反应机制六篇

反应机制 篇1

无线传感反应网络是由部署在监测区域内大量低成本、低功耗、具备感知、数据处理、存储和无线通信能力的传感器节点,以及少量具备处理和通信能力、并能主动对外部环境实施操作、且能量资源丰富(更长的电池寿命或者恒定电源)的反应节点通过自组织方式形成的网络,其目的是由传感节点协作采集、处理和传输网络覆盖区域中被感知对象的信息,反应节点根据传感节点感知信息并对外部环境实施相应的反应[1]。

将反应节点添加到无线传感器网络后,极大地增加了传感器网络的应用能力和范围。它能够观察实体世界,处理数据,并能够根据观察到的数据做出决策,执行适当的操作。这种网络具有广泛的应用前景,如战场监视系统、建筑内小气候控制系统、核生化攻击检测系统,环境监测系统等。

1无线传感反应网体系结构

图1是无线传感反应网络体系结构示意图。典型的无线传感反应网络通常包括传感器节点(sensor nodes),反应节点(actor nodes)以及任务管理节点。大量传感节点及少量反应节点通过随机部署或者确定部署的方式布撒在监测区域内,并通过自组织方式形成多跳无线通信网络。传感节点负责从环境中收集数据,而反应节点根据从传感节点接收到的数据执行相应的操作。汇聚节点一般远离被监测环境,负责监控整个网络,并通过Internet或卫星网络与任务管理节点进行通信,必要时与传感或反应节点进行通信[5]。

在WSANs中,感知环境信息和对环境进行操作分别由传感节点和反应节点来实现。对于无线传感反应网络的研究,国内刚刚起步。目前,围绕应用需求以及无线传感反应网络的特点,研究热点主要分为三方面:管理,协调和通信。

1) 管理平台:

能量管理平台(Power Management),主要管理节点如何高效地使用有限能量;移动管理平台(Mobility Management),检测并注册节点的移动,维护网络的连通性;故障管理平台(Fault Management),探测和解决节点故障问题。

2) 协调平台:

依据通信平台和管理平台接收到的数据,决定节点如何操作。协调平台的存在对反应节点来说,比对传感节点更重要。因为在分布式决策中,反应节点需要相互协调,以实现任务的分配。

3) 通信平台:

通信平台实现节点之间信息及连接关系的交换和共享,是传感节点和反应节点结构中最重要的一个平台。通信平台包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。WSANs既有传感节点与反应节点通信,又有反应节点与反应节点通信。通信所需要实现的高效操作,都是通过传感节点和反应节点的协调来实现的,而执行数据收集和协调的汇聚节点并不是必须的。

2反应节点之间的协调分析

在WSNs中,主要的通信问题主要集中于传感节点和sink节点之间。而在WSANs中,除了传感节点与反应节点通信外,还存在反应节点之间的通信,以实现应用的目标。因此,为了提供高效的检测和反应能力,在传感节点和反应节点中分布式的局部协调机制是必要的,如传感节点与传感节点协调、传感节点与反应节点协调、反应节点与反应节点协调。传感节点与传感节点协调、传感节点与反应节点协调在WSNs中已经有所研究,本文主要研究反应节点与反应节点之间的协调。

反应节点在不同的应用环境中,需要与其它节点进行通信,如接收到传感数据的反应节点的作用范围不足覆盖事件区域,或没有足够能力做出响应时。在反应节点相互通信过程中,任务分配是一个核心问题,本文从以下两个方面来分析。

2.1单反应节点任务(Single-actor task,SAT)中分布式协调算法[2,3]

SAT是指每项任务只需一个反应节点就能完成。在SAT中,如果只有一个接收到事件信息的反应节点,并能够执行所需的操作时,它不需要与其它反应节点或决策中心进行通信,以避免超过延迟界限。但如果有多个反应节点从传感节点接收到数据包,反应节点就需要相互协调,为该事件选出一个最佳反应节点。

对于SAT,主要问题在于如何选择单一反应节点。协调算法分为集中式和分布式两种。集中式是指这种决策过程以集中的方式实现的。它使动作决策以一种有组织的方式进行。集中式的缺点在于如果决策中心远离事件区,将导致通信延迟时间长,并且当反应节点移动时决策中心很难及时更新网络中反应节点的新位置。因此如何选择决策中心的反应节点是集中式算法中一个研究难题。分布式算法是指决策过程以分布的方式实现的。它允许相邻反应节点进行局部协调,以提供及时的操作和独立于网络规模的协调。

在分布式协调算法中,没有专门充当决策中心的反应节点,主要是在接收到事件报告的反应节点之间进行协调,以确定执行事件响应的操作。由于反应节点的通信范围不受限,可以将数据包发送给监测区域内的任何节点。因此通过初始阶段的传感节点、反应节点的位置信息广播,每个传感节点记录自己相邻的传感节点ID号和位置信息,以及所有反应节点的ID号和位置信息,而反应节点只需记录其它反应节点的ID号和位置信息。根据所接收到的反应节点的位置信息,传感节点选择信号最强的反应节点作为自己的根节点——事件消息报告的目的地。在分布式算法中,反应节点之间的边界是通过动态构造Voronoi图来划分的。

在分布式算法中,为了避免出现多个反应节点同时对该事件做出响应,造成不必要的资源浪费,引入主决策节点的概念。主决策节点的确定与效能函数有密切的关系。假设反应节点具有相同的能力,而且资源不受限,因此在同等的条件下,距离事件中心越近,反应节点的效能值(即完成对事件响应的时间)就越小。因此,我们将包含事件中心的Voronoi区域所属的反应节点作为该事件的主决策节点。任何需对事件执行操作的反应节点,都必须得到主决策节点的同意。另外,主决策节点收集传感节点事件报告的计时器的时延,应大于其它反应节点收集事件报告的计时器的时延,以保证在事件的主决策节点计时器超时之前,其它反应节点都能将事件的数据报告给主决策节点。

主决策节点接收到事件的信息熵超过决策阀值时,需要考虑选择什么样的执行节点,以使响应事件的任务尽快完成。因此主决策节点需要先收集周边反应节点当前执行对事件响应任务的效能,然后再选择合适的节点去执行对事件响应的任务。在这里使用基于市场的拍卖规则,用来收集周边反应节点当前执行本事件任务的效能。

拍卖规则:主决策节点作为事件的卖家,发送一个开始消息,将事件的ID号、位置等信息广播给周边的反应节点,并启动一个计时器,以避免拍卖时间过久,使得应用的实时需求无法满足。周边的反应节点作为事件的买家,在监听到开始消息后,提交能够开始执行事件的时间和完成这项任务所需的时间。在计时器超时后,主决策节点依据周边节点提交的和自己的执行事件任务的信息,选出一个完成任务时间最小的反应节点来执行。

反应节点在接收到开始信息请求时,需要计算自己执行事件的效能。反应节点可利用自身完成任务时的最终时间和位置,直接计算执行当前事件所需的效能,具体的计算同集中式协调算法。

主决策节点做出决策后,如果执行节点并非自己,则将执行响应的命令发送给执行节点。执行节点执行响应任务时,可能需要移动位置,当执行节点移动的距离大于距离阀值时,执行节点需要重新广播当前位置的消息,以避免过多传感节点的事件报告失败。

2.2多反应节点任务(Multi-actor task,MAT)协调算法

MAT是指每项任务需要多个反应节点才能完成。在MAT中,无论延迟要求如何,无论接收到感知数据的反应节点个数有多少,反应节点都需要相互协调,以确定完成整项任务所需要的节点个数。对于MAT来说,主要问题在于除了需要决定执行操作的最佳反应节点个数,还需要从可执行该项任务的反应节点中选择出最适合的节点、实时性(时间)等目标[4]。

