呼吸系统疾病与免疫

呼吸系统疾病与免疫呼吸系统与免疫关系密切重要的免疫器官呼吸疾病的发病常有免疫机制参与免疫学诊断技术在呼吸病诊断中应用免疫治疗也成为许多呼吸疾病的新的方法：哮喘、肺癌、特发性肺纤维化等呼吸系统的免疫防御功能：机械物理防御反射性防御机制呼吸道上皮和黏膜的黏液纤毛转运功能肺泡巨噬细胞呼吸道黏膜下淋巴结呼吸道黏液表面的sIgA呼吸疾病与免疫发病机制关系密切支气管哮喘（速发型过敏反应）过敏性肺炎（Ⅲ型过敏反应）肺结核（迟发型过敏反应）肺结节病、嗜酸粒细胞肺浸润等超敏反应分型

Ⅰ～Ⅲ型由抗体介导

Ⅳ型由T细胞介导四型超敏反应免疫应答示意图变态反应/临床免疫学

(Allergy/Clinicalimmunology)临床学科诊治包括哮喘、鼻炎、皮炎以及食物过敏等变态反应性疾病诊治自身免疫性疾病免疫学检测（自身抗体）与免疫治疗（抗原、抗体）变态反应(Allergy)-过敏反应过敏性疾病经常又称特应性疾病（atopicdiseases）（变态反应性疾病allergy）主要包括过敏性鼻炎、过敏性哮喘及特应性皮炎等，这些疾病组成一个以血中IgE型抗体升高为主导的综合征,它们的共同特点是具有强烈的家族倾向,皮肤过敏原（变应原）试验阳性项目多,血清总IgE和特异IgE水平升高。此外,每一个特应性疾病常伴有其它一个以上的特异性疾病。变应原种类（吸入性和食入性）(分子量小一般15000-40000）过敏性疾病的发病机制致敏阶段（初次应答）

IgE产生，肥大细胞和嗜碱性粒细胞致敏发敏阶段（再次应答）

致敏肥大细胞和嗜碱性粒细胞脱颗粒，释放生物介质,导致局部或全身性过敏反应FcεR交联支气管哮喘哮喘是最主要的变态反应性呼吸病，在西方国家通常发病率为5%,我国2%左右。全球范围内哮喘的发病率仍呈上升趋势，尤其在儿童人群。哮喘带来的社会负担和影响巨大。疾病的免疫学特征及机制

由多种炎症细胞特别是肥大细胞，嗜酸性粒细胞和T淋巴细胞参与的慢性气道炎症性疾病在易感者中这种炎症可引起反复发作的喘息、气促、胸闷和咳嗽等症状，多在夜间和/或清晨发作，这些症状常伴有广泛而多变的气流阻塞，但可部分自行缓解或经治疗缓解炎症也引起气道对多种刺激因子反应性增高哮喘的基本病理为变态反应性（allergic)炎症速发和迟发相哮喘反应

当过敏性哮喘患者吸入非特异性过敏原可出现速发相（earlyasthmaticresponses,EAR）和迟发相支气管收缩反应(lateasthmaticresponses,LAR)。前者出现在吸入过敏原后5-15分钟，持续大约6小时后者在2-6小时出现，持续12-24小时。迟发相反应常伴有非特异性的气道高反应性。

ChemicalMediatorReleaseEarlyphase:2-3min.to6hr.-histamine-eosinophil

chemotactic

facter(ECF)-neutrophil

chemotacticfactor(NCF)etc.Latephase:>6hr.-24hr.-SRS-A(Leukotrienes)-PAF(plateletactivatingfactor)-vasoactiveamine通过检测患者外周血、支气管肺泡灌洗液中的炎症介质及其在尿中的代谢物发现：EAR是依赖于IgE由肥大细胞介导的Ⅰ型变态反应。LAR起主要作用的是嗜酸性粒细胞和中性粒细胞所参与的炎症反应：A在出现LAR之前，循环血嗜酸性粒细胞计数有一过性下降B抗原激发后24小时支气管肺泡灌洗液（BALF）中可见嗜酸性粒细胞上升，提示嗜酸性粒细胞已从微血管床迁移到气道参与哮喘发病的主要炎症细胞和介质（一）肥大细胞

