滤泡辅助性T细胞的研究进展

2019-12-04李杨磊王元元

蚌埠医学院学报 2019年1期

陈升，李杨磊，王元元

滤泡辅助性T细胞(follicular helper T cell,Tfh)是一类位于淋巴滤泡，具有辅助B细胞活化成熟功能的CD4+T细胞亚群[1]。其所表达的重要的相关分子有:(1)趋化因子受体5(CXC receptor,CXCR5)及趋化因子CXC配体13(CXCL13)/BCA-1；(2)诱导性协同刺激分子(ICOS)与其配体(ICOSligand,IcosL)；(3)转录因子Bcl6；(4)表达于T细胞表面的CD40L及表达在B细胞表面的CD40；(5)白细胞介素-21(IL-21)；(6)程序性死亡受体-1(programmedcell death-1，PD-1)。Tfh在B细胞发育、分泌高亲和力抗体、为抗体清除外来病原体、建立长期体液免疫等过程中发挥重要作用。Tfh参与保护性免疫反应中的关键环节，在如类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)、系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)、1型糖尿病(T1DM)、重症肌无力(myasthenia gravis，MG)等自身免疫疾病、病毒性肝炎(viral hepatitis，VH)、肿瘤等疾病的发生过程中也扮演重要角色。现就Tfh的研究进展进行综述。

1 Tfh的分化

Tfh来源于扁桃体组织，定位于淋巴滤泡，其表型为CD4+CXCR5+ICOS+PD1+，具有辅助B细胞活化成熟的功能[2]。2009年，Tfh的重要转录因子Bcl-6在小鼠中被发现，由此，Tfh被认定为一类特殊的Th细胞亚群[3]。通常，CD4+T细胞受刺激活化后，高表达CD69、CXCR5，低表达S1P1受体。在此之后，一部分T细胞开始下调CXCR5的表达并且高表达S1PR1，分化为其他亚群，离开淋巴器官到达炎症部位发挥作用。另一部分T细胞则继续高表达CXCR5，在CXCL13的趋化作用下，通过PI3K通路发挥作用迁移到T-B细胞的交界区[4]，在交界区域接受众多细胞因子刺激的同时与B细胞相互作用，逐渐分化未成熟的Tfh，趋化至滤泡区与B细胞形成生发中心(germinal center,GC)。在这个过程中，只有那些与HLA-Ⅱ类抗原肽有高亲和力的T细胞才能分化为Tfh[5]。

SCHMITT等[6]研究提出了人类Tfh的体外诱导条件：在转化生长因子β和IL-21或IL-23存在的情况下，可以成功地短期内诱导出Bcl-6、CXCR-5和IL-21。

2 与Tfh分化相关的重要分子

2.1 趋化因子受体 CXCR5是CXC亚族趋化因子受体，其配体为CXCL13/BCA-1(B cell activating lymphoma receptor-1)。研究[5]表明，CXCR5在初始CD4+T细胞和CD8+T细胞上无表达，但高表达于所有成熟的B细胞和识别抗原后的部分CD4+T细胞。初始CD4+T细胞不表达CXCR5而依靠CCR7进入外周淋巴组织，并迁入T细胞区。几乎所有CD4+T细胞被抗原致敏后CXCR5表达均会短暂上调，但由于其同时表达CCR7，而且T细胞区高浓度的CCL21及CCL9限制其进入B细胞滤泡区(富含CXCL13)。

Tfh低表达CCR7，且持续高表达CXCR5，使其能够迁移至B细胞滤泡区与B细胞接触，为B细胞活化成熟提供辅助[7]。CXCR5的表达和CCR7的下调由一种碱性螺旋-环-螺旋转录因子Ascl2直接调控[8]。

2.2 ICOS/PI3K信号通路 ICOS属于CD28家族，作为诱导性协同刺激分子，高表达于活化的T细胞表面，诱导T细胞活化[4]。ICOS的配体(ICOSL，共刺激分子配体)为B7家族的新成员，广泛地表达于包括B细胞在内的多种抗原递呈细胞表面。

IA型磷脂酰肌醇-3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)是由调节亚基p85和催化亚基p110组成的异源二聚体，它具有类脂激酶和蛋白激酶的双重活性，活化后产生的第二信使PIP3可以使蛋白激酶B(protein kinase B,PKB,Akt)磷酸化，从而作用于下游靶蛋白[9]。

因此，激活PI3K信号通路可以使Tfh保持活性，并能够在找到同源B细胞之前拥有持续的动力，从而顺利地与之结合，发挥辅助B细胞活化与成熟的功能[4]。

2.3 程序性死亡受体-1(programmed cell death-1,PD-1) PD-1是重要的免疫抑制分子，主要表达在活化的T细胞、B细胞、髓细胞和胸腺细胞。PD-1有两个配体，分别是PD-L1(B7-H1，CD274)和PD-L2(B7-DC、CD273)，PD-L2仅诱导性表达在树突细胞(dendritic cell，DC)和巨噬细胞上。PD-1/PD-L1通路在自身免疫耐受过程中扮演重要角色，加强PD-L1/PD-1通路可以明显改善自身免疫病的症状。PD-1可以通过与其配体PD-L1结合，传递负性协同刺激信号，从而抑制T、B淋巴细胞的增殖活化[10]。

