嗜酸性粒细胞 | 研究思路速递：功能、分布、受体、免疫调节、流式检测……

嗜酸性粒细胞是骨髓系的粒细胞，由表达IL- 5Rα的祖细胞发育而来，约占人体白细胞总数的0-1%。

骨髓细胞的分化、成熟和迁移过程涉及一系列特定的转录因子和细胞因子，其中IL-5起着重要作用。

一旦进入循环，嗜酸性粒细胞就会被趋化因子（eotaxin-1、-2和-3）和趋化因子配体（CCL11、CCL24和CCL26）招募到外周组织，在那里它们存活约2-5天。

尽管关于嗜酸性粒细胞的基本生物学和发育过程已经有了很多了解，但居住在外周组织中的嗜酸性粒细胞的作用一直是一个悬而未决的问题和争论的主题。

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小鼠和人类嗜酸性粒细胞具有许多共同特征，包括从造血干细胞到 IL-5Rα⁺ 嗜酸性粒细胞祖细胞并最终成熟嗜酸性粒细胞的相似发育途径。在小鼠中，粒细胞-巨噬细胞祖细胞 (GCPs) 会变成嗜酸性粒细胞祖细胞，而在人类中，GCPs不会分化成嗜酸性粒细胞。

人类成熟嗜酸性粒细胞与小鼠成熟嗜酸性粒细胞之间存在一些差异。人嗜酸性粒细胞比小鼠嗜酸性粒细胞大，染色更强烈，核呈叶状而不是圆形。人嗜酸性粒细胞中的初级颗粒含有CLC蛋白/galectin-10。

人和小鼠嗜酸性粒细胞中二级颗粒的致密核心主要由MBP-1组成。人次生颗粒中与嗜酸性粒细胞相关的RNA酶包括EPX、ECP和EDN。嗜酸性粒细胞过氧化物酶储存在人和小鼠嗜酸性粒细胞的二级颗粒中。

人嗜酸性粒细胞对eotaxin-1 (CCL11)、eotaxin-2 (CCL24)和eotaxin-3 (CCL26)有反应，而小鼠嗜酸性粒细胞对eotaxin-1和eotaxin-2有反应。在细胞表面分子差异中，人嗜酸性粒细胞表达siglec-8，小鼠嗜酸性粒细胞表达siglec-f。

嗜酸性粒细胞在一组不同的转录因子的影响下在骨髓中产生。FOG-1 在 HSC、CMP 和 GMP 中的表达会抑制髓系细胞的发育。

随后，C/EBPα 调节 GATA-1 表达，后者与 IRF8、GATA-2 和 Xbp-1 结合诱导嗜酸性粒细胞谱系定型。小鼠 EoP 起源于 GMP 或在 IL-33 的影响下来自 GMP 样祖细胞，而人类 CMP 则独立于 GMP 的产生而进化为 EoP。嗜酸性粒细胞从 EoP 向终末分化由转录因子 PU.1、GATA-1、Xbp-1 和 C/EBPε 介导。嗜酸性粒细胞分化的特征是产生颗粒。初级、较大的颗粒主要存在于早幼粒细胞中，而次级颗粒是成熟嗜酸性粒细胞中的主要颗粒。

在小鼠肺组织中发现了两种表型和功能不同的嗜酸性粒细胞亚群——常驻嗜酸性粒细胞 (rEos) 和炎性嗜酸性粒细胞 (iEos)。这些结果也适用于人类，因为健康患者肺实质组织中的 rEos 和嗜酸性哮喘患者痰中的 iEos 表现出不同的表面表型。小鼠肺组织中已描述了具有不同细胞因子表达和 Gr-1 差异表面表达的嗜酸性粒细胞亚群。此外，在小鼠肠道中发现了一种 CD11c hi 嗜酸性粒细胞亚群，其表型与血液嗜酸性粒细胞和固有层嗜酸性粒细胞不同。有趣的是，已经证明转录因子芳烃受体 (AHR) 部分控制小鼠肠道嗜酸性粒细胞的组织适应。AHR 可驱动免疫调节特征的表达，例如 Clec4a4（一种 C 型凝集素抑制受体）和抑制性配体PD-L1 在小肠固有层中独家发现的血液衍生小鼠嗜酸性粒细胞的独特亚群中。

此外，不同的小鼠嗜酸性粒细胞亚群被归类为祖细胞、稳态嗜酸性粒细胞和 1 型和 2 型活化表型，这意味着不同的组织微环境塑造嗜酸性粒细胞表型和功能。

最近的一项研究根据单细胞转录组分析，在小鼠组织中确定了五个嗜酸性粒细胞亚群，包括嗜酸性粒细胞前体、未成熟嗜酸性粒细胞、循环嗜酸性粒细胞、基底嗜酸性粒细胞和活性嗜酸性粒细胞。

