树突状细胞在调节性T细胞产生中的作用.doc

树突状细胞在调节性T细胞产生中的作用【关键词】 树突状细胞树突状细胞（Dendritic cells, DCs）是一类重要的专职抗原提呈细胞，虽在体内的数量较少，但具有超强的抗原提呈能力，而且能够活化初始T细胞(Naive T cells)，在免疫应答的诱导中具有独特的地位。DCs既能诱导有效的免疫应答，同时在诱导免疫耐受中也十分重要。在中枢耐受中，胸腺内的DCs可以通过阴性选择清除自身反应性T细胞。近年来，越来越多的证据表明，DCs在外周耐受中也起着关键性的作用，可以通过诱导效应性CD4+T或者CD8+T细胞的无能，促进调节性T细胞（T regulatory cells，Treg）的分化来调控针对自身抗原的外周耐受。DCs的来源、表型和成熟状态都具有多样性和异质性，DCs的耐受功能可能依赖于其某一成熟阶段或者是某一亚群1。本文就DCs在诱导产生Treg中的作用和应用进展做一简要综述。1 DCs的分化和发育2 骨髓中CD34+的造血干细胞可以分化成髓系祖细胞（CMP）和淋巴祖细胞（CLP）。CMP又可分化产生髓系DCs（Myeloid DCs）、单核细胞和粒细胞；CLP又可分化产生淋巴系DCs（Lymphoid DCs）、T细胞和NK细胞。在外周血中存在的DCs前体细胞包括4类，其中来源于CMP的有3类，都为CD11c+亚群，分别为郎格尔汉斯细胞（Langerhans）、前体细胞（CD11c+CD1a+）、间质细胞前体细胞（CD11c+CD1a-）和CD14+单核细胞（preDC1），来源于CLP的为preDC2。在没有抗原刺激的情况下，不成熟的树突状细胞（imDCs）可以沿着骨髓、血液、非淋巴组织、淋巴组织和引流淋巴结进行迁移。在迁移过程中，imDCs可以摄取凋亡细胞，递呈自身抗原给T细胞，诱导免疫耐受。在微生物感染的情况下，imDCs可以通过表达的受体（如TOLL受体）识别抗原，并分化成熟，迁移到淋巴结，在T细胞区与抗原特异性T细胞作用，诱导初次免疫应答。2 Treg的概述 免疫耐受除了克隆清除、克隆无能和免疫忽视等被动机制外，Treg介导的主动机制正越来越受到重视，它是维持自身耐受的重要机制。Treg是一类增殖能力低、具有免疫抑制功能的细胞亚群。多年来，由于缺乏明确的表面标志，是否存在Treg亚群一直有争议。近期研究发现了一批具有调节功能的T细胞亚群，如CD4+CD25+Treg、Th3、Tr1等3。根据其来源、特异性及效应机制，Treg可划分为天然性调节性T细胞和获得性调节性T细胞。CD4+CD25+Treg属于前者，而Th3和Tr1属于后者。Treg的抑制作用有的是通过Treg与效应细胞之间的相互接触方式实现的，有的是通过分泌的细胞因子如IL10或者TGF的作用实现的4。3 DCs在不同类别Treg产生中的作用3.1 DCs在胸腺来源的CD4+CD25+Treg产生中的作用 在正常人和小鼠的外周血和脾脏组织的CD4+T中约有5%10%的CD4+CD25+Treg，新鲜分离的这类细胞组成性表达IL2R（CD25）、IL2R（CD122）、CTLA4（CD152）及高水平的CD44和中/低水平的CD45RB5。CD4+CD25+Treg活化后不扩增，具有免疫无能和免疫抑制两大功能，可以分泌IL10和TGF等具有一定免疫抑制功能的细胞因子，但是它们的免疫调节作用是细胞因子非依赖性的，可能通过和效应细胞直接接触发挥免疫调节作用，并且这种作用为抗原非特异性，不具有MHC限制性6。CD4+CD25+Treg发育的确切机制尚不清楚，但是胸腺和自身抗原对于这类细胞的产生是十分重要的。那么，DCs在这类细胞的产生过程中究竟扮演着什么角色呢？Itoh等7提出了另类阴性选择假说，即未成熟T细胞在胸腺中经历阴性选择时，一类CD4+T细胞对自身MHC/抗原肽分子有适度的亲和力，既不至于因为过高的亲和力而被阴性选择掉，又能够表达CD25，发育成具有免疫抑制功能的CD4+CD25+Treg。研究表明，来源胸腺的CD4+CD25+Treg的产生，不需要和专门的DCs相互作用，而主要与胸腺内皮细胞和自身抗原有关，但是目前还不能排除CD4+CD25+Treg是在外周和DCs相互接触后分化的可能性，而且它在外周的长期存在依赖于自身抗原和CD28B7、CD40CD40L协同刺激分子的慢性刺激8，9。