糖皮质激素对免疫细胞调控的研究进展

李佳荣 张纪岩，2 （.南华大学药学院，南华大学药物药理研究所，衡阳 4200；2.军事科学院军事医学研究院军事认知与脑科学研究所，北京 00850）

应激是机体对压力的非特异性全身反应。压力既可以是生理上的，也可以是心理上的，可以是突然出现的，也可以是长期积累的［1］。当身体感受到生理或心理刺激时，肾上腺（hypothalamic-adrenal axis，HPA）轴被激活。下丘脑室旁核（paraventricular nucleus，PVN）有可以进行的神经元，合成和分泌促肾上腺皮质激素释放激素（corticotropin-releasing hormone，CRH）。CRH作用于垂体前叶，促进促肾上腺皮质激素（adrenocorticotropic hormone，ACTH）的释放。ACTH进入血液循环，诱导肾上腺皮质合成和释放糖皮质激素。人类产生的糖皮质激素为皮质醇，而啮齿动物产生的糖皮质激素为皮质酮［2］。糖皮质激素可以通过血脑屏障，作用于下丘脑PVN和垂体前叶，分别抑制CRH和ACHT的合成与释放，形成负反馈环路。除了HPA轴的活化，身心压力还引起交感神经系统兴奋，导致儿茶酚胺从肾上腺髓质和交感神经末梢释放。此外，催乳素、生长激素（growth hormone，GH）和神经生长因子（nerve growth factor，NGF）可能在机体经历各种应激刺激后释放增加。压力的不同形式可能对激素的释放和免疫功能产生不同的影响［1］。

1 糖皮质激素的生理作用

糖皮质激素的主要作用为提高血糖水平并激活脑部，以便为身体一天的活动做好准备，并在面对敌人时协助触发战斗或逃跑的应激反应。有两种信号诱导肾上腺皮质产生糖皮质激素，一种是压力，另一种是昼夜节律。视交叉上核的生物钟，又称中央时钟，通过HPA轴传递信号，刺激糖皮质激素合成和释放。通过这种机制，人类血液中的糖皮质激素浓度在黎明前达到峰值，在一天中逐渐下降，在接近傍晚时又再次升高，之后再次下降。糖皮质激素通过直接重置外周细胞（包括免疫细胞）中时钟基因的转录来同步中央和外周时钟［3］。

糖皮质激素具有抗炎和免疫抑制作用，除了可以用于治疗炎症、过敏性和自身免疫性疾病，还可以预防移植物排斥反应。这些抑制效应似乎与糖皮质激素的防御机制相矛盾，使我们对其功能的理解变得更加复杂［2］。糖皮质激素通过胞质受体糖皮质激素受体（glucocorticoid receptor，GR）发挥作用。GR广泛存在于机体各种组织细胞中，几乎所有细胞都是其靶细胞。在配体结合后，GR从蛋白质复合物中解离，易位到细胞核，与特定的DNA序列结合，调节基因转录［4-5］。此外，GR还能干扰NF-κB、AP-1等其他转录因子的信号通路，抑制许多炎症分子的转录［6］。与考试前1个月相比，医学生的考试压力导致外周血白细胞GR mRNA降低。其他研究者也发现，应激过程中糖皮质激素水平升高，GR表达水平下降，这可能是同源下调的结果［7-11］。

