损伤相关分子模式 (DAMPs/Alarmins) 在严重眼部过敏性疾病中...

admin · 发表于 2022-3-20 21:30:49

严重的眼部过敏性疾病，如特应性角结膜炎和春季角结膜炎，会导致结膜出现严重的过敏性炎症和角膜上皮损伤，导致视力障碍。已经认识到损伤（危险）相关分子模式（DAMPs/alarmins）在这些疾病的发病机制中的参与。受损角膜上皮细胞或嗜酸性粒细胞释放的警报素在诱发角膜损伤、角膜损伤恶性循环和结膜过敏性炎症恶化中起关键作用。结膜中的警报素在基于获得性免疫系统的过敏性炎症和眼表先天免疫反应的 2 型炎症的发展中也发挥着重要作用。所以，

一、简介过敏性疾病，如哮喘、花粉症、鼻炎、特应性皮炎和结膜炎，是全世界已知的最常见疾病之一。眼部过敏性疾病的发病率尤其高；估计有 48.3% 的日本人口患有眼部过敏性疾病。眼表由与结膜和角膜相邻的组织形成，具有不同的免疫和光学作用（图1）。结膜是一种富含血管和免疫细胞的黏膜组织，与视力无关。另一方面，角膜是充当晶状体的透明组织。角膜是无血管组织，很少有免疫细胞驻留在角膜的中央部分。结膜和角膜上皮的性质也不同。结膜上皮含有杯状细胞，产生粘蛋白，屏障功能相对较弱；因此，过敏原很容易穿透上皮细胞。另一方面，角膜上皮具有强大的上皮屏障，可防止微生物或过敏原进入，并且免疫细胞很少，因此不易发生炎症和过敏反应。然而，结膜中的严重过敏性炎症往往会导致角膜损伤，并且警报素/损伤（危险）相关分子模式（DAMPs）参与了这些角膜病变的发病机制。在这篇综述中，我们讨论了警报素/DAMPs 在眼部过敏性疾病中的作用。

图 1. 春季角结膜炎 (VKC) 的眼表解剖和临床图片。结膜和角膜与泪液相邻（a）。在 VKC 患者中，观察到上睑结膜的巨大乳头 ( b ) 和角膜上皮损伤，如剥脱性浅表点状上皮角膜炎 ( c ) 或盾状溃疡 ( d )。

2. 严重眼部过敏性疾病中的角膜受累过敏性结膜疾病分为四类：过敏性结膜炎、特应性角结膜炎 (AKC)、春季角结膜炎 (VKC) 和巨大乳头状结膜炎 (GPC)。季节性（常年性）过敏性结膜炎是由对花粉或室内灰尘等过敏原过敏并再次接触这些过敏原后的 I 型过敏反应引起的。巨大乳头状结膜炎的特征是结膜的增殖性变化，这是由于接触镜使用或手术缝合引起的机械刺激所致。AKC是一种与面部特应性皮炎相关的慢性角膜结膜炎，而VKC与结膜的增生性改变、嗜酸性炎性细胞浸润和各种类型的角膜上皮病变有关。过敏性结膜炎主要由获得性免疫系统引起，而GPC主要由先天免疫系统引起。先天性和后天性免疫都参与了 AKC 和 VKC 的病理生理学。_ _ _ _ _ 近年来，包括先天免疫反应在内的“2型免疫反应”的概念在过敏性疾病的认识中得到广泛接受。在 2 型免疫反应中，上皮细胞充当生物屏障，在暴露于过敏原后释放 2 型免疫反应启动细胞因子，例如 IL-33、胸腺基质淋巴细胞生成素 (TSLP) 和 IL-25。这些上皮细胞衍生的细胞因子，也称为警报素，会触发先天性和后天性免疫反应的激活，从而导致过敏性炎症。眼表的上皮细胞也表达这些细胞因子，并被认为起着重要作用，尤其是在 AKC 和 VKC。
虽然原发性过敏反应发生在结膜，但结膜巨乳头（图1b）中的严重过敏性炎症通常会导致角膜损伤，导致 AKC 和 VKC 的视力丧失。因此，将这两种疾病统称为严重的眼部过敏性疾病。角膜病变包括浅表点状角膜炎、糜烂、盾状溃疡和角膜斑块，可导致视力障碍和眼痛（图1c、d）。长时间的角膜病变可能导致角膜基质瘢痕形成和血管侵犯，从而导致永久性视力丧失。
在 VKC/AKC 患者的结膜和泪液中检测到许多嗜酸性粒细胞和嗜酸性粒细胞蛋白（图 2 ），并且来自嗜酸性粒细胞的细胞毒性蛋白沉积在角膜溃疡中，提示这些疾病中的角膜病变主要是由嗜酸性粒细胞引起的。此外，据报道，AKC 角膜疾病的严重程度与泪液中嗜酸性粒细胞和 eotaxin-1 (CCL11) 的浓度相关 ; 因此，CCL11 被认为是一种重要的趋化因子，可使嗜酸性粒细胞迁移至角膜。我们和其他人使用培养的角膜上皮细胞和基质角质细胞（成纤维细胞）研究了泪液中产生 CCL11 的细胞，发现由于 2 型细胞因子（IL-4、IL-13）的协同作用，角膜成纤维细胞产生大量的 CCL11 ) 和肿瘤坏死因子-α (TNF-α)。类似地，血管细胞粘附分子-1 (VCAM-1) 是嗜酸性粒细胞的粘附分子，被发现在角膜成纤维细胞中通过 2 型细胞因子（IL-4 和 IL-13）和 TNF-α 的协同作用表达，但不在角膜上皮细胞中。上皮细胞和成纤维细胞虽然是分布于全身的结构细胞，但它们的性质并不统一，而且这些细胞在过敏性疾病靶组织中的趋化因子产生能力在不同组织中也存在差异。例如，肺中的上皮细胞、皮肤中的上皮细胞和成纤维细胞以及角膜中的成纤维细胞负责产生 CCL17（胸腺和激活调节的趋化因子）。

