树突状细胞、过表达细胞因子转导抑制因子1的树突状细胞及T细胞在慢性阻塞性肺疾病发病机制中的研究进展

刘茂茂，陈杰，欧阳瑶

(遵义医科大学附属医院呼吸一科，贵州 遵义 563000)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种可防治的常见病，其特征为持续存在的呼吸道症状和气流受限，通常是由有毒颗粒或气体导致的气道和(或)肺泡异常所导致[1]。其致死率仅次于缺血性心脏病及脑卒中，是全球第三大致死性疾病，且其发病率逐年上升[2]。研究表明自身免疫机制参与了COPD，暗示COPD的发病过程可能与体内存在的免疫系统的调节紊乱有关[3]。树突状细胞(dendritic cells,DCs)被认为是功能最强的专职抗原递呈细胞(APCs)，能摄取、提呈外源性抗原给初始T细胞，在启动、调控及维持特异性免疫应答中发挥重要作用[4]。细胞因子信号转导抑制因子1(SOCS1)是一类负性调节JAK-STAT信号传导途径的蛋白，在DCs的活化、形成以及分化中发挥着重要作用[5]。过表达SOCS1的DCs(DC-SOCS1)表现出未成熟树突状细胞(imDCs)活性，能诱导免疫耐受。T淋巴细胞也在COPD的发展过程中发挥着重要的作用[6]。因此，DCs、DC-SOCS1及T细胞作为重要的免疫细胞，可能参与了COPD的免疫发病机制。

1 不同成熟状态DCs的免疫功能变化

DCs是体内功能最强的APCs，在免疫应答的启动、调控及维持中扮演重要角色[7]。DCs的功能取决于其成熟及激活状态。目前根据DCs成熟程度，将DCs分为imDCs和成熟DCs(mDCs)，他们通过细胞表面分子及其分泌的细胞因子的改变，在免疫调节中发挥免疫应答和免疫耐受的双重作用。imDCs低表达共刺激分子，主要组织相容性复合物-Ⅱ(MHC-Ⅱ)和辅助T细胞1(Th1)类细胞因子，高表达辅助T细胞2(Th2)类细胞因子转化生长因子-β(TGF-β)，不能有效递呈抗原，激活T细胞，导致T细胞的无能或低反应，诱导调节性T细胞产生，抑制炎症，进而诱导免疫耐受[8]。mDCs高表达共刺激分子，相容性复合物-I(MHC-I)和Th1类促进炎症的细胞因子干扰素-γ(IFN-γ)和白细胞介素-12(IL-12)等，将抗原递呈给初始T细胞，进一步使之激活，诱导细胞免疫应答。DCs的这种双重作用，参与了炎症、肿瘤、自身免疫性疾病及移植排斥反应等多种疾病的病理生理过程。其在各种肺部疾病的发病机制中亦扮演重要的角色，如对特定抗原的过度免疫反应，引起的肺部疾病如哮喘，又如缺乏的免疫反应，即免疫耐受在肺癌及肺移植中的重要作用[9]。

2 SOCS1对DCs功能变化的影响

细胞因子信号传导抑制因子(SOCS)是近年来新发现的一类在免疫系统中作用显著的一类负性调节JAK-STAT信号传导途径的蛋白，主要传导细胞因子转导信号，能够抑制白细胞介素、干扰素等多种因子的细胞内信号传导[10]，至今已发现8个成员：细胞因子诱导的含SH2区域的蛋白(CIS)和SOCS1～SOCS7，SOCS1是其重要成员之一[11]。夏凤君、申铁兵[12]表明SOCS1高表达可影响细胞对多种细胞因子的敏感性。有研究也表明SOCS1参与多种细胞因子的信号转导及免疫细胞的形成与分化，如SOCS1在调节巨噬细胞、T淋巴细胞以及DCs的活化、形成以及分化中发挥重要作用[13]。因此，SOCS1不仅影响细胞对细胞因子的敏感性，也影响细胞的形成及功能变化。

