利用氣喘動物模式探討肺泡巨噬細胞在致敏過程中的角色

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行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告

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※利用氣喘動物模式探討肺泡巨嗜細胞在致敏過程中的角色※

　　　　　　　　　

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計畫類別：□個別型計畫　　□整合型計畫

計畫編號：NSC 89-2320-B-006-029

執行期間：88 年 8 月 1 日至 89 年 7 月 31 日

計畫主持人：余俊強

共同主持人：

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份

執行單位：成功大學醫學院微免所

中　華　民　國　89 年　9　月　22 日

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行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

利用氣喘動物模式探討肺泡巨嗜細胞在致敏過程中的角色

計畫編號：NSC 89-2320-B-006-029

執行期限：88 年 8 月 1 日至 89 年 7 月 31 日

主持人：余俊強 成功大學醫學院微免所

一 、中文摘要 肺泡巨噬細胞缺乏輔助性功能而且具 有抑制肺部免疫反應的能力，目的是避免 發炎和免疫反應發生的機會，減少組織的 傷害。去除肺泡巨噬細胞的過敏小鼠的肺 部會出現劇烈的免疫反應，包括 T 細胞浸 潤和 IgE 抗體增加，此外，肺部發炎反應 亦足以使肺泡巨噬細胞失去抑制能力。然 而肺泡巨噬細胞在體內真正的功能，特別 在過敏原致敏過程中的角色仍未明瞭。PI 的實驗發現以塵 過敏原經氣管刺激小鼠 會引起呼吸道急性發炎，同時肺泡巨噬細 胞會喪失部分抑制 T 細胞的能力。當以塵 過敏原多次刺激小鼠後，呼吸道出現與 過敏性發炎相似的變化。因此本研究計畫 是要引用這實驗模式探討以塵 過敏原誘 發的過敏反應過程中，肺泡巨噬細胞的變 化及與 T 細胞分化的關係。具體上是比較 分析正常和經塵 刺激的肺泡巨噬細胞細 胞激素，一氧化氮和抗氧化劑的表現及對 T 細胞抑制作用的差異，此參數與塵 誘發 的過敏反應相互比較。 我們的實驗發現從正常小鼠分離的肺 泡巨嗜細胞在與塵 過敏原共同培養後， 喪失對同源 T 細胞增生的抑制能力，顯示 了在肺臟的 T 細胞在塵 過敏原的存在下 較易被活化。進一步的實驗更指出塵 過 敏原影響肺泡巨嗜細胞分泌多種產物的功 能。在共同培養後，肺泡巨嗜細胞產生 TNFα、IL-6 和一氧化氮增加，但抗氧化 劑產生減少，利用 RT-PCR 分析也發現在 家塵 處理後肺泡巨嗜細胞表現 IL-1β、 IL-6、TNFα的 mRNA 增加，而 TGF-β則 下降，但不影響 IL –12 的表現。 綜合而言，我們的實驗證實家塵 過 敏原對肺泡巨嗜細胞的功能有多重的影 響，可能與致敏的形成扮演重要的角色。 關鍵詞：過敏性氣喘 塵 肺泡巨嗜細胞 動物模式 小鼠 Abstract

The general action of alveolar macrophages (AM), the predominant resident phagocyte in the airway space, is suppressive, limiting development of pulmonary immune

responses. In this study we demonstrated that

Dermatophagoides farinae (Der f), a major

airborne allergen of allergic rhinitis and asthma, significantly reduced the immune suppressive nature of murine AM on mitogen-induced T cell blastogenesis.

Concomitantly, Der f significantly stimulated the release of cytokines (IL-6 and TNF-α, but not IL-12) and nitric oxide (NO), but

attenuated that of antioxidants in AM. Revere transcriptase - polymerase chain reaction revealed Der f induced an enhanced

expression of the genes for TNF-α, 6, IL-1β, RANTES and inducible nitric oxide synthase (iNOS), but suppressed that of

TGF-β. Furthermore, AM recovered from Der f-challenged mice also lost their inhibiting action on T cell proliferation, which was correlated with an elevated NO and decreased antioxidant levels in the bronchoalveolar lavage fluids. The Der f effect was not related to lipopolysaccharide (LPS) contamination as the LPS contents in the Der f preparations was low (< 0.96 EU/ml) and AM derived from LPS-resistant C3H/HeJ mice were also responded to Der f as well. We conclude that AM function with respect to their secretory products production and hemostatic behavior are sensitive targets

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for Der f. The overall effect of Der f on AM might lead to a situation that favors the development of an allergen-specific Th2 response.

