滤泡辅助性T细胞及其在银屑病中的研究进展
2020-01-08王傲王英李思彤白彦萍
王傲 ,王英 ,李思彤 ,白彦萍
(1.北京协和医学院研究生院,北京100730;2.中日友好医院,北京100029)
滤泡辅助性T细胞(Tfh细胞)是一种独特的CD4+T淋巴细胞亚群,与其他CD4+T淋巴细胞亚群表型及功能明显不同。Tfh细胞高表达CXCR5、CCR7、程序死亡配体-1(PD-1)、诱导性协同刺激分子(ICOS)和特异性核转录抑制因子(Bcl)-6,与病毒感染免疫反应及自身免疫性疾病、肿瘤等多种疾病的发病密切相关[1]。
银屑病是一种好发于躯干及四肢皮肤,以覆有厚层银白色鳞屑的肥厚性红色斑块为主要临床表现的慢性炎症性皮肤病。研究认为自身免疫功能失调是银屑病最主要的发病因素,多种免疫细胞均参与银屑病的发病,如树突状细胞、T淋巴细胞、中性粒细胞、肥大细胞等,其中T淋巴细胞是银屑病发病过程中的主要炎性细胞[2]。近年来越来越多的研究开始关注Tfh细胞与银屑病发病关系,本篇将对Tfh细胞及Tfh细胞在银屑病免疫发病机制中的研究进行综述。
1 Tfh细胞
1.1 Tfh细胞的分化 Tfh细胞的分化和发育是一个相当复杂的过程。人Tfh细胞起源于扁桃体淋巴滤泡的幼稚CD4+T淋巴细胞[1]。尽管小鼠和人Tfh细胞在表型和功能上类似,但分化机制并不完全相同。Bcl-6是Tfh细胞分化的必要因子[3],可刺激幼稚CD4+T淋巴细胞上调PD-1和ICOS的表达,分化成为Tfh前体细胞[4]。动物实验显示树突状细胞受抗原刺激后分泌IL-6,通过STAT3信号通路诱导淋巴滤泡中幼稚CD4+T淋巴细胞Bcl-6的表达,启动Tfh的细胞分化[5-6]。此外,体外实验证实通过STAT3-STAT4共选择信号传导,转化生长因子(TGF)-β连同白细胞介素(IL)-12或IL-23也可诱导人Tfh细胞的分化,这一过程无需IL-6的参与[7]。Bcl-6和树突状细胞表面分子CD80、CD86及ICOS配体ICOSL进一步诱导Tfh前体细胞上调CXCR5并下调CCR7、P-选择素糖蛋白配体(PSGL)-1的表达,促使Tfh前体细胞迁移至淋巴滤泡中的T-B淋巴细胞交界区,启动Tfh细胞分化的第二阶段[5]。
T-B淋巴细胞交界区是Tfh细胞第二阶段的分化场所[5]。B淋巴细胞对第二阶段的Tfh前体细胞分化至关重要。通过与CCL19和CCL21结合,Tfh前体细胞锚定至交界区的B淋巴细胞[8]。B淋巴细胞同时上调ICOSL、CD80、CD86的表达,对Tfh前体细胞正确定位至B淋巴细胞滤泡附近和分化起重要作用[9]。B淋巴细胞表面的信号淋巴细胞激活分子相关蛋白(SAP)能够稳定T-B淋巴细胞的相互作用,缺乏SAP将导致Tfh前体细胞无法发育为成熟的Tfh细胞。Tfh前体细胞和B淋巴细胞结合后大量增殖,进入滤泡内部,形成早期的生发中心[10]。
生发中心是Tfh细胞第三阶段分化的主要场所。在该阶段Tfh前体细胞进一步分化为GC-Tfh细胞。GC-Tfh细胞是一种在小鼠和人类中均高度保守的细胞,其主要作用是促进B淋巴细胞增殖和分化为记忆B淋巴细胞及浆细胞[10]。在协助生发中心B淋巴细胞发育和分化后,Tfh细胞可进一步离开生发中心,迁移至其他生发中心,部分Tfh细胞则下调Bcl-6的表达成为记忆Tfh细胞[10]。
1.2 Tfh细胞的主要功能
1.2.1 Tfh细胞辅助B淋巴细胞的活化与分化Tfh细胞的主要功能是辅助保护性免疫应答中抗原特异性B淋巴细胞的活化与分化。生发中心是B淋巴细胞分化、增殖和提高亲和力的重要区域[11]。在生发中心亮区内,Tfh细胞通过感知生发中心B淋巴细胞表面表达的抗原肽-MHC-Ⅱ复合物,选择性辅助高亲和力B淋巴细胞进入生发中心暗区进行增殖及体细胞高频突变,产生有抗原亲和力的B淋巴细胞表面受体(BCR),随后这些B淋巴细胞再次进入生发中心亮区,进行新一轮的亲和力筛选和增殖、突变[1,12]。而缺少Tfh细胞辅助的低亲和力B淋巴细胞则在接受抗原递呈后于24 h内死亡[13]。Tfh细胞还可调控B淋巴细胞BCR的多样性,避免产生对自身有害的抗体[12]。
