记忆性T细胞对移植耐受的影响①

谢 露 刘艳君 余玉明

(广东省人民医院，广东省医学科学院泌尿外科,广州 510080)

记忆性是适应性免疫应答的主要特点之一，指机体再次遇到初次致敏抗原后发生的再次免疫应答。记忆性T细胞(memory T cell，Tm)和记忆性B细胞是免疫记忆性的细胞学基础。在成年人外周血中，40%～50%的T细胞具有记忆表型[1]。Tm细胞携带机体在所暴露环境中获得的全部免疫历史，因此，增强记忆性T细胞的数量和功能是诱导保护性免疫反应的有效途径。在移植受者体内，Tm的存在带来一系列挑战，虽然其是抵御病原体的必要条件，缺乏Tm将导致移植患者面临巨大的感染风险，但Tm的某些亚群可能直接攻击移植物，导致移植排斥反应，威胁移植物存活[2]。近年研究发现，某些中枢型Tm(central memory T cell，Tcm)可表达Foxp3、TGF-β发挥免疫调节功能，诱导免疫耐受[3,4]。人们对Tm的了解逐渐深入，重新评估Tm在移植领域中的作用具有重要意义。本文综述了近年Tm的研究进展，并探讨其对移植耐受的潜在影响。

1 Tm的生物学基础

1.1Tm的概念及特点 机体初次接受抗原刺激，如细菌、病毒等病原体，输血、移植、妊娠等过程中携带的异体抗原，免疫系统会产生初次免疫应答，初始T细胞分化为效应性T细胞(effector T cell，Te)，在免疫应答后期，大部分Te通过Fas/FasL、TNF/TNFR等途径而凋亡，少量分化为Tm。一旦相同抗原再次进入机体，Tm被迅速调动，触发比初次应答更为迅速、强烈、持久的再次免疫应答。Tm在体内分布广泛，包括淋巴组织和肝、肠道、皮肤等多种非淋巴组织，更易暴露在抗原环境中[5]。多数Tm是初始T细胞的后代，转录水平和表观遗传学研究均表明Tm在受到抗原刺激后迅速增殖，产生大量Te引起强烈的免疫反应[6]。通常Tm具有较长的寿命，最长可达70年，生存优势明显，利用淋巴细胞耗竭疗法对移植患者进行治疗时发现，大部分初始T细胞可被清除，而多数Tm可存活并再次增殖[7]。此外，Tm的激活阈值比初始T细胞低，Tm对共刺激分子如CD28/CD40的依赖程度较低[8]。同时Tm激活无需次级淋巴器官参与，在某些无法激活初始T细胞的情况下，可被激活。Tm具有分布范围广、激活阈值低、迅速、生存时间长等特点，使其能够更容易、更高效地引起强烈的再次免疫应答。

1.2Tm的产生机制 Tm主要由初次抗原致敏诱导的免疫应答所产生，具有明显的抗原特异性。研究发现其他机制也能诱导Tm产生，包括稳态增殖和异源免疫。初始T细胞在淋巴细胞减少的条件下，未受到抗原刺激时发生的增殖反应称为稳态增殖，可能是由细胞因子(如IL-7、IL-15)驱动，可直接将初始T细胞转化为Tm[9]。当利用衰竭疗法治疗移植患者时，患者体内淋巴细胞大量减少，残留的初始T细胞可经历稳态增殖转化为Tm，产生免疫记忆性，介导排斥反应，使移植耐受状态的诱导变得更加困难[10]。由一种抗原诱导产生的Tm也可与其他不相关的抗原反应，被称为异源免疫[11]。在移植免疫领域，由于机体内存在的抗原特异性Tm数量和种类众多，因此对移植物中同种异源抗原产生免疫反应的概率提高。

Tm产生的另一个潜在机制是成熟T细胞上的“dual-TCR”，其是基因重排和胸腺细胞发育的共同产物，多达1/3的T细胞群体可在细胞表面表达2种不同特异性的TCR[12]。通过刺激“dual-TCR”T细胞上的1个受体，可促使生成的T细胞对第2个受体针对的特异性抗原产生记忆反应，即使这些细胞之前未接触过第2个受体所识别的抗原。研究发现与接受同种异体干细胞移植但未发生急性移植物抗宿主病(graft versus host disease，GVHD)的患者相比，急性GVHD患者中表达“dual-TCR”的T淋巴细胞更为常见[13]。“dual-TCR”T细胞是否会在移植患者中生成Tm从而导致急性排斥反应值得进一步研究。