图 2. 春季角结膜炎 (VKC) 患者巨大乳头和泪液中的嗜酸性粒细胞。在巨大乳头的结膜上皮侵蚀下，嗜酸性粒细胞的聚集（用 Hansel 染色呈红色）是明显的（a）。在眼分泌物中观察到大量脱粒的嗜酸性粒细胞和上皮细胞脱落（b）。比例尺：20 μm。

直到最近，人们还认为角膜上皮仅被嗜酸性粒细胞损伤，并且在继发于眼部过敏性疾病的角膜病变的发病机制中没有作用。然而，Matzinger 提出了危险理论，该理论指出细胞和组织损伤会引发炎症，而引起内源性危险信号的物质统称为 DAMPs/alarmins 并引发炎症反应。还研究了这些受损细胞在眼部过敏性炎症中的作用。
3. Alarmins/DAMPs 在 AKC/VKC 角膜病变发病机制中的作用DAMPs/alarmins 包括细胞因子，如 IL-1α 和 IL-33、高迁移率组盒 (HMGB)、S100 蛋白、热休克蛋白、核小体、防御素、cathelicidin 和许多其他物质。警报素的过量释放已被证明可有效刺激免疫系统并在哮喘和特应性皮炎中诱发过敏性炎症。在本节中，我们将回顾这些警报素在眼表过敏性炎症中的作用。
3.1。来自受损角膜上皮细胞的警报素的作用我们和其他人已经研究了来自坏死角膜上皮细胞的警报素对体外眼表的影响。坏死角膜上皮细胞的上清液激活细胞内核因子-κB并促进健康角膜上皮细胞产生炎性细胞因子，如IL-8和IL-6。此外，警报素会降低这些细胞的屏障功能（图 3）。

图 3. 警报素参与严重眼部过敏性疾病角膜病变的发病机制。来自受损上皮细胞和嗜酸性粒细胞的警报素通过屏障破坏和嗜酸性粒细胞募集加剧过敏性炎症和角膜损伤。伊利诺伊州；白细胞介素，EDN；嗜酸性粒细胞衍生的神经毒素，MBP；主要碱性蛋白，ECP；嗜酸性粒细胞阳离子蛋白。

