th17细胞参与了IBD的发生、发展过程, 可能对临床疾病活动度的判断有一定意义[1]。无论是处于活动期还是缓解期。CD患者PBMC中IL-17m RNA表达水平均明显低于UC患者。其原因有待进一步研究。深入研究Th17细胞及其相关细胞因子IL-17家族的功能可能对阐明IBD的发病机制具有重要意义。Th17细胞可能成为IBD免疫学治疗的新靶点。

2 细胞因子

趋化因子CXCL家族是一个促炎多肽细胞因子的超家族, 具有激活和趋化白细胞移动作用。研究表明CXCL9、CXCLl0和CXCL11在许多自身免疫性疾病 (包括IBD) 中涉及靶器官的免疫功能失调及病变部位局部炎症反应的过度放大[2]。研究发现IBD患者结肠黏膜表达CXCL11显著增加, CXCL11在IBD患者结肠黏膜中主要来源于CDl4+细胞, 提示CDl4+细胞可能在接受肠道病原刺激之后分泌CXCL11, 从而参与了IBD肠道局部炎症发生发展。IBD患者血清中CX-CL9、CXCL1O和CXCL11明显升高, 以CXCL11升高最为明显, 考虑CXCL升高与IBD发病可能相关[3]。

Chemerin是近来发现的一种刺激先天免疫系统的脂肪细胞因子, 可由脂肪组织释放, 能通过与其受体Chem R23结合对树突细胞和巨噬细胞发挥免疫趋化作用[4]。CD患者腹腔内脂肪积聚, 肠系膜脂肪组织肥大和黏膜下脂肪沉积是其特征。目前研究认为活动期IBD患者血清Chemerin水平明显升高, 提示可能与IBD炎症活动有一定的关系。因IBD患者机体代谢发生改变, 免疫应答功能紊乱, 慢性炎症是其特征, 而Chemerin-Chem R23通路在炎症反应、脂肪代谢等中均具有重要作用, 故推测Chemerin在IBD肠道炎症中发挥调节作用, 与IBD的免疫发病机制有关。

3 感染因素

肠道菌群是IBD免疫损伤过程的重要激发因素。自IBD被发现以来, 一直认为细菌感染可能是IBD的病因, 但均未发现特异性病原体与病因的直接联系。单一强调致病菌的作用并不能完全解释IBD发病原因, 正常肠菌与粘膜免疫宿主防御功能之间的平衡更为重要。肠道微生物可控制具有易感性的宿主是否发生IBD。实验动物模型的研究结果表明, 在无菌环境中未见肠道炎症发生;在IBD的发生中, 正常肠菌是不可缺少的条件, 肠菌与宿主粘膜免疫防御能力的失衡可能是导致IBD的重要因素。

在微生物菌群的组成和细菌数量都正常的情况下, 由于粘膜上存在的效应T细胞群的缺陷导致对正常微生物抗原的过度的反应, 或者由于粘膜调节性T细胞 (Treg) 群的缺陷未能对正常微生物抗原作出应有的反应, 使正常的效应T细胞没有被适当的调控, 从而形成胃肠道对微生物抗原正常的免疫耐受状态被破坏[6]。

研究发现在IBD发生时, 肠道免疫系统对肠道内已发生变化的菌群不能耐受。某些细菌、毒素等因素启动了肠道炎症以及破坏肠上皮细胞完整性, 使肠道内源性菌群产生的某些产物, 如脂多糖 (LPS) 、多糖甘肽复合物 (PGPS) 、甲基蛋氨酰寡肽 (FMLP) 等, 作为炎症刺激物激活肠黏膜巨噬细胞、淋巴细胞, 释放各种炎症因子, 产生一系列炎症反应和组织损伤, 甚至逐步放大使炎症慢性化。

虽然迄今尚未发现特异的细菌与IBD的发病相关, 但IBD患者粪便菌群和肠黏膜菌群的组成确与健康个体存在差异, 故认为肠道细菌可能是参与IBD发病的始动和持续因素。随着对肠道微生态在IBD发病中作用认识的深入, 有可能对IBD患者进行肠道微生态的靶向治疗。

