树突状细胞调节作用的中医药研究进展※
2015-01-31倪娜王宇尹磊淼刘艳艳王文倩范磊徐玉东杨永清
倪娜王宇尹磊淼刘艳艳王文倩范磊徐玉东杨永清
(上海市针灸经络研究所,上海200030)
树突状细胞调节作用的中医药研究进展※
倪娜王宇尹磊淼刘艳艳王文倩范磊徐玉东⋆杨永清△
(上海市针灸经络研究所,上海200030)
树突状细胞(Dendritic cells,DC)是具有最强提呈抗原能力的专职抗原提呈细胞,作为机体免疫应答的主要启动者,在免疫应答的诱导中发挥关键作用,可指导原始T细胞向不同的方向分化。DC在抗原进入机体后,通过协调免疫反应与免疫耐受间的平衡,从而在免疫功能方面发挥重要作用。在探索疾病的免疫学机制和相关免疫治疗方案中,DC已经逐渐成为一个重要的研究靶点。基于DC的重要作用,研究DC可以为中医药免疫调节作用机理研究提供新的视角。近年来的研究也表明传统中医药对DC功能状态的调控,是其发挥免疫调节效应的重要环节,现主要就DC的特性和功能及中医药对DC的作用研究进展做一简要综述。
树突状细胞;免疫调节;综述
1973年,Steinman等人从小鼠脾脏细胞中发现具有树突状突起的细胞,并将其命名为树突状细胞(Dendritic cells,DC)[1],DC是体内功能最强的专职抗原提呈细胞(antigen-presenting cells,APC),是目前发现的唯一能在体外直接激活初始T细胞的APC。DC是人体免疫系统的枢纽,其分泌的细胞因子包括IL-6、IL-10、IL-23、IL-12、TGF-β和胸腺基质淋巴细胞生成素(thymic stromal lymphopoie-TSLP)等,对各种类型的CD4+T细胞均具有不同的诱导分化和调节作用[2]。现有关DC的免疫生物学基础性研究以及其与疾病发生发展及治疗的临床应用性研究已成为现代医学关注的前沿焦点。传统中医药是人类在与疾病进行斗争过程中积累的宝贵财富,它以独特的视角认识生命和疾病现象,在长期的实践中形成了抵御疾病、维护健康的有效方法和手段,是目前保存最完整、影响力最大、使用人口最多的传统医药体系之一。现代科学研究表明[26、29],中医药一方面能够增强机体细胞免疫及体液免疫功能;另一方面也具有免疫抑制功能,从而发挥免疫双向调节作用。DC是机体免疫反应中的关键环节,研究中医药对DC功能的调控作用,有助于揭示中医药在机体免疫系统调节方面的作用,本文将中医药对DC的作用及相关作用机制的研究进展做出综述。
1 树突状细胞的特性
DC是一个由数种表型和功能各异的细胞亚群组成的生物系统[3]。DC存在三个不同分化阶段:即前体DC、未成熟DC、成熟DC。骨髓或脐血中的CD34+前体细胞受到外伤或炎症因子的刺激后,单核巨噬系统细胞释放趋化因子诱导前体细胞经血液循环迁移至外周组织,即成为未成熟DC。DC大量增殖捕获抗原,将吞噬的抗原同MHC-Ⅱ类分子结合表达于DC膜表面后,迁移至局部淋巴结,伴随迁移成为成熟DC[4]。未成熟DC吞噬抗原能力较强,但对抗原的递呈能力较弱,无法诱导特异性免疫应答,从而有助于形成免疫耐受;成熟DC大多由未成熟DC吞噬抗原后形成,目前研究认为DC只有在通过抗原刺激后才能进入成熟状态,具备刺激T细胞增殖的能力。
体内DC含量虽少,但分布较为广泛,目前发现一些DC亚群。根据分布部位可分为脾脏(淋巴结)DC、外周血DC、表皮DC、肺脏DC、肠道DC以及淋巴样DC[5]。根据来源、表面分子、细胞因子差异区分为髓系DC(mDC)和浆细胞样DC(pDC)[6],对于DC的亚群,有研究者认为mDC还可分化为DC1,DC2和DC3。其中DC3产生IL-10可能诱导免疫耐受[7]。mDC和pDC具有不同的亚群,在自然和适应性免疫应答中发挥不同的作用[8]。有研究表明,pDC是一种独特的DC亚群,人成熟pDC有诱导调节性T细胞的能力,具有致耐受性[9]。
2 树突状细胞的主要生物学功能
抗原提呈DC在收到抗原刺激后,抗原识别受体能够通过吞噬、胞饮、内吞等途径捕捉抗原。捕获抗原后DC细胞膜表面受体发生变化,从而使DC功能上发生改变。捕捉抗原后的DC吞噬能力下降,而抗原呈递能力大大提高。DC到达相应组织器官后,细胞膜上表达的抗原MHC-Ⅱ类分子复合物提呈给T细胞,启动各类T细胞发生免疫应答。
