嗜伊紅性球生物學(EOSINOPHIL BIOLOGY)
嗜伊紅性球(eosinophil)是一種直徑約 10–16 microns 的白血球,具有分葉狀(通常為雙葉狀)的細胞核。它在骨髓中產生,並於周邊血液中短暫循環(8–18 hours)。在正常狀況下,循環中的嗜伊紅性球數目介於每 mcl 人類血液 0 至 500 cells。除了骨髓、胃腸道(食道以下)與淋巴組織(脾臟、胸腺與淋巴結)之外,嗜伊紅性球僅侷限於病變組織中。
1879 年,Paul Ehrlich 將其命名為「eosinophil」,因為其獨特的細胞質顆粒會被酸性染料 eosin 強烈染色。在超微結構上,嗜伊紅性球的特徵為具膜包被的細胞質顆粒,這些顆粒具有電子緻密核心(electron-dense core)與密度較低的基質(matrix)(Fig. 26.1)。嗜伊紅性球產生多種因子,使其成為高度促發炎(proinflammatory)與促纖維化(pro-fibrotic)的白血球。它也在細胞表面表現多種受體,這些受體對於活化、延長存活以及標定性遷移進入組織區室相當重要(見 Fig. 26.1)。
嗜伊紅性球被下列因素的協同作用吸引至組織中:(1) 嗜伊紅性球活化細胞激素(通常稱為「致敏」(“priming”)細胞激素);(2) 組織釋放的趨化激素(chemokines);以及 (3) 內皮黏附分子(endothelial adhesion molecules)。嗜伊紅性球表現 granulocyte–macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF)、interleukin (IL)-3 與 IL-5 的受體,這些對於骨髓生成、成熟、活化與延長存活相當重要。多條研究途徑顯示,嗜伊紅性球被招募至組織內並於其中活化,主要是透過來自第 2 型免疫反應(type 2 immune response)(IL-33)或來自 Th2 細胞(IL-4、IL-5 與 IL-13)的細胞激素。自然殺手細胞(natural killer cells)也產生 IL-5,而肥大細胞衍生的細胞激素則透過誘導 IL-5 與 GM-CSF,間接促成嗜伊紅性球的活化。
嗜伊紅性球本身也製造重要的發炎與調節性細胞激素,包括 IL-1α、TGF-α 與 TGF-β、GM-CSF、IL-3、IL-5、IL-6、IL-8、TNF,以及 macrophage inflammatory protein 1α(CCL3;見 Fig. 26.1)。因此,嗜伊紅性球的活化也以自分泌(autocrine)方式發生。在細胞毒性試驗中,嗜伊紅性球被 GM-CSF 活化的程度最大,其次依效價順序為 IL-3、IL-5、TNF 與 IL-4。循環與組織中的嗜伊紅性球數目,取決於延長存活的介質與誘導凋亡(apoptosis)的介質(如 glucocorticoids)之間的平衡。Glucocorticoids 可對抗由 IL-3、IL-5 與 GM-CSF 所誘導的存活延長,這或許可部分解釋其在多數嗜伊紅性球驅動疾病中的治療療效。較近期的研究顯示,表現於嗜伊紅性球與肥大細胞上的表面受體 sialic acid-binding immunoglobulin-like lectins (Siglec)-8 與 -10 可媒介細胞凋亡。
C-C 趨化激素基因超家族的數個成員對嗜伊紅性球具有趨化性,包括 eotaxins 1、2 與 3(CCL11、CCL24 與 CCL26)。這些趨化激素主要透過 C-C chemokine receptor (CCR)-3 傳訊,而該受體在嗜伊紅性球上高度表現。除了趨化特性之外,這些趨化激素也誘導活性氧物種(reactive oxygen species)的釋放。Eotaxins 由組織常駐細胞產生,使其成為皮膚發炎的上游介質。
嗜伊紅性球透過穿越血管進入組織。與其他白血球類似,此跨內皮遷移(transmigration)涉及黏附至 selectin 與 immunoglobulin 超基因家族內的內皮黏附分子。特別是,嗜伊紅性球組成性表現 very late antigen (VLA)-4,即 vascular cell adhesion molecule (VCAM)-1 的配體;後者為一種可由細胞激素誘導的內皮黏附分子(見 Fig. 102.11)。進入組織之後,嗜伊紅性球的活性受到其細胞表面 integrins 與細胞外蛋白(fibronectin、laminin 或 collagen)及糖胺聚醣(glycosaminoglycans)(hyaluronic acid 或 chondroitin sulfate)之間交互作用的影響,而後者在發炎狀況下會被誘導產生。
