调节性DC在实验性自身免疫性脑脊髓炎发病中的作用①

何 浩 宋文刚 白 波 （泰山医学院神经生物学研究所,泰安 271000）

调节性DC在实验性自身免疫性脑脊髓炎发病中的作用①

何 浩②宋文刚 白 波③（泰山医学院神经生物学研究所,泰安 271000）

多发性硬化（Multiple sclerosis,MS）是一种常见的以中枢神经系统（Central nervous system,CNS）炎性脱髓鞘病变为特征的自身免疫性疾病,好发于青壮年,具有高复发率和高致残率,治疗棘手,通常造成脑组织的严重不可逆性损伤。MS的病因和发病机制非常复杂,由于病理取材的困难性,在体外建立了该病的动物模型——实验性自身免疫性脑脊髓炎（Experimentalautoimmune encephalomyelitis,EAE）。MS患者和EAE动物有一个共同的特点,即发病后存在自我缓解的现象,这是大脑限制过强免疫应答的一种自我保护。这种炎症自限性与机体产生下调免疫应答的调节性T细胞（Regulatory T cells,Treg）密切相关,而Treg的生成有赖于能够产生免疫耐受的树突状细胞（Dendritic cells,DC）的诱导,因此脑组织微环境调控DC从致敏性向致耐受性转变可能是脑脊髓炎发展转归的关键因素。

1 调节性树突状细胞的生物学特点

DC是机体功能最强的专职抗原提呈细胞（Antigen presenting cell,APC）,处于启动、调控和维持免疫应答的中心环节。近年来随着免疫耐受研究的兴起,Treg被认为是负向调控免疫应答的最重要效应细胞,由于T细胞与DC之间的复杂关系进而催生了调节性DC（Regulatory dendritic cells）的发现。目前认为,体内存在着能够下调免疫应答和维持免疫耐受的调节性DC,它们与Treg相互作用,协同调控体内免疫应答的强度、范围和持续时间。

1.1 调节性DC的种类 调节性DC的产生与DC的成熟状态有关,仅存在于组织原位、具有强吞噬能力,但低表达共刺激分子、尚未形成迁移至淋巴器官能力的DC称为未成熟DC;未成熟DC摄取局部组织抗原如凋亡细胞后获得迁移能力并呈现成熟DC的表型、分泌抑制性细胞因子但不能合成炎性细胞因子,这种过渡状态称为半成熟DC。一般认为未成熟DC和半成熟DC引发免疫耐受,而成熟DC诱导正向免疫应答[1,2]。许多外源性细胞因子、化学介质和特定组织微环境也可刺激DC获得致免疫耐受特性,它们包括 IL-10、TGF-β1、TGF-β2、TNF-α、GCSF、GM-CSF、PGE2、人绒毛膜促性腺激素、活性维生素D3、胸腺基质淋巴细胞生成素、血管肠肽、肝细胞生成因子、凋亡细胞、肝基质微环境、脾基质微环境和免疫抑制剂等。诱导的调节性DC呈未成熟或半成熟样,能够释放抑制性细胞因子如IL-10和TGF-β,并且表达特异性分子标志如DEC-205、ILT-3、ILT-4、PD-L1、B7-H3 和 B7-H4 等。

1.2 调节性DC诱导免疫耐受的机制 调节性DC诱导免疫耐受的机制包括:低表达共刺激分子和缺乏致炎性细胞因子（如 IL-12、IL-6、TNF-α等）,不能有效激活T细胞;分泌抑制性细胞因子 IL-10或TGF-β,发挥负性免疫调控作用;诱导或扩增Treg,Treg特异或非特异抑制T细胞反应。目前认为调节性DC与Treg的相互作用是引发或扩大免疫耐受的主要环节。调节性DC可通过合成、分泌吲哚胺2,3-加双氧酶（indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO）和维甲酸（retinoic acid,RA）诱导产生Treg[3,4];Treg则反向调控DC的细胞表型和细胞因子表达谱,改变DC的活化、成熟和刺激T细胞增殖的能力,使DC获得致免疫耐受功能[5,6]。因而,调节性DC与Treg之间的正反馈对于扩大或维持免疫耐受至关重要。

2 调节性DC与EAE病程进展和转归的关系

人MS及其动物模型EAE是一类主要由T细胞介导的自身免疫性疾病,主要发病机制是某种诱因作用下激活的T细胞穿越血脑屏障进入脑实质,经局部APC提呈的抗原再刺激分泌大量细胞因子和趋化因子,募集外周血T细胞、B细胞、单核细胞等进入炎症部位,进一步扩大炎症反应并导致脑组织损伤。