4 杀伤细胞免疫球蛋白样受体 (killer cell immunoglobulin-like receptor, KIR)

杀伤细胞免疫球蛋白样受体是表达于人类自然杀伤细胞 (NK细胞) 和某些T细胞表面的一组重要受体, 与病毒感染、肿瘤、自身免疫性疾病等相关。KIR2DLl和KIR2DL3属抑制性KIR家族成员, 在一些免疫相关疾病中发挥重要作用。研究证实IBD的发生具有遗传易感性, 由多基因缺陷的易感体质对肠道菌群产生过度免疫反应所致。KIR2DLl和KIR2DL3表达下降, 不能与其相应配体结合而转导抑制性信号来调节NK细胞和T细胞活性, 从而造成组织损伤[5]。KIR基因平衡紊乱有可能打乱NK细胞和 (或) T细胞受体平衡, 使NK细胞和 (或) T细胞功能异常而导致IBD的发生。KIR2DLl和KIR2DL3可能成为IBD免疫学治疗的新靶点。

通过对免疫调节机制、感染因素、异常免疫反应的研究, 对IBD的发病机制从多环节进行更深入了解, 使得对IBD亚临床, 甚至是亚病理阶段进行早期干预成为可能, 在发病机制的不同环节及多个靶点阻断疾病的发展, 更好地指导IBD的临床治疗。

随着对IBD发病机制的深入研究, 近年来在IBD治疗策略和思路上也有了深刻的变化。药物的使用更多的是依据患者不同的临床表现类型和发病机制来确定, 例如:针对肠腔内细菌抗原可使用抗生素、促生态制剂治疗;针对肠道慢性炎症使用5-氨基水杨酸 (5-ASA) 、类固醇激素治疗;针对天然免疫和适应性免疫失衡以及肠上皮结构破坏和重建, 采取干细胞移植治疗等;阻断肠道免疫反应通道的生物制剂如英夫利昔 (一种抗TNFα单抗) 对IBD的疗效已被证实[7]。

进一步认识IBD的发病机制, 有助于实现对高危人群筛查, 提前做好预防工作;有助于针对病因实现对因治疗, 并正确判断药物疗效, 尽可能改善慢性疾病IBD的预后, 减少复发。有望以发病机理为指导开辟基因治疗、微生态治疗等新领域。

摘要：当前研究认为免疫学机制是炎症性肠病发病的直接机制, 在炎症性肠病发病机制中居中心地位, 免疫调节细胞、细胞因子、感染因素激发的免疫反应等对炎症性肠病的致病产生关键作用。随着对炎症性肠病发病机制的深入研究, 药物使用更多的是依据患者不同的临床表现类型和发病机制来确定, 在炎症性肠病治疗策略和思路上有了深刻的变化。进一步明确炎症性肠病发病的免疫学机制, 有助于开辟炎症性肠病防治的新领域。

关键词：炎症性肠病,发病机制,临床应用

参考文献

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免疫发病机制 篇10

1 CpG ODN的基本概念与结构特征

CpG ODN是指含有免疫激活功能的CpG基序 (以非甲基化胞嘧啶鸟嘌呤为基元构成的特定核苷酸序列) , 基本骨架为5’PuPuCGPyPy3’。CpG ODN的分类系统分别由Krug和Hartmann确立和完善, 最终归结为A、B、C三种类型。CpG-A含CpG重复序列和多聚G尾, 以磷酸二酯键为骨架, 可激活pDC分泌I型干扰素, 用于肿瘤、病毒性疾病和其它应用干扰素治疗的疾病, 代表序列ODN2216;CpG-B含多个TCG基序, 以硫代磷酸键为骨架, 可促进pDC分化、加强抗原递呈, 参与获得性免疫应答, 能够增强疫苗的免疫效果, 代表序列ODN2006;而应用前景广泛的CpG-C, 常在紧邻5’端有一个CG, 3’端含较长回文结构, 功能兼备前两种类型特点, 代表序列ODN2395[1,2]。