Tm的产生与代谢途径密切相关[14]。从初始T细胞到Te，再到Tm具有不同的代谢方式。初始T细胞是静息性的，主要依赖脂肪酸氧化(fatty acid oxidation，FAO)作为其能量来源；当T细胞被激活后，为满足其增殖分化所需能量，T细胞代谢方式迅速转换为糖酵解和谷氨酸分解，通过TCR激活PI3K-Akt-mTOR轴调节；当活化的T细胞分化为Tm后，FAO又成为细胞的能量来源，否则其将作为Te走向死亡[15]。研究表明，在T细胞反应阶段，通过抑制Akt-mTOR通路抑制糖酵解过程可显著促进Tm生成[16]。上述发现为Tm在移植背景下的研究提供了新方向。

1.3Tm亚群 Tm为非均一细胞群体，利用细胞表面分子CD45亚型的表达情况可鉴别人初始T细胞和Tm。初始T细胞表达CD45RA或CD45RB亚型，而Tm表达CD45RO。根据趋化因子受体CCR7和血管L-选择素(CD62L)的表达情况，可进一步将Tm分为Tcm和效应型Tm(effector memory T cell，Tem)[17]。Tcm表达CCR7和CD62L，参与从血液到次级淋巴器官T细胞区再到淋巴液的循环，不直接发挥作用，但可在抗原再次刺激时重新分化为效应细胞。Tem不表达或低表达CCR7和CD62L，可直接进入外周非淋巴组织，在再次记忆性应答中发挥速发性效应功能。近年研究发现了Tm的第3个亚群，即组织定居Tm(tissue-resident memory T cell，Trm)，Trm表达分化抗原CD69和整合素 E 链CD103[18]。Trm的特点主要是不参与血液和淋巴液再循环而停留于非淋巴组织，包括肠道、皮肤、生殖道、脑、肺、肝、肾、胰腺等，且活跃在保护性记忆应答第一线。CD8+CD122+T细胞是新近发现的一群细胞，具有Tcm的表型特征(CD45RA-CD62LhiCCR7+)。这群细胞可以参与调节T细胞稳态，抑制自身免疫反应和异源性免疫反应[19]。Liu等[20]的实验证明，将CD8+CD122+T细胞转移至自身免疫性脑脊髓炎疾病模型(experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)小鼠中可抑制效应细胞CD4+T活化，显著改善EAE小鼠的临床症状。目前，CD8+CD122+T细胞已被证明是一群记忆性调节性T细胞。综上所述，Tm是一群具有不同功能和效应的异质性群体。

2 Tm与移植耐受

2.1Tm与器官移植 供体特异性Tm可引发急性排斥反应，且造成严重后果[21]。移植术后早期，部分Tm可浸润移植物，引发移植排斥反应[22]。研究表明，通过体内稳态增殖或异源免疫产生的Tm是心脏和皮肤移植排斥反应的效应细胞[10]。此外，Tcm和Tem均可介导同等强度的移植排斥反应。近年来，De Leur等[23]发现发生排斥反应的同种异体移植肾脏中存在Trm，且主要为CD8+T细胞，可通过产生IFN-γ和TNF-α产生毒性。因此，无论Tm的产生机制和表型如何，绝大多数的Tm都能够介导移植排斥反应的发生。

Tm增加诱导移植耐受的难度。采用细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4免疫球蛋白(CTLA-4 Ig)和抗CD40L抗体阻断共刺激信号，可在正常小鼠体内诱导免疫耐受，但该方案不能在经感染诱导脑膜炎病毒的小鼠中诱导耐受状态[24]。采用供体特异性输血(donor specific transfusion，DST)和抗CD154抗体诱导野生型小鼠免疫耐受，将具有供体特异性的Tm过继转移到该小鼠体内，小鼠免疫耐受状态被破坏。Koyama等[25]通过给予雄性食蟹猴人源化抗CD8单克隆抗体cM-T807，使其体内CD8+Tm完全清除，可有效诱导移植耐受并改善移植物的存活状态。研究发现给予临床肾移植患者常规免疫抑制剂治疗的前提下，Tm出现的频率越高，患者预后越差[26]。说明Tm是临床诱导移植耐受的挑战之一。

此外，Tm通常不受Foxp3+调节性T细胞(regu-latory T cell，Treg)介导的抑制作用影响。器官移植后利用Treg诱导免疫耐受，但Tm可能会阻碍这种耐受状态的形成并促发移植排斥反应。研究发现过继转移Foxp3+Treg可有效抑制由初始CD4+T 细胞引起的免疫排斥反应，而对记忆性CD4+T细胞引起的移植排斥反应无明显抑制作用[27]。Treg也不会对异体反应性记忆性CD8+T细胞产生抑制作用。因此，将Treg过继转移作为诱导耐受状态的策略对Tm来说是无效的。同种机制引起Tm逃避Treg的调节作用，如何避免逃避值得探讨和解决。

