呼吸道合胞病毒感染与哮喘的关系

【关键词】 呼吸道合胞病毒 哮喘

　　哮喘的本质是一种慢性非特异性炎症，它与遗传因素和环境因素有关。近年来越来越多的观察表明，在哮喘的形成和反复发作中，呼吸道病毒感染起了很大的作用，其中与人们哮喘发病关系最密切的是呼吸道合胞病毒（RSV）感染。

　　1 流行病学

　　近年来，采用RT-PCR结合血清学检查及病毒培养，证实80%的美国社区9～11岁儿童以及50%～55%的成人哮喘发作与病毒感染有关［1］。显然呼吸道病毒感染是引起小儿及成人哮喘发作的主要原因。在婴幼儿最常见的呼吸道病毒是RSV，有50%的喘息性疾病和80%左右的毛细支气管炎的发生与RSV感染有关。婴儿期RSV急性感染不仅可引起喘息反复发作，而且与日后形成哮喘关系密切。几乎所有的孩子在3岁前都感染过RSV而引发喘息，但只有一些孩子发展成哮喘。婴幼儿的肺功能降低和家人吸烟是喘息发展成哮喘的重要危险因素［2］。另外婴幼儿的特异性体质，有湿疹或过敏性鼻炎病史，血清总IgE或抗原特异性IgE升高及家族过敏史，尤其母亲的哮喘史，都是RSV感染发展成哮喘的危险因素［3］。

　　RSV感染还可以直接诱发或加重哮喘。1997年Robinson等［4］证实RSV感染豚鼠后，至少6周内豚鼠的气道反应性明显增高。2003年Makela等［5］发现，RSV感染经卵蛋白致敏的Balb/c小鼠后，肺组织炎症T辅助细胞因子改变呈Th2反应，豚鼠的气道反应性增高，IgE产生增加。RSV感染引起的气道感染性炎症破坏了气道黏膜上皮，削弱了对变应原的防御能力，导致气道产生高反应性，同时还诱导机体免疫状态发生改变，诱发或加重了哮喘的产生。也就是说，RSV与其他过敏原、遗传因素等相互作用，共同参与了日后哮喘的发生。

　　2 RSV感染诱发哮喘的机制

　　2.1 RSV感染诱发哮喘的机制Th细胞分为Th1和Th2两个亚型。Th1细胞主要分泌IL-2，INF-γ，TNF-β，介导细胞免疫；Th2细胞主要分泌IL-4、IL-5，IL-10和IL-12，介导体液免疫。Th1/Th2比例失调及由此而产生的细胞因子失衡是哮喘发病的重要原因。Kim等［6］研究证实合并RSV感染的哮喘患者较非合并RSV感染者，IL-5明显增加，IL-5/IFN-γ比例明显增高，提示存在Th2型过度反应。另一项试验［7］在检测RSV感染患者鼻咽分泌物多种细胞因子，包括IL-4，IL-10，IL-12，IFN-γ及IL-4/IFN-γ和IL-10/IL-12比例后发现，RSV感染致气道炎症和哮喘发作的机制可能与Th2反应过强和/或Th1反应缺陷（即IFN-γ/IL-4降低明显）有关。上述研究均提示RSV感染哮喘患者主要存在Th1反应缺陷。然而传统免疫理论认为呼吸道病毒感染应该导致Th1反应增强，产生Th1型因子IFN-γ，进而抑制Th2细胞的形成，减少IL-4，IL-5等因子产生，这实际上提示病毒感染对哮喘患者有益，但是临床研究证实RSV感染与哮喘密切相关，而Th2细胞的活化又是哮喘免疫功能调节紊乱的主要特征，目前许多研究仍在继续探索其中的联系。2002年邹毅等［8］报道，单纯RSV感染Balb/c小鼠后肺组织炎症T辅助细胞因子改变呈Th1反应，但经卵白蛋白致敏后再感染RSV，肺组织呈Th2反应，说明RSV与其他抗原相互作用的结果改变了T辅助细胞的选择性活化，使得细胞因子形式由单纯RSV感染的Th1反应转向类似于哮喘的Th2反应。2002年Pala等［9］研究报道，婴幼儿期患严重RSV毛细支气管炎的患儿，7～8岁时取其静脉血分离外周血单个核细胞，给予RSV抗原及过敏原刺激，用ELTSPOT方法测定细胞产生细胞因子IL-4和INF-γ的量，结果显示这组患儿外周血单个核细胞产生IL-4的量明显高于正常对照组，而INF-γ产生的量与对照组无明显差异。对此结果Pala P分析认为，早期严重的RSV感染诱导了Th2记忆T细胞反应，多年以后的RSV再次感染或过敏原的刺激, CD4记忆T细胞即表现出细胞的细胞因子谱，显示Th2优势免疫应答。

