第四节 免疫失衡——自身免疫性疾病的初期机制
机体对自身充分发生免疫应答,而导致的疾病状态被称为自身免疫性疾病,自身免疫性疾病是工业化国家仅次于癌症和心脏病导致高发病率和死亡率的第三大原因。自身免疫性疾病的临床特点:①患者血清中有多种自身抗体或自身反应性致敏淋巴细胞存在;②自身免疫应答造成组织损伤或功能障碍;③病情的转归与自身免疫应答的强度密切相关;④常反复发作,慢性迁延;⑤多数病因不明;⑥患者以女性居多;⑦有遗传倾向。
一、获得性免疫:Th1和Th2系统
整个免疫系统功能调控的核心是辅助性T细胞(CD 4+),它们虽然不直接起到免疫作用,但地位远比直接工作的如CD8+T细胞、B细胞、单核巨噬细胞等免疫细胞要高。CD 4+亚群—Th细胞,根据自身所分泌的细胞因子,分为Th1和Th2两个亚群。
Th1细胞主要介导细胞免疫反应,分泌IL-2、干扰素-γ(IFN-γ)和肿瘤坏死因子-β(TNF-β)等细胞因子,在抗感染免疫、诱发器官特异性自身免疫病和器官移植排斥反应中起着重要的免疫调节作用。它们直接攻击病原体,或者促使其他细胞攻击病原体。即使当这些病原体已经进入被感染的细胞的时候,它们也仍然攻击。
Th2细胞主要介导体液免疫反应,主要分泌IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-10和IL-13等细胞因子。Th2免疫细胞也攻击病原体,但是是以不同的方式进行的。Th2细胞并不进入被感染细胞,它们通过产生信息来促使其他免疫细胞产生抗体,然后,由这些抗体来攻击外侵物质,包括病菌、病毒和变应原。Th2细胞一方面抑制Th1细胞的分化和功能,并抑制免疫相关细胞如CD8+T细胞、单核巨噬细胞等的功能;另一方面可以促进B细胞的形成、分化、成熟、浆细胞化、抗原识别、亲和力和类别转换等。可以说没有Th2细胞而空有B细胞,体液免疫的功能便减弱到微乎其微了。Th2细胞在诱发迟发型过敏反应中起着决定性的作用。
Th1细胞做着和Th2细胞相反的事情,Th1细胞促进细胞免疫、抑制体液免疫,Th2细胞促进体液免疫、抑制细胞免疫。T细胞在分化过程中会分化成Th1、Th2、Th17和T调节细胞,这些细胞会互相平衡地发挥作用,他们之间通过细胞因子,互相抑制达到平衡状态。
二、免疫性疾病的发生机制:Th1/Th2系统不平衡
我们说,Th1和Th2系统是处于平衡状态的,当这种平衡被破坏,就会导致免疫性疾病的发生和发展。不同的优势系统分别和不同的疾病相对应(表3-5)。
表3-5 Th1和Th2系统对比
Th1介导的是细胞免疫反应,激活的是巨噬细胞和中性粒细胞。Th1占优势会导致类风湿性关节炎、多发性硬化症、甲状腺炎、莱姆关节炎、克罗恩病、1型糖尿病等自身免疫性疾病。
Th2介导的是体液免疫反应,激活的是肥大细胞,使IgE/IgG升高。Th2占优势会导致过敏性疾病、哮喘、皮炎、硬皮症、溃疡性结肠炎、系统性红斑狼疮等自身免疫性疾病。
一般情况下,Th1和Th2系统应该是处于平衡状态的。但现在人由于环境的改变,导致两者往往处于不平衡状态。
首先,我们祖先生活的环境中,有很多像寄生虫、病菌这样的病原体刺激Th1系统,而我们现在生活的环境太干净,对于Th1系统的刺激大大减少,造成两者不平衡的状态。
一个新兴的文献假设(也称“卫生假说”)是,现代社会中遗传性过敏、炎性肠病、自身免疫性疾病(例如1型糖尿病、多发性硬化症)多发的原因之一是在出生后第一年缺乏足够数量的抗原暴露。正常情况下,新生儿的免疫系统不成熟,并偏向Th2型占优势。这就需要有适当的病原体来刺激Th1系统,使Th1和Th2系统发育完全,处于平衡状态。大量研究表明,与在城市相对无菌的环境下成长的儿童相比,在农场长大的、有多个兄弟姐妹的、在托儿所生活过的、或者在第6~12个月与猫或狗生活过的儿童是不太可能发生过敏反应的。母亲在怀孕期间服用抗生素可能导致后代有遗传性过敏。
