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支气管哮喘（哮喘）是一种过敏原引起的由嗜酸性粒细胞（eosinophil，Eos）、肥大细胞、T淋巴细胞等多种细胞和细胞组分参与的气道慢性炎症性疾病。其临床特点为气道高反应性（hyperresponsiveness，AHR）及可逆性的气流受限。导致哮喘发病的主要原因是Eos在气道局部的大量聚集，且Eos作为哮喘的炎症效应细胞，其数量与哮喘的严重程度密切相关，该观点是长期以来对哮喘和Eos的认识。然而随着现代科研的进步，Eos的功能被深入研究，目前已知Eos除作为过敏性炎症等疾病的效应细胞外，还具备多种免疫调控功能。

本文将从Eos的功能展开，结合近年来对哮喘病理生理学研究的典型报道，以及针对Eos的哮喘生物学靶向治疗，深入探讨其与哮喘之间的关系。本文主要分为三个部分：1）Eos的结构和生物学功能。2）Eos在哮喘病理过程中的调控作用研究进展。3）Eos与哮喘的生物学靶向治疗。

Eos的结构和生物学功能特点

01

Eos的细胞学结构特点

Eos是由德国免疫学家Paul Ehrlich在1879年发现的，是成熟的白细胞的一种，因其胞浆中含有的粗大的、排列紧密的嗜酸性颗粒而得名。Eos在光镜下的细胞学特点：从外周血中分离出来的Eos和中性粒细胞（neutrophil，Neu），通过瑞氏吉姆萨染色后，可见Eos胞浆内充满了嗜酸性染色的颗粒，而Neu则为胞浆浅染。人与鼠来源的Eos区别主要是细胞核的形状，人Eos多为分叶核，鼠则多为杆状核。在Eos的透射电镜图片中，可清晰看到分叶状细胞核和胞浆内的分泌型颗粒，其中Eos最具特征性的颗粒蛋白－主要碱性蛋白（major basic protein，MBP）位于颗粒的致密中心区。颗粒的周围区密度较低，主要包含Eos的其他阳离子蛋白，如嗜酸粒细胞髓过氧化物酶（eosinophil peroxidase，EPO）等诸多细胞因子，生长因子和酶 [1-3]。

Eos的细胞表面生物学特征是表达一系列广谱的细胞因子受体，如趋化因子受体（CXCR／CCR家族）、生长因子受体、粘附蛋白相关受体等，主要介导细胞粘附、生长、活化、迁移和模式识别等作用，该结构特征有助于Eos与周围环境交互作用。这种交互作用主要是Eos受到外界刺激后进行的脱颗粒反应，该过程通过形成嗜酸粒细胞sombrero囊泡（EoSVs）或者脂质体的形式进行 [4]。

02

Eos的分化来源

作为一种成熟的白细胞，Eos来源于骨髓中的造血干细胞（hematopoietic stem cells, HSC），经过一系列向粒单核系的分化过程，最终在白细胞介素5（interleukin-5, IL-5）的诱导下，分化为成熟的Eos。在这个阶段中，Eos祖细胞的发现也尤为重要，在2005年的一篇Journal of Experimental Medicine杂志论文中，最早报道了Eos的祖细胞（eosinophil lineage-committed progenitors, Eop），其流式细胞学标记为：CD34+lin-Sca-1-c-KitlowIL-5Ra+，将这部分细胞分离出来后，在体外以IL-5诱导后，可以分化为典型的，成熟的Eos [5]。

03

Eos对其他白细胞种类的

生物学调控功能

Eos不仅可以对胞外微环境的刺激产生一系列胞内信号反应，对其他白细胞也有重要的调控作用：如Eos表面表达主要组织相容性抗原II类分子（major histocompatibility antigen II, MHC II），承担抗原提呈作用向辅助性T细胞（T helper, Th）细胞提呈抗原 [6]；Eos分泌的一些特定趋化因子，可以促进Th2细胞的趋化 [7]；促进B细胞免疫球蛋白M（Immunoglobulin M, IgM）的产生 [8,9]；维持骨髓浆细胞的稳态和存活 [10]；促进树突状细胞的成熟；促进肥大细胞的存活和组胺的释放 [11] 等。