嗜酸性粒细胞表达多种表面蛋白，便于识别。为了区分嗜酸性粒细胞和中性粒细胞，通常检查细胞是否缺乏 CD16 表达以及是否存在 CD49d 表达。此外，已知嗜酸性粒细胞表达 CD61 和 CD193。

激活后，人类嗜酸性粒细胞表面标志物的表达水平会发生变化。在激活的嗜酸性粒细胞中，CD62L、CD23、CD31 和 PSGL-1 水平会降低，而 CD35、CD11b、CD66、CD69、CD81 和 CD44 水平会升高。另一方面，CD9、CD49d、siglec-8 和 CD11a 的表达保持稳定。此外，内皮细胞可增加 CD69 和 CD35 的表达水平，从而介导人类嗜酸性粒细胞从血液迁移到组织。

此外，患有嗜酸性粒细胞增多症的食物过敏患者的嗜酸性粒细胞表达的 CD23、CD44、CD45 和 CRTH2 水平会升高，这些都是嗜酸性粒细胞激活的标志物。CD25 表面水平升高导致嗜酸性粒细胞脱颗粒风险增加，在嗜酸性粒细胞增多症和 Wells’ 综合征患者中观察到。

嗜酸性粒细胞具有一系列细胞因子、趋化因子和粘附分子的受体，使它们能够参与炎症反应和体内平衡;适应性免疫系统相互作用的Fc受体;以及在固有免疫应答中识别病原体的模式识别受体。在对刺激的反应中，嗜酸性粒细胞可能释放一系列颗粒蛋白，包括主要碱性蛋白(MBPs) 、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白(ECP)、嗜酸性粒细胞过氧化物酶(EPX)、嗜酸性粒细胞衍生神经毒素(EDN)、细胞因子和CLC/ galectin-10。颗粒蛋白可以通过碎片脱粒释放，其中特定的颗粒蛋白通过细胞质囊泡或细胞膜破裂释放;另外，在嗜酸性粒细胞的细胞溶解模式中，嗜酸性粒细胞释放出无细胞的完整颗粒和CLC蛋白簇，并产生由核DNA纤维组成的嗜酸性粒细胞胞外陷阱(EETs)。嗜酸性粒细胞也可以与线粒体DNA和嗜酸性粒细胞颗粒蛋白形成EETs。

嗜酸性粒细胞及其分泌产物在对病原体的免疫反应过程中参与多种效应功能。在体外，嗜酸性粒细胞衍生的 MBP 可激活嗜碱性粒细胞、肥大细胞和中性粒细胞，而 EDN 可激活人类树突状细胞。CLC/Gal-10 晶体还可促进小鼠的 T2 免疫反应。嗜酸性粒细胞和颗粒蛋白 MBP、EPX 和 ECP 传统上被认为具有抗寄生虫功能，尽管在人类中的证据令人惊讶地有限，并且可能取决于所研究的特定寄生虫和所使用的实验模型。此外，EET 与 MBP 和 ECP 一起参与细菌清除，嗜酸性粒细胞也可能参与抗病毒反应。

嗜酸性粒细胞在全身各处都有发现，主要分布在消化道粘膜内层，但也存在于脂肪组织、呼吸道、乳腺、胸腺和子宫中，在没有感染的情况下，嗜酸性粒细胞可能参与宿主防御以外的活动，即维持体内平衡。

嗜酸性粒细胞及其分泌产物也可能发挥其他重要作用。这些作用包括代谢、脂肪沉积和葡萄糖稳态；组织重塑和发育；肝脏和肌肉修复；神经元调节；上皮和微生物组调节；以及免疫调节，包括老年免疫健康。

血液中嗜酸性粒细胞有非激活、预激活(“启动”)或完全激活状态。非激活的嗜酸性粒细胞的特征是 CD69（嗜酸性粒细胞活化的替代标记）表面表达较低，以及整合素表达处于非活化状态。如果嗜酸性粒细胞在激活前通过IL-3、IL-5和GM-CSF等细胞因子触发，它们对刺激因子的敏感性会增加。这些因子包括细胞因子和炎症介质，如IL-3、IL-4、IL- 5、IL-13、GM-CSF、CCL2、CCL3、CCL5、CCL11、组胺、腺苷、LL-37、LTC4和LTD4，它们由免疫细胞、上皮细胞、脂肪细胞、成纤维细胞和内皮细胞以及病原体释放。

循环嗜酸性粒细胞的激活诱导它们在活化的内皮细胞上阻滞。通过颗粒或新合成分子中预先形成的介质的分泌、超氧化物的产生、白三烯合成的增强和延长它们的存活来调节它们的功能。此外，人类嗜酸性粒细胞的激活表现为多种蛋白质和磷蛋白表达模式的变化，这些蛋白质和磷蛋白被认为参与了嗜酸性粒细胞的存活和通过粘附分子和细胞表面蛋白的激活进行的迁移，以及依赖于刺激细胞因子的不同表达模式。

