第十三节　微生物与黏膜免疫反应在哮喘中的作用

黏膜免疫系统主要分布于消化道、呼吸道及其他器官的黏膜下，均由淋巴样组织所构成，其虽然是一类周围免疫器官，然而还具有其他一些独特的功能或作用，因而被命名为“黏膜免疫系统”（mucosal immune system）。

黏膜免疫系统的构成：包括肠道相关淋巴样组织（gut-associated lymphoid tissue，GALT），支气管相关淋巴样组织（bronchial-associated lymphoid tissue，BALT），泌尿生殖道相关淋巴样组织（genitourinary tract associated lymphoid tissue，GUALT）以及其他部位的淋巴样组织（如扁桃腺、增殖腺、腮腺、泪腺、乳腺等处的黏膜下淋巴样组织）。黏膜免疫系统主要功能是产生具有局部免疫作用的保护性免疫分子，即分泌型IgA，它负责保护人体约有400m2面积的与外环境接触的黏膜界面，而这些部位又是病原微生物及过敏原侵入人体的主要门户，形成人体对外源性有害物质侵犯的第一道防线。

全球哮喘和过敏性疾病流行的剧增，流行于整个工业发达国家的城市社区，尤其在儿童中不断增加，被认为是由于过度讲究卫生的生活方式改变，而使细菌接触减少所致。这些属于生活方式的疾病，已成为一种全球性保健问题。

一、哮喘的起因及加重的原因——新认识

以往对哮喘起因的研究偏重于过敏原引起的免疫炎症反应方面，最近人们认识到是一个庞大的细菌微生物组（microbiome）维持着机体稳定的基础免疫平衡，并调节着病原微生物对宿主的免疫反应。呼吸道黏膜上皮组成了一个关键性微生物界面，在此黏膜上皮和树突状细胞与一系列功能各异的淋巴细胞相互发挥作用。

微生物在过敏体质进展至哮喘中有起因作用，以及在原有哮喘的基础上起加重作用，这一认识可为进入临床试验新的特殊治疗提供理论基础。在这些理论基础上，特异性宿主生物标志物的研究，将可作为针对某一哮喘患者的个体化治疗。

基因/环境是影响宿主对微生物/过敏原免疫反应的两大因素。

1.基因因素

能影响黏膜上皮屏障功能，可改变微生物与黏膜免疫系统间的相互作用。

2.环境因素

通过蛋白酶可引起表观遗传学的改变，如DNA甲基化、组蛋白乙酰化及微小RNA激活，所有这些因素均能改变宿主对微生物的免疫反应。

3.特应性（atopy）

现在被普遍认为由基因-环境的作用所致，开始于围生期出生后早期发育过程中，IgE增高是它的特征。

二、呼吸道黏膜对微生物的刺激/接触——包容

“卫生假说”（hygiene hypothesis）认为：在现代生活环境中微生物接触的减少，是发达国家中过敏性疾病和哮喘发生增多的起因。过度讲究清洁可减少微生物的刺激量，而这种对微生物/共生菌的刺激/接触的感受性容忍，恰为免疫系统的正常发育所必需。 且显示年龄依赖性特征，一旦发生菌群紊乱，哮喘儿童易引起呼吸道感染的风险增高。

气道黏膜始终受到微生物的侵袭：①细菌主要在黏膜和皮肤表面，所构成的微生物组通常起着对免疫系统有益的基础刺激作用；②病毒对气道黏膜的刺激作用较细菌更为急性，因哮喘患者的免疫反应较差，故而病毒是哮喘加重的主要原因；③真菌孢子起着主要过敏原的作用；④气源性过敏原如花粉、动物毛屑、尘螨可起着“微生物模拟物 ”（microbial mimics）拟似病原相关分子模式（pathogen associated molecular pattern，PAMP）的作用，从而刺激黏膜上皮、树突状细胞、淋巴细胞等的模式识别受体（PRR），并导致黏膜的先天性（非特异性）/获得性（特异性）免疫反应。

三、黏膜对微生物的刺激启动免疫反应——共生

黏膜树突状细胞的突触与上皮细胞呈犬牙状交错，以保证与气道腔有密切接触，但气道表面被一层纤毛上皮细胞所覆盖。因此，微生物与宿主免疫系统之间共生的最初反应涉及上皮细胞和树突状细胞，即使巨噬细胞和黏膜上皮下的淋巴细胞也参与其中。

