细胞毒性T淋巴细胞在药疹发病机制中的作用

张澄 刘敏 朱启星

细胞毒性T淋巴细胞在药疹发病机制中的作用

张澄 刘敏 朱启星

药疹是一种常见的迟发型超敏反应，通常有3种理论解释其发生机制，即药物半抗原、前半抗原和p-i理论，而药物特异性的细胞毒性T淋巴细胞在其病理过程中至关重要。经典理论认为，细胞毒性T淋巴细胞主要为CD8+T细胞，但是有证据表明，CD4+T细胞等其他表型的免疫细胞也具有细胞毒性，在药疹发病过程中发生特异性激活，接触靶细胞并释放毒性分子。靶细胞能够为药物代谢、炎症发生和自身凋亡提供有利环境，协助细胞毒性T淋巴细胞发挥作用。另外，“危险信号假说”认为危险信号在免疫激活中具有重要的作用，进一步补充完善药疹的发病机制。

药疹；T淋巴细胞，细胞毒性；危险因素；CD8阳性T淋巴细胞；CD4阳性T淋巴细胞

药物超敏反应是药疹中的严重反应，较快出现药疹的一般为Ⅰ类超敏反应，而在服药后数小时或数天后出现的药疹一般由药物特异性T细胞介导的Ⅳ类超敏反应引起，此型药疹的严重程度跨度较大，轻者出现一般过敏反应，重者表皮剥脱，发生Steven-Johnson综合征（SJS）或中毒性表皮坏死松解症（TEN）［1］。流行病学证据提示，SJS/TEN 的病死率达到23.4%，7.2%患者出院后由于病情反复再次入院［2］。在药疹的发病机制中，细胞毒性T淋巴细胞（CTL）在其中起释放毒性分子和杀伤靶细胞的作用。CTL一般为CD8+T细胞，但其范围进一步扩大，作用机制也不局限于特异性的杀伤作用。此外，机体的“危险信号”对药疹的触发也有不可或缺的作用。

作者单位：230032合肥，安徽医科大学公共卫生学院职业卫生与环境卫生学系（张澄、刘敏）；安徽医科大学皮肤病研究所（朱启星）

1 CTL的激活和迁移

根据半抗原理论，药物在体内作为半抗原与内源肽结合后经抗原提呈细胞（APC）以抗原肽-主要组织相容性复合体（MHC）复合物的形式提呈给T淋巴细胞受体（TCR），作为第一信号激活T细胞。药疹患者T细胞在体外接受致敏药物刺激后发生增殖和分泌细胞因子，通过CD69分子检测法、免疫酶联斑点法和淋巴细胞转化试验等技术加以检测［3］，能够帮助识别引起过敏的药物，指导药疹患者避免接触致敏药物。在指导用药方面，还应考虑药物的相对分子质量、化学活性、摄入途径以及辅料污染等问题，个体年龄、性别、基础疾病和遗传因素的差异也极具参考价值［4］。部分药疹患者T细胞的激活依赖于药物是否发生代谢，以磺胺甲基异 唑为例，部分药疹患者的药物特异性T细胞克隆仅能够在APC将磺胺甲基异 唑代谢形成亚硝基-磺胺甲基异 唑并最终形成蛋白复合物的条件下才被激活［5］。这种依赖代谢途径激活效应T细胞的现象被总结为“前半抗原”理论。半抗原和前半抗原理论尚不能解释全部的实验现象，部分无活性的药物不依赖APC处理也能够引起T细胞克隆特异性增殖［6］，因此，提出“p-i”理论（pharmacological interaction with immune receptor），认为药物作为配体并通过药理学特性与MHC或TCR分子可逆性结合，提供激活 T 细胞的信号［7］。一些研究支持该观点［6，8-10］：①乙醛封闭的APC不能处理抗原，但可以在致敏药物的作用下激活特异性T细胞，提示药物可不经过APC处理即可表现出致敏性；②T细胞在药物作用后极短的时间内发生了Ca2+流入，如此短的时间不足以完成抗原处理和提呈；③药物能够与MHC分子结合并改变其识别的抗原肽的特异性；④相对于致敏药物与蛋白以共价键方式稳定结合形成抗原，部分实验观察到两者结合较不稳定。

