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分泌型免疫球蛋白A(SIgA)是上世纪60年代初Tomasi等人首先在人体外分泌液中发现的,主要存在于唾液、乳汁、泪液、胃肠液、呼吸道分泌液等外分泌液中。SIgA是人体口腔黏膜上作用最为重要、最为显著的一类抗体 [1] 。许多研究证明,局部抗原刺激能有效地刺激机体免疫黏膜分泌大量的SIgA作为黏膜免疫系统或局部免疫系统,特别是在口腔、呼吸道等黏膜内发挥作用的免疫活性成份 [2] 。大气污染可导致人体SIgA水平低下,局部免疫力下降。初期,人们认为这只是发病早期的现象。近年的研究发现,该现象若得不到有效控制,可发展为慢性呼吸器官疾病。
目前,对大气污染导致人体SIgA水平低下、局部免疫力下降的机制仍不十分明确,治疗也无特异性方案。如何明确其发病机制并探讨特异的治疗方法,依然困扰着免疫学者。
1 SIgA与黏膜免疫
要探讨大气污染与SIgA水平变化的关系,以便更深一层次地探讨大气污染与机体黏膜免疫,乃至与人体免疫系统之间的关系,我们就必须先弄清SIgA的结构和生物学功能以及SIgA与黏膜免疫之间的关系等关键问题。
1.1 SIgA的结构及特性 分泌型免疫球蛋白A是由两分子血清IgA、一分子的分泌成分(Secretory component,SC)和一分子的J链相结合组成,分子式为(a 2 L 2 ) 2 .J 1 .SC l[3] 。
SIgA由黏膜和外分泌腺局部的浆细胞合成,这些浆细胞具有同时合成IgA分子和J链的功能。分泌片(SC)由黏膜上皮细胞合成。在抗原激发下,分泌lgA的浆细胞迅速由黏膜下淋巴管进入血循环,经过一系列分化、增殖、再待定地定位到黏膜局部,发育成为成熟的、分泌lgA的浆细胞。浆细胞首先在胞浆内合成α链和J链,并在二者分泌出胞外的瞬间联结成带I链的IgA(dIgA),然后与上皮细胞表面上的SC结合成为SIgA,再经上皮细胞浆或细胞
间隙转运至上皮细胞表面,并分泌到外分泌液中发 挥效应 [4] 。J链是一分子多肽,可调节IgA多聚体的形成,更重要的是只有含有链的多聚体才显示出与PlgR(Polymeric immunoglobulin receptor跨膜SC)的高亲合性,才能有效地将dIgA转运出细胞 [5] 。SIgA中所有的多肽均由免疫球蛋白基因超家族编码。J链仅有一个Ig样的结构域,而SC是一种糖蛋白,有5个Ig样的结构域,J链是在浆细胞分泌IgA前同IgA聚合的,SC则是IgA穿上皮转运过程中加上的。这一系列过程受T细胞、细胞因子以及激素的调节 [6] 。然而,在SIgA的基本结构中,IgA、J链和SC片分别扮演的角色,仍然是免疫学者需进一步研究的问题。SIgA是人体合成分泌最多的免疫球蛋白,达66mg/(kg·d),其分泌量远超过其他的免疫球蛋白的分泌量 [7] 。分泌型IgA主要存在于初乳、唾液、泪液、胃肠液、支气管分泌液等外分泌液中,是粘膜局部免疫的最重要因素 [8,9] 。Tomasi和south等证明,SIgA与血清IgA的不同之处在于其有一个额外的抗原决定簇,研究表明,这决定簇位于一个特殊的成分上,即分泌成分SC [10] 。但SIgA的高效性是由于其分子的多聚体的结构?还是SC片上的额外的抗原决定簇?具体机制还不清楚。
1.2 SIgA的生物学功能 SIgA具有防止病毒、细菌等病原微生物与黏膜上皮细胞结合,清除免疫复合物,清除进入细胞内的病毒,调节黏膜免疫的功能。微生物引起感染的先决条件是必须粘附在组织细胞上。据报道,SIgA能有效地中和黏膜上皮的病原体、毒素和酶等有害物质。捕捉黏膜内层病原体,形成免疫复合体排除体外。SIgA阻断微生物进攻必须的粘附素而保护上皮细胞,从而抑制病原体对黏膜的粘附 [11] 。SIgA阻抑粘附的机制可能是:①使病原微生物发生凝聚,失去活动能力而不能粘附于黏膜上皮细胞;②与微生物结合,阻断微生物表面的特异结合点,使其丧失粘附能力;③与抗原形成复合物,刺激黏膜中的杯状细胞分泌大量的黏液,“冲洗”黏膜上皮,阻碍微生物粘附 [12] 。
SIgA与上皮细胞及病原微生物间存在密切的关系,那么它是怎样将这些功能充分运用进行免疫调节的呢?据研究表明,SIgA可结合滤泡联系上皮的M细胞,并经M细胞运输上皮到黏膜淋巴组织。该运输过程可使SIgA或IgA抗原复合体与淋巴细胞或抗原呈现细胞反应,露出IgA结合位点,从而进入黏膜组织后SIgA抗体可发挥多种功能:首先引发黏膜免疫反应,其次由于动员SIgA复合物可经M细胞运输到上皮下淋巴组织。抗原提呈细胞的FCA受体可强化摄取和处理抗原。在这种途径下,再摄取的SIgA可形成一个扩大环,增强免疫和再免疫反应,最后M细胞再次摄取的SIgA通过基因网调节免疫反应 [13] 。
Kaetzl认为,由于SIgA的存在,黏膜暴露于外界可溶性抗原后可以减少相应抗原的吸收,但对不相关的抗原无影响。SIgA不能有效地固定补体或促进吞噬作用,因此,对维持黏膜完整性及减少其它抗体引起的局部过敏反应有重要意义 [14] 。
2 大气污染对SIgA的影响
随着工业的发展,大气污染成为全球范围内的问题,人类或多或少地受到大气污染的影响 [15] 。污染大气中含有许多对人体的有害物质,诸如粉尘、SOX、NOX、SO 2 、NO 2 、CO、CO 2 等。抽样调查发现,在大气污染较明显的地区常伴有人群的SIgA水平下降。这一现象使人们的视线焦点集中在大气污染与SIgA分泌水平的相互关系上。是环境中的有害物质损害了浆细胞致使SIgA分泌减少?还是仅仅因为大气中的有害物质消耗了大量的SIgA而使SIgA水平一过性的下降?是污染的大气里存在固有的SIgA抗原或抗体受体?还是部分地区、部分人群自身的过敏反应?又是什么原因导致这一异常现象?SIgA含量的变化常与黏膜菌群分布有关,那么病原微生物又在这一病理过程中担当什么角色?