在此，我们将进一步阐述SOCS1对DCs功能变化的影响。越来越多的实验研究资料均表明SOCS1敲除的DCs，在体内外均能诱导极强的Th1型反应，使初始型T细胞产生大量的IFN-γ，增强其抗肿瘤免疫活性[14-15]。最近有研究也证实了沉默SOCS1能够增强DCs的成熟及免疫刺激能力，增强其抗真菌等的免疫应答[16]。相反，Xue等[17]发现toll样受体-白细胞介素8受体信号蛋白(TLR8)，即单免疫球蛋白白细胞介素-8相关受体(SIGIRR)能够抑制DCs成熟且诱导免疫耐受。该研究中将高表达SIGIRR的重组腺病毒转染至DCs，构建DC-SIGIRR，发现该类细胞低表达MHC 类分子及共刺激分子，抑制DCs的成熟及功能，增加移植受体体内调节性T细胞(Treg)而减少Th17，从而增强受体的耐受，促进移植物的存活。于晓春等[18]发现经SOCS1基因修饰的DCs能够维持其在稳定的不成熟状态。而张琦等[19]发现SOCS1基因能够调控未成熟的DCs，介导免疫耐受，进而预防小鼠移植物抗宿主病。同时，王苑等[20]还发现经基因测序及因子表达检测证实成功构建携带SOCS1基因的慢病毒载体，并转染DCs获得SOCS1基因修饰的耐受DCs即DC-SOCS1。细胞表型分析显示DC-SOCS1均表达低水平的CD80、MHCII、CD86等分子，呈现imDCs表型，且能有效消除脂多糖(LPS)对DCs的成熟诱导作用。成功构建并转染携带SOCS1基因慢病毒至imDCs，抑制imDCs成熟，进而构建耐受DCs。 近来，有研究以高感染性的复制缺陷型病毒载体Ad5F35携带SOCS1目的基因转染DCs，发现Ad5F35可显著提高DCs的转染效率，并可持续表达所转染的目的基因即SOCS1，进一步通过MLR检测显示DC-SOCS1可诱导T淋巴细胞低反应，最终观察到经DC-SOCS1处理的受体小鼠已经出现免疫耐受，可延长移植物的存活时间[21]。

综上所述，不管是使用物质沉默DCs上SOCS1的表达，还是将DCs上SOCS1敲除，均能促进DCs的成熟，使其成为mDCs，增强其免疫原性，增加DCs的免疫能力，从而在抗肿瘤中发挥重要作用。相反，携带有SOCS1目的基因的腺病毒或慢病毒能够通过感染DCs,使DCs持续过表达SOCS1，进而低表达MHCⅡ类分子、CD80、CD86等表面分子及共刺激分子，表现出imDCs活性，诱导免疫耐受，促进移植物存活，使各种移植更为成功。

3 DCs细胞、T细胞与COPD发病机制

越来越多的研究表明自身免疫反应参与了COPD发病机制，暗示COPD的发病过程可能与体内存在的免疫系统的调节紊乱有关。巨噬细胞、中性粒细胞、DCs及T细胞作为关键的炎症细胞及免疫细胞，参与了COPD的免疫病理过程，其中较为显著的是DCs及T细胞[22]。

众所周知，DCs是体内最重要的APCs，捕获外周抗原，将它们转移到淋巴结，通过主要的组织相容性复合物提呈给T细胞，刺激初始型T细胞的增殖和活化，是连接固有免疫及获得性免疫反应的主要抗原提呈细胞[23]。我们团队前期的研究成功建立了大鼠COPD动物模型，发现COPD大鼠外周血、BALF及肺组织中DCs明显增多，说明DCs参与了COPD发病机制[24-25]。Vassallo等[26]发现香烟烟雾能够促进COPD中DCs的聚集，参与其发病过程。Givi等[27]也发现香烟烟雾不止能够促进DCs的积聚，还有利于DCs相关的趋化因子的释放，进而参与了COPD的发病机制。目前一些报道显示DCs不仅参与了COPD的发病机制，而且在COPD患者和动物模型中DCs的数量、成熟状态和功能有不一致和相互矛盾的结果。Stoll等[28]发现吸烟能够影响COPD患者气道腔中DCs的表型，而且发现吸烟能够导致COPD患者DCs成熟标志物CD83以及趋化因子受体CCR5明显减少。但Tsoumakidou等[29]发现当非COPD者积极吸烟时，其体内成熟DCs是减少的，当其停止吸烟时，成熟DCs又增加。他们也发现COPD患者中mDCs较非吸烟者、前吸烟非COPD者减少。总之，大量国内外研究结果均证明了DCs作为一种专职抗原递呈细胞直接或间接参与了COPD的发病过程，而且存在数量、成熟及功能差异，因此，我们推测经SOCS1修饰的DCs也参与了COPD的发病过程。

