Treg、γδT和TRM细胞在斑块状银屑病免疫病理机制中的研究进展

甘奕传,张三泉,张锡宝

银屑病是一种多基因遗传背景下T淋巴细胞介导的自身免疫性疾病,临床表现主要为红斑和鳞状斑块,病理表现为角质形成细胞异常增生和多种炎症细胞浸润。银屑病的发病机制与遗传、感染、代谢障碍、内分泌及免疫等多因素相关。其中,斑块状银屑病的发生与促炎细胞因子[Th1型细胞因子(TNF-α和IFN-γ)和Th17型细胞因子(IL-17A和IL-23)等[1]]和抗炎因子[转化生长因子-β (TGF-β)、白介素-4 (IL-4) 和白介素-10 (IL-10)等[2]]的失衡有关,尤其是Th1、Th17等多种促炎T辅助细胞升高[3-4]。但调节性T细胞(regulatory T cells,Treg细胞)、γδT细胞和组织常驻记忆T细胞(tissue resident memory T cell,TRM细胞)在斑块状银屑病的发生、发展及复发中的作用越来越受到关注。

1 Treg细胞

Treg细胞最早是在小鼠体内发现的一种表达CD25+的T淋巴细胞,这种细胞能抑制多种感染性疾病和自身免疫性疾病,后来研究人员发现人体内也存在此类细胞,并根据其来源和分化的不同大致将其分为两类:天然调节性T细胞(natural Treg cell,nTreg)和诱导调节性T细胞(induced Treg cells,iTreg)。nTreg细胞在胸腺中由胸腺细胞自然分化形成,主要维持对自身结构的耐受,由幼稚T细胞在TGF-β的诱导下分化而来,其亦能够分泌IL-10、IL-4和TGF-β等抗炎因子,通过IL-10、TGF-β等进一步抑制T细胞的增殖分化,在调控免疫应答中起着重要作用[5]。外周血中的nTreg细胞高度依赖于IL-2的生存,大剂量IL-2存在时,TGF-β可以将CD4+CD25-Treg细胞转化为CD25+表型[6],增强Treg细胞介导的抑制作用。尽管nTreg细胞具有高度的自我反应性,但它在抗原刺激下也不会产生促炎细胞因子,所以对宿主没有明显的伤害,并且nTreg细胞能有效抑制其他CD4+和CD8+T细胞的激活、增殖和/或效应功能,也可抑制自然杀伤细胞(NK)、NKT细胞、B细胞和树突状细胞。iTreg细胞主要是外周初始CD4+T细胞受到外来抗原或共生微生物的诱导生成的,此外,初始CD4+T细胞在IL-2、TGF-β等细胞因子刺激下也可以转化为iTreg细胞[7]。iTreg细胞对外来抗原引起的免疫应答更敏感,因而适合治疗疾病,而nTreg细胞可能更多地是针对自身免疫从而在预防疾病的发生起作用[8]。

FoxP3 (forkhead box P3)是转录因子叉头家族的新成员,具有免疫低反应性和免疫抑制性两大特点,是Treg细胞分化的主要调节因子,在Treg细胞的发育和功能中起着关键作用。FoxP3基因在胸腺及外周血CD4+CD25+T细胞的细胞核内特征性表达,而CD4+CD25-T细胞、CD8+T细胞、B细胞等中均无明显表达,故FoxP3可作为nTreg细胞的一个特异性标记[9]。检测斑块状银屑病急性期皮损处CD4+CD25+FoxP3Treg细胞的表达,发现CD4+CD25+FoxP3Treg细胞的数量有不同程度的减少,提示斑块状银屑病的发生发展可能与nTreg细胞的减少有关[10]。Yang等[3]发现,斑块状银屑病患者Treg细胞在抑制反应性T细胞激活方面表现出较低的活性,且磷酸化的信号传导与转录激活因子STAT3在血液中Treg细胞中的表达上调,提示STAT3通路可能在斑块状银屑病Treg细胞中异常激活。促炎细胞因子如IL-1β、IL-6、IL-21、IL-23和/或TNF-α可导致Treg细胞中STAT3通路的激活使其磷酸化,促使Treg细胞向Th1细胞转化,此外,增强Th17关键转录因子—类黄醛相关孤儿受体γt (RORγt)的表达和下调FoxP3+的表达可以促进Treg细胞向Th17细胞转化[10-12]。Th17细胞释放的IL-17A通过抑制TGF-β的释放和促进IFN-γ的产生来阻断Treg细胞的抑制功能[13],使用STAT3抑制剂可部分恢复斑块状银屑病患者Treg细胞的抑制功能,降低IFN-γ、TNF-α和IL-17等促炎细胞因子的表达[14]。因此,斑块状银屑病患者外周血和皮损Treg细胞中异常激活的STAT3可能是斑块状银屑病发病的重要原因,即STAT3磷酸化增加会导致Treg细胞抑制功能下降。