2.2Tm诱导移植耐受状态的新策略 移植术后，患者需要长期服用免疫抑制剂预防排斥反应。免疫抑制剂可通过不同途径发挥抑制作用，诱导移植耐受状态。临床常见的有阻断共刺激信号(如CTLA4-Ig)、阻断TCR与细胞因子受体的信号传导(如环孢素A)、耗竭T细胞(如抗胸腺淋巴细胞球蛋白)等，针对上述途径的免疫抑制剂主要靶向作用于初始T细胞，对Tm介导的排斥反应疗效较差。以肾移植患者为例，采用抗胸腺淋巴细胞球蛋白治疗后，T细胞迅速减少90%，残留的T细胞主要为CD45RO+CD62LloTm[28]。移植环境中的Tm可能成为诱导耐受的新靶点。

阻断Tm的转运可能是潜在的免疫抑制策略。与初始T细胞相比，Tm表达更高水平的CD2和CD11，通过启动效应蛋白促进Tm迁移，迅速进入移植器官并介导排斥反应发生。抗白细胞功能相关抗原(LFA-1)单克隆抗体可抑制LFA-1与CD11a的相互作用，阻断Tm迁移。在小鼠移植模型中抗LFA-1单克隆抗体可显著减少T细胞向同种异体移植物的转运，减弱供体特异性记忆反应[29]。通过阻断与细胞活化和功能相关的信号传导也能对移植环境中的Tm进行干预。研究表明4-1BB/4-1BBL、OX40/OX40L通路对Tm的生成非常重要。在传统共刺激阻断方案下同种反应性Tm不受影响，抗OX40L抗体对Tm产生抑制作用[30]。此外，研究发现抑制NF-κB也是抑制Tm的有效手段。硼替佐米是NF-κB抑制剂，可抑制灵长类动物对雷帕霉素耐药的Tm增殖[31]。研究证明硼替佐米在抑制Tm活化的同时不影响Treg功能，有望成为Tm的靶向抑制剂。

目前研究多数是通过抑制Tm或记忆性反应达到诱导移植耐受状态的目的。最近关于调节性Tm方面的研究对移植背景下靶向Tm治疗提出了新的方向。研究发现，与CD4+CD25+T 细胞相比，CD8+CD122+Tm 细胞对于同种异体排斥反应有更强的抑制作用，不仅具有调节作用，还能够增强Treg所引起的抑制作用，提示其可能帮助机体建立移植耐受状态[9]。CD8+CD122+Tm可以通过分泌IL-10、TGF-β1、IFN-γ抑制异源性免疫反应，但发挥调节性作用的具体机制尚未阐明。研究表明PD-1在CD8+CD122+Tm表达对于其发挥调节作用至关重要[32]。将具有抗原特异性的CD8+CD122+PD-1+Tm过继转移与CD40/CD154共刺激信号阻滞协同使用，可延长同种异体移植皮片的存活时间[33]。提示Tm中CD8+CD122+PD-1+Tm可能是诱导移植耐受和延长移植物存活时间最有潜力的一群细胞。

衰竭型Tm的发现也给靶向Tm移植耐受诱导策略提供了新的研究方向[34]。Sarraj等[35]研究表明，在慢性同种异体移植排斥模型中，移植物的存活与外周血中衰竭的CD4+T细胞有关。CTLA-4在衰竭的T细胞上过度表达，而CTLA-4信号通路是移植耐受的必要条件。Tim-3、PD-1、LAG3等信号也参与T细胞的衰竭过程，被证明与移植耐受和自身免疫有关[34]。这些证据都提示T细胞衰竭可改善移植物存活和诱导移植耐受。以诱导Tm衰竭为切入点可作为预防同种异体移植排斥反应和诱导耐受的有效策略。

3 总结

Tm在产生机制、亚群异质性、稳态调控及记忆衰竭等方面的研究已取得重大进展，而Tm在移植领域的研究仍面临诸多挑战。不同亚群的Tm在移植排斥反应和移植耐受诱导中发挥不同功能，对于靶向Tm既是挑战也是机会。当考虑以Tm为靶点诱导移植耐受时，必须考虑Tm的亚群异质性，既不可忽视其带来的排斥反应风险，也不能盲目抑制所有Tm。

Tm的生存优势从何而来，记忆性T细胞如何逃避Treg介导的抑制作用，Treg对Tm究竟有何影响，移植患者体内有多少调节性Tm，其发展变化规律如何，如何诱导具有抗原特异性且稳定存在的调节性或衰竭型Tm以期更深入地了解Tm与移植耐受的关系，阐明以上问题将有助于Tm的靶向治疗在移植领域的应用。