组织驻留淋巴细胞研究进展①

周 静 彭 慧 田志刚

(中国科学技术大学免疫学研究所，合肥230027)

淋巴细胞通常被认为在全身各组织器官及血液中不断循环迁移，但在一些非淋巴组织中，如黏膜和皮肤等屏障组织处，淋巴细胞也具有组织驻留特性，这一类具有组织驻留特征的淋巴细胞便被统称为组织驻留淋巴细胞(Tissue-resident lymphocytes)[1]。尽管组织驻留淋巴细胞种类繁多，功能复杂，但其具有多种共同功能属性，包括生理状态下的稳态维持，感染或其他疾病状态下的屏障免疫以及免疫调控功能[2]。

1 组织驻留淋巴细胞的发现

组织驻留淋巴细胞的发现归功于可以有效区分血液循环以及组织中驻留细胞的实验策略，而最直接的证明方法便是联体共生(Parabiosis)模型。该模型通常以小鼠作为实验对象，通过外科手术方式将两只实验动物皮肤连接在一起，使其可以长时间共用一套血液循环系统，从而形成血液与体液的相互交换。循环中的细胞便可以在两只动物中均匀分布，而组织驻留细胞则并不随血液循环迁移至对侧动物体内，从而证明了细胞缺乏随血液再循环的“驻留”特性[3-5]。此外，实验研究中也会使用组织移植或特异性清除循环细胞的方式来证明细胞的驻留特征[6-8]。通过广泛深入的研究发现，机体多种组织器官内均存在组织驻留细胞，并且组织驻留细胞会在接受特定刺激时呈现“迁移”特性[9]。

组织驻留淋巴细胞在基因表达谱、表型等方面与循环淋巴细胞存在多种差异，从而可以将二者进行有效区分。淋巴细胞进入组织后，会随着对组织微环境的适应而进行局部分化，以利于其长期驻留。而长期存活的组织驻留淋巴细胞的塑造与维持则又依赖于转录因子以及组织微环境中信号的多重调控。尽管多种组织驻留淋巴细胞具有很多基因表达谱层面的共性，但局部微环境又造就了不同细胞的特殊性。

2 组织驻留淋巴细胞的分类

组织驻留淋巴细胞包括固有免疫与适应性免疫组分，尽管在非淋巴组织中分布有所不同，但均发挥共同的“天然样”功能特征。组织驻留淋巴细胞与血液循环中的淋巴细胞相互协调，在抵抗感染、修复损伤，维持组织稳态等方面发挥作用。组织驻留淋巴细胞包括组织驻留记忆性T细胞(Tissue-resident memory T cells，TRM)、固有淋巴样细胞(Innate lymphoid cells，ILCs)和多种非传统的固有样T细胞(Innate-like T cells)[1,10]。

2.1组织驻留记忆性T细胞 T细胞在机体抵御入侵病原体并产生免疫保护中发挥重要作用，而记忆性T 细胞不仅可以增强机体的免疫监视功能，也负责对再次接受感染时产生记忆应答。十多年前，研究人员从人类的外周血中分离出两种类型的记忆性T淋巴细胞：一种称为效应记忆性T细胞(Effector memory T cells，TEM)，主要在非淋巴组织中富集；另一种为中枢记忆性T细胞(Central memory T cell，TCM)，主要存在于次级淋巴器官。随后研究人员发现无论是在单纯疱疹病毒(Herpes simplex virus，HSV)感染后的背根神经节以及皮肤内[11,12]，还是淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒(Lymphocytic choriomeningitis virus，LCMV)感染后的小肠中[13]均观察到仅在组织中驻留而不通过血液进行再循环的记忆性CD8+T 细胞，从而开创性地鉴定出组织驻留记忆性T细胞的存在。

TRM广泛分布在多种外周器官中，以往认为其表面CD69和CD103的共表达是组织驻留T细胞的特征标记。但现有研究表明，仅依靠这两个分子的表达并不能真实地表征TRM。TRM表型的异质性由其所处组织微环境所决定，除了检测指征细胞驻留特性的表面分子，利用成像手段去示踪TRM，这将是界定TRM的最可靠方法[14]。