还研究了从受损上皮细胞释放的警报素对角膜成纤维细胞的影响。将坏死上皮细胞的上清液添加到角膜成纤维细胞中可增强各种介质的产生，包括 IL-6、MCP-1 (CCL-2)、RANTES (CCL-5)、MCP-2 (CCL8)、eotaxin-1 (CCL11) 和 IL-8 (CXCL8) 。此外，在 IL-4 或 IL-13 存在的情况下，添加坏死上清液可协同促进 CCL11 的产生。除趋化因子外，嗜酸性粒细胞的粘附分子 VCAM-1 通过与 IL-4 或 IL-13 共同刺激坏死上皮上清液得到协同促进（图 3）。
IL-1受体拮抗剂或抗IL-1α抗体抑制角膜上皮细胞和成纤维细胞对警报素的炎症反应，表明坏死角膜上皮细胞释放的IL-1α起着关键作用. 来自受损上皮细胞的警报素通过上皮屏障功能障碍和成纤维细胞的趋化因子表达导致 AKC/VKC 患者的嗜酸性粒细胞炎症恶化。
3.2. 警报素在嗜酸性粒细胞中的作用VKC/AKC 患者的结膜和泪液中的嗜酸性粒细胞和嗜酸性粒细胞衍生的分泌蛋白，如嗜酸性粒细胞主要碱性蛋白 (MBP)、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白 (ECP) 和嗜酸性粒细胞衍生的神经毒素 (EDN) 增加。VKC/AKC 角膜病变中嗜酸性粒细胞的参与也与警报素/DAMP 相关。MBP 和 ECP 在各种细胞中具有细胞毒性，包括角膜上皮细胞。观察到 MBP 覆盖角膜上皮缺损病变。因此，这些蛋白质直接诱导 VKC/AKC 患者角膜上皮细胞死亡，并通过死亡上皮细胞释放警报素间接增强过敏性炎症。其次，据报道，EDN 在过敏性炎症中充当警报素。EDN 是 Toll 样受体 (TLR) 2 的内源性配体。EDN 通过 TLR2-髓样分化因子 88 信号通路激活树突状细胞并增强 2 型免疫反应。角膜上皮细胞和成纤维细胞都表达功能性 TLR2。来自金黄色葡萄球菌的肽聚糖对 TLR2 的激活据报道，与 IL-4/IL-13 结合可协同诱导这些细胞中的 CCL11 和 VCAM-1 表达。虽然尚未研究 EDN 对角膜细胞中 TLR2 活化的直接影响，但 EDN 可能作用于 TLR2 并诱导角膜成纤维细胞中 CCL11 和 VCAM-1 的表达（图 3）。因此，来自嗜酸性粒细胞的 EDN 与 IL-4/IL-13 合作可能参与角膜中嗜酸性粒细胞积聚的恶化，以及结膜中抗原特异性 2 型免疫反应的增强。
3.3. 警报素在眼部过敏动物模型中的作用3.3.1。角膜上皮清创模型虽然角膜损伤发生在 AKC/VKC 中，但很少有关于角膜受累于眼部过敏性疾病动物模型的报道。兔角膜上皮的机械损伤诱导释放警报素 IL-1α 和局部抑制 IL-1α 通过局部 IL-1 受体拮抗剂下调炎症细胞在角膜上皮刮擦后渗入角膜。这些研究表明 IL-1α 作为体内警报素在角膜上皮损伤诱导的无菌炎症中的重要性，与体外结果一致。
我们通过机械清创大鼠角膜上皮来研究角膜上皮损伤在眼部过敏性炎症中的作用。致敏或未致敏大鼠角膜上皮磨损后滴眼豚草花粉，观察伤口愈合率。与未致敏大鼠相比，在给予豚草花粉滴眼剂后，致敏大鼠的角膜上皮伤口愈合显着延迟。这一结果表明，如在 AKC/VKC 患者中观察到的，在结膜过敏性炎症过程中释放的炎症细胞（如嗜酸性粒细胞）和介质会抑制角膜上皮伤口愈合。此外，我们比较了有和没有角膜上皮磨损的致敏大鼠花粉滴给药后结膜炎症的程度。在去除角膜上皮的组中，结膜中浸润的嗜酸性粒细胞数量显着增加。_
3.3.2. 肥大细胞作为警报素的传感器除了获得性免疫系统在 1 型过敏反应中的关键作用外，肥大细胞最近还通过对警报素的识别被确定为细胞损伤的传感器。已经在眼表研究了肥大细胞在角膜缘中作为传感器的作用。当角膜受伤时，角膜缘肥大细胞感知来自受损角膜上皮的IL-33，脱粒，产生趋化因子，导致炎症细胞浸润角膜。IL-33 的局部中和抑制肥大细胞活化和随后的角膜炎症反应。由于 IL-33 在 AKC 患者巨乳头结膜上皮中高表达，受损的结膜上皮衍生的IL-33也可能作用于结膜肥大细胞。