Treg细胞在预防Th1/Th17介导的多种炎症性全身性疾病中发挥作用。近年来国内外不少研究发现,在斑块状银屑病患者中均观察到T细胞免疫表型失衡,其特征是外周血中Th1和Th17细胞增加,Th2、Treg细胞等相对减少,表明Th17/Treg细胞失衡可能在自身免疫性疾病的发生发展中具有重要价值[15-16]。早期研究发现,斑块状银屑病皮损中Th17细胞和Treg细胞数量均增加,且其水平的升高与疾病的严重程度相关[4];但近期研究发现,斑块状银屑病患者外周血中Treg细胞的水平与健康对照组相比差异无统计学意义[17]。尽管不同研究显示斑块状银屑病患者Treg细胞水平不一致,但均发现斑块状银屑病患者皮损和外周循环血中Th17细胞和Treg细胞的比值升高,且与疾病严重程度呈正相关,提示Th17/Treg细胞失衡很可能是斑块状银屑病发生发展的原因[10]。Th17细胞和Treg细胞是初始CD4+T细胞在不同条件下分化而成的不同的T细胞亚群,二者在分化和功能上是相互拮抗的,Treg细胞在斑块状银屑病皮肤中积累并控制炎症的严重程度,Th17细胞数量的增加伴随着Treg细胞的积累,增加了斑块状银屑病的严重程度,在炎症条件下,Treg细胞可以转化为Th17细胞;但抑制IL-23可恢复受损的Treg细胞或促进产IL-17细胞向Treg细胞分化[18];此外,Liu等[13]发现Th17细胞分泌的IL-17A也可以促进Treg细胞分泌促炎细胞因子IFN-γ,IFN-γ会抑制Treg细胞中抑制性细胞因子TGF-β的分泌。上述结果证实促炎因子产生细胞与抗炎因子产生细胞间存在相互转化。

2 γδT细胞

γδT细胞是一种特殊类型的执行固有免疫的成熟T细胞,因其表面的T细胞受体(T cell receptor, TCR)由γ和δ链组成而得名,主要分布于皮肤、肠道、呼吸道和泌尿生殖道等表皮黏膜上。γδT细胞和αβT细胞都是在胸腺中由共同的祖细胞发育而来,由于γδ链的基因片段数量较少,γδ链的多样性远低于αβ链,所以γδT细胞所能识别的抗原种类有限[19-20]。斑块状银屑病患者和健康人皮肤中的大多数T细胞属于αβT细胞,γδT细胞约占斑块状银屑病进展期皮损T细胞的1%,在斑块状银屑病患者皮损中检测到γδT细胞的低表达 (<5%)[21]。在炎症性疾病小鼠模型中,产生IL-17的γδT细胞(γδ17细胞)和产生IL-17的CD4+T细胞(Th17细胞)通常是IL-17(主要指IL-17A)的主要来源细胞,虽然γδT细胞是一个极小的T细胞亚群,但其分泌IL-17的数量远远高于Th17细胞[22]。趋化因子受体CCR6是γδ17细胞的外周表面标记物之一,通过与其配体CCL20的相互作用,CCR6把γδ17细胞从斑块状银屑病患者外周血中招募到表皮[23-24];最新研究表明,CCL20-CCR6轴主要是将静止状态的γδ17细胞招募到真皮,当炎症激活时,激活的γδ17细胞反而下调CCR6,并以CCR2依赖的方式迁移到炎症组织中[25]。

