什么是嗜酸性粒细胞?

嗜酸性粒细胞是数目第二多的粒细胞,占循环粒细胞的 1-3 % ,骨髓中的 ~6%。嗜酸性粒细胞提供宿主对寄生虫感染和过敏性疾病的反应。在感染过程中,嗜酸性粒细胞通过脱颗粒作用释放储存在细胞质颗粒中的阳离子蛋白。此外,嗜酸性粒细胞释放细胞因子,包括 IL-10 和 IL-4 ,以调节免疫反应。 

嗜酸性粒细胞的发育和生命周期

嗜酸性粒细胞是过敏性炎症的典型代表,长期以来仅通过其对过敏诱导的气道重塑和寄生虫清除的贡献来界定。与中性粒细胞一样,嗜酸性粒细胞也来源于嗜酸性粒细胞前体(小鼠:Lin- Sca- ckit lo CD34+ IL-5Rα+ Siglec-F TSLRP ST2 ;人:Lin- IL5-Rα+ CD34+ CD38+ IL-3Rα+ CD45RA-)。自前体的嗜酸性粒细胞分化依赖于 IL-5 ,并由 IL-33 和 GM-CSF 支持。有助于嗜酸性粒细胞谱系的关键转录因子包括 GATA-1 、 Helios 、 C/EBPε 、 Aiolos 和 XBP-1 。终末分化的嗜酸性粒细胞由 β1 和 β2 整联蛋白介导,离开骨髓,经血液进入外周。在外周,嗜酸性粒细胞仅存活几天,但在持续的炎症过程中,其存活时间可延长至数周。虽然一些嗜酸性粒细胞可存在于脾脏和肺中(全部 CD45+ 细胞的~1.5%),但大多数嗜酸性粒细胞积聚在胃肠道和其他上皮细胞更新快或干细胞活性高的部位,如胸腺或骨髓。

嗜酸性粒细胞的募集

炎症过程中,嗜酸性粒细胞迁移至炎症部位,这一过程涉及与中性粒细胞类似的机制,其先粘附内皮细胞,然后在损伤后渗出进入间质空间。 在趋化作用的介导下,嗜酸性粒细胞像痕迹导航跟踪一样遵循嗜酸性粒细胞趋化因子信号。值得注意的是,人类表达嗜酸性粒细胞趋化因子 1-3 (CCL11 , CCL24 , CCL26) ,而小鼠仅表达嗜酸性粒细胞趋化因子 1 (CCL11) 和 2 (CCL24)。在稳态下介导嗜酸性粒细胞归巢的信号知之甚少。

嗜酸性粒细胞效应子功能

嗜酸性粒细胞的标志性先天反应是通过脱颗粒释放其杀微生物成分,脱颗粒(至少在人类中)可以以接触依赖的方式发生(例如,针对蠕虫等大型病原体),通过零碎分泌(递送特定蛋白质作为细胞因子进行排泄),或者类似于中性粒细胞,通过细胞溶解或嗜酸性粒细胞细胞外陷阱(EET)形成而排出其布满蛋白质的染色质。嗜酸性粒细胞颗粒产物如主要碱性蛋白(MBP)或 TGFβ 已被证明参与哮喘气道重塑和气道高反应性。

图1:嗜酸性粒细胞激活介质和效应子功能

嗜酸性粒细胞的免疫调节和稳态功能

嗜酸性粒细胞在整个进化过程中一直是保守的,并以稳态存在于各种组织中,这一事实表明了其在体内稳态中的重要性。 尽管嗜酸性粒细胞的数量相对较少(循环白细胞的~1-3% ,在 BM 中为 6%) ,但近年来表明嗜酸性粒细胞确实在组织发育,组织重塑和修复以及影响适应性免疫反应中发挥作用。特别是,组织中驱动 TH2 反应的 IL-4 和 IL-13 的释放似乎取决于驻留的嗜酸性粒细胞。此外,嗜酸性粒细胞可产生大量 IL-10 , IL-8 和 GM-CSF ,以吸引中性粒细胞。肠道嗜酸性粒细胞调节粘膜 IgA 的分泌,最有可能通过产生 TGFβ 和 IL-1α 来调节。嗜酸性粒细胞可通过作为抗原提呈细胞或分泌细胞因子和趋化因子从而吸引树突状细胞和效应 T 细胞来促进适应性免疫。