3.2 DCs在Tr1和Th3产生中的作用 Tr1和Th3属于获得性调节性T细胞，由外周成熟的T细胞在特定条件下诱导分化而来，也可以直接由CD4+CD25+Treg分化而来。相对于CD4+CD25+Treg，Th3和Tr1针对的不是胸腺表达的抗原，而是如食物、细菌等病原体和自身抗原等抗原。在IL10存在的条件下，可以诱导慢性活化的CD4+T细胞产生Tr1，而IL4及髓磷脂碱性蛋白（MBP）可以诱导Th3的产生，Tr1和Th3要通过抗原反复刺激诱导产生。Tr1具有低增殖力，可以分泌高水平的IL10和低水平的IL2，Th3主要分泌高水平的TGF。 Treg的产生除了和协同刺激信号、细胞因子有关外，DCs在Treg诱导分化中也有重要的作用。静止的未成熟DCs刺激初始T细胞增殖的能力比较差，通常诱导产生调节性T细胞。一般认为，DCs诱导产生效应性T细胞还是调节性T细胞在很大程度上取决于其成熟状态，即DCs/imDCs的比例10。如果能控制DCs的成熟状态，就有可能使T细胞的活化阶段发生转化。在缺乏炎性刺激时, imDCs保持不成熟状态，能够吞噬正常细胞代谢中的凋亡细胞，然后迁移至区域性淋巴小结中，这一过程可以通过表达CCR7而加强。在区域性淋巴小结中，未致敏的T细胞遇到imDCs提呈的抗原，可以分化为调节性T细胞而不是效应性T细胞11。imDCs虽然可以摄取自身抗原，但是其递呈抗原的能力不强，因此有观点认为，在淋巴结中定居着一类特殊的DCs，专门负责刺激调节性CD4+T和CD8+T细胞的产生12。imDCs不仅能够诱导针对自身抗原的Treg细胞，而且还可以诱导针对外源抗原的Treg，如用流感基质肽段冲击imDCs，可以产生CD8+Tr细胞，抑制抗原特异性的CD8+T的杀伤活性13。 总之，调节性T细胞的产生依赖于所处的环境，在一定的环境下，T细胞遇到自身或外源抗原，由于DCs表面的协同刺激分子的表达改变或者细胞因子的格局变化使得T细胞分化为调节性T细胞。有关DCs诱导Treg的分子机制还不很清楚，可能与imDCs与Treg形成的免疫突触有关。4 不同成熟度的DCs在Treg产生中的作用4.1 半成熟DCs的提出及其在Treg产生中的作用 从功能上可以将DCs分为不成熟DCs和成熟DCs。最近研究发现，成熟的DCs也可以诱导调节性CD4+T细胞，这暗示着可能存在针对DCs成熟起决定性作用的信号，决定着DCs是履行免疫功能还是耐受功能。这种决定性的信号可能是某些炎症细胞因子。因此，有人提出存在半成熟DCs，这种DCs高表达MHC类分子和协同刺激分子，低表达炎性因子如IL12、TNF等，有些能表达IL1014。相对地，高表达MHC分子、协同刺激分子和炎性细胞因子的DCs定义为完全成熟DCs。 按照这个概念，又可以将DCs分为不成熟DCs、半成熟DCs和完全成熟DCs。存在于外周组织的DCs，例如表皮的郎格尔汉斯细胞（LCs）是不成熟的DCs，也是一种静息状态的哨兵细胞。这类细胞最重要的一个特点就是内吞作用。在没有病原感染和炎症刺激的情况下，不成熟DCs可以通过v3整合素、v5整合素或者CD36受体的作用，内吞凋亡细胞的成分并且递呈给CD4+T细胞，在体内诱导T细胞克隆的无能。这些不成熟DCs表达低水平的MHC和MHC类分子，不表达协同刺激分子和IL12、IL10、TNF等细胞因子。 当外周组织如皮肤被病原体入侵且发生炎症反应时，DCs在病原体的诱导下开始活化并迁移至淋巴结。但是，在无病原体入侵的健康状态下，DCs也会发生自发的迁移，这类迁移DCs又被称为隐蔽细胞（Veiled cells），它们在诱导Treg的过程中也发挥重要的作用。按照半成熟DCs的理论，隐蔽细胞实质上就是一类半成熟DCs，它们和定居于组织的imDCs在表型和功能上都有差异。例如，表皮的郎格尔汉斯细胞为了能够迁移出皮肤，将下调锚受体（如6整合素），使之能够从周围的角化细胞中分离。同时，趋化因子受体CCR7也被诱导表达，使郎格尔汉斯细胞能通过传入淋巴进入淋巴小结15。此外，这些细胞还将上调MHC类分子和协同刺激分子的表达，但是不产生IL12或者其他的炎症细胞因子。