激活T细胞DC和一般的APC不同,不但能刺激已激活的或记忆性T细胞,而且能明显刺激初始T细胞的增殖。激活T细胞需要两个来自胞外的信号:第一个信号来自抗原识别,即TCR与MHC类分子抗原复合物的特异性结合;第二信号又称协同刺激信号,是由APC表面和T细胞表面粘附分子对的相互作用提供。T细胞在接受DC呈递抗原的过程中,只有两个信号一同识别,才能充分被活化,并激活免疫反应。成熟DC细胞膜表面MHC-II多肽复合物表达的提高增强了抗原递呈能力。T细胞通过与多种协同刺激分子结合形成分子对,提供了T细胞激活的双重刺激信号[11]。
诱导Th细胞分化Th细胞在获得性免疫应答中发挥重要调节作用。mDC在受到抗原、炎性因子等因素影响时完全成熟发生极化。DC发生极化后,一部分分泌IL-12,另外一部分分泌IL-6、几乎不分泌IL-12。分泌IL-12的DC促进Th细胞向Th1增殖分化,不分泌IL-12的DC促使Th2增殖分化。可以使得Th由Th0向Th1或Th2不同的方向进行分化[12]。
诱导免疫耐受DC在免疫系统对抗原产生外周免疫耐受中发挥着关键作用。DC拥有双重作用:识别入侵机体的病原体产生免疫应答,而对无害物质发挥免疫耐受。正因为DC这样的特点,才能确保机体在一个充满各类病原体的复杂环境中保持健康状态。一般认为未成熟或部分成熟的DC具有典型的致耐受性[13]。
3 中医药对树突状细胞的调节作用研究进展
中医药学不仅具有独特的理论体系和宝贵的临床医学经验,而且还蕴藏着丰富的免疫学相关的理论和实践。中医认为“正气存内,邪不可干”,意思是人体内正气的盈亏决定疾病的发生、发展与转归、预后的过程。而与此相对,现代免疫学则认为免疫应答是机体识别和清除抗原性异物的保护性反应,两者具有异曲同工之之妙。近年来许多学者通过实验与临床研究,证明中医药具有免疫促进和免疫抑制的双向免疫调节作用。DC起源于骨髓细胞、遍布全身,是先天免疫与适应性免疫沟通的桥梁,一方面DC刺激机体产生强效的免疫应答;另一方面,DC通过多种途径调控调节性T细胞功能,从而抑制免疫应答,产生免疫耐受。现已有许多研究表明中医药对DC具有一定的调控作用,尤其是在中医药对DC数量、成熟度等方面已进行了许多研究[14-23]。
3.1 影响树突状细胞的数量人外周血中DC数量极少,大约仅占外周血单核细胞的0.1%~1%。现代研究发现在炎症、哮喘、动脉粥样硬化等疾病中DC显著增多,而在肿瘤和一些免疫功能减弱的疾病中,DC数量有所减少。在中医药发挥显著疗效的疾病中,许多药物的作用证实与改变DC的数量密切相关。
华蟾素注射液是常用的中药抗肿瘤免疫调剂剂,通过检测DC成熟标志物CD83,膜表面共刺激分子CD86和MHC-Ⅱ的表达量,研究者发现华蟾素是通过下调CD80+CD83+DCs的表达,从而明显减少mDC的数量发挥抗肿瘤作用[14]。王成阳等[15]采用烟熏加LPS气管滴入方法建立COPD肺气虚证实验动物模型,观察经六味补气胶囊治疗后,各组肺组织DC表达水平变化,结果证实COPD肺气虚证模型大鼠肺组织DC表达增加,经六味补气胶囊治疗后可抑制肺组织DC表达。为了探讨低温条件下小鼠DC功能改变及玉屏风散的调节作用,将50只小鼠随机平均分为对照组(室温25℃)、模型组(室温10℃)及玉屏风散大、中、小剂量组,给药第4天,将模型组及玉屏风散大、中、小剂量组置于低温容器内,连续低温处理3天,每天6小时。结果表示低温可促使DC下调表面MHC-Ⅱ、CD86及CCR7表达,玉屏风散可逆转上述分子表达,增加DC数量,从而增强DC的信息递呈功能[16]。在观察温阳散寒、补气养血法治疗非小细胞肺癌的临床疗效及其对外周血DC数量变化的影响中发现[17],治疗组DC数量及其与外周血单核细胞比值升高,证明温阳散寒、补气养血法配合化疗治疗非小细胞肺癌能减少患者肿瘤转移,提高患者生存质量,其疗效机制可能与提高DC数量有关。
3.2 调节树突状细胞的成熟度未成熟DC具有很强的吞噬功能,在免疫耐受中发挥重要作用,因此DC所处的阶段也是DC研究领域的重要部分[18]。2011年诺贝尔奖获得者Steinman[19]指出,由于DC成熟前后功能的特殊性,DC的成熟机制及其在启动免疫应答中的作用备受关注。