APC与T细胞的相互作用存在MHC限制性和TCR的限制性。APC与T细胞之间形成MHC-药物抗原-TCR复合物，这一过程依赖于MHCⅠ类或Ⅱ类分子分别特异性结合CD8或CD4分子。药疹患者的CD8+T细胞克隆受到致敏药物的刺激并发生增殖的反应，能够被抗MHCⅠ类分子抗体所阻断［11］。特异性识别CD8分子的MHCⅠ类分子的编码基因多态性存在限制性，HLA-B*58:01、HLA-B*15:02分别显著提高别嘌醇和卡马西平所致的重症药疹的发病风险［7，12］，这种现象不仅证实了 CD8+T 细胞激活依赖于MHCⅠ类分子，还为预测药疹和筛除高危人群提供了强有力的依据。这种限制性不仅发生在抗原提呈的过程，也发生在不经过抗原提呈的药疹发病过程中。羟嘌呤醇过敏的药疹患者可以不经过APC进行抗原提呈而激活CTL，但有研究发现，其特异性CTL仅与单一表达HLA-B*58:01的APC相互作用，限制性识别致敏药物，其原因可能在于羟嘌呤醇能够强力结合HLA-B*58:01分子肽结合槽的F位，为CTL激活提供信号［10］。相对于MHC限制性，TCR限制性的研究证据较少。最近有研究表明，卡马西平介导SJS/TEN患者的药物特异性CD8+T细胞的TCR变异区（V区）中，VB-11-ISGSY为最主要（84%）的克隆型；同时表达VB-11-ISGSY和HLA-B*15:02健康人群的CTL，能够在体外实验中被该药物特异性刺激并发生增殖［13］。

药疹患者外周T细胞在一些因子的作用下迁移至皮肤，这些因子不仅能够介导T细胞向表皮募集和浸润，还决定T细胞特异性增殖和药疹严重的程度。药疹患者外周循环T细胞部分表达表皮淋巴细胞相关抗原，该抗原作为皮肤归巢受体，数量伴随病程恶化而增多，加剧外周T细胞迁移浸润至皮肤［14］。趋化因子能够直接吸引CTL迁移至皮肤，药疹患者皮肤表达的T细胞表皮趋化因子，能够吸引外周血表达CCR10的CTL迁移至皮肤，并发挥细胞毒作用，两种因子的表达程度与药疹的严重程度可能呈正相关［15］。近期有报道，药疹患者血清中T细胞表皮趋化因子浓度上调，并与表皮剥脱面积呈正相关；胸腺活化调节因子水平也显著上升。部分细胞因子如IL-10也具有强效募集CD8+T细胞的作用［16］。

2 药疹患者中不同类型的CTL

2.1 CD8+T细胞：是药疹发病机制中最常见的细胞毒性T细胞，SJS/TEN患者的表皮、真皮上部、水疱部位存在大量分泌颗粒酶B、穿孔素、颗粒溶素的CD8+T细胞［17］。CD8+T特异性识别角质形成细胞（KC）后，通过微小的细胞孔道分泌毒性分子至细胞质中，介导KC的凋亡和相互分离［18］。值得注意的是，药疹患者效应T细胞群落的分布并不恒定，其表型和效应会随着药疹病程的改变而改变。一项研究指出，药物超敏综合征患者的主要特异性效应细胞群落由CD8+T细胞（86%，停药后1 d）转为CD4+T细胞（100%，停药后 15 d）［19］。

2.2 CD4+T细胞：除传统的CD8+T细胞，CD4+T细胞也介导斑丘疹型药疹、荨麻疹型以及苔藓样型药疹，参与急性泛发性发疹性脓疱病和药物超敏综合征的发病［20］。实验显示，药物的特异性刺激导致CD4+T 细胞产生脱颗粒标志物 CD107a［21］，表达颗粒酶 B［22］和颗粒溶素［23］。51Cr释放试验证实，药疹患者的CD4+T细胞克隆存在细胞毒性［21］。

2.3 天然杀伤细胞（NK细胞）：NK细胞多介导非特异性的靶细胞杀伤，严格意义上不属于T细胞。但有证据提示，NK细胞在药疹发病中激活，因此，将其归为CTL的范畴。药疹患者NK细胞经致敏药物特异性刺激后CD107a表达显著上调，提示其发生显著的脱颗粒［22］，颗粒溶素表达明显上调［23］，与临床中发现的NK细胞在药疹发病初期产生大量的穿孔素和颗粒溶素的现象一致［14］。NK细胞在药疹病理中的特异性还表现为，在不同种类药疹中的皮肤浸润存在特征性差异。TEN、固定性药疹、斑丘疹和急性泛发性发疹性脓疱病患者皮肤的NK细胞浸润数量存在差异，分布模式也存在显著差异，表现为表皮层和表皮真皮连接处的数量逐渐减少，而在真皮层的数量逐渐增多［23］。