在Tfh中高表达的PD-1可抑制PI3K的活性[7]，从而通过负性调节防止体内生成过多的Tfh。SLE病人免疫系统功能异常，Tfh是其致病性自身抗体的重要来源，故PD-1可能在SLE发病机制中起着重要的作用。

2.4 转录因子Bcl-6/Blimp-1 调节轴是调节Tfh细胞分化发育的主要机制。目前认为，转录因子Bcl-6基因编码的POZ/锌指蛋白是一个转录抑制因子，相对分子质量为92 000～98 000,高表达于GC中B细胞和Tfh[11]，是浆细胞发育的分泌抑制分子，可通过对下游基因的调控来调节Tfh细胞分化发育，是决定初始T细胞是否分化为Tfh以及维系Tfh正常功能的关键因素。转录因子Blimp-1则是由prdm1基因编码的相对分子质量为98 000的蛋白质，含有5个锌指结构，是成熟B细胞分化为浆细胞的主要调节因子[12]，是Bcl-6的拮抗因子，能够诱导CD8+T细胞及Tfh CD4+T细胞的分化，抑制Tfh的分化[13-14]。

Bcl-6和Blimp-1是一对相互拮抗的转录调节因子，T细胞因子1(T cell factor 1,TCF-1)是Bcl-6/Blimp-1信号轴重要的上游信号分子，在急性病毒感染后促进转录因子Bcl-6分化，抑制Blimp-1的分化，从而启动并调控Tfh的形成[15]，TCF-1缺乏的Tfh不能维持Tfh相关的转录和代谢信号[16]。

2.5 IL Tfh区别于其他细胞亚群的另一重要标志是能合成分泌大量的IL-21,是IL-21的主要产生细胞。IL-21是一种能共刺激淋巴细胞增殖并可在体外诱导自然杀伤细胞(natural killer cell,NK cell)分化的细胞因子[17]。IL-21的受体IL-21R分布广泛，主要通过信号转导与转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)或STAT5信号途径调控多种细胞的功能，包括T细胞、B细胞、NK细胞和DC，但主要以B细胞作为其靶细胞。STAT3的活化支持CD4+T淋巴细胞向Tfh方向分化，而STAT5活化有利于非Tfh的发育[18]。

IL-21又被称为Tfh表达的辅助性细胞因子(Tfh expressed helper cytokine),其通过与GC中B细胞表面IL-21受体(IL-21 receptoe,IL-21R)结合而发挥作用，是目前所知的最重要的促进浆细胞分化的细胞因子[19]。同时Tfh还能以自分泌或旁分泌方式产生IL-21，并且自身也能够表达IL-21R[20]。Tfh在自分泌IL-21的同时，可促使自身表达CXCR5和ICOS，并诱导自身分化。

3 Tfh的功能

Tfh的主要功能就是辅助B细胞活化和成熟。Tfh辅助B细胞产生免疫应答，主要就是依赖以上所介绍的各类细胞因子。Tfh的主要特征为高表达趋化因子受体CXCR5和产生高水平的IL-21[20]，CXCR5与CXCL3结合可使Tfh迁移至滤泡区参与生发中心的形成，参与B细胞的免疫应答。然而其刺激水平不足以维持Tfh效应细胞分子如IOCS和IL-21的表达，只有在CXCL13的趋化作用下定位到生发中心，再次接触抗原后才能再次表达。ICOS在B细胞表达的ICOSL刺激下，与CD40L共同作用，为细胞活化提供条件，诱导Tfh表达产生IL-21，促进B细胞产生体液免疫应答如IL-4、IL-5和IL-10等[21-25]。而Tfh分泌的IL-21正是Tfh产生免疫效应的关键物质，可诱导所有B细胞亚群分化为Ig分泌细胞，分泌大量的IgM、IgG和IgA，还可调节Ig的同型转换，在免疫应答中发挥重要的作用[5]。现今，人们对生发中心中Tfh的表型及功能特点已经有了一个很明确的认识，但是仍然无法在体外诱导小鼠初始性CD4+T细胞分化为Tfh。

不过，目前研究表明，Tfh对人类的健康至关重要，Tfh功能过强会导致自身免疫病，功能不足又会导致免疫缺陷病。目前治疗自身免疫病的主要药物是激素或者免疫抑制剂，然而上述药物会引起严重的全身不良反应，因此对Tfh功能的深入研究将有助于发现治疗自身免疫病的新方式，同时，也可以为相关疾病的诊断提供更多强有力的依据。

4 Tfh与疾病

4.1 Tfh与自身免疫性疾病自身免疫性疾病是机体在不同病原诱导下产生高滴度自身抗体将自身组织和细胞作为靶向引起强烈异常免疫应答反应，致使结缔组织和胶原组织严重和持久的结构及功能破坏并出现临床症状的疾病[26-27]。Tfh功能缺陷或者亢进都会导致机体免疫状态的紊乱。Tfh过表达会对B细胞产生过强的辅助信号，针对自身抗原反应的B细胞活化，分泌大量针对自身抗原的抗体，从而导致自身抗体介导的自身免疫性疾病[28]。