通过IgE介导机制，肥大细胞释放已形成的和新产生的炎症介质从而导致哮喘的气道慢性黏膜炎症。肥大细胞释放Tryptase、组胺、前列腺素D2和白三烯等介质。Tryptase是一种具有134kDa分子量的中性蛋白酶，在哮喘LAR的病理生理中起关键作用。将人Tryptase注入羊的气道可引起支气管收缩和气道高反应性。肥大细胞也是一些重要细胞因子的来源，包括IL-4，IL-5，IL6，IL-8，IL-13，TNF-α和GM-SF等。PhysiologicalEffectofMastCellMediator

Chemo-attractants:Neutrophil

chemotacticfactor(NCF)Neutrophil-Eosinophil

chemotacticfactor(ECF)Eosinophil-Leukotrienes(LTB4)Monocyte/Basophil

Activators:-HistamineVasodilatation&Vascularpermeability-PAFThrombi-TryptaseActivateC3-Kininogenase

KininVasculardilatation（二）T淋巴细胞

近10年来逐渐认识到T淋巴细胞在构作哮喘炎症过程中所起的重要驱动作用。从哮喘患者的BALF和气道黏膜活检组织中均可发现T细胞计数增高和浸润，而皮质激素治疗时伴随着哮喘症状的改善，气道黏膜T细胞数量也明显下降。

T细胞分为Th1和Th2亚类，两者均可分泌IL-3和GM-CSF，但相对应的所分泌的不同的细胞因子前者为IL-2、INF-γ、TNF-β，后者为IL-4、IL-5、IL-9、IL-13。IL-2刺激T细胞增殖，INF-γ抑制B细胞活化和IgE合成，而IL-4和IL-13则启动B细胞合成IgE并上调内皮细胞上的黏附分子（VCAM-1）表达，IL-3、IL-5、GM-CSF则对嗜酸细胞的生存、成熟和趋化，以及白三稀的合成起重要作用。因此，哮喘患者存在Th2的优势应答。

Th0Th1Th2BIgE（一）细胞内信号与过敏APCIL-4,5，10IL-4,5，1013IFN-γIL-2IFN-γ（三）嗜酸性粒细胞

在证实肥大细胞和T细胞在哮喘发病中的作用之前，一直认为嗜酸性细胞起关键作用，这是因为在哮喘患者的外周血和痰液中存在大量的嗜酸性细胞。近年的研究证实，骨髓中嗜酸性粒细胞的成熟依赖于一些生长因子如GM-CSF、IL-3、IL-5等调控。Th2优势应答导致这类因子增加，从而促进其生长、活化并分泌大量的炎性趋化物。嗜酸性粒细胞主要是一种分泌细胞，所合成的介质储存在胞浆颗粒内，含有嗜酸性细胞阳离子蛋白（eosinophil-derivedprotein,ECP）、嗜酸细胞蛋白X/嗜酸细胞神经毒素（eosinophilproteinX/eosinophil-derivedneurotoxin，EPX/EPN）以及主要基础蛋白（majorbasicprotein,MBP）。此外，嗜酸性粒细胞还可产生一些反应性过氧化物如氧自由基O2ˉ、过氧化物H2O2和OH·等。最近还发现嗜酸性粒细胞也可分泌诸如IL-3、IL-4、IL-5、IL-8、GM-CSF、TNF-α、TGF-α等细胞因子，共同参与哮喘气道炎症的形成。

（四）上皮细胞

支气管上皮不仅是一道解剖和生理屏障，而且还是代谢活跃的生物介质来源地，这些介质包括IL-1β、IL-5、IL-6、IL-8、RANTES、PDGF和GM-CSF等。上皮脱落导致支气管上皮完整性受损，致使上皮下结构裸露，更易招致外界过敏原和刺激物的损碍，加重黏膜炎症，加上炎症细胞及其介质的作用，共同引起气道反应性增高。（五）白三烯类

