调节性T细胞在变应性鼻炎中的研究进展
2013-01-22沙骥超朱冬冬
孟 珣,沙骥超,董 震,朱冬冬
(吉林大学中日联谊医院 耳鼻喉-头颈外科,吉林 长春 130033)
变应性鼻炎(Allergic Rhinitis,AR)是特应性个体接触致敏原后由IgE介导的介质(主要为组胺)释放,并由多种免疫活性细胞和细胞因子等参与的,鼻黏膜慢性炎症反应性疾病。目前变应性鼻炎的发病机制占主导地位的是Th1/Th2失衡学说。但越来越多的证据显示:Th1/Th2失衡学说并不能完全解释变应性鼻炎的一些实验和临床表现。而调节性T细胞(T regular cells,Treg)与Th17细胞的发现完善了变应性鼻炎的研究,分析哮喘病人的血清[1],发现,哮喘病人存在Treg/Th17失衡。目前以明确Treg细胞具有免疫抑制作用,但是关于其发挥功能的具体信号通路尚不明确。本文将针对调节性T细胞在变应性鼻炎中的相关研究进展做一综述。
1 变应性鼻炎发病机制
人类上呼吸道黏膜中存在数量不等的抗原呈递细胞(APCs),如单核细胞/巨噬细胞、树突细胞。当吸入性变应原通过鼻黏膜上皮细胞,被抗原呈递细胞识别、摄取,并被抗原呈递细胞识别成可与主要组织相容性复合物(major histocompatibility complex,MHC)II结合的短肽链。抗原呈递细胞将与MHCII结合的变应原呈递给CD4+T细胞,CD4+T细胞在IL-4[2]、IL-10作用下分化为 Th2细胞,Th2细胞进一步分泌IL-4、IL-13等细胞活化因子,可促进B细胞由分泌Ig M转化成浆细胞,大量分泌抗原特异性IgE[3]。同时IL-4又可进一步促进CD4+T细胞向Th2细胞分化。在相同变应原再次入侵人体时,将启动速发反应,记忆性B细胞迅速增殖、分化为浆细胞,释放大量抗原特异性IgE。Ig E以Fc受体结合区(Fc Region)与肥大细胞上FcεRI受体紧密链接。一个肥大细胞上可结合大量IgE,同时IgE上的Fab段可与变应原结合[4],这一过程可激活肥大细胞,导致肥大细胞发生脱颗粒,将组胺、类胰蛋白酶(tryptase)、激肽原酶 (kininogenase)、巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)等介质通过胞吐作用释放至细胞外,引起局部炎性反应,如鼻痒、喷嚏、清水样涕等。
目前针对变应性鼻炎的治疗主要以抗组胺药物、糖皮质激素鼻喷剂及脱敏治疗为主。这些治疗手段颇有成效,但脱敏治疗适用人群范围狭窄,药物治疗又具有需要长期用药的缺点。以至于约30%的患者不能很好的控制病情。这一现状显示了寻求新的治疗方法的重要性。Treg细胞在变应性鼻炎发病中的作用,为治疗这一疾病提供了新的思路。
2 Treg细胞亚型
骨髓产生的前T细胞选择性的迁移到胸腺,在胸腺微环境中受遗传控制,逐步分化成熟为不同种类的T细胞。调节性T细胞可广义的分为:天然Foxp3+调节性T细胞(n T-reg)和诱导型调节性T细胞(iTreg)。其中人类和鼠的天然Treg细胞占外周血中CD4+T细胞的5%-10%。iTreg是Treg细胞发挥免疫抑制作用的核心成员,它在控制慢性、变应性、感染性疾病中发挥着重大作用。此外调节性T细胞还存在Tr1和Th3亚型。Tr1又称为IL-10分泌型Treg细胞,Th3可特异性分泌TGF-β。
3 Treg细胞的诱导分化因素
一些观点认为:在n Treg的分化形成过程中,树突细胞没有发挥作用,而是由胸腺上皮细胞中特异的抗原来表达诱导完成的[5]。相反的是,另外一种观点认为:n Treg的分化形成过程中树突细胞发挥着重要作用[6]。Proietto AI[7]等指出:胸腺中树突细胞一般有 CD8loSirpαhi/+和 CD8hiSirpαlo/-两个亚型,而只有CD8loSirpαhi/+亚型在自身阴性选择的功能基础上同时可诱导n Treg的产生。胸腺中的赫氏小体产生的胸腺间质淋巴蛋白(TSLP)可作用于树突细胞,从而诱导Foxp3的表达,促进T细胞向n Treg细胞方向分化[8]。但即便是针对TSLP的作用,目前也没有统一的观点。有明确的证据表明肺组织和皮肤中TSLP的表达可以分别引起呼吸道变应性疾病和过敏性皮炎[9]。这暗示了TSLP并不会诱导外周血中Treg的产生。TGF-β在n Treg的分化中是否发挥作用也存在着争议。有实验表明:TGFβ-R1缺陷的小鼠n Treg细胞数正常[10]。但近年有人证明TGFβ-R1基因敲除小鼠在出生后的3-5天表现为n Treg缺乏,但随着细胞对IL-2反应的代偿,n Treg细胞生成逐渐增加[11]。