　　此外，Aoyagi等［10］从δT细胞的角度研究RSV感染时发现，γδT细胞产生IFN-γ明显减少。综合上述结果，从不同角度探讨会得出异同并存的结论，因此， 需进行大规模的多角度的实验研究，以丰富和完善RSV感染致哮喘发作的免疫机制。

　　2.2 RSV感染与气道炎症机制哮喘的本质是多种细胞、炎症介质及细胞因子参与的慢性非特异性炎症，特征是气道高反应性。呼吸道病毒感染促进炎症反应，增加炎性介质和细胞因子的产生，加强气道高反应性（AHR）。研究证实［11］RSV感染促进中性粒细胞、淋巴细胞和嗜酸性粒细胞等聚集，影响气道上皮细胞屏障功能，并激活上皮细胞及上述细胞产生前炎症因子，如IL、GM-CSF、组胺等。Mcnamara等［12］检测RSV感染哮喘患者BALF，发现IL-9明显增加(哮喘易感性的重要因子)，并进一步证实来源于中性粒细胞；IL-13是致敏原诱导AHR的重要介质。Park等［13］发现致敏小鼠合并RSV感染后，应用IL-13抑制剂，AHR可明显减弱，此项实验可为哮喘患者提供了预防病毒感染诱发哮喘急性发作的新途径。且有研究证实RSV感染IL-13介导AHR是依赖STAT6信号转导通路在RSV感染致气道炎症及哮喘发作起重要作用［14］。ET-1是引起气道收缩的主要炎性介质，RSV感染患者ET-1血浆水平明显高于非感染者［15］。

　　此外，缓激肽、组胺、NO、ICAM-1等［11,16］介质也参与这一机制。可见， RSV感染致哮喘发作涉及多种炎症因子及多条途径。

　　2.3 RSV感染与上皮细胞的损伤上皮细胞是RSV感染的局灶点和宿主细胞，它可以启动非特异免疫。研究表明，气道上皮不仅具有简单被动的屏障功能，而且具有非常活跃的代谢功能，气道上皮可产生NO等，调节气道平滑肌的紧张度，病毒感染造成气道上皮坏死，因NO减少不能对抗气道平滑肌的收缩，造成气道狭窄［17,18］；另外，RSV感染使纤毛上皮细胞脱落，纤毛清除能力降低；病毒感染使血管通透性增加，结果导致气道大量黏液、细胞碎片、血浆渗出物等堆积，以及侵入气道的炎性细胞填充细支气管、肺泡，使之闭塞，加重哮喘［19］。

　　气道上皮细胞是RSV感染的主要场所和最初感染阶段细胞因子的来源。随着RSV在上皮细胞复制，大量的RSV通过气道分泌物，进入肺组织周围，激活肺内的单核细胞分泌促炎细胞因子。体外实验证实RSV感染时气道上皮细胞分泌多种细胞因子如粒-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF），IL-6，IL-8、调节激活正常T细胞表达分泌因子（PANTES），IL-11，巨噬细胞炎性蛋白、单核细胞趋化蛋白等。RSV还可诱发上皮细胞的氧化应激，刺激趋化因子产生，促进炎性细胞(如嗜酸细胞、中性白细胞、淋巴细胞、嗜碱细胞)进入气道。而这些炎症细胞可进一步释放多种活性物质，促进和放大炎症，加重病毒气道上皮的损伤。病毒感染，引起神经内肽酶活性降低，降解缓激肽的能力下降，以及缓激肽的表达神经激肽受体改变。此外，病毒感染还降低组胺N-甲基转移酶的灭活，共同引起支气管收缩和血管通透性增加［20］。这些发现表明，在病毒诱发的喘息和哮喘加重中，气道上皮细胞的受损会间接导致气道炎症，造成支气管持续性痉挛，形成气道高反应（BHR）、促进气道阻塞［19，21］。2.4 RSV感染与气道神经调控机制动物实验证实，RSV感染可以导致豚鼠肺组织β肾上腺素能神经受体功能降低［10］、M胆碱能神经受体数量及功能上升［22］，导致气道高反应性。非胆碱能神经（eNANC）的神经递质如P物质、神经激肽A等释放增加，非肾上腺素能神经（ iNANC）的神经递质如血管活性肠肽等释放减少，也是引起气道高反应性及气道炎症的重要因素。P物质是由eNANC分泌的一种具有较强气道致炎效应的速激肽，通过作用于肺组织靶细胞膜上的NK1受体而发挥炎性效应，引起气道黏膜水肿、毛细血管渗透性增加及气道黏液高分泌而导致气道通气障碍，诱使喘息发作。2002年Piedimonte等［23］通过RT-PCR方法测定， RSV感染后，兔肺组织靶细胞膜上的NK1受体mRNA量增加，P物质与NK1受体的亲和力也随之增加，大大提高了P物质的生物学效应。研究还发现，在炎症消退、RSV在肺组织内被清除后，P物质含量以及NK1受体表达增加仍持续较长时间，这可能是RSV感染后气道高反应性长期存在的机制之一，与RSV感染后喘息反复发作有关。

