树突状细胞亚群及其在疾病中的作用研究进展①

冯 萌 林 玮（山东第一医科大学基础医学院，济南 250062）

树突状细胞（dendritic cells，DCs）是机体内抗原提呈能力最强的一类抗原提呈细胞（antigen-presenting cells，APC），是调控固有免疫和适应性免疫应答的关键环节，具有多重性免疫调节功能［1］。DCs在体内数量虽少但分布广泛，正常生理状态下大多处在未活化状态，存在多种细胞亚群。DCs亚群的活化和功能多样性，受到其成熟状态、免疫微环境细胞因子、病原微生物等因素的影响，从而在疾病发生时，能及时激发免疫系统发挥特异性免疫调节作用［2-3］。本文综述了近年来一些新的DCs亚群和调控DCs产生的因素，以及不同DCs亚群在疾病中的作用研究进展，为了解DCs亚群与其应用于疾病治疗中提供新思路。

1 DCs的分类

目前，DCs的分类主要依据其来源、活化状态、定居位置等来定义。

1.1 DCs的来源分类 DCs来源于骨髓造血干细胞，由髓系和淋巴系途径分化为髓系DCs（myeloid DCs，MDCs）和淋巴系DCs（lymophoid DCs，LDCs）。根据特异的转录因子，趋化因子进一步分化为传统/髓样DC（conventional DC，cDC）1，cDC2和浆细胞样DC（plasmacytoid DC，pDC）。

1.1.1 cDC1s 主要存在于血液及组织（脾脏、肠道、肝脏、肺等）中，且具有较强的同质性。cDC1分化依赖于重组人碱性亮氨酸拉链转录因子ATF样蛋白3（basic leucine zipper transcriptional factor ATFlike 3，BATF3），分化抑制剂2（inhibitor of differentiation 2，ID2）和干扰素调节因子（interferon regulatory factor，IRF）-8等 作 用，细 胞 表 面 表 达XCR1、CLEC9A、CADM1、CD8α、CD103、CD141及其特有免疫抑制分子TIM-3，但低表达CD11b、CD11c和受体信号调节蛋白α（signal regulatory protein alpha，SIRPα，即CD172）。cDC1通过主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）Ⅰ类分子交叉提呈外源性抗原，激活CD8+T细胞活化增殖。其中人CD141+/BDCA-3+cDC1主要分布于淋巴组织中，表达CLEC9、XCR1，参与抗病毒免疫［4］。小鼠内依赖BATF-3的定居性CD8a+或迁移性CD103+cDC与该类DCs有类似的抗病毒效应。最近研究发现，在人和小鼠皮肤发生细菌性感染时，一类CD59+EpCAM+Ly6D+cDC1亚群可以产生血管内皮生长因子α（vascular endothelial growth factorα,VEGF-α），促进大量中性粒细胞的浸润［5］。因此，cDC1不但有抗原提呈作用，而且在诱导血管新生，促进炎症反应中起重要作用。

1.1.2 cDC2s 存在于血液与组织中，包括脾脏（CADMhi）、肾脏（CD64+）、真皮（CD24-CD1a+）、肠道等，具有高度的异质性。其分化主要依赖于IRF4和锌指E盒同源结合蛋白-2（zinc finger E-box binding homeobox-2，ZEB-2），表达CLEC12A、SIRPα、SAM、CD301b和CD11b、CD11c等髓样抗原。存在于血液中的cDC2活化，分泌IL-12p70、IL-1β、IL-6、IL-23等，诱导1型辅助性T细胞（T helper type 1，Th1）和Th17的应答［6］。而肠道与胸腺中的cDC2可诱导调节 性T细 胞（Treg）的 产 生［7］。在 小 鼠 肠 道 的CD103+CD11b+cDC和脾脏CD4+cDC群体，与存在于人类血液和淋巴组织中的CD1c+/BDCA-1cDC2（CD103+SIRPα+cDC2）都可高表 达CCR9，并参与CD4+Treg和Th17细胞效应［8-11］。小鼠脾脏中依赖于IRF-4的CD8a-CD11b+cDC2亚群也参与诱导Th17细胞效应。以上研究提示，cDC2可能具有免疫激活和免疫调节两种功能。最近，BROWN［12］团队应用单细胞测序与转录组分析，将cDC2s亚群分为：高表达Areg和MMP-9，低表达IL-23、IL-6、TNF-α，而表现出抗炎效应的CD1cloCLEC10A-CLEC4hicDC2A与高表达IL-6、TNF-α具有促炎作用的CD1c+CLEC10A+CLEC4locDC2B。在小鼠中对应的两个cDC2亚群为T-bet+cDC2A和T-bet-cDC2B，进而明确了具有免疫激活和免疫调节功能的两个cDC2亚群表型特征［12］。