2 糖皮质激素对固有免疫的影响

2.1 糖皮质激素对髓系细胞的影响 体内糖皮质激素的短期升高或者临床短期应用糖皮质激素虽然有可能降低抗感染能力，但是具有抑制髓系细胞炎症反应和促进组织修复的作用。在髓系细胞中特异敲除GR加重内毒素休克，机制在于糖皮质激素通过GR诱导MKP-1表达，MKP-1抑制p38磷酸化和活化［12］。在内毒素休克模型中，CD8+DCs是IL-12的主要来源。在树突状细胞（dendritic cells，DCs）中特异敲除GR加重内毒素休克，机制在于糖皮质激素通过GR诱导CD8+DCs丢失，而GR缺失的CD8+DCs在内毒素休克过程中不减少，从而表达过量IL-12，加重炎症反应，使用IL-12中和抗体可逆转炎症损伤［12］。另外，糖皮质激素抑制中性粒细胞表达Toll样受体（Toll-like receptors, TLRs）并抑制其吞噬和杀菌功能。机制在于糖皮质激素诱导的亮氨酸拉链蛋白（glucocorticoid-induced leucine zipper，GILZ）结合STAT5，从而影响TLR2表达。这样的作用可能影响抗真菌免疫［13］。MDSCs发挥免疫抑制功能依赖于脂肪酸氧化，糖皮质激素与其GR结合后，GR可转位到线粒体促进线粒体DNA的转录［14］。GR信号转导还抑制缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）及其依赖的糖酵解［15］。这两种机制都促进骨髓来源的抑制性细胞（myeloidderived suppressor cells，MDSCs）的氧化磷酸化，增强其免疫抑制功能，有助于缓解固有免疫肝脏损伤和免疫性血小板减少［15］。免疫性血小板减少症患者MDSCs中GR表达减少，因而其功能缺陷［14］。在单核细胞来源的巨噬细胞中，糖皮质激素通过GR诱导巨噬细胞M2极化，减轻脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）诱导的急性肺损伤［16］；调节控制炎症、血管新生、胶原降解、疤痕组织形成的因子表达，因而促进缺血性心肌损伤后的组织修复［17］；分化为抗炎的脂肪组织巨噬细胞，减轻胰岛素耐受［18］。

但慢性应激造成的糖皮质激素水平持续升高或者临床长期应用糖皮质激素可能发挥促炎作用。临床上，长期应用糖皮质激素诱导骨髓中经典单核细胞积聚。在大鼠模型中，长期注射糖皮质激素诱导骨髓中经典单核细胞和中性粒细胞积聚，中性粒的积聚也出现在脾中。体外培养环境中，糖皮质激素可直接扩增经典单核细胞［19］。而且长期应用糖皮质激素导致巨噬细胞ERK活化增强，促进CD204表达，加重乙酰化LDL的摄取，有利于泡沫样细胞的形成，加速动脉粥样硬化［20］。不仅如此，长期应用糖皮质激素通过GR抑制粒细胞性MDSCs（granulocytic-MDSCs, G-MDSCs）中ATF3表达，进而上调S100A9水平。S100A9扩增G-MDSCs，而ATF3缺失的G-MDSCs加重脂肪肝［21］。因糖皮质激素还与IL-17A协同诱导肺组织表达G-CSF，无法有效减轻中性粒细胞依赖的气道疾病［22］。

糖皮质激素对小胶质细胞可能也有影响。CX3CR1表达于小胶质细胞和某些外周单核细胞，利用CX3CR1启动子介导的GR基因敲除雌性小鼠，有研究发现稳态情况下海马小胶质细胞表达炎症细胞因子增加，但在慢性应激后GR缺失的海马小胶质细胞表达炎症因子反而减少，而抗炎和神经保护作用增强［23］。提示糖皮质激素在生理和慢性应激情况下发挥双向作用。

2.2 糖皮质激素对固有淋巴样细胞的影响 糖皮质激素抑制NK细胞增殖及其表达IFN-γ，但是并不显著影响其细胞毒功能［24］。相应地，在1型固有淋巴细胞（type 1 innate lymphoid cells ，ILC1s）细胞中特异敲除GR，LPS重复注射后小鼠NK细胞表达过量IFN-γ，导致高死亡率［25］。机制上，GR-SOCS1轴抑制NK细胞表达IFN-γ，G-CSF刺激增强GR的Ser211磷酸化和入核，因而也能抑制NK细胞表达IFN-γ［26］。而且糖皮质激素诱导NK细胞表达免疫检查点分子。小鼠巨细胞病毒感染激活HPA轴，糖皮质激素水平升高，诱导脾NK细胞表达PD-1，但不影响肝NK细胞PD-1的表达水平。在ILC1s细胞中特异敲除GR，导致在小鼠巨细胞病毒感染后脾NK细胞表达的PD-1下降、IFN-γ升高，加重组织损伤［27］。慢性束缚应激诱导NK细胞表达免疫检查点分子T细胞免疫球蛋白和免疫受体酪氨酸抑制基序结构域蛋白（T cell immunoglobulin and ITIM domain,TIGIT），这可被GR拮抗剂RU486逆转［28］。