图2.嗜酸性粒细胞的免疫调节和稳态功能

嗜酸性粒细胞的异质性

血液嗜酸性粒细胞或疾病相关的嗜酸性粒细胞和组织驻留嗜酸性粒细胞在表面标志物表达方面有所不同,从而提出了这些细胞群是否构成不同亚群的问题。例如,肺驻留嗜酸性粒细胞显示 Siglec-F 中 CD101CD62+ 表型,并且与表现为 Siglec-F CD101CD62阴性 的募集嗜酸性粒细胞相比,似乎具有调节功能。在粘膜进行持续上皮更新的肠中,嗜酸性粒细胞组成性表达 CD11c,Ly6G 和 CD44。然而,在肺部驻留的嗜酸性粒细胞中,这些标志物仅在损伤后的发育或气道重塑过程中表达。因此,有证据表明,嗜酸性粒细胞异质性不仅由成熟状态介导,还可能受到位置(器官或器官室)和原位形态发生活性的影响。最后,由于 2 型免疫应答与组织(再)塑造和修复相关,因此该情况下的嗜酸性粒细胞被称为 2 型嗜酸性粒细胞(主要是上皮细胞, SiglecF) ,并代表支气管肺泡灌洗液中的大多数嗜酸性粒细胞。另一方面,参与急性或宿主防御相关炎症的嗜酸性粒细胞通常被称为 1 型嗜酸性粒细胞(主要是基质细胞, Siglec-F 中)。

嗜酸性粒细胞的分离和分析

最容易获得人和小鼠体内嗜酸性粒细胞的来源是血液,而骨髓中的嗜酸性粒细胞数量最多。通过适当的蛋白酶消化组织,可从大多数组织中获得组织驻留的嗜酸性粒细胞。嗜酸性粒细胞的另一个来源是从过敏性哮喘模型小鼠中获得的支气管肺泡灌洗液。在人受试者和小鼠中,嗜酸性粒细胞对 IL-5Rα,CCR3,Siglec-8(人)/Siglec-F(小鼠),EMR1(人)/F4/80(小鼠)和 CD11b 染色呈阳性,并且通过流式细胞术中的高侧散射(SSC)表征。然而,虽然 CCR3 对小鼠中的嗜酸性粒细胞具有特异性,但其在人中也可通过 T 细胞表达。另一方面,在小鼠中,嗜酸性粒细胞和肺泡巨噬细胞表达 Siglec-F ,而其人类中对应物 Siglec-8 存在于嗜酸性粒细胞和肥大细胞上。

表1:嗜酸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
嗜酸性粒细胞MBP分泌人和小鼠
CD193 (CCR3)表面关键表型标志物:人和小鼠
CD170(SiglecF)表面关键表型标志物:小鼠
EDN分泌
EPX分泌人和小鼠
CD9表面人和小鼠
CD15表面人和小鼠
CD24表面人和小鼠
CD35表面人和小鼠
CD43表面人和小鼠
CD64表面人和小鼠
CD116表面人和小鼠
CD123表面人和小鼠
CD125表面关键表型标志物:人和小鼠
CD126表面人和小鼠
CD244表面人和小鼠
FceR1表面人和小鼠

 

CD193 是七个跨膜 G 蛋白偶联受体(GPCR)家族的成员,是一种受体趋化因子嗜酸性粒细胞趋化因子-1 (CCL11), 嗜酸性粒细胞趋化因子-2(CCL24),嗜酸性粒细胞趋化因子-3(CCL26)和 MCP-4(CCL13)的高亲和力趋化因子,但也有研究报告可结合 RANTES , MCP-3 和 MCP-4。CD193 在嗜酸性粒细胞表面高度表达,是负责调节嗜酸性粒细胞迁移和功能的关键嗜酸性粒细胞趋化因子受体。除嗜酸性粒细胞外, CD193 还在 CD4+ TH2 细胞,嗜碱性粒细胞,肥大细胞,单核吞噬细胞,血小板, CD34+ 造血祖细胞和气道上皮细胞上表达。

图 3.通过流式细胞术使用细胞标志物 CD193 (CCR3)鉴别人嗜酸性粒细胞。 正常人外周血细胞用 抗人 CD16 FITC (货号 11-0168-42)和 小鼠 IgG2b K 同型对照 PE (货号 12-4732-81)(左)或 抗人 CD193 (CCR3) PE(右) (货号 12-1939-42) 进行染色。对粒细胞设门进行分析。

Siglec F 是属于Ig超家族的细胞表面凝集素,其与在各种细胞类型上常见的含有唾液酸的糖复合物结合。其主要在嗜酸性粒细胞和肺泡巨噬细胞上表达,也有报告称未成熟的粒单核细胞上该受体的水平较低。小鼠 Siglec F 是人 Siglec 8 的功能性直系同源物。然而,与人 Siglec 8 不同,小鼠 Siglec F 在肥大细胞上不表达。

图4.通过流式细胞术使用细胞标志物鉴别小鼠嗜酸性粒细胞, CD170 (Siglec F)。 巯基乙酸诱导的小鼠腹膜渗出液细胞用 抗小鼠 F4/80 抗原 APC(货号 17-4801-82)和 0.03 µg 大鼠 IgG2a K 同型对照 PE (货号 12-4321-80)(左)或 0.03 µg 抗小鼠 CD170 (Siglec F)PE (右)(货号 12-1702-82) 进行染色。分析涉及可固定活力染料 eFluor 450(货号 65-0863-14)测定的活细胞总数。

仅供科研使用,不可用于诊断目的。