考虑到MAT协调是一个复杂的问题,我们把它建模为一个多目标组合优化问题。多目标优化问题的多个优化目标之间往往是互相冲突的,求解时需要在不同的目标之间进行妥协。一般而言,一个目标性能的提高通常会导致其他目标性能的下降。因此,多目标优化问题的解通常不是一个,而是一组,这些解的特点是,无法在改进任何目标函数的同时不削弱至少一个其他目标函数,即综合考虑所有的目标,不存在比它们更优的解。这些解就是Pareto最优解,其概念最早由法国经济学家V.Pareto提出。本文把精力放在寻找近似最优解或者满意解上。进化算法基于种群的计算特性和隐并行性使得算法能够在一次执行过程中,基于Pareto优劣性同时处理多个优化目标,并且生成一组解,这些解体现了在多个目标之间不同的折中程度,能够为决策者提供更多、更全面的信息。

进化算法作为多目标优化问题的求解方法是寻求这种满意解的最佳工具之一。进化多目标优化(Evolutionary Multi-objective Optimization,EMO)已经成为近年来多目标优化研究的一个热门领域,提出了大量丰富的研究成果[6,7]。我们通过研究基于多目标优化的适应值计算、多样性保持以及精英策略等关键问题来解决MAT协调问题。

定义完成任务的最佳反应节点函数为f1(undefined),可执行该项任务的反应节点为向量f2(undefined,反应节点使用时间为f3(undefined),反应节点完成任务的总效能函数为y,则问题可以描述为:

undefined (1)

其中undefined∈Ω⊆RP称为决策变量,p为决策变量维数,Ω称为决策变量空间,undefined为目标函数向量。

定义反应节点对事件做出反应的合适程度的度量机制、传感节点与反应节点共存对任务分配、节点协调和通信机制的影响为约束函数:

undefined (2)

通过已有的多目标优化的研究成果,可以得到最优的MAT协调效果。

3结束语

无线传感反应网络是涉及多学科的新型的网络模型,它一方面具有传感器网络的监测功能,另一方面又具有快速对检测事件的反应能力,具有很强的军事、商业应用前景。本文就无线传感反应网络的协作机制进行了研究和探讨,讨论了无线传感反应网络中反应节点之间的协调以及任务分配机制,在单反应节点任务的分布式协调机制基础上,运用多目标进化算法提出了一种多反应节点协调算法,为进一步提高无线传感反应网络的系统效能提供了一种新的思路。

参考文献

[1]Akyildiz I F,Kasimoglu I H.Wireless Sensor and ActorNetworks:Research Challenges,Ad Hoc Networks,2004,2(4):351-367.

[2]Martin Haenggi.Mobile Sensor-Actuator Networks:Op-portunities and Challenges Proc of 7th IEEE Int1.Work-shop,Frankfurt,Germany,July 2002:283-290.

[3]Akyildiz I F,Su W,Sankarasubramaniam Y E.Cayirci,Wireless Sensor Networks:A Survey,Computer Net-works,2002,38(4):393-422.

[4]Tommaso Melodia,Dario Pompili,Gungor VehbiC.A dis-tributed Coordination Framework for Wireless Sensor andActor Networks.Proceedings of ACM M obihoc,2005,Urbana-Champaign,Ⅱ,USA.

[5]孙利民,李建中.无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社,2005.

[6]Edgar H.Callaway,Wireless Sensor Networks:Archi-tectures and Protocols,CRC Press,2003.

反应机制 篇2

1 皮质颗粒的形态、分布及胞吐

1.1 皮质颗粒的形态

皮质颗粒 (CG) 是大多数动物卵母细胞中所特有的一种圆形、外包界膜的细胞器。哺乳动物卵子质膜下大概有5 000个皮质颗粒, 直径为0.2～0.6 μm, 内含电子致密度不同的、均匀的内含物。皮质颗粒来源于高尔基复合体, 是一种溶酶体样的细胞器。主要含以下几种成分:蛋白酶、卵过氧化物酶、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、糖基化酶、P75 (一种75 ku的蛋白质) 、肝素结合胎盘蛋白、肽酰基精氨酸脱亚氨酶 (PAD) 。在小鼠的卵母细胞中至少有两种不同类型的皮质颗粒。皮质颗粒在卵子阻止多精授精中发挥重要作用, 在卵母细胞成熟过程中定位于质膜下, 形成致密单层, 受精时依赖 Ca2+ 进行胞外分泌。

1.2 皮质颗粒的形成及分布

不同动物皮质颗粒形成时间不同。小鼠及大鼠皮质颗粒出现在由单层卵泡细胞包围的初级卵泡卵母细胞中;而牛的卵子皮质颗粒出现在由2层以上卵泡细胞包围的卵母细胞中;人、猴、仓鼠及兔卵母细胞的皮质颗粒出现在次级卵泡中。在卵母细胞生长过程中, 皮质颗粒随各种细胞器向皮质迁移, 在皮质区形成细胞器带, 细胞核成熟完成排出第一极体的同时, 细胞器向皮质中央迁移, 由此形成皮质区细胞器游离带, 但皮质颗粒不发生内迁, 相反向质膜下迁移, 沿质膜呈线状排列。牛的情况比较特殊, 成熟卵母细胞中除多数皮质颗粒沿质膜呈线状分布外, 在皮质区也有成团分布现象[1]。在皮质颗粒向皮质迁移的同时数量不断增加。未成熟卵母细胞体外受精时, 由于皮质颗粒没有靠近质膜分布和数量不足, 不能阻止多精入卵, 从而造成较高的多精授精率。

1.3 皮质颗粒胞吐

精子与卵子融合后, 引起胞内游离Ca2+升高和皮质颗粒胞吐 (CGE) , Ca2+ 释放并激活蛋白激酶C (PKC) , 导致皮质颗粒胞吐。新的研究表明, 与体细胞一样, 成熟卵子中皮质颗粒释放依赖于钙调蛋白, 钙信号转导中钙调蛋白激酶Ⅱ可能作为转换器发挥作用。在其他各种分泌细胞中, 纤维肌动蛋白 (F-actin) 会阻止分泌囊泡从质膜外排出, 但在哺乳动物卵子中这些微丝的具体功能还不清楚, Eliyahu E等[2]研究了纤维肌动蛋白在老鼠卵子皮质颗粒胞吐中的作用及肌动蛋白与蛋白激酶 C的相互作用, 在皮质和质膜上有高浓度的纤维肌动蛋白分布。在受精和孤雌激活前纤维肌动蛋白荧光信号减弱, 肌动蛋白解聚和重组没有诱导和阻止皮质颗粒分泌, 说明细胞骨架皮质不是唯一阻止皮质颗粒胞吐的屏障, 而是受一个动力网络驱动。通过试验, Eliyahu等推断由 12-O-tetradecanoyl phorbol-13-acetate (TPA) 引起卵子孤雌激活后, 肌动蛋白偶联蛋白和 (或) 蛋白激酶会激活, 并改变皮质微丝结构, 从而引起皮质颗粒胞吐。他们还发现一个富含丙氨酸十四烷基激酶 C 的底物 (MARCKS) , 这个蛋白在 MⅡ期卵子中与纤维肌动蛋白交联, 在老鼠卵子中表达并与肌动蛋白共同定位, 因此得出假设皮质颗粒胞吐出现时, 蛋白激酶使一些肌动蛋白绑定蛋白 (如 MARCKS) 磷酸化。此外, 外界环境会导致受精过程中皮质颗粒提前释放, 研究表明, 卵母细胞暴露于含二甲基亚砜 (DMSO) 的冷冻液中, 可以引起小鼠、人和绵羊卵母细胞的皮质颗粒在受精前发生胞吐。

2 皮质反应

精子激活卵子诱发皮质反应的机制, 主要有两种假说, 即受体控制假说和精子因子假说。

2.1 受体控制假说

研究认为, 皮质反应的发生是一种卵质膜受体介导的过程, 即精子表面的配体与卵质膜表面的受体 (可能是整合素) 结合, 通过活化 G 蛋白或蛋白酪氨酸激酶, 激活磷脂酶C (PLC) , 在磷脂酶C的作用下, 产生第二信使1, 4, 5三磷酸肌醇 (IP3) , 后者与细胞内质网上的受体结合, 使内源钙释放诱发皮质反应。最近, 在牛卵子中发现缩氨酸包含一段能够表现多种精子配基的 RGD 序列, 能瞬时诱发 Ca2+ 发动孤雌激活。2006年, Tatone C等[3]研究表明小鼠卵子包含 RGD 序列的缩氨酸, 能有效抑制精卵互作, 并引起蛋白激酶激活和皮质颗粒胞吐。