文献中糖皮质激素对ILC2s的影响并不一致。哮喘患者应用糖皮质激素后1个月和3个月，外周血中ILC2s比例下降，产生IL-5、IL-13和IL-9的能力也下降，伴有STATs和MEK信号通路活化的下降［29］。相应地，单细胞测序表明小鼠ILC2s表达高水平GR，切除HPA导致雌性小鼠自发胃炎和解痉多肽化生。清除ILC2s可逆转和解痉多肽化生［30］。但也有报道表明地塞米松小鼠体内注射激活ILC2s分泌更多的Ⅱ型细胞因子，加重Oxazolone诱导的结肠炎，阻断IL-13/STAT6途径可减轻肠炎［31］。上述差异可能源自观测的ILC2s亚群不同。临床研究发现，CD45RO+ILC2s在病变黏膜组织和外周血中的比例与疾病严重程度和糖皮质激素治疗的抵抗程度呈正相关。低表达Ⅱ型细胞因子的CD45RA+ILC2s在上皮警报素IL-33和TSLP作用下激活，转换为CD45RO+ILC2s。糖皮质激素抑制这一转换过程，并且诱导ILC2s高水平表达amphiregulin。然而一旦完成转换，CD45RO+ILC2s产生代谢转换，排毒通路活化，抵抗糖皮质激素的作用［32］。

ILC3s也表达GR，糖皮质激素抑制人和小鼠ILC3s表达IL-22［33］。在非嗜酸性粒细胞哮喘患者中，循环ILC3s增加，IL-1β诱导ILC3s分泌CXCL8和CXCL1，同时诱导GR的Ser226磷酸化，导致ILC3s细胞对糖皮质激素不敏感、缺乏反应［34］。

应激和糖皮质激素诱导经典T细胞凋亡，恒定自然杀伤T（invariant natural killer T, iNKT)细胞、MAIT细胞抵抗应激和糖皮质激素诱导的凋亡，但应激和糖皮质激素通过GR抑制iNKT细胞、MAIT细胞的Th1/Th2型反应，折损iNKT的抗肿瘤能力。同时iNKT细胞产生IL-10、IL-23、IL-27的能力增强［35］。慢性束缚应激诱导iNKT细胞、MAIT细胞表达免疫检查点TIGIT，但LAG3和CTLA4水平并不升高。TIGIT可被GR拮抗剂RU486逆转。口服糖皮质激素和体外糖皮质激素处理都具有升高TIGIT表达水平的作用［28］。iNKT可能也介导糖皮质激素的致病效应，糖皮质激素诱导脂肪肝，CD1d敲除减轻脂肪肝，但对转氨酶升高、代谢转变无逆转作用［36］。

此外，糖皮质激素也能影响γδT细胞，慢性束缚应激导致小肠上皮内淋巴细胞减少，糖皮质激素处理直接导致小肠上皮内γδT细胞减少［37］。

3 糖皮质激素对获得性免疫的影响

3.1 糖皮质激素对经典T细胞的影响 生理条件下，糖皮质激素通过GR诱导人和小鼠经典T细胞表达IL-7受体α链。机制上，GR与IL-7受体α链基因promoter结合介导其转录，此作用需要1个enhancer；糖皮质激素也诱导CXCR4表达，其作用具有节律性，有助于T细胞在夜间积聚于淋巴结和脾，增强抗感染能力［38-39］。在Tregs中特异敲除GR，导致Tregs表达IFN-γ，无法控制炎症性肠病（inflammatory bowel disease,IBD）［40］。不仅如此，GR和Foxp3协同诱导TGF-β3，TGF-β3活化毛囊干细胞中的Smad2/3，促进毛囊干细胞增殖。在Tregs中特异性敲除GR影响毛发再生［41］。