iTreg的分化目前已知与IDO、维甲酸、维生素E和TGF-β有关。维生素D[12]也可促进iTreg生成。存在于消化道上皮黏膜的CD103+树突细胞可以通过维甲酸和TGF-β刺激局部Treg细胞的成熟[13,14]。皮肤树突细胞包括朗格汉斯细胞(LCs)和真皮树突细胞(dermal DCs)。Schwarz A[15]等证明:朗格汉斯细胞在iTreg的诱导分化中发挥作用。而Stary G[16]等进一步证明 LCs可产生 TGF-β,从而在iTreg的诱导分化中发挥作用。
IL-10,IL-27,TGF-β[17]均可诱导 Tr1细胞的产生。此外Akbari O[18]等发现:成熟肺泡树突细胞表达的ICOSL对于诱导Tr1细胞同样重要。若抑制肺泡树突细胞ICOSL的表达,Tr1的产生将会受到抑制。Ito T等[19]发现若外周血中成熟树突细胞ICOSL的表达可以诱导Tr1产生。
4 Treg细胞免疫抑制作用
目前,研究发现哮喘与特异性皮炎患者的血清IgE、嗜酸性粒细胞、IFN-γ水平与 Foxp3表达水平成反比,且Foxp3+/CD4+比例显著较健康对照人群低[20]。在变应性鼻炎患者接受系统免疫治疗后,临床症状减轻,而其局部鼻黏膜FOXP3+CD25+CD25-T 细胞增多[21]。
Treg细胞抑制抗原特异性免疫应答主要通过4条途径。①抑制抗原呈递细胞如树突细胞功能,从而抑制效应性T细胞功能。②抑制Th1/Th2细胞。③抑制抗原特异性IgE生成,并诱导产生IgG4。④抑制肥大细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞功能。⑤与固有组织细胞交互作用,控制组织重塑[22]。
树突细胞作为抗原提呈细胞,与Treg细胞具有紧密关系。树突细胞可调控Treg细胞的分化成熟,Treg细胞也可影响抗原呈递细胞包括树突细胞的成熟及功能。将Treg细胞、CD4+T细胞与抗原提成细胞共培养,可发现Treg细胞可抑制 CD4+细胞的增殖[23]。Treg细胞的 LAG-3和CTLA-4与树突细胞上相应受体结合,可抑制树突细胞成熟。同时,CTLA-4与树突细胞q表达的CD80或CD86相互作用,可促进IDO的表达。IDO是一种有效的免疫抑制分子,它可诱导色氨酸分解代谢为细胞凋亡前体代谢产物[24]。IL-10,TGF-β和IL-35均与Treg的免疫抑制作用相关。这三种细胞因子的功能有相同之处,并且也各有特点。一般认为Th1/Th2细胞的分化与所处的细胞因子环境密切相关,Treg细胞通过产生起调节作用的细胞因子(IL-10,TGF-β和IL-35)调控Th1/Th2细胞的分化方向,从而控制自身反应或直接对效应T细胞产生抑制作用。但另外也有观点认为,IL-10仅仅是通过调节Treg细胞的分化成熟来参与Treg细胞的免疫抑制作用的。鼠Foxp3+Treg细胞可优先表达IL-35,但激活的效应T细胞并不表达IL-35。体外实验以证明:被激活发挥免疫抑制作用的Treg细胞对于IL-35的表达显著升高,但IL-35在免疫抑制作用中扮演什么样的角色?这一信号通路尚不明确。此外人类Treg细胞可通过粒酶A作用于目标细胞,产生细胞毒作用从而进行免疫抑制。Kearley等[25]也证明了Treg细胞可通过控制气道上皮的组织重塑和粘液分泌过多,而控制哮喘症状。
值得注意的是:Th3细胞同时具有辅助型T细胞(Th)功能,和下调Th1细胞水平的功能。它可特异性分泌TGF-β,同时也可分泌少量IL-4和IL-10。TGF-β可以作为免疫抑制因子抑制Ig M,IgG1,IgG2a和IgG3的分泌。但TGF-β也可作为免疫激活因子,诱导B细胞分泌Ig A。所以有观点认为,Th3细胞不能归类于Treg细胞亚型的一种。正如,Th1细胞分泌干扰素-γ(IFN-γ)可抑制 Th2增殖[26],Th2生成的IL-4可以抑制 Th1分化和分泌IFN-γ[27]。Th-17可分泌IL-17抑 制 Th1 分 化[28]。而 Th1、Th2、Th17 均可 分 泌IL-10[29]。IL-10作为免疫抑制因子,可以抑制多种T细胞的分化和细胞因子生成。也就是说Th细胞具有免疫激活作用之外也有免疫抑制作用。而Treg细胞区别于Th细胞之处在于,它仅有免疫抑制功能。
5 结语
目前,Treg细胞的免疫抑制作用信号通路尚不明确,但已知它与抗原呈递细胞和效应性T细胞具有紧密联系。在被结核分枝杆菌感染的人和鼠的肺组织中,Treg细胞含量明显高于健康对照[30]。这表明Treg细胞的增多使机体面临免疫力下降,感染风险上升的问题。但也从另一面启发我们:是否可以寻找到分枝杆菌的特异性分子去刺激Treg,引起Treg细胞可控范围内的增多,从而达到治疗变应性疾病的目的?进一步,是否可以从抗原呈递细胞上找到一个特异位点,通过皮下注射或鼻喷等途径,激活抗原呈递细胞,从而引发Treg细胞增殖?可以预见,通过Treg细胞调控机体免疫状态将是未来变应性鼻炎治疗手段研究的重点。
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