其次,我们现在的生活环境,有很多因素造成Th2细胞增多,使得Th2系统占优势,例如压力过大、酵母菌增生、毒素暴露过多等。主要引起Th2细胞增多的原因是毒素的蓄积,身体内含有汞、铅和铝可导致Th2细胞活动增强,Th2细胞过于活跃,会袭击很多不需要袭击的物质,例如花粉和正常的像牛奶、小麦等食物,最终导致过敏。重金属还可导致免疫系统活性增强,损害免疫系统,导致过敏和自身免疫反应的发生。这种免疫失调和大范围的炎症反应是现今哮喘和过敏流行的主要原因。哮喘病是典型的由于Th2细胞增多引起的疾病。
许多情况下,一些突发事件扰乱了肠道黏膜的完整性,导致有基因、蛋白质和微生物抗原介导的肠道相关淋巴组织(GALT)的激活。这种情况将会启动Th2型过敏反应或THL自身免疫反应。然后随之而来的便是全身性的炎症,并伴随着其他难以治疗的疾病如多种自身免疫性疾病。
治疗这类患者的关键是重塑Th1/Th2系统平衡。帮助Th2细胞增多患者的一个原则是保护他们免受毒素、刺激物和过敏物的侵害,这些物质能使他们的Th2细胞过于兴奋。
那些能够帮助恢复和保持自身耐受状态的因素,和导致耐受损失的破坏因素具有同等的重要性。研究发现,利用益生菌可以恢复机体免疫功能平衡,它可以提高抑制性T细胞的耐受性;某些种类的乳酸菌可以产生IL-10,这就发挥了类似监管淋巴细胞的免疫调节和抗炎作用;在一些临床试验中,使用益生菌能够降低孕期妇女和新生儿过敏综合征的发病率。这种方法的成功证明了恢复肠道的免疫耐受也可逆转免疫失调的疾病,如炎性肠病、自身免疫性关节炎或哮喘,对这些疾病稳固后也有积极作用。
三、自身免疫性疾病的共同发病特点
1.遗传倾向,基因易感性。
2.环境的共性,环境毒素暴露。
3.肠道通透性增加,产生肠漏肠道屏障功能破坏,产生肠漏,免疫系统被长期过度激活 肠道机械屏障与肠道相关淋巴组织和神经内分泌一起,控制着非自体抗原在免疫耐受和免疫应答间的平衡。当精细的转运功能失调,大分子物质进入机体,作为抗原激活免疫系统,打破免疫平衡,使机体免疫应答处于高活跃状态时,基因易感性的个体容易引发肠道和肠外自身免疫系统疾病(如过敏症、关节炎、慢性皮肤病等)。肠道通透性增加、肠漏产生是一个早期的生物学变化,经常在自身免疫性疾病发生前出现,这种通透性的增加可能是由于环境因素(如感染、毒素等)引起,也可能是由于疾病而启动。
不是有基因易感性的人都会患病,需要和环境相互作用,诱使基因表达发生,才会导致疾病的产生。研究证明,自身免疫性疾病是可以预防的,假如在基因和环境相互作用触发疾病发生前,肠道的屏障功能被重建,就可以阻止自身免疫过程的发生,从而预防自身免疫病的发生。肠道通透性的改善也会减缓自身免疫性疾病的发展。
如果自身抗体高,但临床还没有出现症状,可以通过采用健康的生活方式、合理的抗炎饮食、益生菌的种植和医疗营养素的补充,修复肠道屏障功能,改善肠道健康,使抗体下降,从而阻止自身免疫病的发生。
四、自身免疫性疾病的前置因素、诱发因素和媒介因素
1.自身免疫性疾病的遗传因素
(1)自身免疫性疾病的家庭发病率高;
(2)高水平自身抗体的病人家属发病率高;
(3)单卵双生的双胞胎发病率高;
(4)IgA缺乏的患者发病率高。
2.自身免疫性疾病的内分泌激素因素
(1)流行病学证据表明,育龄期妇女受到自身免疫性疾病,特别是风湿性疾病困扰的,经常比男人多。研究发现,类风湿性关节炎患者的雌激素受体是阳性的,说明自身免疫性疾病和雌激素的代谢直接相关,雌激素参与生成前列腺素,参与炎症反应。
(2)妇女怀孕后有些自身免疫病会加重,有些会减轻,这是和她的激素水平有关。增加的皮质醇、孕酮、雌二醇和睾酮在妊娠晚期会导致TH2系统的细胞因子极化和抑制TH1系统的免疫反应。