3.3.3. IL-33 在获得性和先天免疫系统诱导的眼部过敏中的作用除了角膜损伤模型外，IL-33 在眼部过敏性疾病中的作用已在使用过敏性结膜炎小鼠模型的几项研究中得到阐明。上皮细胞衍生的细胞因子，包括 IL-33、TSLP 和 IL-25，被认为是警报素，以及 2 型免疫反应启动细胞因子。松叶等人。报道称，豚草花粉和 IL-33 作为眼药水同时应用在致敏小鼠中会显着加剧结膜的临床症状和嗜酸性粒细胞浸润。这些结果与体外实验的结果一致，证明通过在培养的肥大细胞中共同刺激抗原和 IL-33 协同促进肥大细胞脱粒。浅田等人。还表现出显着抑制临床症状、结膜中浸润的嗜酸性粒细胞数量以及 IL-33 缺陷小鼠中 2 型炎性细胞因子的表达。这些研究表明，IL-33 对于花粉诱发的过敏性结膜炎的发展至关重要，这取决于获得性免疫系统。杉田等人。还建立了小鼠先天免疫系统诱导的结膜炎模型，并证明 IL-33 缺陷小鼠的炎症反应明显减弱。李等人。还揭示了 IL-33 参与花粉/TLR4 先天免疫；短豚草花粉刺激 IL-33/ST2 信号传导，通过 TLR4/Myd88 通路在小鼠中触发眼表 Th2 为主的过敏性炎症。这些结果表明，IL-33 在由眼表先天免疫反应引起的 2 型炎症中也起重要作用。
此外，据报道，使用角蛋白 14 启动子在皮肤、结膜和角膜上皮细胞中高度表达 IL-33 的转基因小鼠显示结膜严重炎症，以及角膜上皮缺损和在 AKC/ VKC。该研究表明，上皮中的警报素之一 IL-33 的过度表达充分诱导眼表炎症并表现出与 AKC/VKC 相似的临床症状，并且警报素在 AKC/VKC 的发病机制中起关键作用。
3.3.4。TSLP 和 IL-25 在获得性和先天免疫系统诱导的眼部过敏中的作用除了 IL-33 之外，还研究了上皮细胞衍生的 2 型起始细胞因子 TSLP 和 IL-25 的作用。使用动物结膜炎模型的几项研究表明，上皮细胞衍生的 TSLP 在 SRW 花粉和木瓜蛋白酶诱导的先天免疫驱动的 2 型免疫反应的启动中起重要作用。相比之下，在豚草诱导的实验性过敏性结膜炎和木瓜蛋白酶诱导的先天免疫驱动的 2 型免疫反应中，IL-25 敲除小鼠和野生型小鼠之间在临床症状和结膜炎症方面没有显着差异]。因此，与其他细胞因子相比，IL-25 在结膜炎症中的作用可能较小。
3.3.5。IL-1α 在小鼠螨诱导 AKC 模型中的作用白木等人。展示了由粗制屋尘螨抗原诱导的 AKC 小鼠模型；该小鼠模型表现出与 AKC 患者相似的临床表现。在该模型中，用高剂量屋尘螨抗原攻击的小鼠角膜出现溃疡样病变，组织学上表现为上皮损伤或缺损，伴有严重的嗜酸性粒细胞浸润。向眼睑皮下注射抗 IL-1α 抗体可减轻该模型中的嗜酸性粒细胞炎症。据报道，IL-1 受体拮抗剂的局部给药还可抑制由猫皮屑引起的小鼠过敏性结膜炎。考虑到 AKC 患者眼表 IL-1α 的增加，alarmin IL-1α 也可能是眼部过敏的主要加重因素。
3.4. 眼部过敏患者中警报素的表达据报道，IL-33 在 VKC/AKC 结膜组织的上皮细胞和血管内皮细胞中高度表达。此外，原发性干燥综合征患者泪液中的 IL-33 水平显着升高，并且与眼表上皮损伤的严重程度以及泪液中的 IL-4 和 IL-5 水平相关。除了眼部过敏外，上皮细胞 IL-33 也可能在干眼症中起作用。
TSLP 在结膜和泪液中的表达已在多项研究中得到证实。在 VKC/AKC 患者的结膜中观察到 TSLP mRNA 和蛋白的表达，但在对照受试者中未观察到。免疫组织化学研究显示 TSLP 在巨大乳头的上皮细胞中优先表达。郑等人。还研究了 TLSP 在 VKC、季节性过敏性结膜炎 (SAC) 和常年性过敏性结膜炎 (PAC) 患者的结膜刮屑和泪液中的表达。与对照组相比，不仅有 VKC，而且有 SAC 和 PAC 的患者结膜和泪液中 TSLP 的表达增加。此外，VKC 组的泪液 TSLP 浓度和结膜上皮 mRNA 水平显着高于 SAC 和 PAC 组。
考虑到 IL-1α，VKC 患者眼表 IL-1α mRNA 的表达和血清 IL-1α 水平显着增加，并且 VKC 患者培养的成纤维细胞显示 IL 合成增加-1α。
还发现 HMGB1 在 VKC 患者的泪液和血清中显着增加。在用环孢素滴眼液治疗后，还检测到血清 HMGB1 水平显着降低。虽然确切的机制仍然未知，但警报素也可能在 VKC 的全身炎症中发挥作用。
虽然警报素在眼部过敏性疾病中的作用已确定，但警报素的表达和作用可能因炎症阶段而异。目前关于动力学和治疗前和治疗后警报素表达的研究是有限的。因此，需要进一步研究以更好地了解警报素在患有这些疾病的患者中的表达和作用。
4。结论

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