CD4+CD25+调节性T细胞在寄生虫感染中的作用研究*

毛人杰,朱玥洁,马秀敏,丁剑冰

2.新疆医科大学基础医学院,乌鲁木齐 830011

CD4+CD25+调节性T细胞在寄生虫感染中的作用研究*

毛人杰1,2,朱玥洁2,马秀敏1,2,丁剑冰1,2

2.新疆医科大学基础医学院,乌鲁木齐 830011

近年来调节性T细胞(T reg)的发现和成功分离,使人们对免疫应答的机制有了进一步的认识。调节性T细胞具有免疫负向调控作用,参与维持机体的免疫稳定,根据其表面标记、细胞因子分泌和发挥作用的方式,分为多种亚群,其中 CD4+CD25+T reg细胞是在自身免疫疾病、过敏性疾病、器官移植、肿瘤免疫、感染性疾病中起重要作用〔1-2〕。Foxp3常被认为是CD4+CD25+T reg细胞的功能转录因子和重要标志,并且是多种细胞因子和TCR调节通路的作用靶点。此外,Liu〔3〕等在外周血T细胞的研究中,发现低表达的CD127也是 CD4+CD25+Treg细胞的生物学标志。寄生虫感染时,宿主的T reg细胞增殖,产生免疫抑制效应,避免过强的免疫反应对组织的损伤,而寄生虫也借此躲避宿主对其的免疫攻击,不利于宿主有效清除寄生虫。

1 CD4+CD25+Treg细胞在寄生虫感染中的作用机制

CD4+CD25+Treg细胞通过免疫负向调控实现机体免疫自稳。其在未受抗原刺激时保持一种低水平状态,有利于机体发挥免疫监视和清除作用,一旦受到合适的抗原刺激,大量活化增殖〔1〕。在宿主抗寄生虫感染的免疫应答中,CD4+CD25+Treg细胞阻碍了机体有效清除病原体,是寄生虫难以清除并长期存在的原因之一。鼠鞭虫感染C57BL/6小鼠,发现T reg细胞上调,在一定程度上保护了鞭虫诱导的肠组织病理损伤,而鞭虫借助其免疫抑制作用得以存活〔4〕。马来丝虫和旋毛线虫的研究表明CD4+CD25+T reg细胞还参与形成宿主的伴随免疫和带虫状态,影响疾病的发生发展〔5-6〕。目前研究认为寄生虫感染时的CD4+CD25+Treg细胞的作用机制可能有如下特点。

1.1 通过细胞因子来发挥调节作用 IL-10和TGF-β是CD4+CD25+T reg细胞发挥免疫效应的重要细胞因子〔6〕。一些寄生虫实验证明,TGF-β是虫体抗原刺激反应性T细胞和树突状细胞产生的,CD4+CD25+Treg细胞的功能依赖于TGF-β的存在,Treg细胞在抑制反应性T细胞的过程中,TGF-β的消耗性减少也限制了其自身的增殖和功能,对稳定Treg细胞的数量和功能起重要作用〔6-7〕。有研究表明CD4+CD25+Treg细胞在约氏疟原虫感染BALB/c小鼠早期可能主要通过抑制性细胞因子IL-10 发 挥免疫抑制作 用〔8-9〕,而 Couper〔10〕的研究认为,约氏疟原虫感染小鼠的 IL-10与 CD4+CD25+Treg细胞有相关性,但是 CD4+CD25+Treg细胞的上调并不显著,IL-10的来源也并非仅仅是CD4+CD25+Treg细胞,CD4+T细胞在受到约氏疟原虫虫体抗原的刺激亦可大量产生的细胞因子,IL-10可以通过诱导另一种调节性 T细胞Foxp3-T r1细胞产生来降低约氏疟原虫的炎症反应。在曼氏血吸虫的研究中,Hesse〔11〕等证明CD4+CD25+Tre细胞通过IL-10发挥抑制作用,认为Treg细胞还可以通过消耗抑制CD4+T细胞凋亡的细胞因子,使其周围CD4+T细胞发生功能缺陷而抑制免疫。已证实IL-2为调节性T细胞增殖和发挥功能的重要因子,低剂量IL-2维持调节性T细胞功能,而高剂量IL-2逆转其功能〔12-14〕。细胞因子作用于CD4+CD25+调节性T细胞和多种淋巴细胞的增殖,使抑制过程更为复杂。