▲嗜酸性粒细胞的迁移和活化因子

嗜酸性粒细胞以糖酵解作为主要能量途径，同时进行 TCA 循环和线粒体氧化磷酸化。葡萄糖摄取由 GLUT、细胞内 Ca²⁺ 和 MAPK 途径介导。通过线粒体呼吸产生的 ROS 可激活 ERK1/2 和 caspase-3。

过敏症，最初被描述为机体反应性的特异性改变，定义了一种免疫介导的、过敏原特异性的超敏反应，可影响大多数器官。尽管四种类型(I，IgE介导；II，细胞毒性；III，免疫复合物；IV，迟发型超敏反应），但似乎存在一个连续体，例如，某些药物即使在一个患者中也会引起不同类型的过敏反应，并且可能出现特应性皮炎中出现的 I 型和 IV 型反应的组合。

基于免疫机制，嗜酸性粒细胞主要参与IgE介导和T细胞介导的超敏反应的晚期反应。组织和血液嗜酸性粒细胞通常被用作过敏性疾病鉴别诊断的标准。

嗜酸性粒细胞通过释放促炎介质如LTC4、主要MBP、ECP、IL-4和IL-13促进过敏性炎症因此，在过敏患者的血液中发现了与疾病严重程度相关的嗜酸性粒细胞介质的循环水平，包括ECP、EDN和EPX，以及嗜酸性粒细胞相关的血清标志物(如可溶性IL-2受体、IL-5、GM-CSF和可溶性siglec-8) 。

嗜酸性粒细胞-肥大细胞(MCs)相互作用在几种过敏性疾病中起致病作用可能，嗜酸性粒细胞中脂肪酸代谢失调导致了持续的炎症和过敏性疾病的进展。

循环嗜酸性粒细胞的半衰期较短，约为 8-18 小时，而其在组织中的寿命则长达 14 天。缺乏外部延长生存期的刺激物，如 GM-CSF、IL-5 或 IL-3会导致在几天内诱导程序性自发性细胞凋亡。循环人类嗜酸性粒细胞被证明会重新分布到肝脏、脾脏和骨髓中以进行消除。组织嗜酸性粒细胞无法离开组织并重新进入循环，因此必须在完成其功能后就地消除。

两种情况下嗜酸性粒细胞的消除都依赖于严格调控的细胞凋亡和随后的专职吞噬细胞（如巨噬细胞）以及非专职吞噬细胞（如DC、肺成纤维细胞和上皮细胞）的胞葬作用。

嗜酸性粒细胞凋亡由 caspase 级联激活介导：Caspase 9、Caspase 8、Caspase 3和Caspase 6。TNF/NGF受体超家族的死亡受体有助于调节细胞凋亡。因此，针对嗜酸性粒细胞凋亡的疗法是治疗嗜酸性粒细胞疾病的相关策略。

嗜酸性粒细胞还可以促使巨噬细胞极化为抗肿瘤 M1 表型和血管愈合来控制肿瘤进展。相反，嗜酸性粒细胞通过募集调节性 T 细胞和使巨噬细胞极化为促肿瘤 M2 表型来充当肿瘤微环境的调节剂。此外，嗜酸性粒细胞通过促进转移形成、肿瘤迁移、血管生成和伤口愈合来介导肿瘤生长。

嗜酸性粒细胞通过释放各种预先形成的免疫调节因子（如颗粒蛋白、细胞因子、趋化因子、生长因子和脂质介质）来调节不同的免疫反应。

通过释放储存在其颗粒中的预形成介质，人类嗜酸性粒细胞能够募集 CXCR2 表达细胞（例如中性粒细胞）到炎症部位，诱导中性粒细胞活化并刺激嗜碱性粒细胞释放组胺。此外，小鼠嗜酸性粒细胞被证实可触发 NK 细胞活化。在MCs/嗜酸性粒细胞相互作用中，嗜酸性粒细胞增加了基底MCs的介质释放，并有助于IgE活化的MCs的共刺激。颗粒蛋白 EDN 和 MBP 介导DC细胞的成熟和功能。嗜酸性粒细胞被证实可增加外周 B 细胞数量，但也促进 B 细胞存活、增殖和免疫球蛋白分泌。嗜酸性粒细胞参与维持骨髓浆细胞的长期存活以及肠粘膜 IgA 水平。小鼠嗜酸性粒细胞通过塑造 T 细胞向 Th2 或 Th1 极化来调节免疫反应。表达 CD16 的循环嗜酸性粒细胞亚群可抑制人类中 CLC/Gal-10 介导的 T 细胞反应。