在咪喹莫特诱导的银屑病样皮炎小鼠模型中,IL-23可以通过诱导γδT细胞而不是αβT细胞分泌IL-17来诱导小鼠银屑病皮炎,并且IL-1β mRNA表达水平升高[26],提示IL-1β可能也是Th17细胞分化和激活的关键。Cai等[27]发现,IL-1β也可诱导真皮γδT细胞增殖,并且协同IL-23产生IL-17,其中细胞因子IL-1β通过IL-1R发挥其生物学功能,提示IL-1β/IL-1R轴在真皮γδT细胞增殖和IL-17的产生中至关重要。IL-38是IL-1家族的一种细胞因子,与IL-1家族受体拮抗剂IL-1Ra和IL-36Ra序列相似,提示其具有抗炎作用。Han等[28]发现在IL-38敲除的银屑病小鼠模型(IL-38 KO)中表现出银屑病皮损缓解延迟,并加重IL-17介导的炎症,证实了IL-38是银屑病样皮肤炎症的内源性抑制因子,可以抑制真皮γδT细胞产生IL-17;因此,真皮γδT细胞增殖和IL-17的产生需要IL-1R和IL-23R信号通路[29-30],即IL-23与IL-1β协同诱导Th17细胞和γδ17细胞分泌IL-17。在真皮中,γδT细胞产生的IL-17的表达主要由Vγ4和Vγ6 TCRs的两个亚群提供,产生IL-17的Vγ6 T细胞由胎儿胸腺重组而来并常驻于真皮中,而胸腺Vγ4 T细胞则需要在胸腺外环境通过CCL20-CCR6轴迁移至真皮[31];在炎症期间,分泌IL-17的Vγ4+Vδ4+T细胞表达高水平的CCR2被招募到真皮中并获得持续驻留的能力,这是一种记忆Vγ4+γδ17细胞,可以对二次刺激迅速作出反应,导致银屑病的复发[25]。有研究发现,IL-23或IL-1β都能刺激Vγ4和Vγ6的增殖,值得注意的是在IL-23或IL-23+IL-1β协同刺激下,真皮Vγ4 T细胞产生的IL-17明显多于Vγ6T细胞,也就是说IL-17主要由Vγ4 T细胞产生[32],其中IL-1信号至关重要,当阻断内源性IL-1β时,真皮γδT细胞对IL-23刺激的增殖和IL-17的产生显著降低证实了这一观点。此外,IL-1受体(IL-1R)信号通路缺失可显著降低IL-23和咪喹莫特诱导的皮肤银屑病样炎症,提示IL-1β在Vγ4和Vγ6T细胞产生IL-17中都是必不可少的。

3 TRM细胞

TRM细胞是近年发现的一种能够在没有抗原刺激的情况下长期驻留在组织中而不在血液中循环的淋巴细胞谱系[33-34]。TRM细胞存在于皮肤、肺、生殖道、肠道、肝脏、肾脏、大脑和其他组织中,而且被认为是免疫系统保护性记忆的关键来源。TRM细胞中大部分是位于表皮的CD8+细胞,少部分是位于真皮的CD4+细胞。TRM细胞具有共同的受体序列,可以识别共同的抗原,对入侵的病原体提供即时保护,并可能导致治疗停止后疾病的复发;目前认为,TRM细胞的功能障碍与银屑病、类风湿性关节炎、炎症性肠病等炎症性疾病发生、发展密切相关。在一项小鼠研究中,银屑病小鼠正常外观的非损伤性皮肤移植到免疫缺陷小鼠时,可诱导活性损伤。此外,斑块状银屑病患者外观正常皮肤移植到免疫缺陷小鼠上后会出现银屑病样皮肤病变,表明斑块状银屑病患者的皮肤内可能存在某种记忆细胞,即使经过长期治疗,这些细胞也不会丧失产生IL-17的能力。斑块状银屑病皮损消退后,在外观正常的“健康”皮肤中仍可发现TRM细胞存在的炎症痕迹。斑块状银屑病患者表皮CD8+TRM细胞表达CLA、CCR6、CD103和IL-23R抗原,并在体外刺激时产生IL-17A[35]。