因此，在无病原体入侵的健康状态下，迁徙DCs诱导免疫耐受的过程需要DCs的部分成熟，即半成熟状态。那么究竟是什么信号促使DCs的自发迁移？诱导免疫和诱导耐受的DCs细胞的成熟差异是什么？这些问题还有待解决1。 完全成熟的DCs高表达MHC分子和协同刺激分子如B7，同时还能够产生大量的炎性细胞因子，如IL12、TNF、 IL1、IL6和NO。诱导DCs产生细胞因子和完全成熟的信号，可能和微生物的识别有关。DCs上的TLRs（Tolllike receptors）可以识别病原相关分子模式；另外，补体、补体受体、抗体和FcR也可能间接识别这些刺激信号16。 在一定条件或刺激下，不成熟DCs、半成熟DCs和完全成熟DCs可以发生成熟状态的转变。例如不成熟的DCs在肠道菌群、凋亡细胞、丝状血凝素（FHA）或者TNF的诱导下可以转变成半成熟DCs，诱导分泌IL10的CD4+调节性T细胞的产生。此外，LPS刺激或者加强CD40CD40L信号通路的作用可以促进半成熟或者不成熟DCs分化为完全成熟的DCs，并且可以诱导Th1的作用。皮下注射半成熟DCs可以使TLR4识别其内源性配体如纤维蛋白原以及热休克蛋白60和70，可以使注射的半成熟DCs完全成熟14。4.2 成熟DCs在Treg产生中的作用 DCs诱导产生效应性T细胞还是调节性T细胞很大程度上取决于静息的、不成熟的DCs与活化的、成熟的DCs的比例。imDCs可以诱导Treg的形成来介导免疫耐受，但是Treg细胞在外周的功能维持却依赖于成熟的APCs尤其是DCs对抗原的递呈17。此外，Treg细胞的动态平衡依赖于CD154和CD28参与的信号途径，而在缺乏炎性刺激的情况下，CD154和CD28的配体CD40和CD80/CD86，只在DCs上表达，不在巨噬细胞、B细胞或者上皮细胞表达18，因此，成熟DCs在调控外周T细胞耐受中也有一定作用。也有报道提出，成熟DCs在一定的条件下也可以诱导调节性CD4+T的产生19。5 DCs的特定亚群在Treg产生中的作用 近年来，随着对免疫耐受和DCs的研究深入，有人提出耐受型DCs的说法，即认为这类DCs具有诱导免疫无能和Treg产生的作用。是否所有定居于组织的DCs都有潜力变成耐受型的DC，是否DCs诱导耐受的功能只是某类DCs的亚群所具有的？这些问题还存在很大的争议。Huang等20从肠系膜淋巴结和派氏集合淋巴结中的T细胞区中分离出一类DCs，包含有凋亡细胞的碎片，体外提呈抗原的能力很弱，推测可能和诱导自身抗原耐受有关。此外，来源于肝脏的DCs可以分泌高水平的IL10，并且选择性诱导Tr1和Th2。但是，这些DCs诱导Treg产生或者免疫无能的能力，可能只是DCs的不同功能，是否存在一个特定的DCs亚群，专门地负责诱导和维持外周耐受还有待研究1。下面简要介绍几类具有诱导免疫耐受功能的特殊DCs。5.1 CD11clowCD45RB+DCs在Treg产生中的作用 在体外，用GMCSF、TNF、IL10培养骨髓祖细胞，能够诱导出一类独特的DC细胞，即CD11clowCD45RB+DCs。这类细胞表达低水平的CD11c、CD11b、DEC205，不表达CD8和B220，但是特异性表达CD45RB。这类细胞显示出不成熟的表型，可以产生高水平的IL10。CD11clowCD45RB+DCs可以在体外特异性地诱导Tr1的分化，而且由此产生的免疫耐受具有可转移性，因此CD11clowCD45RB+DCs代表一类DCs，具有稳定的耐受型表型，可以下调T细胞的活化21。5.2 IL10调整的DCs在Treg产生中的作用 在DCs成熟的过程中，加入IL10可以导致DCs表型的改变，致使抗原特异性T细胞的增殖受到抑制，分泌IL2和IFN的量减少，CD25表达下调等。过去曾认为这个过程和Treg有关，现在发现可能是诱导了T细胞的无能，而不是诱导Treg的产生。IL10可以调整不成熟DCs的功能并且抑制它们的分化，而IL10对于成熟的DCs没有作用。用IL10调整的DCs在诱导T细胞的无能时不需要反复刺激，甚至只需要和效应T细胞接触一次即可，且抑制方式为抗原特异性10，11。5.3 CD8+DCs在Treg产生中的作用 有人从小鼠的脾脏中分离出一类特殊的DCs亚群，这些DCs表达CD8和CD95L，在混合淋巴细胞反应中可以诱导T细胞的凋亡，命名为淋巴DCs22。