综述：解读嗜酸性粒细胞异质性：已知与未知

《Cells》：Understanding Eosinophil Heterogeneity: The Known and Unknown Alexander Ruzic, Michael Trus, Roma Sehmi and Manali Mukherjee

本综述系统梳理了嗜酸性粒细胞在慢性气道疾病中的表型与功能异质性。文章批判性地评估了基于表面标志物（特别是CD62L/L-选择素）分型方法的局限，指出转录组学与蛋白质组学揭示了其异质性本质是一种连续性的激活状态谱系，而非离散的固定亚群。强调结合微环境信号的多组学整合分析，对于精准医学策略至关重要。

　　

理解嗜酸性粒细胞异质性：已知与未知

嗜酸性粒细胞是多功能的粒细胞，在慢性气道疾病的病理生物学中扮演核心角色。虽然系统性嗜酸性粒细胞增多（>300 个细胞/微升）已是指导治疗决策的明确生物标志物，但越来越多的证据表明，嗜酸性粒细胞并非一个均一的群体，而是在不同的生物学区室、炎症状态和疾病背景下，展现出显著的表型和功能异质性。

1. 引言

嗜酸性粒细胞是终末分化的粒细胞，经典上与先天免疫反应相关。其发育受白介素(IL)-3、IL-5和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)等关键细胞因子调控，其中IL-5被认为是嗜酸性粒细胞生成最重要的细胞因子。激活后，嗜酸性粒细胞释放大量细胞因子、趋化因子、颗粒蛋白和脂质介质，驱动气道炎症和组织损伤。其定义性特征是能在胞内颗粒中储存预制的细胞毒性介质，实现快速而强大的炎症反应。主要颗粒蛋白包括主要碱性蛋白(MBP)、嗜酸性粒细胞过氧化物酶(EPX)、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白(ECP)、嗜酸性粒细胞衍生的神经毒素(EDN)和半乳糖凝集素-10/夏科-莱登晶体(CLC)蛋白。

1.1. 气道疾病中的嗜酸性粒细胞

哮喘和慢性阻塞性肺疾病(COPD)是最常见的慢性气道疾病，相当比例的患者表现出2型(T2)高炎症和气道嗜酸性粒细胞升高(>3%)。因此，近期许多研究聚焦于评估靶向嗜酸性粒细胞的生物制剂。然而，气道炎症的主导通路在个体、时间点和疾病间存在差异。例如，尽管使用抗IL-5Rα药物benralizumab几乎完全耗竭了痰液嗜酸性粒细胞，但晚发型哮喘反应依然存在，提示这些细胞本身可能并非如先前认为的那样是该反应的主要驱动因素。临床试验数据也表明，尽管实现了血嗜酸性粒细胞计数的可比性降低，但COPD患者的年急性加重减少幅度小于哮喘患者。这些发现强调了细致的患者分层的重要性，并表明嗜酸性粒细胞在不同诊断的患者中对疾病活动的贡献存在差异，其存在本身并不等同于它们是症状的主要驱动因素。这支持了嗜酸性粒细胞的功能异质性可能差异性影响疾病发病机制、症状控制和治疗反应性的概念。

1.2. 嗜酸性粒细胞异质性

嗜酸性粒细胞异质性指的是免疫系统中存在表型多样、功能特化的不同嗜酸性粒细胞亚群，并可能在不同区室（如组织与血液）间区隔化。这种异质性可能由年龄、生物性别等宿主特征驱动。早期证据来自对高嗜酸性粒细胞综合征患者的研究，其中发现了独特的低密度嗜酸性粒细胞群。随后的研究扩展至组织驻留的嗜酸性粒细胞。基于表面标志物的方法现已被广泛用于定义实验模型和人类患者中的嗜酸性粒细胞亚群。值得注意的是，一项小鼠肺组织研究通过L-选择素蛋白CD62L的差异表达区分了驻留性和炎症性嗜酸性粒细胞，并在人类嗜酸细胞性哮喘患者中得到了平行验证，提示不同的嗜酸性粒细胞亚群可能是气道疾病中不同功能角色的基础。

2. 表面标志物定义的嗜酸性粒细胞异质性

2.1. 表面标志物反映嗜酸性粒细胞的激活和成熟状态

经典标志物如唾液酸结合性免疫球蛋白样凝集素(Siglec)-8和CC趋化因子受体(CCR)-3仍是嗜酸性粒细胞检测的基础。最近的研究扩展至更多功能多样性标志物，如脱颗粒相关激活标志CD63，以及在激活的嗜酸性粒细胞亚群上观察到的中性粒细胞相关激活标志CD66b (CEACAM-8)。CD101等标志物进一步细化了分类：CD101^lo嗜酸性粒细胞表现为调节表型，而CD101^hi嗜酸性粒细胞与促炎活性相关。在评估嗜酸性粒细胞异质性的研究中，特别强调了CD62L/L-选择素的应用。