1.2.2 Tfh细胞与B淋巴细胞活化与分化相关的功能分子 Tfh细胞对高亲和力B淋巴细胞的辅助作用依赖于IL-21、IL-4、CD40L和ICOS的表达。IL-21是Tfh细胞产生的重要功能性细胞因子,可激活B淋巴细胞内Bcl-6的表达,启动B淋巴细胞的分化过程;IL-4与CD40L协同维持B淋巴细胞的增殖,IL-4及其受体缺陷小鼠则会导致B淋巴细胞IgG1和IgE免疫反应缺陷[14]。进一步研究显示,Tfh细胞对B淋巴细胞的调控是一个动态过程。在经历最初的IL-21分泌后,生发中心暗区附近的Tfh细胞可转变为产生IL-4的Tfh细胞,并上调CD40L的表达,促进B淋巴细胞分化为浆细胞[14-15]。这些实验表明通过不同阶段分泌不同的细胞因子,Tfh细胞可以调节自身对B淋巴细胞的辅助作用。
CD40L是激活的CD4+T细胞在接受TCR刺激后表达的Ⅱ型跨膜细胞因子,Tfh细胞表面CD40L和抗原特异性B淋巴细胞表面CD40结合是维持生发中心发展、B淋巴细胞亲和力成熟、免疫球蛋白类别转换和产生长寿浆细胞所必需的,但该过程涉及的分子机制仍未完全阐明[16]。Gardell等[17]发现T-B淋巴细胞相互作用期间CD40L被转移到抗原特异性B淋巴细胞中保留,但是尚不清楚转移至B淋巴细胞中的CD40L能否继续传递激活信号。这一机制在一定程度上也下调了Tfh细胞表面CD40L的水平,避免了不必要的旁观B淋巴细胞的激活。ICOSICOSL信号通路对于生发中心的形成和B淋巴细胞的增殖分化也是极为重要的,B淋巴细胞表面ICOSL的缺失会降低CD40-CD40L的信号转导。CD40L-CD40信号的转导会上调B淋巴细胞内ICOSL的表达,上调的ICOSL则进一步促进CD40L-CD40信号的转导,形成正反馈环,放大不同亲和力B淋巴细胞与Tfh细胞结合的差异,有利于高亲和力B淋巴细胞的筛选[18]。
由此可见Tfh细胞对生发中心的形成、B淋巴细胞的发育和分化有着不可替代的作用。B淋巴细胞也可以作用于Tfh细胞,调控Tfh细胞的发育和分化。Tfh细胞通过分泌IL-21等细胞因子对T淋巴细胞亚群的极化和产生也有重要作用[19]。通过Tfh细胞和B淋巴细胞的相互作用,将细胞免疫和体液免疫衔接起来,保证机体正确合适的免疫反应。Tfh细胞缺陷或者功能紊乱已经被证实和多种自身免疫性疾病、肿瘤以及病毒感染防御缺陷相关,靶向Tfh细胞可能为上述疾病的治疗带来新的思路。
2 Tfh细胞与银屑病
银屑病是皮肤科常见的与自身免疫性相关的皮肤病,目前研究证实T淋巴细胞及其他免疫细胞介导的异常免疫反应是银屑病最主要的发病因素[2]。Tfh细胞是CD4+T淋巴细胞的重要成员,除分泌 IL-21、IL-4外,还可分泌干扰素(IFN)-γ、IL-17、IL-9及IL-10等多种细胞因子[20]。来自银屑病患者及小鼠模型的研究显示Tfh细胞同样参与了银屑病的发病。
2.1 银屑病患者Tfh细胞水平升高且与疾病严重程度相关 外周血CD4+CXCR5+T淋巴细胞被定义为Tfh细胞的外周循环前体细胞(cTfh细胞)。研究显示银屑病患者皮损中Tfh细胞及cTfh细胞数量较健康患者升高且处于功能活化状态,其功能性分子 IL-21、ICOS、PD-1、IFN-γ、IL-17 也明显上调[21]。cTfh细胞的活化与银屑病的严重程度呈正相关,阿维A治疗1个月后,银屑病患者cTfh细胞及其功能性分子水平较前明显下调[21-22]。根据cTfh细胞CXCR3和CCR6表达的差异,可以将cTfh细胞进一步划分为 Tfh17(CXCR3-CCR6+,主要表达 IL-17,IL-22)、Tfh1(CXCR3+CCR6-,主要表达 IFN-γ)和Tfh2(CXCR3-CCR6-,主要表达 IL-4,IL-13)细胞[23]。同健康志愿者相比,银屑病患者Tfh17细胞水平明显上调,Tfh2细胞频率有升高的趋势,而Tfh1细胞有降低的趋势[23]。这表明银屑病中不同亚群的Tfh细胞可能功能并不完全相同,需要进一步的实验阐明。
