什么是嗜碱性粒细胞?

嗜碱性粒细胞在粒细胞亚型中最罕见且最不典型,占循环白细胞的不到 1%。 嗜碱性粒细胞与 肥大细胞具有许多相似的功能,包括高亲和力 IgE 受体的表达和活化时分泌组胺 (图 1)。相比之下,嗜碱性粒细胞几乎只存在于循环中,而肥大细胞更可能驻留于组织中。嗜碱性粒细胞是唯一含有组胺并分泌包括 IL-4 在内的某些细胞因子的循环白细胞。

嗜碱性粒细胞的发育

嗜碱性粒细胞最初被认为是迁移到组织中成熟的肥大细胞的循环前体,现在被认为是源自骨髓的独特造血谱系。虽然人们知道其来源于粒细胞/单核细胞祖细胞群中的祖细胞,但嗜碱性粒细胞分化和发育的确切机制尚不清楚。。嗜碱性粒细胞的体外小鼠研究表明, IL-3 和 TSLP 均可彼此独立地驱动嗜碱性粒细胞从祖细胞分化,并且响应这些细胞因子而衍生的细胞之间存在表型差异。 然而, IL-3 和 TSLP 均也被证明对于嗜碱性粒细胞的发育是非必需的,这进一步证明了我们对嗜碱性粒细胞发育途径的理解仍不完整。

嗜碱性粒细胞效应子功能

嗜碱性粒细胞表达高亲和力 IgE 受体(FcεRI),该受体与针对寄生虫感染和过敏原分泌的 IgE 免疫球蛋白的 Fc 区域结合。 IgE 与嗜碱性粒细胞表面的 IgE 受体(FcεRI)的交联导致嗜碱性粒细胞脱粒和释放炎性介质。 立即脱粒导致炎症介质的释放,如组胺,一种促进血液流向组织并驱动炎症病变肿胀、疼痛和发红的血管舒张剂,以及蛋白酶。 随后的分泌物包括新合成的细胞因子,趋化因子和白三烯,如 LTC4 (白三烯 C4),后者是炎症的脂质介质。

嗜碱性粒细胞在诸如蜱虫和蠕虫的体外寄生虫感染的 2 型免疫应答中起着关键作用。 在这些情况下,嗜碱性粒细胞被认为是 IL-4 和 IL-13 的重要来源,后两者是 Th2 T 细胞和 M2 巨噬细胞分化的重要驱动因子。嗜碱性粒细胞介导的 2 型反应及其激活的细胞有助于寄生虫清除和宿主防御。 此外,嗜碱性粒细胞作为抗原呈递细胞的潜在作用已被提出,但仍在研究中。 其他嗜碱性粒细胞激活受体和分泌物的示意图见图 2 。  因嗜碱性粒细胞与肥大细胞具有许多重叠的功能,在图 1 中可以找到其相似和差异图。

过敏和自身免疫的嗜碱性粒细胞

嗜碱性粒细胞与多种过敏反应有关,可在皮肤、胃肠道和呼吸系统过敏中观察到嗜碱性粒细胞的积聚。 通过浸润性嗜碱性粒细胞分泌 IL-4 被认为是在这些情况下驱动 Th2 细胞介导的炎症的因素之一。嗜碱性粒细胞耗竭被证明可改善小鼠模型中的过敏性炎症,并且抗 IgE 疗法已被用于治疗人类中的一些过敏性疾病。 因长期以来,人们认为肥大细胞由于存在于受影响的组织中,在急性应答中起着更大的作用,嗜碱性粒细胞在过敏中的具体作用尚未明确定义。 然而,嗜碱性粒细胞能够驱动过敏性促 Th2 应答,这可能是导致晚期过敏性炎症的关键因素。

在某些自身免疫性疾病包括系统性红斑狼疮和炎症性肠病中观察到嗜碱性粒细胞激活。 观察到嗜碱性粒细胞在炎症部位积聚,其中细胞出现CD203c上调,CD203c是激活和脱粒的指标。 嗜碱性粒细胞可通过增强 Th2 应答以及释放组胺和其他效应分子来促进这些疾病的发病机制。

嗜碱性粒细胞的流式细胞术分析

在稳态情况下,嗜碱性粒细胞在外周循环中分布最多,这使得流式细胞术成为表征嗜碱性粒细胞的便捷工具。  表 1列出了相关的免疫表型标志物。也可以在 IL-3 或 TSLP 存在的情况下从骨髓细胞中培养得到小鼠嗜碱性粒细胞,尽管已观察到这样会导致产生的细胞的表型和功能有差异。

嗜碱性粒细胞激活和脱粒也可以通过流式细胞术使用嗜碱性粒细胞活化试验(BAT)进行研究,该试验测量 IgE 在实验抗原存在的情况下激活嗜碱性粒细胞的能力。 在 BAT 中,嗜碱性粒细胞通常作为全血混合细胞群的一部分,暴露于潜在过敏原,然后通过流式细胞术分析激活标志物的上调,并与未接受刺激的细胞进行对比。 虽然有多种标志物或信号蛋白可用于此分析,但其中CD63和CD203c是常用的,两者被认为是脱粒的代表性标志物。 BAT 的临床应用包括食物和其他环境过敏诊断,潜在药物过敏研究以及嗜碱性粒细胞功能机制研究。

表1:嗜碱性粒细胞标志物的非详尽列表

细胞亚型标志物定位物种
泛粒细胞CD11b表面人和小鼠
CD13表面
CD15表面
CD16/32表面小鼠
CD32表面
CD33表面
嗜碱性粒细胞IL3Ra (CD123表面关键表型标志物:人和小鼠
2D7胞内
IL-4分泌人和小鼠
FceR1表面关键表型标志物
IL-13分泌人和小鼠
组胺分泌人和小鼠
CCL3(MIP-1α)分泌人和小鼠
CD9表面人和小鼠
CD11a表面人和小鼠
CD13表面人和小鼠
CD16表面
CD25表面人和小鼠
CD33表面人和小鼠
CD38表面人和小鼠
CD43表面人和小鼠
CD63表面人和小鼠
CD88 (C5a 受体)表面人和小鼠
CD125表面人和小鼠
CD154 (CD40 配体)表面人和小鼠
CD192  (CCR2)表面人和小鼠
CD203c表面
CD218 (IL-18R)表面人和小鼠
CD282 (TLR2)表面人和小鼠
CD284 (TLR4)表面人和小鼠
CD286 (TLR6)表面人和小鼠
CD294 (CRTH2)表面人和小鼠
CD281 (TLR1)胞内人和小鼠
CD289 (TLR9)胞内人和小鼠
C/EBPα胞内人和小鼠
GATA-2胞内人和小鼠

 

图3:使用流式细胞术和嗜碱性粒细胞标志物鉴别人嗜碱性粒细胞, 2D72D7 是一种仅由人嗜碱性粒细胞表达的抗原。2D7 是一种仅存在于人嗜碱性粒细胞分泌颗粒中的 7.2-7.5 kDa 蛋白。激活后,嗜碱性粒细胞可脱粒,从而减少可用于染色的 2D7 抗原的量。正常人外周血细胞用 抗人 CD123 APC (货号No. 17-1239-42) 进行表面染色。然后使用细胞内固定液和透化缓冲液套装(产品编号 88-8824)对细胞进行透化处理,并用 小鼠 IgG1 K 同型对照 PE (货号 12-4714-82) (左) 或 抗 2D7 (人嗜碱性粒细胞标志物 PE) (货号 12-9748-42)(右)进行胞内染色。该抗体不染色肥大细胞。对淋巴细胞设门进行分析。

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