2.2 精子因子假说

该假说认为, 精子胞质内存在某种或几种可溶性信号分子, 在精卵质膜融合之后, 信号分子通过融合孔进入卵子胞质, 使卵子内源钙释放, 引起皮质反应。支持该假说的有利证据是把精子直接注射到卵子中, 不经过精卵膜的相互作用也可以引起卵子中Ca2+升高;另一个有利证据是把精子提取物注射到卵子中, 可导致持久的Ca2+ 振荡。研究发现精子特异的磷脂酶Cδ 可引起Ca2+振荡。研究还表明, 精子因子对热和胰蛋白酶敏感, 它没有特异性, 但这种因子的生化本质及其激活卵子的信号通路有待于进一步研究, 而且至今没有分离到这种可溶性的精子因子。精子入卵后Ca2+振荡可持续数小时, 在大家畜可持续10 h直到原核形成, 关于引起卵子Ca2+释放的精子因子是瞬时释放还是逐渐释放的问题尚不清楚。

2.3 磷脂肌醇信号通路

无论诱发皮质反应的最初信号是什么, 皮质反应涉及细胞内的信号转导系统这一点是肯定的。研究表明, 磷脂肌醇信号通路在皮质反应中起着非常重要的作用。首先, 卵质膜上的4, 5二磷酸磷脂酰肌醇 (PIP2) 在磷脂酶C的作用下水解, 产生两种第二信息分子, 即二酰基甘油 (DAG) 和1, 4, 5三磷酸肌醇。一方面三磷酸肌醇与通道上的受体结合, 引起Ca2+释放。这些Ca2+一旦释放就可直接扩散或与皮质内质网上的Ca2+敏感受体结合, 促进更多的Ca2+释放。Ca2+与受体结合释放了更多的Ca2+, 而这些Ca2+ 又与更多的受体结合, 如此重复, 便形成钙波。钙波在精卵结合部位产生后立即向整个卵子传播。在高浓度Ca2+ 存在的情况下, 皮质颗粒与细胞膜融合, 产生一个在Ca2+之后的胞吐波。另一方面, DAG 激活蛋白激酶C, 使蛋白磷酸化和去磷酸化作用失去平衡, MPF和CSF失活或消失, 导致调节膜离子通道的H+、Na+ 的反向泵出和泵入, 减少了细胞内的H+, 引起卵内的pH值升高。蛋白激酶C与Ca2+ 共同引起皮质颗粒与卵质膜融合, 但蛋白激酶C激活诱发皮质反应不依赖于Ca2+升高。

3 Ca2+释放机制

3.1 Ca2+信号特性

Ca2+ 信号在卵子激活中起重要作用, 具有时间和空间特性。精子入卵后引起卵内Ca2+数小时、反复、短暂性地升高, 称为Ca2+振荡。在精卵作用后几分钟到几十分钟内就会出现Ca2+振荡, 第一次不同种动物卵子中Ca2+振荡间隔不同, 最短的为 1 min, 最长的可达 1 h, 一般情况下, Ca2+振荡持续到受精后原核形成前。受精后第1次Ca2+升高是从精卵作用处发生的, 然后以波的形式传遍整个卵子, 这种现象称钙波, 第2次和第3次Ca2+升高发生在精卵结合处, 但发生的区域范围比第1次大, 此后Ca2+升高产生于卵子大部分区域, 在1 s内可传遍整个卵子。

3.2 Ca2+信号的产生

静息状态的细胞, 胞浆内Ca2+维持在较低水平, 通常为1×10-7～1×10-8 mol/L, 而细胞内外钙库中的Ca2+达1×10-3 mol/L。当卵子受到外界信号刺激后, Ca2+迅速升高1～100倍。内质网是细胞内主要的Ca2+库, Ca2+信号的产生有三种途径:①三磷酸肌醇诱导的 Ca2+ 释放。即在一定范围内三磷酸肌醇量的增加并不能改变钙库释放钙的量, 只有三磷酸肌醇数量达到一定阈值时才会引起钙的释放。三磷酸肌醇诱导 Ca2+ 释放是通过与内质网上三磷酸肌醇受体作用打开钙离子通道而实现的, 三磷酸肌醇受体1 (IP3R-1) 是位于内质网膜上的Ca2+门户通道, 在鼠类和牛卵子受精时调节 Ca2+ 释放。Christopher M等推断:由于受精过程中三磷酸肌醇受体1延长了Ca2+振荡, 因此牛卵子中的三磷酸肌醇受体1含量比老鼠卵子高。三磷酸肌醇受体1在牛卵子 Ca2+ 释放过程中起非常关键性的作用。有一种模型为三磷酸肌醇诱导产生的 Ca2+ 可作为新的信号引起 Ca2+ 释放, 产生钙波;另一种模型为三磷酸肌醇刺激Ca2+ 释放, Ca2+ 反过来又激活磷脂酶C, 从而增加三磷酸肌醇的量, 使 Ca2+ 进一步释放形成钙波。②植物碱诱导的 Ca2+ 释放。胞内另一种重要的 Ca2+ 通道是植物碱受体 Ca2+ 通道。在小鼠卵子内已检测到植物碱受体的存在, 纳摩尔级的植物碱可使通道开放, 但毫摩尔级以上的植物碱则使通道关闭。最近, 在牛卵子中也发现植物碱受体, 并证明植物碱或其类似物可激发 Ca2+ 释放。③Ca2+ 诱导的 Ca2+ 释放。植物碱受体和三磷酸肌醇受体都会对少量 Ca2+ 发生反应, 即少量Ca2+作用于两种受体后都会触发三磷酸肌醇敏感钙库和植物碱敏感钙库内储存的 Ca2+ 释放, 具有正反馈效应, 正反馈作用可以加强起始阶段 Ca2+ 释放, 但这种效应会随 Ca2+ 释放量的增加而减弱, 这是由于大量释放出来的 Ca2+ 激活了胞内负反馈效应。

4 1, 4, 5三磷酸肌醇及其受体

1, 4, 5三磷酸肌醇是由4, 5二磷酸磷脂酰肌醇 (PIP2) 水解产生, 它对于 Ca2+ 的释放及Ca2+信号的产生十分重要。三磷酸肌醇产生后将与内质网膜上的三磷酸肌醇受体结合并诱导 Ca2+ 的释放。三磷酸肌醇受体定位于卵子内质网的膜上, 是一种配体门控制的Ca2+ 通道蛋白, 它除受三磷酸肌醇的激活外, 还受Ca2+、钙调蛋白 (CaM) 、钙调蛋白激酶Ⅱ (CaMK Ⅱ) 等多种物质的调节。 目前, 在哺乳动物中已经发现3种三磷酸肌醇受体亚型, 并且在卵子和卵巢中都有不同表达, 其中鼠、牛等卵母细胞中三磷酸肌醇受体1表达最多, 在 Ca2+ 释放过程中作用最明显, 这些受体的表达、分布及敏感性在不同时期和部位是不同的。在卵子成熟过程中, 三磷酸肌醇受体1受上游调控并从生发泡 (GV) 期的核周围迁移到MⅡ期的皮质, 研究表明三磷酸肌醇受体1大量聚集有助于提高其在MⅡ期的敏感性。三磷酸肌醇受体1在牛卵子 Ca2+ 释放过程中起关键作用, 其含量比在老鼠卵子中高。Rafael A F等[4]通过Western-blot 对牛卵母细胞分析获得260 ku 的条带, 随着卵母细胞从生发泡期成熟到 MⅡ期三磷酸肌醇受体1条带亮度增加, 说明随卵母细胞成熟三磷酸肌醇受体1表达量增加。受精后三磷酸肌醇受体1敏感性降低 (导致Ca2+的释放减少) 并逐渐降解, 这种现象在胚胎卵裂间隙更明显[5]。2005年, Christopher M等发现在牛卵子受精后卵裂间隙三磷酸肌醇受体1敏感性降低。Jellerette T等在爪蟾的卵子内注入不同浓度的三磷酸肌醇研究三磷酸肌醇受体对 Ca2+ 及三磷酸肌醇浓度的依赖性, 发现低浓度的三磷酸肌醇并不影响Ca2+的释放, 当三磷酸肌醇浓度进一步增加并达到一定程度时, Ca2+ 浓度不再变化。因此, 推断三磷酸肌醇受体活性与三磷酸肌醇和 Ca2+ 浓度有关。