另外, CpG的免疫刺激作用存在种属特异性。国内外的许多研究致力于筛选对不同动物的最佳免疫刺激性CpG ODN, 结果显示, 对猪和兔有最佳的刺激活性ODN分别是ATCGAT与GACGTT, 对人最佳的是GACGTT与TACGTT, 对牛、鱼、猫、狗等有免疫刺激活性ODN也相继进行了报道。通过优化CpG的化学结构可能克服受体系统的种属特异性, Kandimalla等[3]曾用一个改构的双环异质碱基核苷R代替CpG的C, 并取代人或鼠的特异性基序中的CpG, 再连接成3’-3’免疫子, 发现这种免疫子不仅能诱导鼠脾细胞高水平的分泌IL-12和IFN-γ, 还能刺激各种属的外周血单核细胞 (PBMC) 增殖, 包括猴、猪、马、绵羊和鸡等。

2 CpG ODN的免疫激活作用机制

免疫激活作用是指病原相关分子模式 (PAMP) 与天然免疫细胞上的模式识别受体 (PRR) 相结合, 从而激活相应免疫应答。CpG ODN作为一种PAMP, 经细胞内吞作用, 在内体酸化环境中与细胞内体囊膜上负责信号转导的受体TLR9特异性结合并二聚化, 募集衔接蛋白髓样分化因子 (MyD88) , 使IL-1相关激酶4 (IRAK4) 磷酸化并与肿瘤坏死因子受体相关因子6 (TRAF6) 相互作用, 从而通过激活IκB-NF-κB、MAPK p38和ERK-AP-1信号通路活化一系列核转录因子, 这些转录因子再向细胞核转移, 最终激活机体免疫细胞, 并诱导多种与免疫相关细胞因子、趋化因子的表达与分泌[4], 进而发挥免疫作用。

CpG ODN的免疫刺激作用主要体现在促B细胞增殖分化, 分泌IL-6与IgM, 同时激活单核细胞、巨噬细胞和树突细胞等抗原提呈细胞分泌IL-6、IL-12及IFN-α/β等细胞因子, 上调主要相容性抗原 (MHC) 与免疫辅助因子 (CD80和CD86) 的表达, 而这些细胞因子又间接使NK细胞和CTL细胞活化增殖, 并分泌INF-γ和巨噬细胞活化因子等, 进一步激活NK细胞和Th1辅助T细胞, 最终诱发体液和细胞免疫应答[5,6]。

3 CpG ODN的应用现状

因其独特而强烈的免疫激活作用, CpG ODN作为免疫佐剂及免疫治疗药物的研究已取得了多方面进展。

3.1 CpG ODN作为Th1极化佐剂的应用

佐剂作用包含免疫调节、抗原提呈、细胞毒性T淋巴细胞 (CTL) 诱导及靶向定位等, 而CTL应答在肿瘤和细胞内感染的控制及治疗中起重要作用, 使诱导抗原特异性CTL应答的Th1极化佐剂的研究成为新型疫苗研制的关键环节。CpG ODN可直接诱导B细胞产生IgG2a为主的抗体, 诱导抗原递呈细胞分泌IFN-γ和IL-12, 促使CD4+T细胞向Th1型成熟分化, 还激活DC细胞、巨噬细胞等与TLR9结合并分泌Th1型细胞因子和趋化因子。因此, CpG ODN成为了Th1极化免疫佐剂的开发重点。