2.1 大气污染与测定SIgA的必要性 免疫系统对大气污染的影响是很敏感的,局部非特异性免疫功能也是反映大气污染有无危害的早期效应指标,而SIgA是构成机体局部防御功能的重要因素,是公认的较为灵敏的亚临床指标,其含量的变化可以反应出大气污染对机体的早期影响。原因可能是与NO 2 及SO 2 等有害物质能氧化蛋白分子的巯基和破坏二硫键,从而影响淋巴细胞膜蛋白功能有关 [1] 。因此在环境流行病学调查中测定局部非特异性免疫功能具有重要意义。
2.2 大气污染与T H 2细胞的关系 一定程度的大
气污染与呼吸系统过敏反应关系密切。实验研究证 明,大气污染影响了T H 2细胞的功能和SIgA的分泌水平 [17] 。Ehresrein的调查显示,家里有牧场的儿童患呼吸系统过敏性疾病的几率较家里没有牧场的儿童要小,特别是当他们经常与牧场的动物呆在一起时该几率更低,研究人员猜测这可能是儿童吸入或接触了一些物质,而这些物质做为抗原激活了T H 2,T H 2引导了一系列的免疫反应从而产生了抗体使这些儿童不再发生过敏反应 [18] 。但大气污染中的有害物质是如何作用于T H 2细胞?T H 2细胞在免疫调控的哪些环节发生紊乱致使SIgA分泌减少?还有待证明。又是哪些物质刺激T H 2发生免疫反应从而产生抗体?还应深入研究。
2.3 大气污染与SIgA水平的临床研究 在过去的三十年里,许多证据显示,过敏性呼吸系统疾病,如哮喘,变得越来越流行,也较从前更加严重 [19] 。一个在瑞士展开的研究中发现,长期暴露于NO 2 (6.6~27.7ppb)中的儿童易患慢性咳嗽,在NO 2 污染最严重的地区儿童夜间咳嗽的几率倍增 [20] ,同样,最近的研究也发现居住在交通拥挤路段附近的成年居民出现过敏症状,该现象可能与暴露于NOX有关 [21] 。Joun [22] 等报道,芬兰Ouiu市低浓度大气污染与儿童呼吸系统疾病以及Antti等 [23] 报道赫尔辛基低浓度大气污染与哮喘病都得出了同样的结论:污染区大气SO、NO、TSP、CO浓度均显著高于对照区(P<0.05或P<0.01);污染区儿童呼吸系统疾病、过敏性疾病患病率均显著高于对照区(P<0.05);大气污染使儿童肺活量明显降低,差异有显著性(P<0.05);污染区儿童免疫指标(唾液溶菌酶活性、SIgA含量)、鼻黏膜细菌总数及溶血性链球菌数目与对照区比差异均有显著性(P<0.05),提示污染区大气污染己对儿童健康状况生产明显危害。污染的大气长期反复作用于机体会降低人的呼吸功能,增加呼吸系统疾病和过敏性炎症的发生,对人体健康己构成现实危害和潜在危害,值得重视。
探讨大气污染对免疫功能及呼吸道菌群的影响,为改善生存环境,提高生存质量,预防呼吸道疾患提供科学依据。大气中的有害物质,首先影响和破坏呼吸系统的防御功能,导致免疫球蛋白水平发生改变。在人体免疫力降低的情况下,进一步对呼吸道细胞进行腐蚀,使气管纤毛受损、防御功能进一步受到破坏,继而在长期影响下可以发生慢性呼吸器官疾病。
3 结语
经过大量广泛而深入的研究,SIgA己由一种新发现的免疫球蛋白发展为全球范围内普遍关注的黏膜免疫的主要内容。虽然己发现基因的多态性可导致SIgA分泌水平的变化 [24] ,但大量研究已明确,SIgA可以作为衡量大气污染的早期效应指标。目前的研究仅局限在小范围人群的抽样调查,尚待进一步大样本、多中心的研究以明确其具体的作用地位。尽管己发现大气中的有害物质对SIgA的分泌水平有重要影响,但它是如何作用于T H 2细胞,并引起特定分泌细胞激活而导致SIgA的分泌异常仍然为一个模糊的概念;愈来愈多的证据表明,微生物参与了SIgA分泌异常的机制,但病原微生物是怎样打破自身耐受而引起发病尚待进一步探讨。鉴于对大气污染导致SIgA水平降低的发生因素及发生机制的不确定性,目前预防或治疗还都不太满意。如何寻找一种理想的研究方式尤显重要。
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(云南中医学院基研医学院,云南 昆明 650041)