由丹参、黄芪、当归等16种中药提取制成的脑心通,对动脉粥样硬化具有良好临床疗效,可显著降低体内甘油三酯及胆固醇水平,血管损伤明显将少。研究发现服用脑心通后斑块内DC数量明显减少,脾脏来源DC的CD40、CD86、CD80表达显著降低,提示脑心通可能通过降脂及抑制DC的成熟发挥治疗动脉粥样硬化作用[20]。黄芪是一种常见中药,临床证明黄芪治疗肿瘤有效,为了观察黄芪治疗胃癌有效的机制,通过体外培养经IL-4和GM-CSF刺激的DC,与黄芪注射剂共培养后发现黄芪可能是通过上调TLR4信号通路从而加速DC的成熟从而发挥抗肿瘤作用[21]。Wang[22]等发现人参多糖可通过下调骨髓来源DC酸性磷酸酶的活动促进DC的成熟,膜表面MHC-II、CD40、CD80、CD83、CD86表达增加,细胞因子IL-12分泌增多、TNF-α表达减少,随着DC的成熟使得对抗原的吞噬作用减弱,提呈作用增强。为了探讨紫草素对人外周血单核细胞来源的DC表型及功能的影响,王燕[23]等从健康人外周血中分离获得单核细胞,经过贴壁后体外采用多种细胞因子联合培养,获得了相对成熟的DC。采用流式细胞仪技术观察不同浓度紫草素对DC表面分子表达的影响,采用CCK-8法观察紫草素对树突状细胞促淋巴细胞增殖作用以及ELISA法检测其对DC分泌细胞因子IL-23的干预作用。结果发现紫草素具有一定的抑制DC成熟及抑制其分泌IL-23的作用。
3.3 调节树突状细胞的免疫功能作为一群异质性的细胞群体,DC的分布部位、亚群、所处阶段、表型及细胞因子各不相同,其功能也是不同的[24]。传统认为DC可以激活免疫功能,但近年来越来越多的实验表明,DC同样具有负向调节免疫的功能,可通过各种方式使机体达到免疫平衡状态。
黄连素属小檗属黄连类,一般用于治疗中医湿热证型,常用于类风关的治疗。研究发现黄连素可以选择性的诱导DC凋亡从而发挥免疫抑制功能,且成熟DC比未成熟DC对黄连素更加敏感,而mDC与pDC之间无差别[25]。在邵氏“五针法”对哮喘模型大鼠DC影响的实验中发现,针刺哮喘模型大鼠“肺俞”“大椎”“风门”三个穴位可以有效缓解哮喘症状,降低哮喘模型大鼠肺组织中DC的表达,抑制哮喘的免疫反应[26]。王丽新[27]等研究发现,将具有辛温散寒、化痰通络的作用的药物在大椎穴上给予穴位敷贴从而产生穴位刺激,可通过下调哮喘大鼠DC的表达抑制肺内炎症,从而达到免疫抑制功能。
而在一些免疫缺陷疾病当中,中医药治疗对DC又发挥了不同的作用,例如在观察艾灵颗粒对HIV感染者外周血DC亚群变化影响的初步探讨中[28],研究者收集未接受卧ART疗法的17例HIV感染者,在服用中药艾灵颗粒治疗9个月后,流式细胞术对患者外周血mDC及pDC频率进行检测,并对pDC产生α干扰素(IFN-α)能力进行检测。结果发现艾灵颗粒可能在一定程度上恢复mDC和pDC,提高pDC分泌IFN-α的作用,增强HIV感染者的免疫功能。研究观察枸杞多糖与灵芝多糖对小鼠DC的影响发现,枸杞多糖可以促进体外培养的小鼠骨髓DC的成熟,促进DC诱导的免疫应答启动[29]。灵芝多糖不仅能促进小鼠脾脏DC的增殖,而且与细胞因子有显著的协同作用,具有类生长因子和协同生长因子的作用[30]。
3.4 影响树突状细胞调控T细胞分化近年来,人们对DC与辅助性T细胞(Th)的研究结果显示,DC不仅可以激活Th细胞使其分化增殖,而且还可以具体决定这些活化的Th细胞的进一步功能分化。
红花在中医中广泛用于改善血液循环,起到活血通络的作用。为了研究红花抗肿瘤作用,Chang[31]等将红花提取物与DC疫苗和肿瘤抗原一起血管给药,TNF-α和IL-1β呈现随剂量显著上升,DC表面共刺激分子明显上调,加入红花的DC疫苗与没有加入红花的DC疫苗相比,肿瘤质量减轻了15.3%。加入红花的DC疫苗影响DC抗原提呈过程向Th1方向分化。黄芪多糖是黄芪的提取物,研究发现黄芪多糖是有效的乙肝病毒DNA疫苗佐剂,作用机理是通过促进DC成熟,上调MHC-I/II,CD40,CD80和CD86的表达,抑制调节性T细胞的表达发挥作用[32]。香豆素是红活麻的主要组成成分,主要治疗类风湿性关节炎等免疫疾病,起到抗炎及免疫调节作用,研究发现香豆素可以维持DC在未成熟免疫耐受状态,具体调控机制可能是通过下调TLR4信号通路,将Th2反应向调节性T细胞反应转移,从而抑制T细胞分化[33]。
4 总结与展望