在蛋白疫苗方面, Lefeber等[7]将CpG ODN与蛋白质抗原共同皮下免疫小鼠, CpG在T细胞增殖反应、IFN-γ合成及IgG2a抗体水平方面均超过了完全弗氏佐剂。李凤祥等[8]报道, 与单纯HBsAg免疫效果相比, BCG-CpG-DNA佐剂组小鼠产生HBs抗体水平提高, 达到并超过同剂量Al佐剂组, 并于免疫10周后抗体水平高于Al佐剂组;CpG与Al佐剂合用则表现明显的协同作用;而且BCG-CpG-DNA的安全性良好, 其使用剂量达500 μg时动物无逆毛、腹泻等任何异常。可见, BCG-CpG-DNA对HBsAg有较好的佐剂作用, 并与Al佐剂有协同作用。更换狂犬病疫苗[9]和猪囊尾蚴病疫苗[10]后, 同样验证CpG ODN与Al佐剂协同应用的效果最佳, 而且可同时增强机体体液和细胞免疫应答。另有研究表明, CpG ODN与抗原在物理空间上接近一些, 其佐剂活性可被提升十到上百倍, 如采用以乳化剂、纳米粒[11]等包裹CpG的方法。Suzuki等[12]以脂质体包裹的CpG ODN作为佐剂, 发现有利于其进入树突状细胞, 提高了血清IL-12浓度, 还促进了多数NK细胞 (84.3%) 和约半数NKT细胞 (48.3%) 分泌IFN-γ, 但未处理的CpG仅诱导少量NK细胞 (12.7%) 和NKT细胞 (1.6%) 分泌IFN-γ, 而且与一般的NKT细胞同时分泌IFN-γ和IL-4拮抗α-半乳糖苷神经酰胺不同, 脂质体包裹的CpG ODN仅诱导NKT细胞分泌IFN-γ。

在肿瘤疫苗方面, Baral等[13]以CpG ODN1826或CFA为佐剂联合CEA独特型疫苗3H1免疫小鼠, 发现两种佐剂对MC-38-CEA肿瘤细胞的攻击均具有保护力, 但CpG组小鼠的生存时间明显长于CFA组, 表明用肿瘤疫苗免疫时质粒CpG的佐剂作用优于CFA。另有研究[14]CpG能够优化抗原肽负载的DC疫苗, 在免疫后8周仍有明显抑瘤作用。可见, CpG ODN诱生了CD8+ T细胞免疫记忆和长效CTL活性, 增强了肿瘤疫苗免疫效果。

在DNA疫苗方面, 无论将CpG ODN插入DNA重组载体或是与DNA疫苗共同注射均可显著提高疫苗免疫效果。Kojima等[15]发现含多个CpG ODN的HIV-1 DNA疫苗与单纯HIV-1疫苗相比, 特异性的DTH反应明显增强, CTL的活性由20%上升到70%。而以CpG协同pVAC-Calpain DNA疫苗应用, 在加强免疫后三周, CpG佐剂组IFN-γ和IL-12高度表达, IL-4表达受抑制, 对日本血吸虫攻击达到45%减虫效果, 虫卵肉芽肿面积显著性减少, 可见, CpG为佐剂可有效抵抗日本血吸虫感染, 并缓解了感染鼠因Th2免疫应答导致的病理反应[16]。此外, 温建新[17]构建的含CpG基序真核重组表达质粒CpG-pVAX1-ORF5, 能够诱导产生针对PRRSV的强烈体液免疫和细胞免疫反应, 攻毒试验也显示CpG的加入可使免疫猪的病变减轻或消失。综上, CpG ODN可协同DNA疫苗增强Th1型免疫应答。

另外, CpG ODN除增强系统免疫反应外, 还因诱生黏膜IgA而增强了黏膜免疫效果。因此在针对开发安全高效的CpG黏膜佐剂方面同样进行了深入研究[18,19]。

3.2 治疗性应用

在没有相关抗原存在的情况下, CpG ODN对慢性持续性感染、肿瘤和过敏性疾病等仍具有免疫治疗作用。

作为一种感染的危险信号, CpG ODN可诱导机体产生天然免疫应答。如CpG可降低SIV感染的短尾猴再感染利什曼原虫的机会, 提示CpG ODN可望作为HIV感染病人的免疫保护剂[20]。以2.5 mg/kg CpG对细菌脓毒症模型小鼠预处理3 d, 可显著降低热灭活大肠杆菌攻击小鼠的死亡率。而且, CpG ODN的抗感染作用还可用于外科手术、化疗和骨髓移植过程中预防感染[21]。