但是，也有研究发现，CD8+DCs产生高水平的IL12，展现出诱导Th1的能力。此外，表达CD95L的DCs也表达DEC205受体，这个受体也可以作为耐受型DCs的一个标志。人类的淋巴DCs也可以使初始T细胞朝着产生IL10的T细胞分化23。6 展望 近年来，人们对Treg和具有耐受功能的DCs都进行了广泛的研究，取得了很大的进展。DCs诱导的免疫调节作用已经开始应用到抑制移植排斥反应、治疗自身免疫性疾病以及体内外诱导抗肿瘤免疫中，但是在耐受型DCs的免疫生物学特性以及人工设计这类细胞作为治疗工具方面还存在很多不明确的地方，例如Treg的确切作用机制、各种Treg之间的关系、Treg是如何分化的、其特异性膜表面分子标志是什么、DCs在诱导T细胞无能与Treg上的差别与联系等。尽管如此，作为一种保护性免疫，DCs为抗原特异性的免疫监视和自身免疫的调理提供了可能性。随着对DCs在耐受诱导和Treg作用方面研究的深入，其应用也不局限于移植排斥和自身免疫疾病，也可以应用于针对其他抗原的耐受。有些病原体的持续性感染，如乙肝病毒、单纯疱疹病毒、巨细胞病毒等，可能会破坏DCs的成熟，降低免疫效率或者诱导免疫耐受，这时通过对DCs的人工操作或者抑制Treg的产生，可以提高免疫效应，有效清除病原体。此外，有些病原体感染对机体的损害主要是因为过强的免疫反应造成免疫病理损害，如果能诱导Treg的产生则可能有缓解作用。因此，耐受型DCs和Treg不仅在免疫学的理论研究上有很大的价值，同时在临床治疗上也具有广阔的应用前景。【参考文献】 1Groux H, Fournier N, Cottrez F. Role of dendritic cells in the generation of regulatory T cells J . Semin Immunol, 2004;16(2):99106.2Liu Y J. Dendritic cell subsets and lineages, and their functions in innate and adaptive immunity J . Cell, 2001; 106(3):259262.3Roncarolo M G, Levings M K. The role of different subsets of regulatory cells in controlling autoimmunity J . Curr Opinion Immunol, 2000; 12(6):676683.4Bluestone J A,Abbas A K. Natural versus adaptive regulatory T cells J . Nature Reviews Immunology, 2003; 3(3):253257.5Detlef D, Hedi P, Susanne B et al. Ex vivo isolation and characterization of CD4+CD25+T cells with regulatory properties from human blood J . J Exp Med, 2001; 193(11):13031310.6Jonuleit H, Schmitt E, Stassen M et al. Identification and functional characterization of human CD4+CD25+T cells with regulatory properties isolated from peripheral blood J . J Exp Med, 2001; 193(11):12851294.7Itoh M, Takahashi T, Sakaguchi N et al. Thymus and autoimmunity: production of CD4+CD25+ naturally anergic and suppressive T cells as a key function of the thymus