(3)自身免疫性疾病女性多见的是红斑狼疮、甲状腺炎,女性自身免疫病高发的年龄段是35~50岁,男性多见的是溃疡性肠炎。
3.自身免疫性疾病的环境因素
(1)微生物感染:
近些年,流行病学资料显示,在某些微生物感染时或感染后自身免疫性疾病的发病率上升,以此为基础,微生物激活自身免疫性疾病的理论开始形成。微生物感染后,微生物可通过分子拟态、释放免疫特许部位的抗原、多克隆激活等多种机制引发自身免疫性疾病(表3-6)。
表3-6 自身免疫性疾病的相关病原学
1)分子拟态:感染的微生物和机体自身的肽序列相似,当感染物作为抗原激活免疫系统产生免疫反应时,免疫系统会把和感染物相似的自身结构也作为抗原,激活自身应答,引起自身免疫反应,从而引发自身免疫性疾病。
2)抗原表位扩展:根据抗原表位刺激机体产生免疫应答的强弱,可将其分为两类:①优势表位,其具有强免疫原性,在抗原初始接触免疫细胞时,就可激发免疫应答;②隐蔽表位,其隐藏于抗原大分子内部或密度较低,在后续应答过程中才可激活免疫细胞。已发现,特定抗原刺激机体后,免疫系统首先针对优势表位产生应答,随着免疫应答过程的持续,机体可相继识别隐蔽表位,使诱发应答的抗原表位数目不断增加,此现象称为表位扩展。能够同时攻击病原体上的多重靶位是免疫系统的一大明显优势,但也是自身免疫性疾病迁延并不断加重的原因,例如红斑狼疮、类风湿性关节炎、多发性硬化症和Ⅰ型糖尿病等。
3)多克隆激活:指B细胞感染后导致的B细胞增殖、抗体合成增加以及免疫补体形成,这都可能损伤自体组织。
4)旁路激活:指细胞因子合成增加所诱导的自身反应性T细胞增加,从而引发自身免疫应答。增加前的T细胞数量不足以引起明显病理改变。
5)病毒及细菌抗原可以与多种细胞相结合,继而诱发免疫反应。这与抗原特异性无关。
(2)维生素D和自身免疫性疾病的关系:
研究发现,自身免疫性疾病患病率高的地域显示一个环境危险因素是阳光照射不足。维生素D摄入和日晒时长与自身免疫性疾病患病率呈反向相关。
维生素D能够通过抑制抗原呈递细胞的成熟和功能,抑制致病性T细胞成熟和功能,刺激监管T细胞保持宽容,来调节免疫系统功能。因而对于自身免疫性疾病具有防治作用。维生素D还能够通过刺激炎症细胞凋亡,同时抑制炎症细胞的补充来降低炎症水平。
维生素D已被用于自身免疫性疾病的预防和治疗。
(3)药物和吸烟:
研究指出,有些药物可以诱发自身免疫性疾病,停药后病症缓解。同样,吸烟可以引发自身免疫性疾病,所以此类患者一定要戒烟。
(4)身体和心理压力:
压力会导致自身免疫性疾病的发生。当一个人压力很大时,他的自身免疫性疾病一定会加重。超过80%的病人都会说在得病之前有过高压力。我们说,压力导致自身免疫性疾病,但是这种疾病又造成了很大的压力。
(5)饮食
1)高剂量的长链的ω-3脂肪酸有范围广泛的免疫抑制作用,应该归类为天然免疫抑制剂。
2)自身免疫性疾病乳糜泻(面筋过敏)的患病率是和接触面筋的持续时间相关。Metagenics功能医学中心对自身免疫病的研究发现,24例自身免疫病患者中有23例对面筋过敏和高IgA抗体,占96%;Dr keneth fine报告在62%的自身免疫病患者中有面筋过敏。
3)越来越多的证据表明,肠道屏障功能的丧失,肠漏出现,是导致自身免疫病的一个最常见的原因。而食物不耐受、面筋过敏可能是导致其他自身免疫性疾病的重要发病因素。
为什么一个红斑狼疮患者的症状和体征和另外一个患者不一样呢?为什么自身免疫病的症状多样化呢?为什么在同一个家庭有不同的自身免疫病呢?为什么一个病人得了一种自身免疫病后会更容易得另一种自身免疫病呢?遗传基因不同、免疫反应不同、内分泌系统不同、接触的环境不同,所有这些因素加在一起才产生一个疾病,这些因素不同的相互关系是造成疾病多样化的原因。
功能医学认为:自身免疫病并不是不可控制的,当我们了解了基因和环境的关系后,通过干预可以逆转。