CD4+T和CD8+T细胞均可获得组织驻留表型，目前研究多以CD8+TRM为重点。CD8+TRM被认为是外周组织抵御早前接触的抗原物质的第一道防线，在循环记忆性CD8+T细胞发挥功能之前便采取有效措施以控制各种危险因素。CD8+TRM功能的发挥包括多种方式，比如脑组织中的CD8+TRM可以通过细胞毒作用直接裂解荷载抗原的靶细胞，从而通过杀伤功能发挥对机体的免疫监视作用[15]；而肺脏中的CD8+TRM则以γ干扰素(Interferon-γ，IFN-γ )依赖的方式发挥对流感病毒的抵抗功能[16]。此外，CD8+TRM在局部组织活化后可以产生趋化因子招募非抗原特异性的T细胞，发挥天然样的效应功能[17,18]。尽管TRM更适合用于描述CD8+T细胞亚群，但是CD4+TRM在组织中对多种病原微生物的防御作用也被广泛报道。CD4+TRM在非淋巴组织中广泛分布，包括肺脏、皮肤以及生殖器黏膜中[19-21]。此外，一些记忆性CD4+T细胞也可以在派氏结和淋巴结中长期存在，但对于这些CD4+TRM是否是真正意义上的永久驻留还是需要较长的等候时间以进行再循环仍不清楚[22]。

尽管TRM通常被认为在免疫系统中扮演促进免疫应答的角色，但在许多疾病中可能发挥对机体不利的作用。当TRM识别无害抗原或自身抗原时，其可以被激活从而对机体造成长期或复发的组织损伤。TRM不仅可以引起人类的固定性药疹，也被报道可能参与不同的解剖部位的自身免疫性疾病，包括斑秃、炎症性肠病、牛皮癣和多发性硬化症。TRM的发育分化受到多种层面的调控：转录因子如T-bet、Eomes、Hobit、Blimp-1、KLF2和Runx3等被报道可以调控TRM的发育分化，细胞因子如TGF-β、IL-15、IFN-γ、IL-12可以促进TRM的形成，而趋化因子如CXCR3、CXCR6、CCR10和CXCL17则对TRM的迁移和滞留至关重要[10]。

2.2固有淋巴样细胞 ILCs是近年来新定义的一种固有免疫细胞，根据转录因子表达、细胞因子分泌以及表面标志等可分为三种主要类型，即Group 1 ILCs[包括传统NK细胞(Conventional NK cells，cNK)，组织驻留NK细胞(Tissue-resident NK cells，trNK)和ILC1s，发育依赖转录因子T-bet，以分泌Th1型细胞因子如IFN-γ和TNF-α为主]，Group 2 ILCs(包括ILC2s，发育依赖转录因子GATA-3，以分泌Th2型细胞因子如IL-13和IL-5为主)和Group 3 ILCs(包括ILC3s和LTi细胞，发育依赖转录因子RORγt，以分泌Th17型细胞因子如IL-17和IL-22为主)。ILCs功能与T细胞亚群类似，所以随着其细胞因子分泌的不同，ILCs的功能也会呈现差异。现有研究表明，ILCs在调控机体免疫应答、进行组织修复和维持稳定中发挥重要作用[23,24]。

与T和B细胞的发育相似，在小鼠中，所有ILCs均可由共同淋巴样前体(Common lymphoid progenitors，CLPs)细胞发育而来[25,26]，随后特定转录因子会通过抑制T和B细胞的产生而促进不同类型ILCs的发育[27]。CLPs后续则会发育成为限制性的多能ILC前体，这其中包括a-淋巴样前体(a-lymphoid precursor，aLP)和早期固有淋巴样前体(Early innate lymphoid progenitor，EILP)[28]。而EILP会向下游继续发育成具有限制性的前体细胞——共同辅助样ILC前体(Common helper-like ILC progenitors，CHILPs)，这种细胞缺乏传统NK细胞的发育潜能，只能分化成为辅助样的ILCs(ILC1、ILC2、ILC3和LTi)[26]。CHILPs会根据转录因子PLZF的表达进一步PLZF+和PLZF-两种亚群。与PLZF-亚群相比，PLZF+CHILPs失去了发育成为LTi的能力[25,26]。PLZF+CHILPs，根据其表面PD-1的独特表达，以及定向发育成ILC1、ILC2和ILC3的潜能被称为ILC前体(ILC precursor，ILCp)[29]。

在CLPs定向发育成CHILPs的过程中，多种转录因子都参与其中并发挥重要的调控功能。比如Nfil3可以促进对ILC发育具有调控作用的转录因子如Id2、Eomes和TOX的表达，所以随着其缺陷也会引发各种类型的ILCs缺失[30,31]。TOX的缺乏则会减少pre-CHILPs的数量，造成后续ILCs的发育缺陷[32]。而位于TOX下游的TCF-1，该种转录因子的缺失不仅会减少CHILPs，也会影响下游的NKPs和各种ILCs的数量[33]。