5 蛋白激酶C

目前, 蛋白激酶C被认为是在哺乳动物受精期间卵母细胞激活的主要调节者, Ca2+ 是通过何种途径大量激活蛋白激酶C的还不十分清楚, 一种可能是 Ca2+ 激活对钙离子浓度敏感的磷脂酶 C, 导致生成DAG, 进而激活蛋白激酶C;另一种可能是多功能的钙调蛋白激酶Ⅱ参与Ca2+ 引发的蛋白激酶C活化。很多研究表明, 在小鼠减数分裂过程中钙调蛋白激酶Ⅱ 是钙离子的一种直接靶分子。蛋白激酶C 激活是否为生理条件下皮质反应所必需的步骤, 还有待证实。Fan H Y等发现在精子进入MⅡ期卵子后, 蛋白激酶Cα从胞质膜迁移, 同时伴随着皮质颗粒胞吐。进一步研究表明, 向猪卵母细胞中显微注射蛋白激酶Cα专一性抗体之后, 受精所诱导的皮质颗粒排放受到抑制, 说明蛋白激酶Cα活性是猪卵母细胞中皮质颗粒排放所必需的。但是, 注射蛋白激酶Cα抗体的猪卵在体外受精以后, 皮质颗粒的排放并不受抑制, 仍有一部分受精卵发生了皮质反应, 而且大多数受精卵在受精后约20 h逐渐排出皮质颗粒, 说明在猪卵子中仍然存在着蛋白激酶Cα的替代途径, 单纯抑制蛋白激酶Cα并不能完全阻止皮质反应的发生。武学清等[6]使用蛋白激酶C 激活剂处理人卵母细胞后, 蛋白激酶Cα和Cγ出现了转位, 但没有出现皮质颗粒排放, 使用蛋白激酶C 抑制剂后, 既没有出现蛋白激酶C 转位, 也没有皮质颗粒排放。因此, 在人卵母细胞中蛋白激酶C 的激活并不能引起皮质颗粒释放, 使用钙离子载体A23187 处理后, 与以前报道一致出现了明显的皮质颗粒排放, 但没有出现蛋白激酶C 转位, 即蛋白激酶C 没有激活, 进而推测在人卵母细胞中蛋白激酶C 并不介导胞内 Ca2+ 升高引起皮质颗粒释放。虽然, 已初步确定一些蛋白激酶C亚型参与了皮质反应, 但蛋白激酶C是如何引起皮质颗粒释放及蛋白激酶C下游靶分子还属未知, 蛋白激酶C 在诱发皮质颗粒胞吐过程中是否与其他分子作用有待研究。在哺乳动物卵子的受精过程中, 蛋白激酶C 可能作为卵子活化过程中 Ca2+ 的重要下游靶分子, 启动皮质颗粒的排放。然而, 由于哺乳动物的卵子表达不同的蛋白激酶C 亚型, 并且它们的空间结构、辅助因子和作用底物存在区别, 研究起来比较复杂, 因此有些结果并不完全一致, 目前蛋白激酶C 在皮质反应中的确切作用机理还需进一步研究。

6 存在问题及展望

迄今为止, 虽然有很多学者在哺乳动物卵子皮质反应方面作了大量研究, 但由于涉及因素较多, 且一些信号转导和级联反应较为复杂, 搞清这些反应的确切机制还需做大量工作。哺乳动物卵子皮质反应是发育生物学、受精生物学、生殖生物学、生殖生理学等学科的重要内容, 也是胚胎体外生产技术 (IVP) 体系的理论基础, 因此笔者认为这方面的研究必将引起更多学者的重视, 同时也会取得一些突破性的进展。

参考文献

[1]WANG WH, HOSOE M, LI R F, et al.Development of the compe-tence of bovine oocytes to release cortical granules and blockpolyspermy after meiotic maturation[J].Develop Growth Differ, 1997, 39:607-615.

[2]ELIYAHUE, TSAADON A, SHTRAIZENTN, et al.The involve-ment of protein kinase C and actin filaments in cortical granule exo-cytosis in the rat[J].Reproduction, 2005, 129:161-170.

[3]TATONE C, CARBONE MC.Possible involvement of integrin-me-diated signalling in oocyte activation:evidence that a cyclic RGD-containing peptide can stimulate protein kinase C and cortical gran-ule exocytosis in mouse oocytes[J].Reprod Biol Endocrinology, 2006, 4:48.

[4]RAFAE A F, FRANK J L.Differential distribution of inositol tri-sphosphate receptor isoforms in mouse oocytes[J].Biology of repro-duction, 1999, 60:49-57.

[5]JELLERETTE T, KUROKAWAM, LEE B, et al.Cell cycle-cou-pled[Ca2+]oscillations in mouse zygotes and function of the inosi-tol 1, 4, 5-trisphosphate receptor-1[J].Developoment of Biolo-gy, 2004, 274:94-109.

澧县土地执法快速反应机制 篇3

1个工作日内查封违法占地建筑。在送达《责令停止国土资源违法行为通知书》后1个小时之内，澧县国土资源局向澧县法院申请对违法占地建筑采取财产保全措施。法院在1个工作日之内查封违法占地建筑，并向施工单位送达《协助执行通知书》。澧县国土资源局对被查封的违法占地建筑进行一日一巡查，及时将有关信息反馈法院。

第4个工作日举行听证。在送达《国土资源行政处罚听证告知书》3日后，当事人如要求听证，澧县国土资源局在第4日举行听证。听证当日即决定是否作出行政处罚决定。如作出处罚决定，当日即送达《国土资源违法案件行政处罚决定书》。

及时申请强制执行。当事人接到责令限期拆除行政处罚决定之日起15日内不向法院起诉，又不自行拆除的，澧县国土资源局在第16个工作日立即向澧县法院申请强制执行。

及时采取强制措施。澧县法院在收到澧县国土资源局的强制执行申请书之后，当日即向当事人送达相关文书，并在3日后举行听证。听证当日即作出是否准予执行的裁定。准予强制执行的，当日即送达裁定。当事人1日内不开始自行拆除的，法院在第2日依法强制拆除违法占地建筑。

及时启动土地储备程序。强制拆除违法占地建筑后，对符合土地利用总体规划和城市规划的土地，澧县国土资源局立即启动土地储备程序，通过收回、收购、置换和征用等方式将土地由县土地储备中心收回，有效解决违法占地户拆了又建的现象。

预防接种异常反应处理机制 篇4

病例定义

疑似预防接种异常反应(Adverse event following immuni zation,AEFI)是指在预防接种后发生的怀疑与预防接种有关的反应或事件。

责任报告单位和报告人

医疗机构、接种单位、疾控机构、药品不良反应监测机构、疫苗生产企业及其执行职务的人员为AEFI的责任报告单位和报告人。

报告程序

1.责任报告单位和报告人发现AEFI(包括接到受种者或其监护人的报告)后应当及时向受种者所在地的县级卫生计生行政部门、药品监督管理部门报告。发现怀疑与预防接种有关的死亡、严重残疾、群体性AEFI、对社会有重大影响的AEFI时,责任报告单位和报告人应当在发现后2小时内向所在地县级卫生计生行政部门、药品监督管理部门报告;县级卫生计生行政部门在2小时内逐级向上一级卫生计生行政部门报告。