病理条件下，体内升高的糖皮质激素或者临床应用的糖皮质激素诱导经典T细胞凋亡［42］。而且糖皮质激素抑制人T细胞活化过程中NF-AT介导的COX2转录，提示GR在核内干扰NF-AT的转录激活能力［43］。并且在TCR激活过程中临床应用糖皮质激素可长久抑制CD8+T细胞的糖酵解，抑制其效应功能，增强免疫检查点PD-1表达［44］。相应地，肿瘤微环境中的糖皮质激素抑制CD8+T细胞表达IL-2、IFN-γ、TNF-α等效应因子，诱导CD8+T细胞表达多种免疫检查点分子，并且表达更多IL-10［45］。慢性束缚应激也通过糖皮质激素诱导经典T细胞表达免疫检查点TIGIT［28］。Tregs为耐受糖皮质激素诱导的凋亡效应［42］，体外地塞米松处理促进CD4+胸腺细胞和脾细胞分化为Tregs，体内应用地塞米松促进胸腺来源iTregs体外扩增和表达Foxp3，但抑制脾来源iTregs的分化［45-46］。长期应用糖皮质激素加重脓毒症CD4+T细胞的丢失、细胞因子风暴，伴有CD3+TIM3+T细胞比例升高。CD3+TIM3+T细胞高表达炎症细胞因子，体外经抗TIM3+中和抗体处理，其促炎活性更强［47］。

糖皮质激素在不同微环境下调控经典T细胞的不同作用可能与IL-2浓度有关。在哮喘患者中，IL-17A+IL-10+T细胞抵抗糖皮质激素的抑制作用，在IL-2水平低时，地塞米松促进IL-17A和IL-10表达；在IL-2水平高时，IL-17A+IL-10+T细胞转变为IL-10+T细胞［48］。另一方面，强的松处理降低SLE患者Tregs的分化特征与功能，而IL-2能逆转这一效应［49］。

3.2 糖皮质激素对B细胞的影响 生理条件下，和经典T细胞、单核细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞一样，糖皮质激素诱导B细胞表达CXCR4，缺失GR的B细胞针对T细胞依赖抗原和Ⅰ型T细胞非依赖抗原产生的抗体没有缺陷，但是针对多价Ⅱ型T细胞非依赖抗原产生的抗体有缺陷。可能B细胞在外周血和骨髓之间的迁移促进最适体液免疫［50］。病理条件下，体内升高的糖皮质激素或者临床应用的糖皮质激素可在36 h内清除30%～70%的pro-B、pre-B和不成熟的B细胞，主要通过GR诱导凋亡［51］。

3.3 糖皮质激素对DCs的影响 pDCs对糖皮质激素诱导的凋亡效应很敏感［52］。CpG活化pDCs后，pDCs抵抗糖皮质激素诱导的凋亡。CD8α+DCs能大量产生糖皮质激素，阻碍DCs的成熟［53］。慢性应激导致的体内糖皮质激素水平持续升高或者临床应用的糖皮质激素诱导DCs表达TSC22D3（也称为GILZ），TSC22D3阻断DCs的成熟和Ⅰ型干扰素反应，因而影响肿瘤免疫治疗效果［54］。

4 糖皮质激素对造血的影响

临床上，短期应用糖皮质激素能诱导造血干细胞染色质重塑，增强CXCR4表达，有助于移植后造血干细胞的归巢和造血重建［55］。糖皮质激素促进早期红系前体自我更新，增加终末分化红细胞的产生，PPAR-α激动剂存在的情况下，PPAR-α更多地与GR在染色质上共定位，有助于促红细胞生成素（erythropoietin，EPO）抵抗性贫血的恢复［56］。慢性应激诱导脾中早期红系前体和晚期红系前体都增多，GR拮抗剂mifepristone不影响早期红系前体的增加，但能逆转晚期红系前体的增加［57］。体外利用人iPS诱导小胶质细胞的过程中，长期加入糖皮质激素导致基因组不稳定、Ⅰ型干扰素信号转导增强，小胶质细胞增殖减弱、细胞衰老，说明胚胎时期髓系前体对糖皮质激素非常敏感［58］。

5 总结

早期研究糖皮质激素对免疫细胞的调节作用主要依赖于肾上腺切除、体内或体外外源补充糖皮质激素，或者利用GR拮抗剂RU486、mifepristone。这些方式影响过于广泛，且糖皮质激素具有的功能多样，作用方式与微环境密切相关，因此很多精细的调控作用和机制并不清楚，尤其是对新鉴定的免疫细胞亚群的调控作用研究较少。最近GR条件下基因敲除小鼠的应用很大程度上推动了糖皮质激素病理生理作用机制的研究，在后续研究中应该得到更多的应用。同时，近期发现免疫细胞可能是糖皮质激素的重要来源，因此条件性敲除介导糖皮质激素产生的酶对于深化相关研究也具有重要意义。另外，多组学新技术的运用也能辅助这一领域的研究。