1.1.3 pDCs 最初发现于人类淋巴结中，称为“干扰素细胞”或“浆细胞”样DCs［13］。人类的CD11c-CD123+CD303+pDCs等同于小鼠的PDCA-1+pDCs，分化特异地依赖于E2.2和组成性表达的IRF7，细胞表面表达CD123/IL-3-α链、CD303（BDCA-2）、CD304（BDCA-4）和免疫抑制分子ILT2等［10］。pDCs摄取抗原能力弱。机体健康时，仅存在于淋巴组织中。而在甲基化核苷酸刺激或病毒感染时，pDCs（仅限于PD1hiCD80lopDC）产生大量的IFN-Ⅰ，参与交叉提呈抗原并发挥强大的抗病毒免疫应答［14］。2017年，VILLANI等［15］首次报道了人血液中存在一类表达类似于pDCs的新DC亚群—AXL+ASDCs（SIGLEC1+，SIGLEC6+），这类亚群虽不具备增殖能力，但能够刺激T细胞效应，可能与T细胞活化、抗病毒反应有关。此外，pDCs可与cDC相互转化，当转录因子E2.2下调，ID.2、BATF3显著上调时，CCR9-pDC迁移到外周淋巴器官、肺、肠内，在粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）或可溶性因子刺激下转化为CD11b+CD8α+MHCII+cDC样细胞［15］。这种转化会导致体内pDCs和cDCs亚群比例失衡或分布异常，可能诱发自身免疫疾病发生［3，16］。

1.2 根据活化状态分类 按DC成熟活化状态，分为3类：未成熟DCs（immature DCs，imDCs）、半成熟DC（semi-mature DC，sm-DCs）、成 熟DCs（mature DCs，mDCs），这其中又呈现了一类介于imDCs和mDCs表型之间的耐受性DCs（tolerated DCs，Tol-DCs）亚群［17］。

在静息状态下imDCs又称定居DCs，常存在于正常外周组织和部分淋巴结中，作为免疫应答的前哨兵，具有强抗原摄取能力，维持着外周免疫耐受［18］。炎症时，在抗原刺激下imDCs迁移性增加，活化为mDCs，高表达MHCⅡ、共刺激分子CD80、CD86、CD40、黏附分子（ICAM）、趋化因子（CCR7）等促进抗原提呈，刺激幼稚或记忆T细胞活化，发挥抗原摄取能力，诱导外源性抗原的免疫应答［18］。同时，有研究表明在IL-10、IL-27等参与下，mDCs可以限制效应T细胞的反应，促进免疫耐受［19］。此外，在IL-10、GM-CSF、TNF-α存在下，来源于骨髓的sm-DCs，在LPS刺激下IL-10分泌增加，促进抑制性T细胞效应［20］。

但在MHCⅡ和共刺激分子上调，并伴随促炎细胞因子向抗炎细胞因子转化时，易形成Tol-DCs，通过分泌高水平的IL-10来刺激Treg细胞诱导免疫耐受［17］。同样，在脾、肝、肺与肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）的基质微环境中，在IL-10、IP-10、精氨酸酶1刺激下，产生了一类具有负向免疫调控作用的调节性DCs（regulatory DC，DCreg）亚群（CD11bhiCD11chiHLA-DRloCD80loCD83loCD86loCTLA-4+CD14+），其高表达细胞毒T细胞相关抗原4（cytotoxic Tlymphocyte associated antigen-4，CTLA-4）因子促进DCreg发挥免疫耐受作用［21-22］。CD141+CTLA-4+DCreg能够通过分泌IL-10和IDO，抑制CD4+T细胞应答。这类诱导负向免疫表达的DCs群体通过调控机体免疫耐受，维系机体免疫平衡。