引起哮喘患者气道慢性炎症和高反应性的重要介质。白三烯是由花生四烯酸合成的，其产生依赖于花生四烯酸的释放和5-脂氧酶的激活。花生四烯酸是细胞膜磷脂双分子层的一种正常成分，通常情况下其浓度很低，各种刺激包括受体激活及抗原-抗体反应等可激活磷脂酶，分解磷脂释放出花生四烯酸，再通过5-脂氧酶作用形成白三烯。白三烯通过作用于细胞膜上的白三烯受体发挥生物活性，在人类已经证实存在三种白三烯受体。目前认为在哮喘发病中起重要作用的是半胱氨酰白三烯，包括LTC4、LTD4、LTE4，其收缩支气管平滑肌的作用是组织胺的1000倍。白三烯除了引起支气管平滑肌痉挛外，还使微血管通透性增加导致黏膜水肿和黏液分泌亢进。此外，白三烯还具嗜酸性粒细胞趋化活性，参与气道慢性炎症的形成。三、哮喘和特应症(atopy)特应症(atopy)是指个体对接触外界过敏原产生过度反应的现象。在儿童，哮喘在有特应症的群体中的发生频率明显高于无特应症的群体。特应症与哮喘发病的基因可能紧密连锁，或者是特应症能明显增强哮喘发病的倾向。

RiskofAllergy

Parents–both=50% one=30% none=15%(30%)

四、哮喘与刺激因素能够引起哮喘发作的刺激因素有很多：过敏原：感染：包括病毒性呼吸道感染和衣原体感染生理因素：运动过度通气深呼吸心理因素：大气因素：SO2NH3冷空气蒸馏水蒸汽药物及化工物质：心得安阿司匹林等非类固醇类抗炎药亚硫酸盐油漆原料等实验室内吸入剂：高渗液体柠檬酸组织胺乙酰甲胆碱前列腺素F2αCommonAllergens:

-Housedust:mite -Pollen -Animaldander -Microorganisms -Serumprotein/Animalprotein -Antibiotic(penicillin,streptomycin) -Insectpoison将近10%的哮喘病人具有阿司匹林过敏现象。这些病人在服用阿司匹林后的20分钟到3小时间会出现哮喘发作。运动诱发的哮喘和过度通气诱发的哮喘是因为呼吸道失水引起的，气道失水引起支气管黏膜上皮细胞表面液体的渗透压升高，刺激肥大细胞释放炎性介质。当吸入冷空气时，气道温度降低使得失水作用更加明显。

支气管哮喘的临床主要表现支气管哮喘以反复发作的支气管痉挛为特征，经常伴有明显的哮鸣音。典型的哮喘的发作时不难诊断，但在无症状的间歇起或者是不典型发作时诊断具有一定的难度。表现可疑的哮喘病人可吸入乙酰甲胆碱或其他支气管收缩剂进行激发试验来确诊。诊断及免疫学分析技术一、临床诊断典型的支气管哮喘根据其病史、发作时症状和体征不难作出诊断。对于不典型的哮喘，如表现为咳嗽、胸闷的，必须结合一些特殊检查如气道反应性测定，气道舒张试验及PEF昼夜波动率测定，并需排除其它疾病引起的咳嗽、胸闷及呼吸困难。诊断线索临床上凡遇到下述情况当考虑到支气管哮喘的可能性：典型症状反复发作性喘息，呼吸困难，多与接触过敏原，冷空气，物理化学性刺激，上呼吸道感染，剧烈运动有关，可自行缓解或经治疗后缓解。不典型症状：发作性胸闷，顽固性反复发作的咳嗽。同时有其他过敏性疾病，如过敏性鼻炎、湿疹。具有哮喘或其他过敏性疾病家族史。

诊断标准1.

反复发作喘息，呼吸困难，胸闷或咳嗽，多与接触多种变应原，冷空气，物理，化学刺激，病毒性上呼吸道感染，运动等有关。2.

发作时，双肺可闻及散在或弥漫性，以呼气项为主的哮鸣音，呼气项延长。3.

上述症状可自行缓解或经治疗后缓解4.

症状不典型者（如无明显喘息或体征）应至少具备以下一项试验阳性。（1）支气管激发试验或运动试验阳性（2）支气管扩张试验阳性（FEV1增长15%以上）。（3）PEF日内变异率或昼夜波动率≧20%除外其他疾病引起的喘息，胸闷，咳嗽。

二、病因学诊断

支气管哮喘是一种病因极其复杂的容易反复发作的疾病，如能找到确切病因，采取适当措施去除诱因可有效的减少哮喘发作，因而在做出哮喘诊断基础上应对具体病因作出诊断，以便有的放矢地采取不同的治疗方案，有效地控制其环境或改变生活方式。一、详细询问病史，重视每次哮喘发作的诱因，尤其是前次发作的诱因、缓解办法、哮喘发作季节、与生活、工作环境的关系、与饮食习惯的关系、与用药的关系。二、根据病史提供的线索进行过敏原皮试，进一步明确过敏原。