　　2.5 RSV感染与卫生学说RSV感染引起婴儿小气道炎症和阻塞，导致咳嗽和喘息，增加哮喘患病的危险，然而并非所有3岁前感染过RSV的婴儿都会发展到哮喘，提示可能有其他因素如遗传因素参与等。在西方国家，卫生条件的提高反而导致了过敏性疾病和儿童哮喘的高发生率，因而提出了卫生假说。此假说认为对环境微生物的低暴露率，会增加免疫系统的过敏反应，在接触多种病原体后会导致Th1细胞因子的产生，从而对过敏性哮喘产生保护力。然而并不是所有的病例都是如此，RSV感染后儿童哮喘发病率增加即与此假说不符。因为RSV入侵机体后，既是感染原，又是过敏原，不仅可以诱发气道的非特异性炎症，还可引起气道变应性炎症，刺激机体不断产生特异性IgE，构成Ⅰ型变态反应，参与气道炎性介质的释放，增加炎性细胞的趋化性，双重炎症导致气道高反应性产生。所以RSV感染不但不会抑制，反而会增加儿童哮喘的发病几率。

　　3 RSV感染的预防和治疗

　　由RSV诱发和加重的哮喘，除哮喘的规范治疗外，应包括针对病毒呼吸道感染的预防和抗病毒治疗。目前对RSV性哮喘可采用的静脉用免疫球蛋白和人源性中和RSV F蛋白的单克隆抗体palivizumab。抗病毒RSV药物存在的缺陷是一旦临床症状和体征出现，病毒复制就已经开始，因此抗病毒药物只在一定程度上缓解临床症状和缩短患病时间。有人认为，预防性给予抗病毒药物可能是最有效的措施。对疫苗的使用目前只有流感疫苗是安全有效的，而RSV尚无理想的疫苗可用。考虑到RSV感染的发病率和死亡率，研制RSV疫苗显得尤为突出。此外，哮喘患者合并病毒感染种类较多，甚至同时有多种病毒感染，因此一种疫苗接种难以发挥理想效果，建议根据病毒感染情况及哮喘病情联合使用疫苗。

　　4 展望

　　RSV感染是诱发婴幼儿及部分成人哮喘发作或加重哮喘的主要原因，其致病机理错综复杂，因此预防和治疗RSV感染以防治哮喘发作仍是当前的重要课题。本文阐述了RSV感染的流行病学及其感染对机体免疫机制、气道炎症机制、上皮细胞的损伤、气道神经调控机制、卫生学说等方面的影响以及RSV感染的致病机制与哮喘发生的关系,是为了在RSV感染后给予适当的干预治疗,减轻感染后的炎症反应,降低哮喘的发病率。RSV感染的治疗方面虽有较多的临床和动物实验，但均存在局限性，尚未达到令人满意的程度，现有的实验主要从大体组织或离体实验来研究, 没有进一步从免疫病

理学角度探讨两者的关系。此外对RSV动物哮喘模型进行的系统、完整的研究较少，可能是由于感染性支气管哮喘动物模型的发病率较低之故。因此应制备症状上典型、方法学上稳定、指标上完善的RSV哮喘模型，以期更好地为支气管哮喘预防与治疗服务。

【参考文献】
　　［1］Pattemore PK,Johnston SL,Bardin PG.Viruses as precipitants of asthma symptoms［J］.Clin Exp Allergy,1992,229(3)：325.