1.3 根据组织定居位置分类

1.3.1 淋巴样组织定居DCs 淋巴样组织定居DCs包括3种DCs亚群：①位于淋巴结胸腺依赖区的并指（交错）状DC（interdigitating，IDC），其免疫效应与朗格汉斯细胞（langerhans cell，LC）类似，高表达MHCⅠ/Ⅱ，具有激活T细胞的功能。②位于淋巴结滤泡区的滤泡DC（follicular DC，FDC），高表达MHCⅠ类分子，协助周围的B淋巴细胞识别未处理的抗原。③位于胸腺皮质/髓质交界处和髓质部分的胸腺DC（thymus DC，TDC），介导中枢免疫耐受选择［23］。另外，除了CD1c+与CD141+cDCs常存在于淋巴组织中，在一些二级淋巴器官也存在着特殊的DCs，如定居于人类肠系膜淋巴结的CD103+DC（相同部位的小鼠CD103+DC）可分泌高水平的IDO，并在维持肠道内稳态和口服耐受方面发挥着中心作用［24］。

1.3.2 非淋巴组织样定居DCs 非淋巴组织样定居DCs主要位于外周组织中（皮肤、肺、肾脏、肠道等），通过血液循环迁移至各个器官发挥作用。特别是定居于皮肤上皮和黏膜组织的LC，高表达CD11c、CD1a、CD45及 表 皮 黏 附 分 子（epithelial cellular adhesion molecule，EpCAM），通过特有的C型凝集素识别细菌和病原微生物，激活炎症反应［25-26］。但在皮肤感染时LC并不具备交叉提呈抗原特性。另外，定居性CD141+CD14+DCreg也存在于人类皮肤［10］。皮肤CD14+DCs是由组织定居的单核细胞衍化而来，在IL-10、TGF-β等刺激下分泌高水平的B7-H1和低水平的IL-12p70，优先诱导Th2细胞极化，但诱导CTL细胞效应及T细胞增殖的能力却显著降低。

此外，近些年有研究者将在炎症或感染环境下发挥作用的DC群体称为炎症DCs（inflammatory DCs，infDCs），由炎症单核细胞前体分化，促使MHCⅡ分子交叉提呈抗原，早期称为Tip-DCs［27-28］。通过产生大量的NO和TNF-α及时清除病原微生物，由于所处炎症环境的不同，诱导Th1、Th2或Th17等Th细胞的免疫应答。2018年由MIN等［29］发现，在早期炎症感染时出现两种炎症CD64+CD11c+MHC-II+DCs的分化：CD64+moDC（CD64+Ly6ChiMHCⅡint）和CD64+cDC（CD64+Ly6CloMHCⅡ+）。CD64+moDC，通过表达CCR2、CD88、MERTK等参与调控炎症基因表达，清除病原体。CD64+cDC依赖FMS样酪氨酸激酶3受体配体（FMS-like tyrosine kinase 3 receptor ligand，Flt3L，即CD135配体），表达CCR7、CD26、ZBTB46，诱导CD8+T细胞交叉提呈，在IFN-Ⅰ受体参与下高效摄取免疫复合物［29］。此外，最近在人血液中发现了一类由NOTCH+cDC2s分化的“循环性炎症DCs”—CD14+DC3s，它能够促进促炎症细胞因子和趋化因子的释放，发挥强促炎效应［15，30］。

2 影响DCs亚群分化成熟及形成的因素

不同的DC亚群具有不同的病原体感应模式。在细胞因子、趋化因子、病原微生物等其他因素的刺激下，会优先诱导特定表型的DCs亚群形成或成熟。这对发现新型疫苗抗原靶标及更好地应用于相应疾病中有重要的提示作用。

2.1 细胞因子 已知GM-CSF、LPS和Flt3L在维持DCs正常分化发育中必不可少。Flt3L是调节DC稳态发育和感知炎症环境的主要因子，促进早期骨髓及晚期外周DCs水平的发育与增殖，在炎症因子或给药刺激下还能够影响cDCs或pDCs的数量及表达［31］。同时细胞因子也参与DCs的分化发育，例如：IL-4可以促进小鼠骨髓DCs细胞表面分子CD11c、CD80、CD86表达，诱导DCs分化成熟；而IL-6、IL-10作为免疫抑制性细胞因子，诱导sm-DCs、Tol-DCs和DCreg产生。近些年发现，血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）在调控耐受性DCs产生中发挥一定作用。口腔鳞癌中的VEGF可能通过VEGFR1/VEGFR2-JAK2/STAT3通路，高表达IDO、PD-L1，诱导DCs向Tol-DCs转化［32］；VEGFR2可抑制mDCs发挥免疫调节作用，维持免疫耐受［33］。可见众多细胞因子在DCs分化成熟、亚群的比例变化及免疫应答或耐受中具有强效应性。