三、有条件并且有必要时还可以进一步进行支气管激发试验。四、某些体外试验如放射性变应原吸附试验（RAST），酶联反应吸附试验（ELISA），嗜碱细胞组织释放试验（HRBT）、嗜碱细胞脱颗粒试验（BDT）也有助于哮喘病因诊断，有条件的也可进行。哮喘的免疫学分析技术哮喘的免疫学检测大致可分为特异和非特异的免疫学检测。特异性免疫试验主要包括体内过敏原试验、体外特异性IgE检测、嗜碱性细胞释放能力检测。

特异性免疫试验一、体内过敏试验（一）过敏原皮试过敏性哮喘患者产生的针对某一种或多种过敏原的IgE或IgG4与皮肤黏膜下层的肥大细胞、嗜碱性细胞Fc受体结合。局部接触过敏原后引起I型变态反应，从而使局部充血、水肿，形成风团和红晕等临床表现，故通过皮试来检测过敏性哮喘患者的过敏原以及机体的敏感状态和脱敏治疗的疗效。

LaboratoryTesting 1.Skintest(Pricktest)

AllergenicserumNormalskin(human)allergenWheal&Flare

常用的过敏原皮试法有皮内试验、点刺法、皮试的部位一般在上臂的伸侧，也可在大腿或背部。1.皮内试验（intradermaltest）：用不同浓度的过敏原皮试液注入皮内0.02ml，使之形成直径为３～4mm的皮丘。皮内法敏感、准确、重复性好，但由于其注入抗原量较多，高敏的病人可能引起哮喘发作或过敏性休克，因此有一定的危险性，该试验的假阳性率也较高。

２．点刺试验（pricktest）：所用过敏原皮试液的浓度为皮内法的10～100倍。在皮试部位滴一滴过敏原皮试液，然后用特制的电刺针在滴有皮试液的皮肤中央进行点刺，点刺的深度以不出血为度。点刺法较为简单，病人的痛苦较轻，比较安全，假阳性率也较低，但该法敏感性不如皮内试验。

过敏原皮试同其他方法比，具有敏感性高，检测速度快，重复性好，操作简单，费用低的特点。但是，支气管哮喘的靶器官是在支气管，而不是在皮肤。因此，过敏原皮试的结果与实际上引起患者支气管哮喘发作的过敏原种类及其反应程度之间有一定的差距。（二）激发试验(provocationtest)激发试验包括支气管激发试验和鼻黏膜激发试验。对于一些皮肤反应过强或过弱以及皮试结果与临床不符的患者可进一步采用激发试验。

1.支气管激发试验(bronchialprovocationtest,BPT)，ＢＰＴ通过让患者吸入过敏原后观察患者有无哮喘发作及肺通气功能的变化情况，从而明确引起哮喘发作的过敏原种类以及机体对其敏感程度。ＢＰＴ直接以支气管黏膜作为靶器官，对引起哮喘发作的过敏原及机体敏感状态的诊断不仅直接而且敏感准确。同一种待测过敏原，如果皮试结果与ＢＰＴ结果相矛盾，则以ＢＰＴ测试结果为准。但本法也存在着一些不足：①引起敏感病人支气管哮喘发作的危险性大②需要有专门的仪器和设备③每次激发只能采用一种过敏原，因而检验效率低。ＢＰＴ也存在一定的假阳性率。眼激发试验(ophthalmicprovocationtest)

在一侧眼中滴如一定浓度的过敏原皮试液，其阳性反应为眼刺痒感、流泪，结膜充血水肿。眼激发试验比较简单，直观。但过敏原稀释液，纯净的过敏原粉末对结膜的非特异刺激作用，易出现假阳性结果。此外，具有强刺激的过敏原切不可采用此法。