2.责任报告单位和报告人应当在发现AEFI后48小时内填写AEFI个案报告卡并向受种者所在地的县级疾控机构报告。发现怀疑与预防接种有关的死亡、严重残疾、群体性AEFI、对社会有重大影响的AEFI时,在2小时内填写AEFI个案报告卡或群体性AEFI登记表,向受种者所在地的县级疾控机构报告

1.3.2.1有网络直报条件的乡级接种单位应当直接通过中国免疫规划信息管理 系统进行网络报告;不具备网络直报条件的,应当由县级疾控机构代报

1.3.2.2县级疾控机构接到上述报告后,将属于本辖区预防接种后发生的AEFI 立即通过中国免疫规划信息管理系统进行网络直报;不属于本辖区预防接种后发 生的AEFI,应将AEFI个案报告卡立即转报至其预防接种所在地的县级疾控机构 由预防接种所在地的县级疾控机构进行网络直报。

1.3.3各级疾控机构应当通过中国免疫规划信息管理系统实时监测AEFI报告信 息

271.3.4属于突发公共卫生事件的死亡或群体性AEFI,同时还应当按照《家发公 共卫生事件应急条例》的有关规定进行报告。2调查诊断 2.1核实报告

县级疾控机构接到AEFI报告后,应核实AEFI的基本情况、发生时间和人数 主要临床表现、初步临床诊断、疫苗预防接种等,完善相关资料,做好深入查 的准备工作 2.2组织调查

221除一般反应(如单纯发热、接种部位红肿、结等)外的AFI均需调在 2.2.2县级疾控机构对需要调查的AEFI,应当在接到报告后48小时内组开展 调查,收集相关资料,在调查开始后3目内初步完成AEFI个案调查表(附件 表5-3)的填写,并通过中国免疫规划信息管理系统进行网络直报

223对于不属于本辖区预防接种后发生的AEFI,也应当收集相关资料,填写 AEFI个案调查表,并及时转报至受种者预防接种所在地的县级疾控机构,出预 防接种所在地的县级疾控机构进行网络直报。

22.4怀疑与预防接种有关的死亡、严重残疾、群体性AEFI、对社会有重大影 响的AEFI,市级或省级疾控机构在接到报告后应立即组织预防接种异常反应调 查诊断专家组进行调查

225属于突发公共卫生事件的死亡或群体性AEFI,同时还应当按照《突发公 共卫生事件应急条例》的有关规定进行调查和报告。2.3资料收集

2.3.1临床资料:了解病人的预防接种史、既往健康状况(如有无基础疾病等

家族史、过敏史,掌握病人的主要症状和体征及有关的实验室检查结果、已采取 的治疗措施和效果等资料。必要时对病人进行访视和临床检查。对于死因不明需 要进行尸体解剖检查的病例,应当按照有关规定进行尸检。

2.3.2预防接种资料:疫苗供应渠道、供应单位的资质证明、疫苗批签发报告和 购销记录:疫苗运输条件和过程、疫苗储存条件和冰箱温度记录;疫苗的种类、生产

企业、批号、出厂日期、有效期、来源(包括分发、取目期等:预防接种服务组织形式、预防接种现场情况、预防接种时间和地点 供应或销售单位

接种单位和预防接种人员的资质;知情或告知相关资料;预防接种实施情况、接 种部位、途径、剂次和剂量、打开的疫苗存放时间;安全注射情况、注射器材来 源、注射操作情况;预防接种同批次疫苗其他人员的反应情况、当地相关疾病发 病情况等 2.4病例诊断

2.4.1省、市和县级疾控机构成立预防接种异常反应调查诊断专家组,调查诊断 专家组由流行病学、临床医学、药学等专家组成,负责对AEFI调查诊断。2.4.2县级卫生计生行政部门接到AEFI报告后,对需要进行调查诊断的,交由 受种者预防接种所在地的县级疾控机构组织预防接种异常反应调查诊断专家组 进行调查诊断

2.4.3发生死亡、严重残疾、群体性AEFI,或对社会有重大影响的AEFI,由受

种者预防接种所在地的市级或省级疾控机构组织预防接种异常反应调查诊断专 家组进行调查诊断。

2.4.4AEFI的调查诊断结论应当在调查结束后30天内尽早作出。预防接种异常 反应调査诊断专家组应当依据法律、法规、部门规章和技术规范,结合临床表现、医学检查结果和疫苗质量检验结果等,进行综合分析,作出调査诊断结论,出具 预防接种异常反应调查诊断书(附件三表5-4)。

2.4.5调查诊断怀疑引起AEFI的疫苗有质量问题的,应及时提交药品监督管理 部门。

2.4.6省级预防接种异常反应调查诊断专家组对市、县级预防接种异常反应调查 诊断进行技术指导

2.4.7任何医疗单位或个人均不得作出预防接种异常反应诊断。2.5调查报告

2.5.1对发生死亡、严重残疾、群体性AEFI,或对社会有重大影响的AEFI,疾

控机构应当在调查开始后7日内完成初步调查报告,及时将调查报告向同级卫生 计生行政部门、上一级疾控机构报告,并向同级药品不良反应监测机构通报 2.5.2县级疾控机构应当及时通过中国免疫规划信息管理系统上报调查报告。2.5.3调查报告包括以下内容:对AEFI的描述、诊断、治疗及实验室检查;疫 苗和预防接种组织实施情况;发生AEFI后所采取的措施、原因分析;对AEFI 29 的初步判定及依据;撰写调查报告的人员、时间等 有

2.6分类

AEFI经过调查诊断分析,按发生原因分成以下5种类型

2.6.1不良反应合格的疫苗在实施规范预防接种后,发生的与预防接种目的无 关或意外的有害反应,包括一般反应和异常反应。

2.6.1.1一般反应:在预防接种后发生的,由疫苗本身所固有的特性引起的,对 常

机体只会造成一过性生理功能障碍的反应,主要有发热和局部红肿,同时可能伴 有全身不适、倦怠、食欲不振、乏力等综合症状 5 2.6.1.2异常反应:合格的疫苗在实施规范预防接种过程中或者实施规范预防接 种后造成受种者机体组织器官、功能损害,相关各方均无过错的药品不良反应。的

2.6.2疫苗质量事故:由于疫苗质量不合格,预防接种后造成受种者机体组织器 急

官、功能损害

2.6.3预防接种事故:由于在预防接种实施过程中违反预防接种工作规范、免疫 5 程序、疫苗使用指导原则、预防接种方案,造成受种者机体组织器官、功能损害。5 2.6.4偶合症:受种者在预防接种时正处于某种疾病的潜伏期或者前驱期,预防 天, 接种后巧合发病 达

2.6.5心因性反应:在预防接种实施过程中或预防接种后因受种者心理因素发生 疫 的个体或者群体的反应 5 数据审核与分析利用 乏

3.1中国免疫规划信息管理系统AEFI监测模块由各级疾控机构维护管理。3.2县级疾控机构应当根据AEFI调查诊断进展和结果,随时对AE个案报告信 息和调查报告内容进行订正和补充。

3.3各级疾控机构对AEFI报告信息实行日审核、定期分析报告制度。中国疾烟 预防控制中心和省级疾控机构至少每月进行1次分析报告,市、县级疾控机构至 每季度进行1次分析报告 处置原则

4.1因预防接种异常反应造成受种者死亡、严重残疾或者器官组织损伤的,依照 《疫苗流通和预防接种管理条例》有关规定给予补偿。

4.2当受种方、接种单位、疫苗生产企业对疑似预防接种异常反应调查诊断结论 30

有争议时,按照《预防接种异常反应鉴定办法》的有关规定处理。

4.3因疫苗质量不合格给受种者造成健康损害的,以及因接种单位违反预防接种 工作规范、免疫程序、疫苗使用指导原则、预防接种方案给受种者造成健康损害 的,依照《中华人民共和国药品管理法》及《医疗事故处理条例》有关规定处理 4.4建立媒体沟通机制,积极、主动、及时、客观回应媒体和公众对预防接种异 常反应的关切。开展预防接种异常反应科普知识的宣传,做好与受种者或其监护 人的沟通,增进公众对疫苗安全性的信任 5常见反应的处置