CD62L广泛表达于白细胞，负责促进白细胞在内皮表面的滚动和粘附。CD62L^lo嗜酸性粒细胞表现出与激活一致的特征，而CD62L^hi嗜酸性粒细胞则高表达共刺激分子，支持其潜在的调节和稳态作用。然而，对于IL-5受体α亚基(CD125)等关键表面受体，其在异质性中的证据在很大程度上不一致，突显了表面标志物反映的是激活和成熟状态，但单独的标志物可能无法定义稳定或功能截然不同的群体。

2.2. 区室特异性的嗜酸性粒细胞表型

嗜酸性粒细胞的表型在不同生物学区室间存在显著差异，反映了其组织特异性定位和局部微环境信号的影响。例如，在哮喘患者中，痰液嗜酸性粒细胞的CD11b表达显著高于血液嗜酸性粒细胞，而这种差异在COPD患者中未观察到。有强有力的证据表明上气道疾病中嗜酸性粒细胞存在区室差异。例如，在重症哮喘合并慢性鼻窦炎伴鼻息肉(CRSwNP)患者中，鼻息肉组织富含CD62L^lo嗜酸性粒细胞，其CD69表达与CRSwNP患者的一秒用力呼气容积(FEV₁)呈负相关。值得注意的是，CD62L表达的区室依赖性差异并非嗜酸性粒细胞独有，在中性粒细胞和先天淋巴细胞(ILC)中也观察到类似模式，表明CD62L的调节更可能是由组织迁移和激活引起，而非嗜酸性粒细胞特异性的谱系决定。

2.3. 与疾病严重程度和临床结局的关联

多项研究评估了由表面标志物定义的嗜酸性粒细胞亚群是否与哮喘和COPD患者的疾病活动度、控制情况和急性加重相关。在重症哮喘中，循环中的CD62L^lo嗜酸性粒细胞与哮喘控制测试(ACT)评分呈负相关，与哮喘控制问卷(ACQ)评分呈正相关。相反，CD62L^hi嗜酸性粒细胞与ACQ评分呈负相关。在合并CRSwNP的重症哮喘亚群中，鼻息肉组织中CD62L^lo嗜酸性粒细胞的富集与症状负担增加相关。然而，关于嗜酸性粒细胞亚群与COPD控制（通过COPD评估测试CAT或GOLD分级评估）的关联，目前尚无发现，这是一个重要的知识空白。关于嗜酸性粒细胞亚型与急性加重风险关联的证据也 largely inconsistent，且可能因年龄、疾病和区室而异，目前尚不足以支持其作为疾病活动度的生物标志物。

2.4. 皮质类固醇和生物制剂的调节作用

口服皮质类固醇对嗜酸性粒细胞生物学有深远影响，可快速减少循环嗜酸性粒细胞，并广泛作用于各嗜酸性粒细胞亚群。然而，无论是吸入性皮质类固醇(ICS)还是口服皮质类固醇(OCS)的使用，均未与哮喘或COPD中特定的CD62L定义亚型 consistently associated。

相比之下，靶向IL-5通路的生物制剂对CD62L定义的嗜酸性粒细胞亚群有显著影响。美泊利单抗(mepolizumab)治疗减少了循环中的CD62L^lo嗜酸性粒细胞，但保留了CD62L^hi群体，提示CD62L^lo嗜酸性粒细胞依赖IL-5生存。而靶向IL-5R的贝那利珠单抗(benralizumab)则完全消除了两个群体。生物制剂治疗后，CD62L^lo嗜酸性粒细胞的减少与哮喘控制的改善相关。在细胞水平上，这些临床获益伴随着CD62L^hi和CD62L^lo群体中细胞毒性颗粒蛋白表达的减少，表明生物制剂可能通过抑制嗜酸性粒细胞亚群的效应器功能来减轻疾病。

3. 基于CD62L的嗜酸性粒细胞分型的局限性

尽管基于CD62L的分类为理解炎症性和组织驻留性嗜酸性粒细胞提供了有用见解，但此方法不足以完全捕捉人类气道疾病中嗜酸性粒细胞的异质性。其关键限制包括对小鼠模型的依赖（与人类生物学存在显著差异）、表面标志物表达本身无法捕捉该细胞类型的全部生物学复杂性和功能，以及所定义的嗜酸性粒细胞群体临床相关性有限且不一致。这些局限性突出表明，需要替代方法来定义嗜酸性粒细胞异质性，以更准确地反映疾病机制和预测治疗反应。