TRM细胞是一种特征性表达CD69和CD103的CD8+T细胞[36]。CD69通过阻断鞘氨醇1-磷酸受体1 (S1PR1)介导的组织输出,影响早期T细胞滞留在皮肤组织中,锌指转录因子KLF2的表达下调可导致S1P1的转录下调,而IL-15可使活化的CD8+T细胞中KLF2的表达缺失,表明IL-15对CD8+TRM细胞的组织驻留至关重要,过度表达S1P1和S1P1基因沉默均使CD69过表达,导致TRM细胞在外周组织中的滞留减少[37]。毛囊角质形成细胞已被证明是维持皮肤中CD8+TRM细胞IL-15的主要来源。此外,毛囊角质形成细胞产生的IL-7对皮肤CD8+TRM细胞和CD4+TRM细胞的组织驻留也有影响[38],并且IL-7和IL-15的稳定表达是CD4+TRM细胞和CD8+TRM细胞增殖和活性的必要条件。研究发现,CD69对TRM细胞在组织中的早期聚集有重要影响,活化的TGF-β诱导CD8+TRM细胞表达CD103,提示CD103与TRM细胞的长期驻留有关[39]。最新研究发现,CD8+CD103+TRM细胞产生大量IL-17,表明CD8+CD103+TRM细胞可能与银屑病的进展有关[36]。CD49a是TRM细胞的另一个重要的标记物,在健康人中,CD8+CD103+CD49a-TRM细胞同时存在于真皮和表皮,而CD8+CD103+CD49a+TRM细胞只存在于表皮。表皮CD8+CD103+CD49a-TRM细胞是IL-17主要的来源细胞,而CD8+CD103+CD49a+TRM细胞可以产生IFN-γ,在IL-15刺激后迅速诱导效应分子穿孔素和颗粒酶B的表达,从而导致急性细胞毒性反应[35]。在咪喹莫特诱导的银屑病小鼠模型中发现CD8+CD103+CD49a+TRM细胞数量与患者PASI评分相关,证实了CD49a+TRM细胞的数量与银屑病患者的严重程度高度相关。提示CD49a+表皮TRM细胞亚群的细胞毒性活性可能导致炎症反复发作,是斑块状银屑病症状复发的原因[40]。

4 结语

综上所述,斑块状银屑病患者外周血CD4+CD25+FoxP3Treg细胞中磷酸化的STAT3的表达上调导致Treg细胞的功能受损,并且γδT细胞产生大量的IL-17可以进一步促进斑块状银屑病的发生发展;表皮中细胞因子CD69的表达对TRM细胞在组织中早期聚集有重要影响,CD103的表达则与TRM细胞的长期驻留有关;CD49a+表皮TRM细胞是斑块状银屑病复发的重要原因之一。TNF-α、IL-23和IL-17轴作为银屑病发病机制中关键的细胞信号通路,选择性阻断TNF-α、IL-23和IL-17均可以获得良好的治疗效果。虽然,TNF-α抑制剂出现结核感染或激发和肿瘤风险增加等不良反应的比例明显高于靶向下游的IL-23和IL-17[41],但TNF-α抑制剂对于银屑病关节炎和银屑病合并炎症性肠病的治疗效果明显优于IL-23抑制剂和IL-17抑制剂,并且能明显减少银屑病共病如心血管疾病的发生;另外,IL-23作为IL-17的上游细胞因子,有文献报道IL-23抑制剂的存留率却高于IL-17抑制剂[42],推测可能与IL-17上游的Treg细胞和TRM细胞在银屑病发病和复发中的作用有关。因此,靶向IL-17上游的其他细胞,虽然有可能意味着更多的不良反应,但也存在减少银屑病复发和银屑病共病发生的可能。深入研究Treg细胞、γδT细胞和TRM细胞在斑块状银屑病发病机制中的作用,不仅为阐明斑块状银屑病的发病机制提供依据,而且为其靶向治疗和减少复发提供新方向。