1.2 通过细胞间直接接触改变T细胞的表型和功能 Kolar〔15〕研究发现 CD4+CD25+Treg细胞表面的CTLA-4的表达与Foxp3的表达呈正相关,封闭CT LA-4信号导致调节性T细胞抑制功能缺陷,推测CTLA-4的表达控制调节性T细胞的增殖,维持Treg的抑制功能。丝虫病的研究证实了CT LA-4在CD4+CD25+调节性T细胞抑制保护性免疫中的作用,可能与阻断 T细胞 CD28/B7信号通路有关〔13,16〕。Nie〔17〕在伯氏疟原虫的模型中,发现活化的CD4+CD25+Treg细胞可以通过细胞接触的方式直接干扰效应性T细胞的活化和增殖,并且效应性T细胞转录IL-2受到明显抑制,而受抑制的 T细胞在去除CD4+CD25+T reg细胞的作用时可恢复其正常转录活性,证实 Treg细胞在寄生虫感染中的抑制作用是多途径的,其在直接接触改变效应性T细胞功能的同时,对细胞因子也有一定的间接作用。IL-2间接性下调可以抑制 CD4+CD25+T reg细胞数量,调节免疫应答,避免免疫系统受到过度抑制〔18〕。

1.3 通过抗原提呈细胞发挥作用 抗原提呈细胞(DC)在CD4+CD25+Treg细胞的活化和功能上起着十分重要的作用,但是这种作用是相互的。CD4+CD25+Treg细胞的CTLA-4结合树突状细胞的CD80/CD86抑制树突状细胞的功能,甚至改变其分化方向,体外研究表明CD4+CD25+Treg细胞可以加强树突状细胞对Th1和Th2平衡的调节能力,并使树突状细胞向未成熟树突状细胞方向分化,从而诱导外周免疫耐受〔8,19〕。约氏疟原虫的研究表明树突状细胞的功能缺陷与 Treg细胞有关〔20〕。最近在间日疟原虫的研究中〔21〕,发现原虫感染红细胞的粗抗原可以诱导 Treg细胞数量上升,在急性感染期,髓系树突状细胞(mDC)和类浆细胞树突状细胞(pDC)的比例有显著下降,pDC数量的下降被认为是导致低抗体反应的原因之一,推测寄生虫感染作用于树突状细胞,改变 mDC和pDC的比例,导致T reg细胞的活化和IL-10的释放。曼氏血吸虫可溶性卵抗原(SEA)处理的NOD小鼠中,发现SEA诱导Foxp3在初始T细胞上表达依赖TGF-β,并通过树突状细胞上调C-type外源凝集素、IL-10、IL-2,实验表明SEA通过树突状细胞和T细胞协同诱导NOD小鼠产生Foxp3细胞〔7〕。Hisaeda〔22〕等在疟原虫感染小鼠模型中发现树突状细胞T LR9传导信号是T reg细胞活化的关键,T reg细胞的活化需要依赖TLR9与树突状细胞的相互作用,T LR9缺陷的小鼠可以部分抵抗致死性感染,可能与调节性 T细胞的活化缺陷有关,并且导致了效应性T细胞的上升,因此,T LR9在疟原虫活化调节性T细胞,逃避免疫攻击中起重要作用。

2 CD4+CD25+Treg细胞对Th1/Th2平衡的影响

寄生虫感染时 Th1/Th2细胞的失平衡与CD4+CD25+调节性T细胞有一定联系。硕大利什曼原虫为胞内感染寄生虫,感染C57BL/6小鼠,主要以Th1细胞反应为主,这种反应通过其分泌的IL-2、IFN-γ等细胞因子有利于清除胞内寄生虫;感染BALB/c小鼠,出现 Th2细胞反应为主,其分泌的IL-4、IL-10等细胞因子对清除胞内寄生虫效应不强,介导多种炎症反应,扩大了组织损伤。清除两种小鼠体内的 CD4+CD25+Treg细胞后发现以Th1细胞为主要应答细胞的C57BL/6小鼠的免疫应答能力更强,而以 Th2细胞为主要应答细胞的BALB/c小鼠的免疫组织损伤更严重〔23〕。在未成熟C57BL/6小鼠感染硕大利什曼原虫的模型中,输入CD4+CD25+Treg细胞后,T细胞更易于向Th1方向分化,移除CD4+CD25+T reg细胞后则趋向于Th2方向分化,表明CD4+CD25+T reg细胞在抗硕大利什曼原虫的过程中,表现出的抗Th2效应作用要高于抗Th1效应作用,这使宿主避免了过强的免疫反应导致的病理损伤,却为硕大利什曼原虫的免疫逃逸创造了条件〔23〕。胞外寄生的日本血吸虫尾蚴感染小鼠,出现CD4+CD25+Treg细胞数量显著升高,其对T h1细胞的抑制效应要明显强于对Th2细胞的抑制效应,体外实验证明 Treg细胞抑制效应细胞分泌IL-4、IFN-γ和IL-10,尤其抑制 Th1型细胞因子所致〔24-25〕。丝虫感染NOD小鼠糖尿病模型的研究中,发现了I型糖尿病的免疫损害作用受到了抑制,这与T h2细胞的转化和诱导产生调节性T细胞有关〔26〕。旋毛线虫小鼠在感染期间去除Treg细胞导致过度的 Th2反应,组织损伤扩大〔6〕。在马来丝虫感染的研究中进一步发现,Treg细胞活化所致的宿主免疫失平衡不依赖于伴随的 Th2细胞反应,而Th1/Th2的失衡则与调节性T细胞有关〔27-28〕。