Eos在哮喘病理过程中的调控作用研究进展

01

哮喘的治疗现状

哮喘是世界上最常见的慢性病之一，目前全球有3亿多哮喘患者，中国哮喘患者已超过3000万。哮喘发病率的增长以每20年翻一倍到比率上升，给患者家庭以及整个社会产生了严重的经济负担。我国是哮喘死亡率最高的国家之一，尽管依照全球哮喘防治创议（GINA）指南的推荐治疗方案，但仍有部分哮喘患者未得到控制。目前以吸入型糖皮质激素为首选的治疗方案可以较好的控制哮喘的症状，但尚不能完全根治。

02

哮喘的典型病理生理学机制：

Th2/Eos免疫炎症反应

过敏原吸入肺内后，经过气道上皮下的抗原提呈细胞如巨噬细胞，树突状细胞等的提呈作用，激活Th2淋巴细胞 [7]；Th2分泌出IL-3、IL-5、粒-单核系集落刺激因子（GM-CSF）等，促进了骨髓中Eos的分化和成熟；同时Th2和气道上皮细胞等分泌Eos的趋化因子CCL-11 [12]等，将Eos经外周血循环募集到肺的炎症局部。聚集在气道周围的Eos释放其特异性的胞质颗粒蛋白如MBP、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白（eosinophil cationic protein, ECP）等破坏气道上皮细胞等局部组织 [13]；释放IL-4，IL-13等炎症因子，刺激杯状细胞增生，粘液高分泌以及AHR的产生 [14]；长期的慢性炎症过程中，Eos还分泌转化生长因子-β（Transforming growth factor-β，TGF-β）等与组织修复有关的蛋白，导致局部平滑肌增生，纤维沉积等病理现象 [15, 16]。

03

Eos直接引起哮喘的炎症发病

2003年，沈等报道在IL-5 KO小鼠中构建鸡卵清蛋白（ovalbumin, OVA）诱导的哮喘模型，或使用IL-5中和抗体干预小鼠哮喘模型，两处理组的支气管肺泡灌洗液（BALF）和支气管周围的Eos数目明显下降，甚至降低到和对照组相同的水平，对这些小鼠给予Eos过继后，观察肺组织切片的MBP染色和黏液染色，发现Eos重新也聚集到肺组织局部并引发炎症和黏液分泌反应，该研究说明Eos可直接引起哮喘的发病过程 [17]。

2004年，James Lee团队首次报道了Eos先天性缺失小鼠（Epo-DT转基因小鼠，Eos-null）的哮喘模型分析，该小鼠肺组织内的Eos几乎全部消失。在对比野生型和Phil小鼠的哮喘模型炎症中可发现，肺组织切片中无MBP阳性细胞（Eos），黏液也几乎完全缓解，AHR的表现也得到完全缓解 [18]。该研究同样说明Eos与哮喘发病的前后关系。

以上两个研究说明，在Eos减少和缺失情况下，哮喘的气道炎症几乎消失，提示哮喘的气道炎症完全依赖于Eos的存在，即Eos直接引起哮喘发病。结合Eos的多种免疫调控功能，其在哮喘病理过程中，是否仅仅起到炎症效应作用？

04

Eos在哮喘炎症中的新调控机制

——通过影响造血系统稳态

在Eos-null小鼠中构建哮喘模型，其气道炎症等表现完全被抑制，表现为多种类型炎症细胞聚集、气道黏液分泌以及气道高反应性均接近完全缓解。据此推测，Eos在炎症过程中，对其他炎症细胞的募集及炎症的整体或许有调控作用，这是一个很重要的科学问题。

2018年，沈等的研究在小鼠哮喘模型中，发现HSC的稳态被破坏，造血重建功能的下降，且这个过程是Eos依赖性的。表现为模型小鼠体内Eos数目明显高于对照小鼠，骨髓中HSC数目增多，但是体外的克隆培养实验显示克隆形成能力受抑制，Eos在这个过程中，一旦高于正常水平，可以直接通过损伤破坏HSC的功能，导致整个炎症效应的变化 [19]。该研究说明，Eos在造血系统中，对HSC的稳态和功能有重要的维持作用，而这也是炎症发生和发展的基础。该研究从Eos对HSC的调控层面，阐述其在炎症中的新的调控角色。