接种人员对较为轻微的全身性一般反应和接种局部的一般反应,可给予一般 的处理指导;对接种后现场留观期间出现的急性严重过敏反应等,应立即组织紧 急抢救。对于其他较为严重的AEFI,应建议及时到规范的医疗机构就诊。5.1全身性一般反应 5.1.1临床表现

5.1.1.1少数受种者接种灭活疫苗后24小时内可能出现发热,一般持续1~2 天,很少超过3天;个别受种者在接种疫苗后2~4小时即有发热,6~12小时 达高峰;接种减毒活疫苗后,出现发热的时间比接种灭活疫苗稍晚,如接种麻疹 疫苗后6~10天可能会出现发热,个别受种者可伴有轻型麻疹样症状。

5.1.1.2少数受种者接种疫苗后,除出现发热症状外,还可能出现头痛、头晕、乏力、全身不适等情况,一般持续1~2天。个别受种者可出现恶心、呕吐、腹 泻等胃肠道症状,一般以接种当天多见,很少超过2~3天。5.1.2处置原则

5.1.2.1受种者发热在≤37.5℃时,应加强观察,适当休息,多饮水,防止继发 其他疾病。

5.1.2.2受种者发热>37.5℃或≤37.5℃并伴有其他全身症状、异常哭闹等情 况,应及时到医院诊治 5.2局部一般反应 5.2.1临床表现

5.2.1.1少数受种者在接种疫苗后数小时至24小时或稍后,局部出现红肿,伴 疼痛。红肿范围一般不大,仅有少数人红肿直径>30mm,一般在24~48小时逐 步消退。

5.2.1.2接种卡介苗2周左右,局部可出现红肿浸润,随后化脓,形成小溃疡, 大多在8~12周后结痂(卡疤),一般不需处理,但要注意局部清洁,防止继发 感染。

5.2.1.3部分受种者接种含吸附剂的疫苗,会出现因注射部位吸附剂未完全吸 收,刺激结缔组织增生,而形成硬结。5.2.2处置原则

5.2.2.1红肿直径和硬结<15mm的局部反应,一般不需任何处理。

5.2.2.2红肿直径和硬结在15~30mm的局部反应,可用干净的毛巾先冷敷,出 现硬结者可热敷,每日数次,每次10~15分钟。

反应机制 篇5

本文旨在探讨IL-13引起气道高反应性的作用机制及以IL-13为靶点的AHR治疗方面的研究进展。

1 IL-13的来源

IL-13主要由活化的Th2细胞、CD8+T细胞、肥大细胞、气道平滑肌细胞、NK细胞、NKT细胞等一些AHR相关细胞产生。

1.1 Th2细胞

Th2细胞由CD4+T细胞分化而来, 被激活的Th2淋巴细胞可以分泌多种细胞因子 (IL4, IL-5, IL-13等) 及粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子。过敏性哮喘患者外周支气管的组织学切片及支气管肺泡灌洗样本中被激活的CD4+T淋巴细胞及IL-13等细胞因子的数量有明显的增加。

1.2 CD8+T细胞

CD8+T细胞缺乏的小鼠经过敏原刺激后, 气管旁淋巴结 (PBLN) 及肺泡灌洗 (BALF) 检测显示呈现IL-13水平的明显下降。经CD8+T细胞重组后, 小鼠其AHR的建立及IL-13水平恢复到与对照组相同程度。说明CD8+T细胞既可能直接参与IL-13的产生, 也可能通过调节其他细胞从而间接增强了IL-13的释放。

1.3 NKT细胞

NKT细胞缺陷小鼠经过敏原刺激后, 不会出现AHR, 但移植恢复小鼠NKT细胞后, 可重新出现AHR。这一结果提示了实验小鼠缺乏可以产生IL-4和IL-13的NKT细胞, 而最终原因则是实验鼠缺乏NKT细胞的恒定T细胞受体所致的可能性。

2 IL-13的信号传导

IL-13与特异性的IL-13受体结合后, 活化Janus激酶 (JAK) , 导致受体磷酸化, 进一步磷酸化信号传导与转录因子 (STAT6) [1], 使其与靶基因调控因子结合并激活靶基因, 调控基因表达, 发挥IL-13的生物学作用。

3 IL-13对过敏原诱发的AHR的作用

越来越多的证据显示, IL-13可通过促进杯状细胞增生[2], 提高黏液分泌使气道壁增厚[3], IL-13可以增加血管内皮细胞黏附分子 (VCAM-1) 的表达, 促进嗜酸性粒细胞及T细胞在支气管黏膜层的选择性聚集[4]。气道内IL-13的过度表达也显示了炎症和黏液过度分泌的现象, 并最终导致明显的肺纤维化。

4 IL-13引起AHR的机制

IL-13在诱发AHR过程中起到关键性作用, IL-13缺乏的小鼠即使在嗜酸性肺部炎症及活性Th2的内环境下, 仍不能建立过敏原诱导的AHR;引入外源性IL-13可直接激活通路诱导ARH产生, 而不依赖于嗜酸细胞、黏液过度分泌及IL-4的表达。

IL-13在诱发AHR机制尚未完全明确, 可能通过以下方式:

4.1 直接作用诱导无气道炎症情况下的AHR

IL-13直接作用于气道平滑肌细胞, 促进平滑肌细胞增生[5]。活化的内源性IL-13刺激肺成纤维细胞的增值, 促进了炎性介质的产生和炎性细胞聚集[6], 使平滑肌细胞产生过度收缩的现象。

4.2 上调自身及受体水平

气道平滑肌细胞表达IL-13受体复合物 (IL-13R和IL-4R) 。研究证明, 抗原暴露后, IL-13Rα1和IL-13Rα2均明显升高, 推断IL-13可能通过上调支气管平滑肌IL-13的自身水平及其功能性受体的水平促进IL-13介导的信号传递。

4.3 上调重要的信号传导通路因子

IL-13上调了哮喘肺组织上白细胞介素相关m RNA及蛋白的水平[7], 刺激粒细胞集落刺激因子的产生, 促进气道黏膜出现黏液过度分泌及炎性反应现象。IL-13通过激活STAT6及核因子NF-κB引起人类支气管平滑肌上RhoA的上调, 促进支气管平滑肌收缩。

4.4 Th1/Th2失衡

正常生理状态下, 各细胞因子的含量相对固定, 这也使得Th1与Th2两种源细胞在内环境稳定是呈Th1/Th2平衡状态。当AHR诱发因素产生时, IL-13的异常升高便打破了这一平衡, 由Th2分泌的IL-13不仅促进IgE的合成, 还可下调IL-12及IFN-γ等由Th1产生的细胞因子的分泌, 使Thl/Th2失衡。

4.5 IL-13抑制COX活性

前列腺素E2 (PGE2) 是对白三烯合成起负向调节作用的物质, 受环氧化物酶 (COX) 调节。IL-13通过抑制COX的活性, 减少PGE2的释放, 从而提高白三烯这一重要促炎因子产物的水平。

5 IL-3靶向的哮喘治疗

5.1 免疫中和

Henn等[8]在实验中发现, 由于较小的全身免疫效应, 因此IL-13较IL-4更有利于作为AHR的治疗靶点。IL-13特异性抗体可以减少IL-13, 同时增加IL-12的产生, 通过对IL-12/IL-13轴的调节, 减轻了气道阻力及黏液分泌, 缓解气道高反应。

5.2 siRNA抑制STAT6表达

siRNA可以抑制STAT6相关蛋白CCL26的表达, 也可对IL-13或IL-4驱动的嗜酸细胞趋化因子产生下游功能抑制作用, mRNA的表达被明显抑制。肺内应用siRNA进行的针对性治疗具有可行性。