2.2 组织细胞微环境 在以往动物实验中发现，小鼠脾脏基质细胞可以诱导mDCs进一步分化为DCreg—IalowCD11bhiCD11c+，诱导免疫耐受［34］。小鼠的肺脏基质细胞可通过分泌VEGF，下调CD86的表达，诱导DCs发挥免疫耐受［35］。一些成纤维细胞也影响DCs的分化与功能，比如肝癌相关成纤维细胞显著降低DCs的CD1a、CD80表达，抑制单核细胞衍化为DCs。DCs/肿瘤相关成纤维细胞融合疫苗可上调DCs表面的CD80、CD86及MHCⅡ类分子表达促进DCs成熟，诱导特异性T细胞杀伤肿瘤细胞［36］。因此，基质细胞亦或是成纤维细胞和相关蛋白所造成组织微环境的改变影响DCs的抗原捕获、提呈及其功能。

2.3 病原微生物 在细菌及病毒感染时，发现TLR似乎可以通过介导相关蛋白诱导DCs成熟，增强T细胞效应。例如：结核分枝杆菌蛋白（MTSP）Rv2220、Rv3841等可上调CD80、CD86、MHCⅠ/Ⅱ类分子的表达以及促炎症细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6等产生，在TLR4介导下诱导DCs成熟，并使T细胞极化为Th1细胞，发挥细胞免疫。pDC在IRF7组成性表达时，刺激细胞内体TLR7/8激活IFN-α/β产生，促进DCs成熟，增强自身免疫应答［37］。此外，TLR激活下的哺乳类动物雷帕霉素靶蛋白复合物1（mTORC1）诱导DC成熟并增强T细胞效应；但在非TLR激活时，mTOR抑制剂Torin 1可诱导耐受性DCs产生，促进Treg分化，更加证实了TLR参与介导DC分化成熟［37-38］。

此外，炎症时DCs中高表达的长链非编码RNA，AMPK/mTORC1信号轴也参与调控DCs的功能状态［3，39］。在特定疾病中通过特定的受体、细胞因子或信号通路精准调控DCs不同亚群，从而为治疗疾病提供新思路。

3 DCs亚群与疾病

3.1 肿瘤 DCs在肿瘤的发展和治疗方面的应用已逐渐显著。处在TME中的Tol-DC分泌免疫抑制性细胞因子（IL-10、IL-13、TGF-β、VEGF家族等）和免疫抑制性酶（IDO等），使T细胞无能或促进Treg增殖［3，21，40-41］。cDCs亚群分泌的细胞因子与免疫检查点抗体的联合应用能有效延缓肿瘤发展。外周血中cDC1高表达TIM-3、cDC2和pDC高表达PD-L/PDL1、ILT2，在肿瘤细胞表面类似免疫抑制性分子的表达，能够阻止T细胞的过度效应，抑制TME中免疫抑制细胞招募聚集，进而杀伤肿瘤细胞［42］。同时，TME中的cDC1s亚群浸润增加，能够改善抗PDL1治疗肿瘤的疗效；cDC2s亚群能够增强抗肿瘤CD4+T细胞效应［43］。然而杀伤性DCs亚群能够通过阻碍肿瘤细胞的免疫逃逸或抑制免疫抑制性TME形成，进一步预防或治疗肿瘤。目前，DC-CIK免疫疗法已在肺癌、肠癌、乳腺癌等多类癌症治疗中得以应用，不同DCs亚群的表型和功能不同。因此研究不同肿瘤组织中特异性DCs亚群的功能对精确应用DC-CIK于肿瘤治疗具有更积极的意义［44］。