CpG ODN除用作肿瘤疫苗佐剂外, 还能直接或间接激活抗肿瘤免疫。由于CpG诱生的IL-12、TNF-α、IFN-γ和CTL对肿瘤细胞具有抑制杀伤作用, 因此将其注入瘤体可诱导肿瘤组织中免疫细胞的浸润和肿瘤的缩小[22]。CpG ODN对膀胱肿瘤菏瘤小鼠具有抑瘤效应和延长生存期作用[23]。Heckelsmiller等[24]也报道, 单独注射CpG不仅可显著抑制CT26荷瘤小鼠的肿瘤生长, 还可使再次移植的肿瘤细胞生长受抑制。然而, CpG ODN的抗肿瘤机理随其类型不同而异, 表现在肿瘤对各种免疫调节的易感性不同, 免疫调节方式也随肿瘤MHC I、MHC II的表达不同而异, 但大部分抗肿瘤的免疫介导与NK细胞或T细胞有关。

哮喘是因高水平的血清IgE和变应原引起Th2类细胞因子的异常分泌所诱发的呼吸道炎症。CpG ODN在引起Th1型细胞免疫应答的同时, 拮抗Th2型免疫反应, 调节了Th1/Th2平衡, 而为治疗哮喘提供了新途径。研究发现, 用CpG ODN接种豚草敏感小鼠48 h后, 小鼠对过敏原的Th2型细胞因子的合成受到抑制, 特异性IgE的生成细胞数量减少, 可见CpG具有免疫保护效果。Fanucchi等[25]以屋尘螨抗原诱导的猕猴为慢性哮喘模型, 每两周吸入一次CpG, 连续6周后与对照组相比, 发现其气道高反应性减轻2倍, 气道基底膜变薄且其中的黏液细胞、嗜酸粒细胞和肥大细胞明显减少, 提示CpG ODN在灵长类动物的慢性哮喘中有抑制气道高反应性和气道重构的作用。

4 结语

基于信任链的系统安全免疫机制 篇11

国家计算机网络应急技术处理协调中心 (C N C E R T) 在2007年度的网络安全工作报告中指出, 包括计算机病毒、木马、间谍软件、蠕虫等形式的恶意代码在计算机网络中的传播和破坏是目前危害范围最广、危害程度最严重的信息安全事件。近年来, 安全攻击越来越带有明确的利益目标, 以窃取银行账号、密码和个人信息, 获得经济利益为目的的木马和间谍软件迅速增多, 成为当前黑客手中的主要工具。具有特定目的的木马攻击越来越频繁。由于带有明确的利益获取目的, 安全攻击比以往更加隐蔽, 更难被人们所察觉;另一方面, 这类攻击由于融合了网络化特点, 使得被攻击对象的范围更广, 防范更难, 危害更大。

当前防范计算机恶意代码的主要技术手段还是基于明确代码特征识别的机制, 相关产品类型有桌面杀毒软件、计算机病毒网关、入侵检测系统 (IDS) 等。但是这类产品一般都是根据已知特征对病毒或攻击行为进行防范或阻挡, 对未知类恶意代码几乎不能防范或者误报率极高, 这种技术局限性也限制了最终的安全效果。另一类研究则试图通过语义分析等手段来自动识别恶意代码。然而, 由于人工智能等基础理论尚未取得突破, 后者还只停留在研究阶段或少数特定领域, 并未能形成通用的技术解决方案。

如何积极主动的阻止包括未知恶意代码在内的安全入侵日渐成为信息安全研究的热点和趋势, 市场迫切地需要一种更加积极主动的安全技术和产品来阻止包括未知恶意代码在内的安全事件的发生, 以实现系统的安全免疫。