　　［2］Martinez FD, Wright AL, Taussig LM, et al. Astham and sheezing in the first six years of life［J］. N Engl J Med,1995,332:133.

　　［3］Martinez F. Maturation of immune responses at the beginning of asthma［J］. J Allergy Clin Immunol,1999,103:355.

　　［4］Robinson PJ, Hegele RG, Schellenberg RR. Allergic sensitization increases airway reactivity in guinea pigs with respiratory syncytial virus bronchiolitis［J］. J Allergy Clin Immuno,1997, 100: 492.

　　［5］Makela MJ, Tripp R, Dakhama A, et al.Prior airway exposure to allergen increases virus-induced airway hyperresponsiveness［J］. J Allergy Clin Immuno,l 2003, 112: 861.

　　［6］Kim CK, Kim SW, Park CS,et al. Bronchoalveolar lavage cytokine profiles in acute asthma and acute bronchiolitis［J］.J Allergy Clin Immunol,2003,112(1):64.

　　［7］Legg JP, Hussain IR, Warner JA, et al. Type1 and type2 cytokine imbalance in acute respiratory syncytial virus bronchiolitis［J］.Am J Respir Crit Care Med,2003,168(6):633.

　　［8］邹 毅,徐 军,钟南山.呼吸道合胞病毒对致敏小鼠T辅助细胞相关因子表达的作用［J］.中华结核和呼吸杂志, 2002, 25: 470.

　　［9］Pala, Bjarnason R, Sigurbergsson F, et a.Enhanced IL-4 responses in childrenwith a history of respiratory syncytialvirusbronchiolitis in infancy［J］.EurRespir J, 2002, 20：376.

　　［10］Aoyagi M, Shimojo N, Sekine K,et al. Respiratory syncytial virus infection suppresses IFN-gamma production of gammadelta T cells［J］.Clin Exp Immunol,2003,131(2)：312.

　　［11］Yamaya M, Sasaki H. Rhinovirus and asthma［J］.Viral Immunol,2003,16(2)：99.

　　［12］Mcnamara PS, Flanagan BF, Baldwin LM,et al.Interleukin 9production in the lungs of infants with severe respiratory syncytial virus bronchiolitis［J］.Lancet,2004,363(9414)：1031.

　　［13］Park JW, Taube C, Yang ES,et al. Respiratory syncytial virus-induced airway hyperresponsiveness is independent of IL-4, 5,13 compared with that induced by allergen［J］.J Allergy Clin Immunol,2003,112(6)：1078.

　　［14］Kong X, San Juan H, Kumar M,et al. Respiratory syncytial virus infection activates STAT signaling in human epithelial cells［J］.Biochem Biophys Res Commun,2003,306(2)：616.

　　［15］Samransamruajkit R, Moonviriyakit K, Vanapongtipagorn P, et al. Plasma endothelin-1in infants and young children with acute bronchiolitis and viral pneumonia［J］.Asian Pac J Allergy Immunol,2002,20(4)：229.

　　［16］Chauhan AJ, Inskip HM, Linaker CH,et al. Personal exposure to nitrogen dioxide (NO2) and the severity of virus-induced asthma in children［J］.Lancet,2003,361(9373)：1939.

　　［17］Folkerts G, Nijkamp F P. Virus induced airway hyperresponsiveness. Role of inflammatory cells andmediators［J］.Am J Respir Crit CareMed, 1995,151(5)：1666.

　　［18］Barnett K, Jacoby D B, Nadel JA,et al. The effects of epithelial cell supernatant on contractions of isolated canine tracheal smooth muscle［J］.Am Rev Respir Dis, 1988, 138(4)：780.

　　［19］Johnston S L. Mechanisms of asthma exacerbation［J］.Clinl Exp Allergy,1998, 28(Suppl 5)：181.

　　［20］Jacoby D B. Virus-induced asthma attacks［J］.JAMA, 2002, 287(6)：755.

　　［21］Gern J E, Busse WW. Relationship of viral infectionstowheezing illnessesand asthma［J］.Nature Rev Immunol, 2002, 2(2)：132.

　　［22］赵德育，葛传生，田 曼，等.呼吸道合胞病毒感染对豚鼠肺组织M胆碱能受体的影响［J］.南京医科大学学报, 2002, 22（5）：379.

　　［23］Piedimonte G. Pathophysiological mechanisms for the respiratory syncytial virus-reactive airway disease link［J］.RespirRes, 2002, 3：S21.