此外，嗜酸性粒细胞在过敏和寄生虫炎症中充当非专业APC细胞 。有趣的是，小鼠嗜酸性粒细胞能够在嗜酸性粒细胞增多的情况下破坏造血干细胞 (HSC) 稳态。

嗜酸性粒细胞通过释放各种介质在疾病中发挥致病作用，并导致肺气肿、上皮损伤、组织重塑和纤维化、支气管粘液堵塞、神经功能障碍、瘙痒和抓挠行为、水肿形成、起泡以及气道高反应性。

嗜酸性粒细胞存在于各种器官中，包括胃肠道 (GI)、胸腺、脂肪组织、肝脏和肌肉，它们在这些器官中表现出组织特异性的稳态和修复功能。在胃肠道中，这些功能包括调节上皮完整性、粘液层和派尔集合淋巴结。胃肠道中的嗜酸性粒细胞表现出抗菌活性，具有免疫调节作用并促进适应性免疫。结肠嗜酸性粒细胞存在于粘膜下层和粘膜层，它们在这些层中上调 CD80 和PDL1的表达以响应局部 IL-33 的产生。在小肠中，上皮内嗜酸性粒细胞表达 CD11c。小肠嗜酸性粒细胞还表达AhR，该受体通过调节ECM成分和粘附来调节其组织适应性。

此外，小肠中的嗜酸性粒细胞表达NMUR1，该受体支持嗜酸性粒细胞-上皮细胞串扰。嗜酸性粒细胞分泌大量可溶性因子，包括RA、TGFβ1、IL-1β 和 IL-1 受体拮抗剂 (IL-1Ra)。这些介质调节胃肠道中各种细胞的丰度，包括 RORγt⁺ ILC、巨噬细胞、CD103⁺ DC、TH17和 CD4⁺ FOXP3⁺ T 细胞。胃肠道嗜酸性粒细胞还可以通过提供增殖诱导配体 (APRIL)、IL-6、TGFβ1 和 IL-1β 来支持浆细胞。肠道中的嗜酸性粒细胞抗菌活性由其脱颗粒和ROS的分泌以及嗜酸性粒细胞胞外陷阱 (EETs) 介导。胸腺嗜酸性粒细胞表达 CD11c、CD11b、CD44 并且是 MHC-II ^low。它们在损伤后被募集到胸腺，并且以 IL-4 依赖性、CCR3依赖性和NKT细胞依赖性的方式进行胸腺再生。脂肪组织嗜酸性粒细胞依赖于ILC2s、IL-5、IL-33 和 CCL11。

因此，嗜酸性粒细胞增加其代谢活性并支持胰岛素敏感性。此外，嗜酸性粒细胞衍生的 IL-4 支持替代激活的巨噬细胞的激活和 PDGFRα⁺ 脂肪细胞前体的活化。器官损伤后，嗜酸性粒细胞被募集到肝脏和肌肉。随后，嗜酸性粒细胞衍生的 IL-4 和IL-13 分别激活肝脏和肌肉中表达IL-4Rα的肝细胞和纤维脂肪形成祖细胞，以支持组织再生。

嗜酸性粒细胞通过其TLR识别PAMP分子，例如LPS。这些受体的结合导致脱粒或嗜酸性粒细胞EETs和ROS的释放，从而杀死细菌。IFNγ 信号传导增强了这一过程。嗜酸性粒细胞还可以产生抗菌肽 (AMPs) 和吞噬细胞细菌病原体。

嗜酸性粒细胞通过内体 TLR 识别病毒单链 RNA (ssRNA)，导致其活化、脱粒和释放 I 型干扰素。NO由iNOS酶产生。

嗜酸性粒细胞通过 CD11b 和PAR2识别真菌 β-葡聚糖，并在脱粒后表现出杀真菌活性。一些真菌也会诱导 EETs。

嗜酸性粒细胞可以与免疫球蛋白调理的微生物结合，并表达几种识别 IgA 和 IgG 的受体。固定或聚集的 IgA 的结合会诱导嗜酸性粒细胞脱粒和氧化爆发，而分泌性 IgA 会增强嗜酸性粒细胞在自分泌GM-CSF产生后的存活率。

嗜酸性粒细胞可以通过上皮衍生的警报素（如 IL-33）被激活。IL-33 通过 ST2 受体发出信号，激活嗜酸性粒细胞中 NF-κB 依赖性转录重编程，从而促进其脱粒、自分泌 IL-4 产生以及PDL1和 CD80 的上调。最佳 IL-33 诱导反应需要 CD300f 表达。嗜酸性粒细胞活化通过ILC2衍生的 IL-5 产生进一步间接促进。

CD45⁺CD11b⁺Ly6C^neg-low Siglec-F⁺CD200R3^-CCR3⁺，就是嗜酸粒细胞（绿色）。

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