Eos与哮喘生物学靶向治疗

传统的哮喘治疗以吸入型糖皮质激素结合长效支气管扩张剂为首选，能较好的控制哮喘，但尚不能完全根治。尽管按照GINA指南的推荐治疗，仍有接近半数哮喘患者未得到控制，甚至出现危及生命的急性加重发作，这些患者需要新的治疗方法。近几年报道的一些针对Eos及其相关炎症因子的生物学靶向治疗哮喘，已在临床试验中取得较好的治疗效果。其中最典型的是针对IL-5（Reslizumab，Mepolizumab）和IL-5受体（Benralizumab）的单克隆抗体的应用。

01

针对IL-5的治疗

在最初使用Reslizumab／Mepolizumab治疗哮喘的临床研究中，有一些报道提示临床疗效不佳（衡量指标：FEV1的改善，对过敏原刺激的反应以及临床症状的缓解）[20, 21]。在这些研究中，应用单抗可以降低外周血的Eos水平，但是不能完全缓解肺组织中的Eos数目。

后来随着对哮喘分型的认可，针对典型的难治性嗜酸性粒细胞哮喘，开始了新的临床试验研究。2009年，两篇发表于the New England Journal of Medicine的临床试验文章，证实Mepolizumab可缓解复发性的嗜酸粒性细胞哮喘的急性加重和临床表现 [22, 23]。2011年，Reslizumab对于较难控制的嗜酸性粒细胞哮喘治疗的临床试验，也有了较好的疗效 [24]，这些报道比较有说服力的阐述了Eos在哮喘病理过程中的重要作用和作为临床治疗生物学靶点的可能性。

2012年，发表于Lancet的临床研究中，Mepolizumab的给予将难治性、反复发作的嗜酸性粒细胞哮喘患者（621人）的急性加重发作缓解了39~52% [25]；2014年，576位反复发作的嗜酸性粒细胞哮喘患者，50%在使用Mepolizumab治疗后，同时改善了FEV1、急性发作以及临床表现 [26, 27]。2015年，美国食品药品管理局（Food and Drug Administration, FDA）批准Mepolizumab治疗严重哮喘，这也是FDA批准的首个针对Eos的靶向治疗药物。

02

针对IL-5受体的治疗

Benralizumab的应用同样有较好的治疗作用，主要可以明显缓解气道中以及诱导痰中Eos的数目（90~100%），同时改善哮喘的症状 [28, 29] 后续研究也证实Benralizumab可以减少重症哮喘患者的口服激素用量 [30]。在2017年11月，美国FDA也批准了Benralizumab的上市，用于治疗12岁以上具有嗜酸粒细胞表型的重度哮喘患者的附加维持治疗。

除IL-5受体外，目前还有一些针对Eos表面其他受体的靶向治疗，趋化因子受体3（C-C chemokine receptor, CCR3）和嗜酸性粒细胞趋化因子（Eotaxin）；Siglec-8；EMR1（EGF-like module containing mucin-like hormone receptor 1），都即将或已经进入哮喘治疗的临床试验阶段。

综上，针对Eos靶向治疗哮喘的药物研发，也是哮喘研究领域重要的研究方向和热点，而且能实际解决哮喘患者的治疗困难性。

总结与展望

自Eos的发现及其与哮喘之间密不可分的病理效应关系，到应用多种转基因小鼠深入研究Eos在哮喘中的调控作用，到研发出多种针对Eos的靶向哮喘治疗药物，并应用于临床试验，再到筛选出最合适的靶向药物应用到临床，改善哮喘患者的急性发作和临床症状，跨越了一个多世纪的时间。目前，对Eos的研究还在继续，相信Eos还有尚未被发现的新的功能，和在哮喘中更多的未知的调控作用。我们期待更多更新的研究成果的产出，以及更多更有效的生物学靶向药物的出现，给哮喘患者带来更多的福音。

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