鼻黏膜激发试验（nasalprovocationtest）用两张0.5cmХ1cm大小的滤纸片浸湿过敏原液或不含过敏原的对照液分别置于两侧鼻甲的前端。阳性表现为鼻痒、鼻塞、喷嚏、流涕等症状，检查可见接触过敏原侧鼻腔黏膜苍白、水肿，鼻腔中有大量浆液性分泌物。鼻黏膜试验的结果较为直观、可靠，其与临床相符率比皮试高，但该试验每次只能检测一种抗原，检验效率低。二、特异性IgE抗体的检测

通过检测特异性IgE抗体来明确过敏原。检测的方法包括：（一）放射性变应原吸附试验（radioallergosorbenttest,RAST），原理是：将待测过敏原结合于固相聚合体，聚合体上的过敏原与待测血清中特异性IgE相结合，形成聚合体-过敏原-特异性IgE的复合物。当加入用同位素标记的抗IgE抗体后，进一步结合形成聚合体-过敏原特异性IgE-同位素标记抗IgE抗体的大复合物。用λ-计数器测定整个大复合物的放射活性。待测血清中的特异性IgE的浓度与大复合物的放射性活度成正比。由此判断待测血清中特异性IgE的水平。（二）酶联免疫吸附试验(enzyme-linkedimmunosorbentassay,ELISA)，原理是将过敏原吸附于聚苯乙烯小孔后，加入待测的IgE，使过敏原与特异性IgE相结合，形成过敏原-特异性IgE的复合物。再加入酶标的抗人IgE抗体，形成过敏原特异性IgE-酶标抗人IgE的复合物。最后加入酶的底物，酶解有色底物形成有色产物，根据颜色深浅测出特异性IgE的含量。同RAST相比，ELISA具有简便，快速，安全的优点，而且价格便宜，可避免接触同位素；同时，酶标抗体相对稳定，可以长期保存；在准确性方面，ELISA同RAST，BPT过敏原皮试的结果符合率高，故而得到广泛的应用。三、嗜碱性粒细胞释放能力的体外检测

嗜碱性粒细胞释放能力(humanbasophil

releasability,HBR)是指嗜碱性粒细胞在应答各种刺激时释放化学介质（脱颗粒）的能力。支气管哮喘的发作与否，并非直接取决于循环中IgE抗体水平，而是取决于已致敏的嗜碱性粒细胞和肥大细胞在各种特异性和非特异性刺激下释放化学介质的能力，这种能力与哮喘发作的严重性成正相关。（一）嗜碱性粒细胞组胺释放试验(histaminereleasefrombasophiltest,HRBT),其原理：人血中的组胺几乎全部存在于嗜碱性粒细胞中。哮喘病人的嗜碱性粒细胞在体外与相应过敏原孵育时，过敏原被嗜碱性粒细胞表面的IgE所识别，产生桥联反应，导致胞浆颗粒释放，从而使组胺也得到释放，应用荧光法或同位素法测定组胺的水平能够反应出患者对某种过敏原是否敏感以及机体的敏感程度。（二）人嗜碱性粒细胞脱颗粒试验(humanbasophil

degranulationtest,HBDT)，HBDT利用嗜碱性粒细胞浆内硫酸肝素颗粒可被甲苯胺蓝和阿利新蓝等碱性染料染色的原理，在加入过敏原后，过敏原与吸附在嗜碱性粒细胞表面的特异性IgE结合，产生桥联反应，可导致嗜碱性粒细胞脱颗粒，从而使被染色的细胞减少。因而，可以通过测定管与对照管中的被染色的嗜碱性粒细胞的计数值的对比来了解过敏原及机体的过敏状况。非特异性免疫试验（一）血清总IgE的检测