1 设计思想

根据最新的研究和实践可以看出, 大量安全事件都与计算机终端有着密不可分的关系。造成终端不安全的原因很大程度上是因为在终端上有意或无意地运行了不可信的程序代码, 这些不可信的程序代码可能包括病毒、蠕虫、木马等恶意代码程序或能够被攻击者利用的带有软件缺陷的程序代码。如果终端系统从加电引导开始, 对每一过程中 (包括BIOS、操作系统和应用运行等过程) 要调用的可执行代码都进行真实性和完整性验证, 那么就可以建立起并保证一个可信的终端运行环境, 从而确保可信计算平台启动链中的软件不被篡改, 抵制恶意代码的攻击行为, 提高终端安全性。这种从系统加电引导到操作系统再到应用程序的可信保证过程被称为信任传递 (Transitive Trust) 。近年来被高度关注的可信计算平台技术试图从可信的角度来帮助提高系统的安全性, 它基于硬件密码封装, 以密码技术为基础, 通过可信传递过程实现可信的计算平台, 这是一个极有市场发展前途的技术, 具有很高的市场实用性。

本文提出一种基于信任链的系统安全免疫机制, 它从操作系统引导开始, 根据可执行代码的类型, 对操作系统加载的所有系统服务、启动进程, 以及操作系统启动后所运行的所有可执行代码进行完整性度量, 通过验证的可执行代码可以正常加载执行, 未通过验证的代码不能加载执行, 实现信任链的有效传递, 从而保证计算平台启动以及运行始终阻止恶意代码的执行, 使计算平台处于一个可信的状态中, 保证终端的安全性。

完整性度量的方式是首先在一个可信的系统上采集操作系统的可信白名单, 即对系统服务、启动进程、需要运行的应用程序等可执行代码的二进制文件计算哈希 (Hash) 值, 将这些Hash值与文件名组合在一起形成白名单, 作为校验的标准。当操作系统启动时, 所有需要加载的系统服务、启动进程加载前首先计算Hash值, 然后和可信白名单中的值进行比较, 如果存在该值则说明该可执行代码没有被篡改, 并且是被允许执行的合法代码, 则该代码可以正常运行。否则, 说明该代码已经被恶意篡改, 或者是恶意代码在试图启动, 系统因此将阻止掉该代码的执行。操作系统启动完成后, 应用程序的执行也是首先要计算HASH值和白名单进行比对, 通过验证的才能够启动。

基于这种设计思想, 本文在Windows系统上进行了实现。具体实现方式是, 将Windows系统上的信任链传递分为Windows系统服务、自启动程序的验证和对Windows应用程序的验证两个阶段。

(1) Windows系统服务、自启动程序的启动:系统程序和自启动程序相对固定, 不会轻易改变, 对这些可执行代码首先制定系统白名单, 即对Windows系统的系统文件、服务采集HASH值形成白名单, 在所有系统服务、系统自启动程序的装载运行之前对其进行完整性的度量, 实现对系统服务和系统自启动程序的验证功能, 只有通过验证的系统服务和自启动程序才能够启动。

(2) 对Windows应用程序的验证:系统服务、系统自启动程序运行后, 根据用户的不同需求, 需要加载不同的Windows应用程序运行。为防止系统被恶意代码的攻击, 需要对被加载的应用程序 (包括.dll和.exe等文件) 的真实性和完整性进行验证, 确保恶意代码不会被动态装入到系统之中。本文通过HOOK API的实现方法对系统中每一个要加载的可执行代码加以验证, 只有符合安全策略的可执行代码才能真正被系统执行。在具体实现上, 可以通过对系统函数Createprocess () 和Loadlibrary () 进行hook, 系统所有加载和运行的应用程序都要经过这两个函数来完成, 这样就可以在每个应用程序运行之前对其进行验证。验证的主要依据是可信程序白名单, 在该名单中列出了系统所有可信的可执行代码的文件名及其完整性校验值。在系统装载可执行代码之前, 应对被加载文件的完整性校验值进行验证, 并在白名单中查询是否存在对应项目, 如果没有, 则系统不会加载运行该可执行代码。验证的实现过程如图1所示。