T细胞，尤其是CD4+T细胞，作为重要的炎症及免疫细胞，参与了自身免疫炎症性疾病的多个方面。最近有研究也发现COPD患者存在T细胞亚型参与的免疫紊乱[30]。尤其是Th1、Th2、辅助T细胞17(Th17)以及Treg的失衡及紊乱。Th17及Th1均是CD4+辅助性T细胞的亚系，分别通过分泌IL-17及IFN-γ发挥促炎功能，引起支气管周围、血管周围的炎症反应，促进肺泡腔的扩大和肺部的炎性反应，从而在慢性香烟暴露及COPD患者发病机制中发挥重要作用[31]。Th2分泌抗炎性细胞因子如IL-4，参与COPD的发病机制。Zhang等[32]发现慢性阻塞性肺疾病急性加重期(AECOPD)患者Th1及Th17是增加的，然而在慢性阻塞性肺疾病稳定期(SCOPD)中Th2细胞的比例是减少的。Treg在诱导免疫耐受和维持免疫稳态中起重要作用。有研究发现Treg的主要功能是对免疫反应的抑制并且维持对自身抗原的耐受。因此，这种细胞免疫调节机制的失衡将导致COPD自身免疫炎症的进展与持续[33]。 Afzali等[34]在早期研究中已证实，Th17/Treg失衡可加重自身免疫性疾病的炎性反应，从而导致COPD急性加重过程。Jin等[35]发现在AECOPD患者血清中Th17分泌的IL-17是明显高于COPD及非COPD患者，而Treg则是减少的。Wang等[36]发现COPD患者存在Th17和Treg的失衡，并且血清中IL-6和IL-7水平升高，这与FVC，FEV1，FVC/FEV1的下降密切相关，并且他们的改变也与COPD的严重程度密切相关。Bhat等[37]发现COPD患者Th1相关的促炎性细胞因子IFN-γ及IL-12的明显增加是与FEV1呈负相关。另有研究发现COPD肺功能的下降与气道炎症和Th1/Th2的失衡相关[38]。总之，T细胞亚型及其分泌的细胞因子直接或间接参与了COPD的发病机制。

4 展望

imDCs介导机体免疫耐受，可能使Treg增多，Th17减少。Aldrich等[39]研究发现，髓系imDCs由于表面缺乏CD40、B7等黏附辅助分子，表现出显著的免疫耐受性，可诱导T细胞失能、低反应，且可诱导Treg产生，在器官移植免疫稳态的维持中扮演重要的角色。而SOCS1修饰的DCs能够维持在稳定的不成熟状态，表现出耐受性DCs活性。Fu等[40]发现DC-SOCS1预处理能够诱导免疫耐受，明显促进胰岛移植物的存活并且增加Treg。Lu等[21]也发现DC-SOCS1能够削弱DCs上MHC类分子及共刺激分子的表达，诱导T淋巴细胞无能，诱导免疫耐受，从而保护小鼠移植物。近年来，以DCs为治疗手段的免疫疗法在免疫性疾病如移植物抗宿主疾病、恶性肿瘤中发挥重要作用。结合DCs和T细胞在COPD发病机制中的重要作用及SOCS1对DCs细胞免疫功能的影响。因此，我们推测经SOCS1基因修饰的imDCs可能诱导T淋巴细胞无能或低反应，诱导免疫耐受，延缓COPD病情进展及改善肺脏病理变化，进而为以DC-SOCS1为免疫疗法的COPD的靶向治疗提供新思路、新手段。