4. 嗜酸性粒细胞异质性的转录组学/蛋白质组学方法

转录组学和蛋白质组学方法提供了超越传统表面标志物分型的高分辨率、无偏倚表征。这些方法一致揭示了跨疾病和区室的功能异质性，这是免疫表型策略无法显现的。

4.1. 转录和蛋白质组异质性

单细胞转录组研究表明，即使在活动性疾病状态下，循环嗜酸性粒细胞在很大程度上是转录同质且功能静止的；相反，组织嗜酸性粒细胞在局部微环境信号的影响下获得了独特的激活模式。在嗜酸性食管炎(EoE)和慢性鼻窦炎患者中，组织嗜酸性粒细胞显示出与循环群体广泛的转录差异，包括激活、抗凋亡和NF-κB相关基因的上调。这些组织来源的转录状态可以通过体外用IL-1β和IL-33刺激血液嗜酸性粒细胞来驱动，强化了异质性嗜酸性粒细胞群体反映的是刺激依赖性可塑性而非离散固定亚群的概念。

批量RNA分析表明，中重度哮喘患者的循环嗜酸性粒细胞并非 intrinsically proinflammatory，反而富含与稳态、组织修复和细胞迁移相关的过程。更近期的单细胞研究在循环中发现了多个嗜酸性粒细胞簇，但大多数簇在哮喘患者和健康对照之间共享。疾病相关差异是微妙且情境依赖的。对气道来源样本（如痰液和肺活检）的新兴单细胞转录组分析进一步强调了人类疾病中嗜酸性粒细胞异质性的复杂性，但并未在痰液或活检标本中观察到可识别的嗜酸性粒细胞亚型。这些发现表明，人类气道疾病中的嗜酸性粒细胞异质性可能是情境依赖的，并受局部微环境信号影响，而非代表转录定义的离散亚群。

比较转录组分析进一步强调了循环嗜酸性粒细胞有限的疾病特异性。疾病特异性的嗜酸性粒细胞功能很可能是由病变组织内的信号驱动，而非循环群体的固有特性。嗜酸性粒细胞可塑性的证据也得到单细胞分析的支持，例如在2型低疾病患儿鼻灌洗液中发现富含中性粒细胞相关转录程序的嗜酸性粒细胞亚群。转录组和蛋白质组学分析也为生物制剂对嗜酸性粒细胞状态的影响提供了见解。在重症哮喘中，美泊利单抗治疗下调了IL-5信号通路并诱导了干扰素相关和免疫调节基因的表达，但未改变CD62L表达。这些发现与基于表面标志物的研究形成对比，并表明生物制剂可能重塑嗜酸性粒细胞的功能程序，而非简单地耗竭致病亚群。

4.2. 弥合转录组学和蛋白质组学定义的嗜酸性粒细胞异质性中的差距

总之，转录组学和蛋白质组学研究揭示的嗜酸性粒细胞异质性水平是表面标志物表达 alone 无法捕捉的。这些数据一致表明，循环嗜酸性粒细胞在转录上倾向于迁移过程而非炎症，而与疾病相关的功能特化主要在组织内响应局部信号而获得。未来的工作应整合跨生物学区室、疾病状态以及对治疗反应的转录组学和蛋白质组学方法，以定义具有生物学意义的嗜酸性粒细胞亚群，为精准医学提供信息。

5. 结论与未来方向

本文回顾的研究表明，嗜酸性粒细胞以异质性和情境依赖的方式 contribute to 气道疾病，反映了患者间潜在的生物学多样性。尽管通过流式细胞术分为CD62L^hi和CD62L^lo群体主导了定义嗜酸性粒细胞异质性的大部分努力，并与疾病控制和急性加重风险等临床结局相关联，但分子谱分析研究揭示异质性嗜酸性粒细胞群体要复杂得多。转录组和蛋白质组学分析表明，嗜酸性粒细胞表现出无法通过二元表面标志物分类捕获的 distinct molecular programs，其异质性可能更好地被概念化为一个 activation and functional states 的谱系，而非少量离散亚群。

当前对嗜酸性粒细胞异质性的理解仍受限于研究设计和采样方法上的主要差距。大多数研究依赖于横断面采样，限制了对疾病进展、急性加重和治疗干预期间嗜酸性粒细胞群体如何演变的洞察。此外，许多研究仅限于外周血嗜酸性粒细胞，模糊了其向发炎组织迁移过程中被重编程的细节。最后，COPD中的嗜酸性粒细胞异质性研究明显不足。一个主要的未解挑战是将嗜酸性粒细胞异质性与功能结局联系起来。

新兴证据支持一个模型，即嗜酸性粒细胞异质性反映的是由组织特异性信号塑造的 activation and functional phenotypes 的连续谱系，而非固定谱系。在气道疾病中，这些转录和功能程序在体内是如何 orchestrated 的仍未完全明了。推动该领域向前发展需要一个超越单纯表面标志物表达的共识驱动框架，并结合标准化的表型、功能和分子标准。建立可跨生物学区室和疾病背景一致应用的 harmonized marker panels 和功能 readouts，对于实现有意义的跨研究比较、准确理解疾病生物学以及支持气道疾病精准医学方法的发展至关重要。