3 CD4+CD25+Treg细胞与寄生虫病的发生发展

在日本血吸虫的研究中,发现在成虫产卵前CD4+CD25+Treg细胞的数量比例并没有增高,虫卵抗原是诱导 Treg细胞增加的主要因素,在急性感染期,感染小鼠体内的CD4+CD25+Treg细胞在整个单个核细胞中的相对比例及其在CD4+T细胞中的相对比例均显著低于未感染的小鼠,直至慢性期,开始出现CD4+CD25+Treg细胞相对比例高于未感染的小鼠,并且慢性期来源的Treg细胞的抑制率要高于急性期来源的Treg细胞和未感染组的Treg细胞。感染初期,T reg细胞的增长速率要低于炎症细胞,且效能低,在转为慢性期的过程中,CD4+CD25+Treg细胞在炎性反应中的作用逐渐增强,并参与慢性肉芽肿的形成,这与日本血吸虫病的慢性化有关〔24-25,29〕。Couper〔30〕等以弓形虫感染的C57BL/6小鼠为模型,加入CD25抗体,以封杀调节性T细胞,由于反应性T细胞活化时也能短暂表达CD25,所以成为CD25抗体潜在的靶细胞。在感染急性期表现为效应性T细胞产生IFN-γ显著减少,急性晚期和慢性早期表现为宿主难以控制弓形虫感染,组织寄生虫量增加,CD25抗体可能在炎症反应期抑制了保护性T细胞的功能,使其未能有效控制寄生虫感染。该实验表明在寄生虫感染的急性期,CD25抗体无法应用于对抗调节性T细胞的抑制作用,所以控制CD4+CD25+T reg细胞在慢性期的作用成为寄生虫治疗的关键。

综上所述,CD4+CD25+Treg细胞与宿主体内多种免疫效应相互作用,机制复杂。细胞因子途径能够较好地解释CD4+CD25+Treg细胞寄生虫感染中产生的免疫效应,是近年来研究的热点;抗原提呈细胞途径可以在一定程度上解释寄生虫感染对CD4+CD25+Treg细胞免疫效应的作用。在寄生虫感染过程中,Treg细胞的免疫抑制性不利于宿主有效地清除寄生虫,并为带虫状态提供了条件,如何抑制T reg细胞在寄生虫感染过程中的作用,是抗寄生虫治疗的一个重要课题。在对其主要作用机制的研究中,CD4+CD25+T reg细胞在疾病发生发展过程中复杂的量效动态变化和其关系不明确,树突状细胞在活化调节性T细胞中所起作用的深入研究,有助于揭示寄生虫感染所产生的多种免疫效应。目前CD4+CD25+Treg细胞的刺激剂已被正式用于临床,一些免疫抑制剂,如糖皮质激素和环孢霉素A对于CD4+CD25+T reg细胞的效应也已进行了初步探索,如果能够准确完善的解释寄生虫在T reg细胞激发作用的整个过程和内在联系,那么在抗寄生虫的治疗上可能会有一个突破。

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R53

A

1002-2694(2010)07-0680-03

*国家自然科学基金资助(No.30860263;30560146)

丁剑冰,Email:djbing002@163.com

1.新疆医科大学第一附属医院,新疆包虫病重点实验室,乌鲁木齐 830011;

2009-11-16;

2010-03-29