2013年，彭慧等[34]首次发现在小鼠肝脏中存在一群组织驻留NK细胞，并将其定义为肝脏驻留NK细胞(Liver-resident NK cells，LrNK)，证明了NK细胞具有区域分布的异质性。研究发现，LrNK在表型、功能以及发育调控等方面均与cNK存在诸多不同[35,36]。与cNK(表型为CD49a-CD49b+，主要在血液循环中分布)相比，LrNK(表型为CD49a+CD49b-，主要分布在肝窦中)表面高表达CD200R、CXCR3、CXCR6、CD69以及TRAIL[34,37]，其发育不依赖于Eomes，但依赖于转录因子T-bet、Hobit、PLZF以及AhR[9,38]。LrNK虽然脱颗粒能力低于cNK，但其杀伤功能却高于cNK细胞。在单独接受细胞因子IL-2、IL-12、IL-15、IL-18或细胞因子组合(IL-2/IL-12/IL-15/IL-18)进行刺激培养时，LrNK细胞可以产生大量IFN-γ和TNF-α[39]。随着LrNK的发现，研究人员在子宫、唾液腺、皮肤、肾脏、脂肪组织以及肺脏中均发现了trNK的存在[9,40]。trNK的表型及发育调控也因组织区域分布的不同而存在差异，比如肾脏trNK的发育不依赖转录因子T-bet[41]；唾液腺trNK表型为CD49a+CD49b+，且发育不受Nfil3、T-bet及Eomes的调控[42,43]；在子宫蜕膜形成过程中，trNK细胞会大量增殖，且其发育也不依赖于T-bet[44]。此外，研究人员利用体外实验发现，使用IL-4和IL-15对小鼠造血干细胞进行体外培养会发育分化产生CD49a+Eomes-/+NK细胞，IL-15对于CD49a+NK的发育及维持来说至关重要，但IL-4的处理会诱导NK细胞上调Eomes的表达[45]。trNK的广泛存在使人们意识到以往对于NK细胞的研究存在误区，NK细胞并不是一个均一的细胞群体，而是可以根据表面分子以及转录因子划分成不同亚群，这种研究也拓展到ILCs家族其他成员的探索上，并发现ILC2s和ILC3s在淋巴组织以及非淋巴组织也具有组织驻留特性[46]，极大地丰富了我们对ILCs领域的理解。

2.3天然类T细胞 与传统的组织驻留记忆T细胞不同的是，一类表达有限T细胞受体(T cell receptors，TCRs)多样性的“非传统”或者“固有样”的T细胞，可以识别非经典的或者非多态性的主要组织相容性复合物(Major histocompatibility complex，MHC)分子，或者不依赖于对MHC分子的识别。这类细胞包括iNKT细胞、MAIT和γδT细胞[47]。

iNKT(Invariant NKT)细胞的组织驻留特性在肝脏、脂肪组织、骨髓及肺脏中已被广泛报道[48]。NKT细胞表面表达多种类型整合素，比如淋巴细胞功能相关抗原(Lymphocyte function-associated antigen 1，LFA1)和ICAM1(Intercellular adhesion molecule 1，ICAM1)，这些分子对于其组织驻留特性的维持至关重要[49]。iNKT上也会表达独特的趋化因子受体，比如CXCR6[50]，而参与到组织驻留特性的塑造中。iNKT细胞包含半恒定的αβTCR，能够识别通过MHCⅠ类样分子CD1d递呈的糖脂类抗原α-GalCer并作出应答[51]。此外，iNKT细胞在接受炎症细胞因子，神经递质或Toll样受体的配体刺激时也可以分泌多种细胞因子。iNKT细胞可以根据转录因子表达、细胞因子分泌状况分为类似辅助样T细胞的不同亚群，包括NKT-1、NKT-2、NKT-17和NKT-10[52-55]。iNKT细胞在肿瘤监视、控制病毒和细菌感染中发挥重要作用，其不仅可以直接通过分泌细胞因子发挥作用，也可以激活其他多种免疫细胞，从而调控NK细胞的活化、DC的成熟、T细胞的极化以及B细胞的抗体应答等[56-59]。转录因子PLZF被报道可以调控iNKT细胞的发育[60]。