3 CTL发生细胞毒性的机制

在药疹的发病过程中，CTL激活并释放某些细胞毒性介质，如颗粒溶素、穿孔素、颗粒酶B和Fas/FasL以启动广泛的KC死亡［24］。颗粒溶素是由CTL分泌的多功能蛋白，通过溶解具有负电荷脂质的细胞膜发挥活性并诱导KC死亡［25］。流行病学证据显示，血浆中颗粒溶素含量与重症药疹患者病死率显著相关，死亡患者体内颗粒溶素含量显著高于幸存患者体内含量，幸存患者血浆中含量显著高于药物耐受群体血浆中含量［12］。沉默颗粒溶素基因显著减轻其对靶细胞的细胞毒作用［26］。穿孔素和颗粒酶B是另外两种可能参与CTL细胞毒性的分子，其毒性机制主要在于淋巴细胞识别靶细胞后释放穿孔素［27］，穿孔素和颗粒酶相互协同产生细胞毒性，表现为穿孔素在胞膜打孔，颗粒酶B通过孔道进入靶细胞，诱导DNA断裂并激活各种凋亡途径触发自身凋亡［28］。穿孔素、颗粒酶B的表达上调伴随药疹临床症状的逐渐加重，抑制这两种蛋白的表达减轻药疹患者疱液中淋巴细胞对KC的毒性［29］。在药疹患者的血清和皮肤活检中，发现可溶性Fas水平上升，表皮FasL表达增加。药疹患者外周血单核细胞与致敏药物联合培养后也能产生可溶性FasL［24］。

有现象提示，HIV感染患者对磺胺甲基异 唑超敏的机会远高于健康人［9］，囊性纤维化也导致患者更易于发生药疹［5］。危险信号假说是指机体只有在检测到危险信号时才会发生免疫反应，药物代谢产物、炎症因子、氧化应激、细胞损伤以及机体的疾病状态都可能是危险信号［1］。有研究证明［30］，细菌内毒素、病毒蛋白和38℃外环境可以在体外模拟机体的病理状态，显著促进APC摄取药物抗原的能力。与该现象相一致，临床中可以观察到患囊性纤维化的药疹患者APC中含有更多的具有致敏作用的药物蛋白复合物［5］。其机制可能在于机体在感染时产生的多种促炎症因子细胞对APC的刺激作用［30］。此外，IL-7、IL-15能够促进药物特异性CTL的激活并分泌更多的颗粒酶B［22］，佐证了某些细胞因子作为危险信号参与CTL介导药疹发生这一猜想。其中，相当数量的细胞因子来自患者体内的效应 CTL［5，21］，提示CTL可能放大药疹病程中的免疫损伤。

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Roles of cytotoxic T lymphocytes in the pathogenesis of drug eruption

Zhang Cheng*,Lin Min,Zhu Qixing.
*Department of Occupational Health and Environment Health,School of Public Health,Anhui Medical University,Hefei 230032,China

Drug eruption is a common delayed hypersensitivity reaction.Its pathogenesis can be usually explained by three theories,including haptens,pro-haptens and pharmacological interaction with immune receptors （the p-i concept）.Drug-specific cytotoxic T lymphocytes （CTLs） play an important role in the pathological process of drug eruption.In classic theories,CTLs are commonly recognized as CD8+T cells,but new evidences indicate that other immune cells with different phenotypes,such as CD4+T cells,also have cytotoxicity.In the development of drug eruption,these immune cells are specifically activated to contact with target cells followed by the release of cytotoxins.Target cells can provide a favoring environment for the metabolism of drugs and occurrence of inflammation and apoptosis,and assist CTLs to function.In addition,the danger signal hypothesis suggests that danger signals play an important role in immune activation,which enriches our knowledge on the pathogenesis of drug eruption.

Drug eruptions;T-lymphocytes,cytotoxic;Risk factors;CD8-positive T-lymphocytes;CD4-positive T-lymphocytes

Zhu Qixing,Email:zqxing@yeah.net

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2015.06.015

国家自然科学基金（81371730）；教育部科技发展中心2013年度博士点基金（20133420110001）

朱启星，Email：zqxing@yeah.net

本文主要缩写：SJS：Steven-Johnson综合征，TEN：中毒性表皮坏死松解症，CTL：细胞毒性T淋巴细胞，APC：抗原提呈细胞，MHC：主要组织相容性复合体，TCR：T淋巴细胞受体，KC：角质形成细胞

2015-01-08）