2.1 DC参与EAE的发病 研究表明,病变脑组织刺激致敏T细胞的APC主要为CD11c+DC[7],它们可由外周循环的单核细胞迁移分化而来[8]。此外,F4/80-CD11c+CD45hiDC在复发性EAE中还通过表位扩展诱导产生新的针对脑组织抗原的致敏T细胞[9]。目前研究脑内致敏T细胞最重要的突破是发现病变脑组织及脑脊液有大量产IL-17的T细胞（Th17）浸润,Th17及其释放的细胞因子IL-17在脑脊髓炎的发病过程中起关键作用[10-12]。Bailey等[13]报道在复发性 EAE中外周CD11b+骨髓源性DC、pDC、CD8α+DC和巨噬细胞集聚至CNS,其中骨髓源性DC促进初始T细胞活化、增殖并分化为Th17能力最强,该作用与其增强表达的TGF-β1、IL-6和 IL-23有关。Vaknin-Dembinsky等[14]进一步证实了人MS患者单核细胞来源的DC表达IL-23远高于正常对照,提示其可强烈刺激产生IL-17。这些证据表明DC通过刺激T细胞尤其是Th17参与了EAE的发病。

2.2 调节性DC与EAE病程进展和转归有关 在MS患者尤其是动物模型EAE中有一个非常重要的现象,即脑脊髓炎常常可以自行缓解,这是机体限制脑内炎症反应的一种自我保护。该现象提供了一个契机,即通过研究EAE自行缓解的原因及机制为治疗或预防人MS提供理论基础和实验依据。目前已知EAE缓解过程中IL-17表达呈下降趋势[15],而Treg在脑内发生聚集和扩增[16-19],说明IL-17下调和Treg上调是限制脑内炎症反应的基本因素。由于Treg可以抑制Th17分化和 IL-17分泌,Treg对EAE转归的影响可能更为重要。然而研究Treg必须面对一个问题:Treg从何而来?大量资料表明Treg可由调节性DC诱导分化而来。在EAE发病过程中脑组织存在大量能够提呈抗原的小胶质细胞和外源迁移的DC[13],它们为产生具有负向调控能力的调节性DC提供了物质基础。因而,阐明EAE转归过程中脑DC是否发生了致耐受性转变是解答脑内炎症自限性的关键。

Deshpande等[20]发现CD11c+DC是 EAE中入侵CNS的主要成分之一,它们来自外周造血前体细胞,随着疾病的进展致敏能力逐步降低。Zozulya等[21]报道大脑显微注射TNF-α诱导的调节性DC可延缓和预防EAE,这主要是在外周启动了IL-10+Treg的诱导和限制了Th17在脑内的产生,提示调节性DC与疾病转归有关。Li等[18]用MOG预先静脉注射然后皮下免疫,发现诱导较弱的 EAE,脑中 CD11c+CD11b+DC数量增多,它们体外可抑制T细胞增殖和促进Th2及CD4+CD25+Foxp3+Treg分化,说明脑内含有具备负向调控能力的DC。Suter等[22]报道EAE小鼠CNS DC表达中等水平MHCⅡ类分子和低水平CD80分子,体外不能致敏初始T细胞并且抑制成熟DC诱导的T细胞增殖,进一步证实EAE小鼠脑内存在调节性DC。这些证据表明在EAE的发病过程中脑内存在两类DC,一类是致炎性DC,另一类是调节性DC,它们具有不同的功能。但这两类DC是否可以相互转换,抑或分别属于两种不同的亚群有待于深入探讨。

2.3 脑内调节性DC的来源 正常脑组织缺乏淋巴引流、缺乏二级淋巴器官并存在血脑屏障（Bloodbrain barrier,BBB）,可以有效地防止脑内致炎物质进入外周淋巴结,同时阻止外周循环的免疫细胞进入CNS,因而形成独特的免疫赦免微环境。在EAE发病过程中,大量炎性细胞入侵脑组织并产生多种致炎因子,脑内微环境必然受到影响,该环境所处DC的表型和生物学功能也将随之产生变化。免疫微环境影响DC发育的观点目前得到了越来越多的证据支持,如曹雪涛等[23,24]发现早期的造血干细胞（Hematopoietic stem cells,HSC）在内皮型脾脏基质细胞的作用下,可以定向分化为CD11bhiIalo调节性DC;证实成熟DC并非终末细胞,在脾脏基质微环境中发生增殖并分化为调节性DC。这些结果提示脑脊髓炎微环境可能诱导DC前体或成熟DC转变为调节性DC。

3 展望

据上所述,我们提出如下假说:神经系统微环境能促进脑内DC的再发育并形成调节性DC,DC在脑微环境作用下功能的动态变化可能是影响EAE病程进展和转归的重要因素。

尽管研究提示MS或EAE的疾病进展和转归与脑内产生调节性DC有关,但这些调节性DC的细胞来源、产生时期、产生机制及对T细胞亚群尤其是Th17和Treg的具体影响仍未阐明。以脑内调节性DC为切入点,深入探讨调节性DC与EAE病程进展及转归的关系,有助于深刻理解EAE脑内炎症自我局限的细胞和分子机制,为MS的预防和治疗提供新的思路。

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[收稿2009-07-21 修回2009-10-27]

（编辑 许四平）

R392.12

A

1000-484X（2010）01-0034-03

①本文受国家自然科学基金项目（30770676,30872322）、山东省自然科学基金项目（ZR2009CQ017）资助

②现工作单位为泰山医学院免疫学教研室,泰安271000

③通讯作者,E-mail:bbai@tsmc.edu.cn

何 浩（1980年-）,男,博士,讲师,主要从事免疫耐受方面的研究,E-mail:hehao3000@qq.com。

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