γδT细胞是另一种重要的天然样T细胞亚群，能够识别非肽抗原和压力诱导产生的配体。γδT细胞由胸腺前体发育而来，并在机体发育早期迁移到组织中并滞留成为组织驻留细胞。γδT细胞主要富集在各种黏膜组织中，比如皮肤、呼吸道、消化道及生殖道中。γδT细胞表面可以表达组织特异性的TCR，使得其在接受外界刺激时，能够迅速做出反应，并且表现出不同的发育、分布和功能特征。目前，γδT细胞可以根据分泌IFN-γ和IL-17的不同划分为至少两种不同的亚群，而这些细胞亚群又能够根据细胞表面标志进行精细区别。比如根据细胞表面CD27分子的表达可以分为以产生IL-17为主的CD27-γδT细胞，以及以产生IFN-γ为主的CD27+γδT细胞[61]。此外，研究发现真皮中的γδT细胞不仅表达组织驻留T细胞的标记CD69和CD103，同样也表达多种皮肤归巢受体，并且产生IL-17和IL-22。而近期研究发现肝脏中的γδT细胞不仅以分泌IL-17为主，而且其活化增殖的维持依赖于肠道微生物[62]。γδT细胞在机体的稳态维持中功能呈现多样化分化，表现在除了发挥对破损组织进行修复，对肿瘤进行免疫监视以及对病原微生物进行清除的正向维持组织稳态的效应外，也可以参与机体的免疫失衡以及组织病变[63]。比如在腺病毒感染模型中，γδT细胞会通过释放IL-17以激活后续适应性免疫应答的方式发挥对病原微生物进行清除的正向促进作用[64]。但在HBV耐受小鼠模型中，γδT细胞却可以通过产生IL-17来招募髓系抑制性细胞(Myeloid-derived suppressor cell，MDSC)以抑制CD8+T细胞的活化[65]。随着人们对γδT细胞的研究增多，其在多种疾病中的重要性也在不断走入人们的视线，得到了研究人员的重视[66]。同iNKT一样，γδT也可以依赖转录因子PLZF而进行发育分化[67]。

黏膜相关恒定T(Mucosal-associated invariant T，MAIT)细胞在人类中分布非常广泛，其在胸腺中发育并迁移进入外周组织，成为人类免疫系统中最大的抗原特异性的αβT细胞群。在不同个体中，MAIT细胞的比例差异较大。MAIT细胞在进化上高度保守，人与小鼠中该细胞表型相似，但在小鼠中该细胞占总T细胞比例极低。MAIT细胞分布非常广泛，主要分布在黏膜组织、肝脏、肺脏、肠道中以及外周血中[68,69]，与iNKT和γδT细胞发挥类似的天然免疫功能。MAIT细胞可通过与其表面的半恒定αβTCR来识别细胞表面的维生素B代谢产物，而这一过程依赖于主要组织相容性复合物相关蛋白1(MHC-related protein 1，MR1)的识别递呈[68]。此外，MAIT细胞也可以在接受炎性信号刺激时被激活，在激活后，可以迅速释放TNF-α和IFN-γ等多种炎性分子，从而在固有免疫与适应性免疫应答中发挥桥梁作用。MAIT在机体内具有类似效应记忆T细胞的表型(在人类中表型为CD45RA-CCR7CD161+，小鼠中为CD44+)，并且表达多种细胞因子受体(如IL-7R、IL-12R、IL-15R和IL-18R)，可通过转录因子PLZF和RORγt来调控其发育及功能[70,71]。

图1 组织驻留淋巴细胞分类Fig.1 Classification of tissue-resident lymphocytes

3 展望

组织驻留淋巴细胞因其表型差异、发育分化调控及功能不同而分为多种类型(图1)，其在独特的微环境中生存，会受到所处环境多重因素的调控，包括营养、氧气、pH、血液供应、基质蛋白、实质细胞以及其他相关的生理因素的参与。同时，组织驻留淋巴细胞在组织环境中的长期存在，也为其适应周围区域以及发挥监视功能提供了机会。虽然人们对组织驻留淋巴细胞进行研究的时间并不长，但其功能的独特性已经引起了学界的广泛关注。组织驻留淋巴细胞不仅可以发现并控制感染，也可以参与代谢调节、炎症应答、肿瘤应答、损伤修复、血管及认知疾病的发生，从而维持机体稳态。理解组织驻留淋巴细胞的生物学特性，掌握其形成、功能或滞留特性，有利于未来通过靶向该类细胞为疾病治疗奠定基础。