in maintaining immunologic selftolerance J. J Immunol, 1999; 162(9):53175326.8Ermann J, Szanya V, Ford G S et al. CD4+CD25+T cells facilitate induction of T cell anergy J. J Immunol, 2001; 167(8):42714275.9Kumanogoh A, Wan X, Lee L et al. Increased T cell autoreactivity in the absence of CD40CD40 ligand interactions: a role of CD40 in regulatory T cell development J. J Immunol, 2001; 166(1):353360.10Jonuleit H,Schmitt E,Stein B K et al. Dendritic cells as a tool to induce anergic and regulatory T cells J.Trends in Immunology, 2001; 22(7):394400.11Jonuleit H, Schmitt E, Schuler G et al. Induction of interleukin 10producing, nonproliferating CD4+T cells with regulatory properties by repetitive stimulation with allogeneic immature human dendritic cellsin process citation J. J Exp Med, 2000; 192(9):12131222.12Inaba K, Turley S, Yamaide F et al. Efficient presentation of phagocytosed cellular fragments on the major histocompatibility complex class II products of dendritic cells J. J Exp Med, 1998; 188(11):21632173.13Dhodapkar M V, Steinman R M, Krasovsky J et al. Antigenspecific inhibition of effector T cell function in humans after injection of immature dendritic cells J. J Exp Med, 2001; 193(2):233238.14Lutz M B,Schuler A. Immature, semimature and fully mature dendritic cells: which signals induce tolerance or immunity J. Trends in Immunology, 2002; 23(9):445449.15Randolph G J. Dendritic cell migration to lymph nodes: cytokines, chemokines, and lipid mediatorsJ . Semin Immunol, 2001; 13(5):267274.16Reise S C.Dendritic cells as sensors of infection J. Immunity, 2001; 14(5):495498.17Blankenstein T, Schuler T. Crosspriming versus crosstolerance: are two signals enough J. Trends in Immunol, 2002; 23(4):171173.18Roncarolo M G, Levings M K, Traversari C et al. Differe