IgE是支气管哮喘发病有关的重要的免疫球蛋白。支气管哮喘病人血清中的总IgE常有升高，血清中的总IgE水平的升高也预示了受试者患有支气管哮喘等特应征，目前检测血清IgE的常用方法有纸片放射免疫吸附试验、酶联免疫法、反向被动血凝试验、放免吸附技术、放射单扩散技术等。（二）嗜酸性粒细胞及其介质的检测嗜酸性粒细胞是支气管哮喘发病过程中的重要细胞，它在哮喘迟发相反应中起着关键的作用。哮喘患者支气管肺泡灌洗液和痰液中，嗜酸性粒细胞明显升高，而对于具有双相哮喘反应者同时还伴有血嗜酸性粒细胞的升高。因此，嗜酸性粒细胞的检测成为支气管哮喘免疫学诊断的一个重要方面。目前检测较多的是ECP（三）T淋巴细胞及其亚群的检测肥大细胞和嗜碱性粒细胞是哮喘发病中的重要效应细胞，而T细胞及其亚群与其分泌的多种细胞因子对这两种效应细胞的分化、成熟和介质的释放起着十分关键的作用。支气管哮喘病人在过敏原激发后，外周血CD4+的T细胞迅速降低，支气管肺泡灌洗液中CD3+、CD4+、CD8+的T细胞则增加。过敏性哮喘严重发作时，CD4+的T细胞表面活化标志白细胞介素2受体（IL-2R）、II型组织相容性抗原（HLA-DR）和极迟反应抗原（VLA-1）明显表达增多，因此，对T细胞亚群极其活化状态的检测有助于了解支气管哮喘的发病机理，严重程度以及评价机体的免疫状态。（四）细胞因子及其受体的检测支气管哮喘是一种慢性的炎症，而哮喘气道炎症中各种细胞的功能，细胞间的相互作用及细胞的生长和分化分别受到各种细胞因子的调节。与哮喘发病关系密切的细胞因子有IL-3、IL-4、IL-5、GM-CSF、MCP-1、ICAM-1、VCAM-1等。

治疗原理由于哮喘是一种慢性气道炎症，因此治疗哮喘关键在于抗炎以防止发作，在发作时则需快速缓解症状。方法包括环境控制、药物治疗以及免疫治疗等。A．环境控制：首先应该避免烟雾、粉尘、气体等刺激物，经诊断对动物皮毛、羽毛、霉菌和屋尘过敏的应当在日常的环境中彻底将这些物质清除。B．药物治疗：分为长期控制药和快速缓解药1.β2受体激动剂分为短效和长效2.黄嘌呤类药尽管此药并不十分被推崇，当与β2受体激动剂合用时仍能显示明显的支气管扩张作用。

3．糖皮质激素吸入与口服剂型长期吸入激素是是预防哮喘发作的最基本治疗措施。这种长效的激素吸入剂对肾上腺皮质的抑制作用较轻微，全身的副反应也很少，但这种药不适用于哮喘的急性发作。4．色甘酸钠和尼多考米这两种药物被公认为能够抑制肺内速发高敏反应的介质释放，通常吸入给药，多用于哮喘的长期预防。

C.脱敏疗法（特异性免疫治疗）脱敏疗法是支气管哮喘综合治疗的一个重要组成部分，配合其他的药物治疗可以受到比单药治疗更加好的疗效。脱敏治疗主要用于哮喘的预防和长期的治疗，经治疗3~5年后病人往往可以终生收益。

经临床实践证实脱敏治疗可以改善哮喘病人的临床症状，降低气道反应性和纠正某些免疫功能紊乱。近年来的研究结果提示：脱敏可以抑制由变应原吸入诱发的迟发相哮喘反应，同时还能有效的纠正特异性气道高反应和非特异性气道高反应。指在确定过敏性疾病患者的过敏原后，将该过敏原制成抗原疫苗并配制成各种不同浓度的制剂，经注射或舌下给药途径与患者反复接触，剂量由小到大，浓度由低到高，逐渐诱导患者耐受该过敏原而不产生过敏反应。治疗时间一般为3-5年。WHO在1998年颁布的一项指导性文件指出脱敏治疗是能影响过敏反应疾病自然进程的唯一治疗方法，可合理使用。并将过敏原提取液改名为过敏原疫苗，以强调其预防作用。特异性免疫治疗(specificimmunotherapy,SIT)特异性免疫治疗的免疫学机制①抑制IgE的合成降低血液循环中特异性IgE水平：在常规免疫治疗，血清特异性IgE浓度首先升高，几个月后逐渐下降到基线水平，同时伴有嗜碱粒细胞释放组胺或靶器官敏感性降低。花粉免疫治疗可以抑制季节性特异性IgE增加免疫治疗的机理②产生特异性封闭IgG4：作用模式是IgG抗体发挥阻滞抗体作用，认为通过反复给患者注射特异性抗原，可以在体内产生相应的封闭性抗体，即所谓“抗体封闭”的理论。该理论推测IgG4和IgE竞争结合变应原，阻滞IgE依赖的肥大细胞激活特异性免疫治疗的免疫学机制