5.3 胸腺素α1调节Th1/Th2平衡

胸腺素α1具有突出的免疫调节功能, 它既能下调由Th2产生的IL-4、IL-13等细胞因子水平, 行使其对Ig E的间接抑制作用, 也可促进受Th1调控的有益细胞因子产生, 纠正Thl/Th2在AHR中的失衡状态。

5.4 糖皮质激素

激素治疗过敏原诱发的AHR目前仍存在较大争议。最近的研究表明, 泼尼松可以通过抑制由核因子NF-κB诱发的转录过程, 抑制由IL-13和THF-α诱导的RhoA的上调, 抑制AHR的发生。

随着人们对AHR相关细胞因子及信号传导通路研究的逐步深入和完善, 将为免疫学多靶点治疗打下更坚实的理论基础, 为认识及治疗哮喘提供更广阔的思路。

摘要：气道高反应性 (AHR) 是支气管哮喘的重要特征之一。IL-13是气道高反应性高度相关的细胞因子, 主要由Th2细胞产生, 通过一种或多种可能途径引起气道杯状细胞增生, 促进黏液的过度分泌, 在多种细胞因子共同作用下诱发AHR。以IL-13本身及其相关信号通路调节因子为靶向的AHR的治疗具有充分的研究价值。

关键词：气道高反应性 (AHR) ,白细胞介素-13 (IL-13) ,哮喘

参考文献

[1]Rawlings JS, Rosler KM, Harrison DA.The JAK/STAT signalingpathway[J].J Cell Sci, 2004, 117 (8) :1281-1283.

[2]Hashimoto K, Sheller JR, Morrow JO, et al.Cyclooxygenase inhibitionaugments allergic inflammation through CD4-dependent, STAT6-independent mechanisms[J].J Immunol, 2005, 174 (1) :525-532.

[3]Fallon PG, Emson CL, Smith P, et al.IL-13 overexpression predisposesto anaphylaxis following antigen sensitization[J].J Immunol, 2001, 166 (4) :2712.

[4]Tomkinson A, Duez C, Cieslewicz G, et al.A Murine IL-4 ReceptorAntagonist That Inhibit IL-4-and IL-13-Induced ResponsesPrevents Antigen-Induced Airway Eosinophilia and AirwayHyperresponsiveness[J].J Immunol, 2001, 166 (9) :5792-5800.

[5]Wei LH., Jacobs AT, Morris SM Jr, et al.IL-4 and IL-13 upregulatearginase I expression by cAMP and JAK/STAT6 pathways invascular smooth muscle cells[J].Am J Physiol Cell, 2000, 279 (1) :C248.

[6]Kuperman DA, Huang X, Koth LL, et a1.Direct effects of interleukin-13 on epithelial cells cause airway hyper-reactivity and mucusoverproduction in asthma[J].Nat Med, 2002, 8 (8) :885-889.

[7]Naseer T., Minshall EM, Leung DY, et al.Expression of IL-12 andIL-13 mRNA in asthma and their modulation in response tosteroid therapy[J].Am J Respir Crit Care Med, 1997, 155 (3) :845.

反应机制 篇6

csU患者经常遭受如桥本氏甲状腺炎[5,6]等的甲状腺自身免疫性疾病的侵害。一些独立的研究已经证明, 不少数量的csU患者 (在一些研究中有高达33%) 表现出对甲状腺抗原的高水平的自身抗体[7]。

该院在2007年4月—2013年3月期间内对在该院接受治疗的荨麻疹患儿运用甲状腺过氧化物酶 (TPO) IgE抗体的ELISA检测法, 检测了csU患儿和健康受试者的TPO的IgE自身抗体 (IgE抗TPO) , 旨在探讨儿童慢性自发性荨麻疹 (csU) 的发病机制, 并评估了临床阴性和阳性IgE抗TPO患儿的血清学差异。

1 资料与方法

1.1 一般资料

该院在对124例csU患儿治疗的同时进行了IgE抗TPO水平检测。对照组血清来自58个年龄和性别相当的健康患儿。与所有受试患儿的家长都签订了知情同意书。对炎症、自身免疫或过敏性对荨麻疹的活动性和血清标志物的评估, 确定所有csU患儿的疾病活动情况, 荨麻疹的活性进行连续7 d的评分。

1.2 研究方法

采血检查IgE抗TPO前1周的每天记录患者丘疹的数量, (无丘疹记为0分, 20个以下记为1分, 21～50个丘疹, 或大片融合的丘疹记为2分, 50个丘疹记为3分) , 皮肤瘙痒的严重程度 (无皮肤瘙痒记为0分, 轻度瘙痒记为1分, 中等程度的皮肤瘙痒记为2分, 严重瘙痒记为3分) , (积分范围为0～42分) 。自csU患儿采集来的进行IgE抗TPO分析的血液还研究了炎症因素 (血沉、血常规、C-反应蛋白、血清电泳) , 自身免疫因素 (免疫球蛋白水平、甲状腺自身抗体和激素、补体、循环免疫复合物、类风湿因子、抗核抗体、抗中性粒细胞抗体) 和过敏因素 (IgE的血清水平) 。

1.3 统计方法

用平均值和标准差进行描述分析, IgE抗TPO中位数和四分位距 (IQR) 统计采用正偏态。为了对模型获得正态分布以便于分析, 必要时进行了对数转换。使用Spearmans等级检验对相关系数进行了计算。基于其血清IgE抗TPO的水平的csU患儿和健康对照组差别诊断的准确性, 是通过包括选择配对的敏感性和特异性, 曲线下面积 (AUROC) 和曲线的可信区间的ROC曲线的计算所分析来的。此外, 也得出了健康受试者和csU患儿IgE抗TPO值分布密度的估计值。csU的患儿亚群与正态分布通过混合分布法来区分。并通过理论ROC曲线的计算来表达其特征。理论ROC曲线通过从两个正态分布得到的理论值替换观测值的敏感性和特异性而获得。

2 结果

2.1 慢性自发性荨麻疹患儿表现出IgE抗甲状腺过氧化物酶的水平升高 (IgE抗TPO)

IgE抗TPO水平与IgE抗体定点捕获ELISA的结果相同, 发现csU患儿的该水平 (中位数为5.50, 四分位数间距IQR 3.2～7.7) 显著高于健康受试者 (中位数为1.46, IQR 0.27～4.45 IU/mL) 。基于ROC分析这些结果后, 该院确定临界值为5.0 IU/mL (特异性=0.8) , 发现124位csU患儿中67例 (54.2%) 表现出IgE抗TPO高水平。

在高IgE抗TPO的csU患儿中自身抗体和淋巴细胞水平较高, 补体水平较低。

2.2 CU患儿可分为低IgE抗TPO群和高IgE抗TPO群

IgE抗TPO水平在csU患儿的分布表现出两个明显的峰值, 与健康对照组发现的结果非常相似, IgE抗TPO水平在临界值以上的数量为以下的两倍。事实上, CSU患儿的IgE抗TPO抗体水平的分布分析表明这类患儿存在两个不同的亚群, 即所观察到的CSU患者IgE抗TPO水平分布类似与两个具有不同均数和不同标准差的正态分布的混合 (低IgE抗TPO群和高IgE抗TPO群) 。低IgE抗TPO群CSU患儿 (CSU患者的39%) 与健康对照组 (中位数2.17 IQR 0.86～5.44 IU/mL) 的情况非常相似。相反, 高IgE抗TPO患儿的平均水平 (CSU患儿的61%) 为6.67 (IQR 5.39～8.24 IU/mL。这组两个人口模型相比一个组成部分的模型, 差异有统计学意义 (P<0.001) 。