顆粒內容物(Granular Contents)
活化之後,嗜伊紅性球透過三種機制將其顆粒內容物釋放至細胞外空間:細胞溶解性去顆粒作用(cytolytic degranulation)、片段式去顆粒作用(piecemeal degranulation),以及調控性分泌(regulated secretion)。細胞溶解性去顆粒作用的特徵為胞器破裂、細胞核染色質溶解(chromatolysis)並喪失形態完整性,以及嗜伊紅性球顆粒與顆粒產物在組織內的大量沉積;此過程發生於許多發炎性疾病中,包括異位性皮膚炎(atopic dermatitis),也發生於高嗜伊紅性球症候群(hypereosinophilic syndromes, HES)病人的受侵犯器官(包括皮膚)。
Eosinophil major basic protein 1 (eMBP1) 是顆粒結晶核心的組成成分(見 Fig. 26.1),可直接傷害蠕蟲(helminths)與哺乳類細胞,其能造成支氣管上皮細胞剝落即為一例證。此外,eMBP1——而非其他任何嗜伊紅性球顆粒蛋白——可誘導嗜鹼性球(basophil)釋放組織胺。再者,eMBP1 會刺激嗜中性球,導致超氧化物(superoxides)與溶菌酶(lysozyme)的釋放。Eosinophil cationic protein(ECP 或 RNase3)與 eosinophil-derived neurotoxin(EDN 或 RNase2)為 RNase 家族的成員。ECP 是一種對寄生蟲具強效毒性的毒素,其機制與 eMBP1 不同,且在殺死某些蠕蟲方面比 eMBP1 更有效。EDN 如其名所示為一種神經毒素,同時對 RNA 病毒具有抗病毒活性。
Eosinophil peroxidase (EPO) 在有過氧化氫(由嗜伊紅性球與其他吞噬細胞產生)與鹵化物(halides)存在時,可殺死眾多微生物。此產物組合也啟動肥大細胞的分泌。EPO 結合至微生物(包括 Staphylococcus aureus)可大幅增強吞噬細胞對其的殺滅作用。同樣地,被 EPO 包覆的腫瘤細胞會被活化的巨噬細胞自發性溶解,而 eMBP1 對腫瘤細胞亦具毒性。EPO 與 eMBP1 是強效的血小板致效劑(platelet agonists),可導致 5-hydroxytryptamine(serotonin)的釋放並促進凝血。
總結而言,活化嗜伊紅性球所釋放的高度鹼性顆粒蛋白,其演化不僅在保護我們免於寄生性蠕蟲的侵害,也包括某些細菌與病毒,並且在某些情境下可能具備抗腫瘤特性。

*圖 26-1:嗜伊紅性球的產物與特定顆粒蛋白的定位。嗜伊紅性球產生無數產物,決定了其在發炎中的角色。特定顆粒(specific granules)內含 major basic protein 1 與 2(位於電子緻密核心中)以及其他毒性蛋白(位於基質中)。為 eotaxins 與 RANTES 的受體。§Charcot–Leyden crystal protein。§§與 ECP 及 eMBP1 一同形成粒線體 DNA 陷阱(mitochondrial DNA traps)。CCL, chemokine ligand;CCR, CC chemokine receptor;GM-CSF, granulocyte–macrophage colony-stimulating factor;HETE, hydroxyeicosatetraenoic acid;IFN, interferon;IL, interleukin;MIP, macrophage inflammatory protein;MMP, matrix metalloproteinase;OSM, oncostatin M;P2X4, P2X purinoceptor 4;PAI-2, plasminogen-activator inhibitor;PDGF, platelet-derived growth factor;RANTES, regulated on activation, normal T cell expressed and secreted;Siglec, sialic acid-binding immunoglobulin-type lectins;TGF, transforming growth factor;TLR, toll-like receptor;TNF, tumor necrosis factor。

表 26-1:嗜伊紅性球相關皮膚病。