DC作为功能最强的APC,在众多疾病的发生发展中发挥重要作用。近年来,通过对DC抗原提呈及免疫耐受功能的调节进而调控免疫应答,已显示出对肿瘤、移植排斥、自身免疫等疾病的防治效果[34]。诱导未成熟DC或开发各种DC疫苗使机体形成免疫耐受,给各种免疫疾病的治疗带来了新希望。诸多研究证明,运用中医药治疗各种疾病的有效治疗方法与改变DC的功能有关,但在相关研究中人们更多关注的是DC的未成熟期和成熟期的形态、表型与功能特点,而对DC亚群免疫反应中的研究确较少;且大多数在中医药对DC调节作用的研究中都是针对中药单体或复方进行,而许多常用中医手段例如针刺、推拿、艾灸等相关研究较少,这些中医手段对DC的调节作用及中医药对于DC亚型等领域的深入挖掘还需要进一步的研究。
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Research Progress of Traditional Chinese Medicine on Regulation of Dendritic Cell
NI Na,WANGYu,YIN Leimiao,LIU Yanyan,WANG Wenqian,FAN Lei,XU Yudong*,YANG Yongqing*
(Shanghai Research Institute of Acupuncture and Meridian,Shanghai University of Traditional Chinese Medicine,Shanghai200030,China)
Dendritic cell(DC)is the most professional antigen-presenting cell,as major initiator of the immune response of the body,plays a key role in the immune response,and guide the T cell differentiation in different directions.DC plays an important role in the balance of the body's immune response and immune tolerance after antigen entering the body.DC has increasingly become an important research target involved in exploring the immunological mechanisms of disease and immune therapy.Based on the importance of dendritic cells,a new view for the research on immune regulation mechanism of traditional Chinese medicine was provided.In recent years,researches showed that traditional Chinese medicine play an important part of the immune regulating effect for regulating dendritic cell's functional state.This review mainly focused on the features and functions of dendritic cells and traditional Chinese medicine research progress on the role of dendritic cells are reviewed.
dendritic cells;immune regulation;review
10.3969/j.issn.1672-2779.2015.06.073
1672-2779(2015)-06-0145-04
杨杰 本文校对:崔云华
2015-03-03)
国家自然科学基金(No:81201753,No:81173332,No:81173341,No:81473760)
*通讯作者:xydong0303@126.com
△指导老师