4.1.1 Tfh与SLE SLE是一个慢性全身性自身免疫性结缔组织病，发病机制尚不明确，以多克隆B细胞高度活化增殖，免疫球蛋白增多和多种自身抗体的生成为特征。WU等[29]观察了40例SLE病人使用抗CD3单克隆抗体治疗前后的临床指标，发现SLE的发病机制可能与Tfh过表达、IL-21过量分泌、高滴度自身抗体等有关。

4.1.2 Tfh与RA RA是一种全身性自身免疫性疾病，其发病机制至今仍不明确，其特征之一为产生多种自身抗体(如抗环瓜氨酸肽抗体)，高滴度的自身抗体是影响RA预后的不良因素之一[30]。在观察小鼠胶原诱导关节炎(CIA)模型发现，过多的Tfh会促进细胞激活、分化成浆细胞，进而分泌大量高亲和力抗体[26]。GREISEN等[31]的研究也表明，在RA病人的血循环中，Tfh表达的免疫球蛋白超家族受体CD200大量地增加，提示了Tfh与RA之间也有着重要的关系。

4.1.3 Tfh与Graves病(GD) GD又称弥漫性毒性甲状腺肿，为一种内分泌性自身免疫性疾病。一般认为GD的易感性由遗传、环境和内在因子(免疫)共同决定，这些因素的共同作用，导致病人体液免疫以及细胞免疫的紊乱[32]。查兵兵[33]研究表明，可能是由于病人外周血中的CD4+CD25+调节性T细胞免疫抑制功能减弱，使CD4+T淋巴细胞的增殖过程失控，从而导致了GD的发生。而经药物治愈的病人，其调节性T细胞的免疫抑制功能难以完全恢复正常，这可能是GD容易复发的根本原因。

4.1.4 Tfh与重症肌无力(MG) MG是受乙酰胆碱受体抗体(ACHR-Ab)介导、B细胞调节，T细胞依赖的慢性特异性自身免疫病，常表现为肌肉萎缩、四肢无力。有研究[34]表明，MG病人体内循环Tfh明显比正常人高，提示Tfh在MG的发病机制中扮演着某种重要角色。回归分析显示Tfh的相关分子(如PD-1、IL-21、Bcl-6、CXCR5等)与MG 评分呈正相关[35]，MG病人体内循环的Tfh增多可能是由于其相关分子表达的含量增加。Tfh相关分子的一个重要作用对象是B细胞，Tfh与B细胞共同存在于MG病人胸腺的异位生发中心，这可能增加了Tfh与B细胞相互作用的可能性[36]。Tfh可能是通过诱导成熟B细胞进入错误分化途径[37]，导致T细胞不能区分正常的抗原，浆细胞产生ACHR-Ab，从而引发MG。这提示我们，可以通过降低在MG病人体内高表达的Tfh含量，抑制其相关分子以及B细胞的异常表达，达到免疫抑制的作用，有可能为MG的临床治疗提供新的思路。

4.2 Tfh与肿瘤 Tfh与滤泡B细胞瘤与免疫母T细胞淋巴瘤的发生发展有着紧密的联系。研究者也在实体瘤内发现了Tfh的浸润，如肠癌和肝癌[38]。已有研究[39]表明，肺癌病人和小鼠体内Th2、Th17和Tfh均增加。在一项针对乳腺癌病人的观察中发现，Tfh在肿瘤组织中的基因印迹与病人的长期生存正相关[40],且CXCL13和IL-21的表达有利于肿瘤的控制，而CXCL13基因的缺失会导致肿瘤的发生。Tfh辅助B细胞发挥功能，主要依靠细胞分子间的相互作用，不管是B细胞还是Tfh，细胞表面分子发生缺陷时，便会导致体液免疫应答的失衡，因此Tfh与肿瘤的发生有着十分重要的关系。

4.3 Tfh与病毒性疾病病毒性脑膜炎是由许多侵犯神经系统的病毒引起的脑部无菌性炎症，病人常伴有意识障碍、抽搐、脑膜刺激征或神经系统定位体征，同时合并发热[41]。抗体的产生对于病毒性脑膜炎感染的控制是十分必要的，而Tfh功能缺陷会导致人体无法清除脑膜炎病毒[42]。大量的Tfh可以通过驱动B细胞产生大量保护性抗体控制病毒血症。

人类免疫缺陷病毒(HIV)，即获得性免疫缺陷综合征(艾滋病，AIDS)病毒，是造成人类免疫系统缺陷的一种病毒。有实验证明，HIV感染后Tfh亚群不但没有萎缩，反而会扩张[43]。与滤泡外CD4+T淋巴细胞相比，Tfh细胞具有更高的HIV感染频率，提示Tfh是HIV的重要储存库，Tfh的异常可能会直接对体液免疫造成损伤[44]。