Keywords: Alveolar macrophage, House dust

mite, Asthma, Inflammation, Innate immunity, Mice

二、緣由與目的 塵 過敏原長期暴露接觸是過敏 致敏(allergic sensitization)過程中一個 重要的決定因子，了解其中的作用機轉 是尋找防治方法不可或缺的步驟。肺泡 巨噬細胞(alveolar macrophage)在解剖 位置上最容易接觸過敏原，同時具備許 多生理功能，因此肺泡巨嗜細胞對過敏 原的接觸和反應可能影響致敏的過 程，相反的，以肺泡巨嗜細胞作為治療 上的標的，干擾其功能，亦可能達到治 療的目的。本研究計畫的具體目標是探 討長期塵 過敏原暴露接觸是否能影 響改變肺泡巨嗜細胞的功能，如果屬 實，則是否會進一步干擾致敏的過程和 T 細胞的分化，而其中是透過那些機 制？ 三、結果與討論

家塵 是引起過敏性鼻炎和氣喘最主 要的過敏原，對 T 細胞和 B 細胞的生理功 能的影響是可能造成家塵 具高度過敏性 的原因，我們的研究發現肺泡巨嗜細胞也 是家塵 的主要標的細胞，家塵 對肺泡 巨嗜細胞的作用，可能是致敏過程中一個 重要的調控點。 在共同培養後，家塵 （Der f）粗萃 取物刺激肺泡巨嗜細胞產生發炎前細胞激 素包括 TNFα、IL-6，但不促進 IL-12 的產 生。抗原呈現細胞（APC）在接觸抗原後 所產生的細胞激素是決定細胞分化的一重 要關鍵，肺泡巨嗜細胞在 Der f 影響下所分 泌的細胞激素是屬於能促進第二型幫助性 T 細胞分化。 有趣的是，在 Der f 刺激後發炎前細胞 激素產生的同時，Der f 也使肺泡巨嗜細胞 產生 NO，但卻抑制抗氧化劑的產生。細胞 激素和 NO 之間相互的調控被認為是一個 或增強或減弱致敏過程的重要機轉。雖然 目前對 NO 在氣喘和呼吸道發炎的角色仍 有相當多爭議，已知一些 NO 有害的效應 是 其 高度 活 性代 謝 產 物 如 ONOO－ 所 產 生。而 ONOO－ 的功能受強氧化劑（如 O2 － 和 H2O2）所左右。在肺泡中表現大量

抗氧化劑如 glutathione 和 extracellular super oxide dismutase （EC-SOD），可以把 O2

－ 和 H2O2 維持在很低的水平，因此肺中抗氧 化劑的活性可決定大部份 NO 中介的反 應。我們的實驗結果顯示在 Der f 存在刺激 下 NO 負面角色會較顯注，總括而言我們 相信在塵 過敏原刺激後，肺部微環境中 所有發炎媒介物質的總和作用將有利第二 型幫助性 T 細胞的分化發育。我們也發現 無論在體外或體內實驗，經 Der f 刺激的肺 泡巨嗜細胞會喪失對 T 細胞增殖的抑制能 力，表示 T 細胞在塵 過敏原中較容易被 活化，這也是有利第二型幫助性 T 細胞的 形成。 四、成果自評 塵 是最普遍最嚴重的過敏原，以塵 過敏原建立的氣喘動物模式較使用其他 材料例如卵蛋白（OVA）的模式有更大適 用性。我們早期的實驗已經證實塵 可致 敏小鼠並且可以誘發呼吸道的嗜酸性球浸 潤的發炎反應。本研究更進一步指出肺泡 巨嗜細胞在致敏的過程中扮演一個關鍵性 角色，為先天免疫系統與過敏反應之關連 性提出有力證據，這正是目前研究過敏性 氣喘致病機轉的主流。 Refer ences:

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