3.2 移植排斥 研究发现供体来源的imDCs预处理后成功地控制异基因移植过程中的不良反应［45］。Tol-DCs与TGF-β、LPS联合应用可预防小鼠异基因骨髓移植后的移植物抗宿主病，同时也可延长同种异体角膜移植存活时间［46-47］。IL-27可通过诱导STAT3信号蛋白来协调cDCs中的DAP12蛋白或pDCs中的ICOS/ICOS-L蛋白效应，促进PD-L1表达，激活Tregs细胞免疫抑制效应，诱导同种异体肝脏的移植耐受［48］。有趣的是，DCs源性外泌体可能修饰介导cDCs与pDCs高表达PD-L1、IL-10，抑制抗供体T细胞的反应［49］。应用未成熟状态及耐受性DCs在防止小鼠体内的移植反应研究已有相关报道，将来可以诱导DCs分化为类似DCs亚群来缓解移植后的排斥反应。不同组织器官中耐受性DCs表型特征不同，因此诱导特异组织器官特性的DCs对于靶向治疗特异组织器官的移植反应具有重要意义。

3.3 自身免疫疾病 cDCs、pDCs和infDCs等DCs亚群在组织内的分布改变及分泌的细胞因子可导致Th细胞之间的失衡，并产生致病性自身抗体。其中，infDCs通过诱导Th17分泌大量的TNF-α、IL-23、iNOS参与炎症反应诱导自身免疫疾病的发生［27，50］。对于系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）患者，骨髓pDCs可刺激T细胞增殖，抑制CD4+CD25+Foxp3+Treg表达，而cDCs刺激T细胞增殖能力降低。类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)缓解期时，pDCs高表达IDO、IL-10，诱导免疫耐受而减轻RA，而经治疗的RA患者外周血cDCs增加［18］。在不同的自身免疫性疾病中pDCs和cDCs的分布比例极其关键，对疾病的进程和治疗有一定的提示。此外，有报道称在SLE发生时，CD5+DC2亚群表达受到抑制，但CD163+CD14+DC3亚群却处在强激活状态，为治疗SLE提供了新的思路［30］。动物及临床试验证明，Tol-DCs低表达共刺激分子、IL-12，但高表达IL-10，激活Treg在RA、多发性硬化症(multiple sclerosis,MS)及Ⅰ型糖尿病中发挥耐受作用［17，51］。另外，在自身免疫性葡萄膜炎的治疗中，IL-10可调节骨髓DC诱导一种“未成熟”表型，显著降低感光细胞间视黄醇结合蛋白(interphotoreceptor retinoid binding protein，IRBP)介导的特异性T细胞增殖和IFN-γ的产生［16］。近年来关于外泌体介导特异性DCs亚群来治疗自身免疫疾病广受关注［52］。此外，特异性DCs亚群在感染性、代谢性等疾病中发挥特异性作用也备受关注［37，53-54］。

4 总结和展望

关于DCs的表型特征、功能、诱导表达等研究一直是热点话题。受组织微环境的影响，不同组织来源或同一组织来源的不同状态下的DCs亚群所发挥的作用都不尽相同。DCs作为抗原提呈能力最强的免疫细胞，其病毒感染的作用以及作为疫苗载体治疗病毒感染（比如2019年12月起至全球范围内爆发的新冠病毒感染）中具有现实意义，但其在抗肿瘤、抗病毒感染以及移植免疫的临床应用依然有众多问题未解决，比如DCs抗病毒的双重作用机制、诱导肿瘤免疫耐受和抗肿瘤免疫等，以及控制DCs不同功能状态的关键转录因子或基因仍存在疑问。探求不同组织器官中新的DCs亚群将有助于对DCs的功能以及在疾病中的作用。随着多色流式、单细胞测序等关键技术的发展，将对不同DCs亚群的表型进行更精确地表达与区分，为了解不同DCs亚群在疾病中的活化作用机制和表达状态提供有力技术支撑。对DCs的亚群功能的进一步研究为设计改造DCs来制备特异性疫苗与纳米生物制剂，或是从相应DCs亚群分泌的免疫因子中获取得到的免疫抑制剂，合理选择并将其精准靶向于肿瘤和自身免疫疾病等疾病的预防控制有重要意义。而且对某一疾病中特异DCs亚群调控机制的深入研究将对了解固有免疫系统在疾病中的发病机制以及精准治疗提供新思路。