CU患儿可分为低IgE抗TPO组和高IgE抗TPO组。图2A密度估算:CU患儿 (实线) 和健康对照组 (虚线) 的IgE抗TPO水平明显不同。CU患者可以被分为两个亚群, 一个亚群类似于健康对照组, 另一个亚群类似于临界值5 IU/mL以上水平的情况。图1B理论上的ROC曲线:理论ROC曲线显示为确定患者样本内的亚组采用混合分布法所得的结果。该分析由只有IgE亚型参与该病理过程的假设所支持。高IgE抗TPO的第2个亚群所得到的正态分布与理论ROC曲线相一致。

在患病的年龄、性别比例、病程、严重程度或血清总IgE上IgE抗TPO水平在临界值以上的CSU患儿 (IgE抗TPO+) 与在临界值以下的患儿 (IgE抗TPO-) 没有明显差别。两者在自体血清皮肤试验阳性患儿之间也没有显著的差异, 然而IgE抗TPO+的患儿在很大程度上自体血清皮肤试验阴性。相反, IgE抗TPO+患儿与IgE抗TPO-CSU患儿比较, 其IgG抗TPO水平显著较高, 而淋巴细胞数和补体C4的水平较低。

CU患儿可分为低IgE抗TPO组和高IgE抗TPO组。CU患儿和健康对照组的IgE抗TPO水平明显不同。CU患者可以被分为两个亚群, 一个亚群类似于健康对照组, 另一个亚群类似于临界值5 IU/mL以上水平的情况。理论上的ROC曲线:理论ROC曲线显示为确定患者样本内的亚组采用混合分布法所得的结果。该分析由只有IgE亚型参与该病理过程的假设所支持。高IgE抗TPO的第2个亚群所得到的正态分布与理论ROC曲线相一致。

3 讨论

该院用传统的ELISA法能够检测到对TPO特异的IgE。在通过G蛋白亲和层析法通过离心超滤从患者的血清中消除掉所有的小蛋白IgG自身抗体的竞争后实现。研究中该院发现慢性自发性荨麻疹的抗甲状腺过氧化物酶自身IgE抗体亚组。这些IgE抗TPO抗体绑定在其表面上并激活肥大细胞, 导致自身免疫肥大细胞脱颗粒这种新的诱发荨麻疹的病理过程。该院应用单变量混合分析法来分析Ig E抗TPO和csU之间的关系。该方法有益于检测和解释数据的异质性。然而, 应当提及的是, 混合物组分亚群可能只是一种解释方法。在csU中被反复激活肥大细胞, 涉及包括例如针对IgE抗体的IgG自身抗体或其高亲和力受体FcεRI。在24%～60%的CSU患者中可检测到这些IgG自身抗体, 已证明其与自体血清皮肤试验 (ASST) 阳性的自身反应csU患者有关。相反, 在该院研究的约50%的CSU患儿中没有检测到与肥大细胞激活有关的Ig E自身抗体。该院的研究与之前Bar Sela和他的同事们在一位患有csU和桥本氏甲状腺炎女性患者的血清中检测这种抗体的结果相一致。利用传统的ELISA或RAST在csU和甲状腺自身免疫性疾病的患者中无法重现这些研究结果, 可能是由于Ig G自身抗体的干扰, 或这些检测方法的灵敏度所限。相反, 目前研究中采用的新型人IgE抗体捕获酶免疫测定法允许在不必预先清除IgG抗体的情况下检测IgE抗TPO自身抗体。

据报道[6], 有高达33%的患者表达抗甲状腺过氧化物酶或甲状腺球蛋白的IgG抗体, 而健康人的该比例为5%[7]。此外, csU患儿血清总IgE水平表达显著增加 (4倍以上) (>100 U/mL) [3]。相比之下, csU患儿对常见的有关环境过敏原的过敏很少见。通过该院的研究结果, 至少可以部分地解释: (1) IgE抗TPO的表达与IgG抗TPO表达呈正相关。说明IgG抗TPO阳性的患儿更有可能表达荨麻疹诱导的IgE抗TPO。 (2) csU患儿的IgE抗TPO可能会导致总IgE水平升高。表明自身反应性、不耐受、感染和其他潜在疾病的原因与csU相关, Ig E抗TPO并不是所有csU患儿肥大细胞相关的激活剂。该院的统计分析采用混合分布的方法确定了2个不同的亚群:一个低IgE抗TPO群和另一个高IgE抗TPO群。这个结果支持自体变态反应的病理过程仅与csU患儿的一个亚群相关的理论。但是, 针对其他自身抗原的IgE自身抗体也可能存在并参与了那些表达低或无IgE抗TPO水平的患儿相关肥大细胞的活化。

该院的结果表明IgE抗TPO阳性的患儿中IgG抗TPO和IgE抗TPO呈正相关, 但在IgE抗TPO阴性的患儿中无相关性, 表明IgG抗TPO可能是IgE抗TPO的存在与否的良好筛选标记物。此外, 高IgE抗TPO与两个自身免疫性疾病共同特征淋巴细胞计数增加和C4消耗有关。学者们越来越多地认识到, csU亚群患者应被视为是一种之前自身免疫性表现未曾被认识到可能上调的自身免疫性疾病。在受累患儿群中这些表现是??与这种发病机制有直接联系或相关尚待证明。综上所述, 可以证明, IgE抗TPO自身抗体在csU患儿中是常见的。这些研究结果指出在csU中肥大细胞活化中的一个新的自体变应相关发病机制。该院的研究结果还鼓励在csU中csU患儿筛查中除TPO以外的IgE抗自身抗原以外的有效检测IgE的方法。

摘要：目的 探讨儿童慢性自发性荨麻疹 (csU) 的发病机制。方法 该院运用人类IgE位点定向捕获ELISA方法来检测IgE抗TPO。用这个法对csU患儿 (n=124) 和健康对照组 (n=58) 的IgE抗TPO进行了研究, 并对临床阴性和阳性IgE抗TPO及其血清学差异进行了评估。结果 发现csU患儿的血清IgE抗TPO表达相比健康对照组高出2倍多 (P<0.001) , 54%的csU患儿的血清水平高于标准 (5IU/mL) 。经过分布分析, 该院发现csU患儿的两个不同亚群:①低IgE抗TPO群 (39%, 与健康对照组的IgE抗TPO相比:中位数为2.17, 四分位数为0.865.44) , ②高IgE抗TPO群 (61%, 与健康对照组的IgE抗TPO相比:中位数为6.67, 四分位数为5.398.24) , IgE抗TPO阳性和阴性csU患儿的年龄分布、性别和疾病活动度和持续时间非常相似。IgE抗TPO阳性的csU患儿IgG抗TPO水平表现显著较高, 淋巴细胞计数以及补体C4水平降低。结论 表达抗甲状腺过氧化物酶IgE抗体的csU患儿亚群相当大, 这些自身抗体可能会导致自体肥大细胞的激活, 可能是慢性自发性荨麻疹的一个发病机制。

关键词：荨麻疹,IgE,甲状腺过氧化物酶

参考文献

[1]Greaves MW.Chronic idiopathic urticaria[J].Curr Opin Allergy Clin Immunol, 2003, 3:363-368.

[2]Mlynek A, Maurer M, Zalewska A.Update on chronic urticaria:focusing on mechanisms[J].Curr Opin Allergy Clin Immunol, 2008, 8:433-437.

[3]Staubach P, Vonend A, Burow G, et al.Patients with chronic urticaria exhibit increased rates of sensitisation to Candida albicans, but not to common moulds[J].Mycoses, 2008, 52:334-338.

[4]Zuberbier T, Asero R, Bindslev-Jensen C, et al.EAACI/GA (2) LEN/EDF/WAO guideline:definition, classification and diagnosis of urticaria[J].Allergy, 2009, 64:1417-1426.

[5]Levy Y, Segal N, Weintrob N, et al.Chronic urticaria:association with thyroid autoimmunity[J].Arch Dis Child, 2003, 88:517-519.

[6]Leznoff A, Josse RG, Denburg J, et al.Association of chronic urticaria and angioedema with thyroid autoimmunity[J].Arch Dermatol, 1983, 119:636-640.