2.2 IL-21是银屑病发病中Tfh细胞的主要致病因子 IL-21是Tfh细胞的在银屑病发病中的主要功能性分子,其受体IL-21R广泛表达于T淋巴细胞及角质形成细胞[19]。银屑病中IL-21水平与疾病严重程度呈正相关,还可作为乌司奴单抗治疗效果的评价指标[21,24]。IL-17是诱发银屑病的主要细胞因子,Th17细胞是银屑病中IL-17的重要来源[25],IL-21连同TGF-β和IL-6可诱导CD4+T淋巴细胞分化为Th17细胞[26]。银屑病患者皮损及PBMC中IL-21R水平较健康人群升高。在炎性反应期间,IL-21通过IL-21R促进与Th17细胞分化相关的RORγt mRNA表达,同时抑制Treg细胞内Foxp3 mRNA的表达,上调Th17细胞水平同时下调Treg细胞水平,造成Th17/Treg细胞水平失衡,促进银屑病的发病[27]。IL-21还可通过ERK1/2通路促进角质形成细胞的增殖。皮内注射IL-21也成功诱导了小鼠皮肤出现银屑病样改变[28]。然而在IL-21R缺陷小鼠中使用咪喹莫特仍能诱发小鼠银屑病样改变,同对照组小鼠没有明显差异[29]。一方面,虽然IL-21R缺陷导致Th17细胞发育受阻,但在银屑病中γδT细胞、肥大细胞等也是银屑病中IL-17的重要来源[25]。IL-21R缺陷小鼠仍可通过γδT细胞等来源的IL-17启动下游炎症反应。另一方面,在咪喹莫特小鼠模型中可能存在非IL-21R依赖性的IL-21作用途径,需要进一步的实验证明。该实验也反映了小鼠银屑病模型和人银屑病的发病机制的差异[29]。
2.3 Tfh细胞其他与银屑病发病相关的功能性分子PD-1是一种在T淋巴细胞表面广泛表达的协同刺激分子。PD-1与抗原递呈细胞表面的配体PD-L1、PD-L2结合可以下调T淋巴细胞包括Tfh细胞的活化,这一过程对免疫耐受和免疫调节至关重要[30-31]。研究显示银屑病患者中T淋巴细胞表面PD-1表达受到抑制,通过诱导PD-1和PD-L1结合可以抑制咪喹莫特小鼠Th17细胞活化,从而改善小鼠银屑病症状[30,32]。靶向PD-1是临床用于治疗黑色素瘤、淋巴瘤、小细胞肺癌的常用方法,但在合并银屑病的患者中抗PD-1治疗会加重银屑病症状[33]。这表明PD-1与银屑病的发病有着密切关系。Shin等[34]检测到银屑病患者中CD4+CXCR5+PD-1+cTfh细胞频率较健康人表达频率降低,而CD4+CXCR5+ICOS+cTfh细胞的数量则与疾病的严重程度和持续时间呈正相关。CD4+CXCR5+ICOS+cTfh细胞是cTfh细胞中功能活化的细胞亚群[35],这一发现表明Tfh细胞在银屑病的发病中的确处于激活状态,与银屑病的发病相关。但银屑病中CD4+CXCR5+PD-1+cTfh和CD4+CXCR5+ICOS+cTfh细胞的差异性表达对银屑病发病影响还需进一步的实验验证。
3 总结
Tfh细胞作为衔接体液免疫与细胞免疫的重要免疫细胞,在人体免疫过程中有重要地位,相关研究也表明Tfh细胞与多种疾病的发病相关。部分研究已经证实Tfh细胞可以通过分泌相关细胞因子促进银屑病的发病,靶向Tfh细胞及其功能性细胞因子IL-21可能是未来银屑病治疗的潜在策略。但目前关于Tfh细胞与银屑病的部分研究结果显示出较大的差异,因此仍需要进一步研究明确Tfh细胞及其不同亚群在银屑病发病中的作用。