哮喘患者上皮细胞与上皮细胞之间的紧密连接因炎症损坏而较脆弱，并可裸露在外。这可引起黏液纤毛摆动和屏障功能的障碍，有利于过敏原和其他物质进入气道黏膜组织内。树突状细胞在连接先天性免疫反应与获得性免疫反应中起着关键作用，也是过敏性炎症的主要调节者，形成黏膜屏障，发挥哨兵功能。

四、微生物能预防过敏性疾病（microbes protect from allergies）——双贏

（一）“疾病的微生物理论”（the germ theory of disease）

在1个世纪前，Koch和Pasteur证实了“疾病的微生物理论”，认识到感染是由微生物所致。设想通过根除微生物，以消除感染性疾病。随后就进行疫苗的研制，抗生素治疗，改善卫生条件，以上成为人们对抗微生物的重要手段。

（二）卫生假说（hygiene hypothesis）

1989年，David Strachan发现家庭人数越多，过敏性疾病的形成几率就越少，其解释是家庭人数较少，虽可减少个体罹患呼吸道感染的几率，但这类感染却恰能防止过敏性疾病的形成。据此提出了“卫生假说”，从而重新定义了人们与微生物世界的关系，促使我们更好地了解宿主能容忍和微生物共同生存，微生物能刺激启动宿主的免疫反应，维持宿主的健康和发育而获得双贏。

（三）共生菌群（commensal microbiota）

在随后10年中的研究确定了微生物（共生菌）群是宿主免疫反应的重要调节者，研究显示：肠道内的一些特殊微生物能调节肠道免疫系统的发育及预防疾病，还能调节全身感染性和炎症性疾病的形成。

Hill等研究报道，应用抗生素以清除微生物，足以能使小鼠易感过敏性疾病；若能保持肠道共生菌群的正常微生态的平衡，就能预防过敏性疾病的形成（图1-13-1）。

1.Hill报道，当临床应用抗菌素以清除微生物后，会导致肠黏膜上皮细胞缺乏微生物（PAMP配体）的刺激量，可促使B细胞（TLR-MyD88受体）产生IgE介导骨髓内Baso祖细胞的扩增，其pro-expansion受体CD123表达也高能介导过敏性疾病的形成。

2.Hill研究确证了，血清IgE增高与Baso扩增之间存在着关联性机制 。当临床用抗菌素处理后，缺乏含有MyD88受体的B细胞，或IgE被中和时，未观察到循环Baso的增加，提示微生物（含有CpG配体）与B细胞的受体之间的交通（信号传递）在防止前-过敏性免疫（pro-allergy immune）的形成中起着关键作用。

3.当血清IgE浓度高，Baso比例也增高时，显示IgE可调节Baso介导的过敏性疾病。

4.当宿主的B细胞中MyD88（TLR受体）接触到肠道菌群微生物分子CpG（TLR的配体）的刺激并结合时，足以能降低血清IgE浓度以及减少循环Baso的总数。

5.Hill揭示了肠道菌群与B细胞之间存在着一个链接的信号传递途径，即是通过配体CpG与MyD88依赖性受体结合后所介导，能促进宿主全身免疫系统的正常发育。

过去15年中，哮喘和过敏性疾病研究的重点偏重于针对过敏原及Eos介导的Th2诱发的过敏反应性炎症方面。应用直接抗Eos和其他过敏反应炎症细胞的单克隆抗体的研究结果显示：虽然哮喘仍然被看作为气道黏膜过敏性炎症性疾病，但最近认为，需要将研究的重点重新放在哮喘中对微生物的偏移性免疫反应所致的气道黏膜免疫炎症上来，需要对特殊患者作靶向治疗。

Hill等研究结果显示：肠道内肠道菌群的一些特殊微生物（如双歧杆菌等）能影响肠道免疫系统的发育及预防过敏性疾病的发生；还能影响感染性和炎症性疾病的形成。

在上述这些新发现资料的基础之上，必须认识到”菌群假说”（microbiota hypothesis），不仅是感染性微生物影响过敏性疾病的一种新观点，更是观察微生物与免疫反应介导性疾病相关性的新理论基础。

（俞善昌）

参考文献

1.Min JY，Hulse KE，Tan BK. B-Cells and antibody-mediated pathogenesis in chronic rhinosinusitis with nasal polyps. Adv Otorhinolaryngol，2016，79：48-57.

2.Bernardazzi C，Pêgo B，de Souza HS. Neuroimmunomodulation in the gut：Focus on inflammatory bowel disease. Mediators Inflamm，2016：1363818.

3.Honda K，Littman DR. The microbiota in adaptive immune homeostasis and disease. Nature，2016，535（7610）：75-84.