2 系统实现

基于以上的设计思路, 本文作者实现了“应用安全管理系统”, 该系统不仅可以防范已知的病毒、木马、蠕虫, 对未知的恶意代码也具备防范能力。

2.1 功能

“应用安全管理系统”通过基于信任链的系统安全免疫机制, 可以实现终端整体安全目标, 有效防范恶意代码感染终端平台, 实现终端应用的高可管理性, 最终达到抗病毒、防黑客、系统自身免疫的目标。如果每一个PC终端用户都是经过认证和授权的, 其操作都是符合规定的, 那么就不会产生安全事故, 用户的信息系统也就有了安全保证。

具体的安全功能如下:

(1) PC终端的启动过程安全可信;

(2) PC终端系统服务安全可信;

(3) PC终端应用软件安全可信;

(4) 阻止病毒、木马等恶意代码进入系统;

(5) 阻止流氓软件在系统中被非法安装和运行;

(6) 对PC终端的软硬件配置及其变更进行安全管理和控制。

通过上述安全功能, 可以对用户的操作行为进行安全规范, 保护PC终端不被破坏, 同时也防止PC终端被用来对其他系统进行破坏。

2.2 性能分析

由于需要对Windows操作系统中的所有可执行代码在装载前进行完整性校验, 所以性能问题是非常重要的因素。如果处理不好, 将使系统运行速度变得很慢, 无法满足用户要求。校验过程中, 影响性能的因素主要表现在代码文件hash值的计算时间开销 (计为T1) 以及白名单的查找时间 (计为T2) 。

本文分别针对这两个主要因素进行了实测, 结果见表1和表2。由于hash结果与文件大小无关, 因此T2不受文件大小影响。

本文还对用户的操作行为进行了采样统计, 一般情况下, 用户在15分钟内的操作所导致的系统调用可执行代码文件次数在2000次以内。由此可以计算出验证的平均时间损耗 (可执行代码文件大小为1MB, 白名单为10000项) 为7.2%。

从表1和表2的结果还可以看出该机制带来的系统平均时间损耗比与白名单大小关系不大, 可执行代码hash值计算的时间损耗远远大于白名单的查询时间损耗, 因此白名单查询时间耗损相对可以忽略不计。

由于Windows系统具有自己的文件保护机制, 其大部分系统可执行文件都有保护措施, 防止被恶意篡改, 这样该机制中的验证就可以利用Windows系统已有的安全机制。对这些系统文件可不计算hash值, 使用Windows文件保护机制进行验证。同时, 查询白名单时还可采用二分查找法提高查找效率。经过这些优化, 验证的平均时间损耗 (可执行代码文件大小为1MB, 白名单为10000项) 可以减少为以前的20%, 达到1.8%。

经过以上分析, 该机制对系统性能的影响损失低于1%, 基本不会影响到用户的正常使用, 在大量用户实际环境的试用过程中, 用户基本没有延时感觉。

3 应用情况和结论

该机制原型系统已经完成对Windows 2000、Windows XP及Windows 2003系统的支持, 并且经过国家计算机病毒应急处理中心关于计算机病毒防治产品的检验, 其中病毒样本基本库检测率100%, 流行病毒样本库检测率96.2%, 特殊格式病毒样本库检测率100% (如表3所示) 。

目前, 该系统已经在电力、医疗、铁路、传媒等诸行业进行了广泛的应用, 在这些实际的应用环境中均得到了很好的测试结果。例如, 某单位曾在其200台计算机上使用该系统进行试用测试, 且这些终端计算机都与互联网直接相连。在近3个月的测试期内, 没有病毒爆发现象的发生。国家计算机病毒应急处理中心的检测结果和用户试用结果说明, 基于信任链的系统安全免疫机制不但具有理论上的先进性, 而且完全可以在现有的主流操作系统上实现, 具有很好的应用价值。

参考文献

[1]CNCERT/CC.CNCERT/CC 2007年网络安全工作报告[R].http://www.cert.org.cn/UserFiles/File/CNCERTCC2007Annual-Report_Chinese.pdf.

[2]石勇.Windows环境下信任链传递的设计与实现.北京交通大学硕士学位论文.2007.

[3]李晓勇, 韩臻, 沈昌祥.Windows环境下信任链传递及其性能分析[J].计算机研究与展.2007.