调节性T淋巴细胞在移植免疫耐受中的作用.doc

节性T淋巴细胞在移植免疫耐受中的作用研究进展周晓慧 范慧敏 S.G. Zheng 刘中民调节性T淋巴细胞(Treg细胞在正常机体维持T淋巴细胞动态平衡和免疫耐受的机制中扮演重要角色。早在70年代初期,Gerson等就提出正常的胸腺中可能存在一群有免疫抑制能力的T淋巴细胞,但是这个观点被国际免疫学界忽略了近10年。直到1995年,Sakaguchi等才发现在自体免疫耐受中存在一类表达白细胞介素2受体链(IL-2R,CD25)的CD4+ T淋巴细胞,该类细胞以“主动”的方式参与调控免疫应答/耐受,不仅参与自身免疫耐受的调节和控制自身免疫性疾病的发生和发展,而且在肿瘤免疫和移植免疫中也发挥重要作用。除了胸腺来源的自然Treg细胞外,更多的研究发现也存在一些胸腺外分化产生的Treg细胞亚群。虽然这些不同Treg细胞的表型和功能特征基本相似,但是,它们的分化、发育和作用机制可能有所不同。另外,这些不同的Treg细胞可能有不同的效应靶细胞,或者可能有分工合作等,系统地调节机体的免疫耐受。一、自然产生的Treg细胞自然产生的Treg细胞在胸腺发育过程中产生,持续性表达CD25,大约占成熟胸腺 CD4+ CD8- 细胞的5%10%。在健康人群中,虽然10%15%的CD4+ T淋巴细胞表达CD25,但仅仅2%的CD25高表达细胞(CD25hi细胞)有免疫抑制功能。在小鼠模型中,这群T淋巴细胞也表达CD25和(或) CD45RBlo,CD25+也是小鼠的活化或效应CD4+细胞的标志。细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(CTLA4,CDl52)、GlTR、CD45RB、CDl22、CD103、CD134、CD62L、CD73、CD39和CCR4等表面标志的相对表达水平也有利于自然产生的Treg细胞的分离和鉴定,但是,这些均非Trcg细胞的特异性标志。直到2003年,研究者才发现,Foxp3是X染色体编码的转录抑制因子家族成员,可能是自然Treg细胞的特异性标记,且是控制Treg细胞分化和功能的“开关”。Foxp3是小鼠Treg细胞特异的表面标志,但在人类,Foxp3是否是Treg细胞的特异性标志尚存疑问。最近Du等研究发现,人类Foxp3有长型和短型(缺乏外显子2)两种异构体,其在循环的Treg细胞中表达量相当,但二者的功能可能不同。T淋巴细胞同时表达长型Foxp3和ROR-基因时,将抑制决定THl7细胞(产生IL-17的CD4+细胞)分化相关基因的表达,而短型Foxp3基因无此抑制作用。另外,对Foxp3的检测需要对细胞进行同定和破膜,因此,Foxp3不能用于分离活细胞并进行功能分析。两个研究小组报道了细胞表面IL-7受体链(CD127)的表达可用于区分CD25+ Treg细胞和CD25+活化T淋巴细胞,这群CD127低表达的细胞(CD127low细胞)是具有抑制功能的,他们也认为细胞表面CD127的表达可代替Foxp3用于人外周CD4+CD25- Treg细胞的准确鉴定和纯化。也有文献报道利用细胞表面标志CD4+CD25+CD127low对活的CD4+ Treg细胞进行分类和鉴别,该表型的Treg细胞占正常个体CD3+ CD4+细胞的5%12%,明显高于(CD125hi Treg细胞的比例(3%5%),这些细胞表达高水平的Foxp3和CTLA4,具有免疫抑制功能,且对T淋巴细胞抗原受体(TCR)的刺激呈现弱的免疫反应。二、诱导产生的Treg细胞目前已经发现,Treg细胞和效应性T淋巴细胞可以在不同条件下由同一前体细胞分化而来,该类细胞称为诱导Treg细胞(iTreg细胞)。在体外,未成熟的树突状细胞(CD)、转化生长因子(TGF-)、IL-10等可诱导外周CD4+CD25- T淋巴细胞转变为iTreg细胞,TGF-是一种非常重要的免疫抑制性细胞因子,它在Treg细胞的分化、扩增和抑制等方面均起十分重要的作用。Zheng等发现,TGF-能够诱导CD4- CD25-细胞变成TH3样细胞,并且表达Foxp3,单次输注TH3样细胞能够显著推迟同种异体心脏移植排斥的发生时间。Zheng等证明,在体外TGF-诱导的Treg细胞能够通过“感染性耐受”的机制直接使常规的CD4+ CD25-细胞分化成为新一代的CD4+ Treg细胞,从而诱导长期的免疫耐受,在体内也有相似的感染性耐受机制存在。产生这些“感染性耐受”机制的原因可能是这些Foxp3-iTreg细胞首先作用于DC,然后使这些DC变成耐受性DC,这些耐受性DC在抗原的刺激下会诱导新的CD4+细胞分化成为新一代的Treg细胞(待发表的数据)。这些TGF-诱导的iTreg细胞与自然的Treg细胞之间的联系尚未确定。最近一些研究发现,在不同细胞因子存在的条件下,TGF-也可促进TH17细胞的分化。DC可用于Treg细胞的诱导和扩增。Yamazaki发现,在DC参与下扩增的抗原特异性Treg细胞可抑制小鼠移植物抗宿主病(GVHD),这种抑制活性在用于扩增Treg细胞的DC的小鼠品系中最为活跃,且扩增所得的Treg细胞持续表达高水平的Foxp3,只需少量细胞即能在混合淋巴细胞反应中发挥抗原特异性抑制作用。最近Razmara等报道,细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4融合蛋白(CTLA4Ig)能将幼稚的CD4+ CD25- T淋巴细胞转化为CD4+ CD25+ Treg细胞,该作用依赖于抗原提呈细胞。iTreg细胞缺乏区别于其它T淋巴细胞的特异性表面标志,主要是通过其分泌的抑制性细胞因子来鉴别。Foxp3在这些细胞的发育和诱导中是否有作用.目前尚不清楚,但是Zheng等最近的研究发现它们之间可能存在关系。三、Treg细胞在移植免疫耐受中的作用有效的免疫抑制剂可阻止移植物被排斥,但远期疗效有限.且会诱发严重的致命性感染和肿瘤。操控Treg细胞可能成为有效模拟自我耐受的治疗策略之一。Treg细胞经过TCR活化后,能够抑制CD4+ T淋巴细胞、CD8+ T淋巴细胞以及DC等免疫细胞的免疫应答,并可能避免长期使用免疫抑制剂引起的不良反应。自然产生的Treg细胞的确切免疫抑制机制尚不清楚。在体外,Treg细胞抑制效应性T淋巴细胞的增生需依赖于细胞的直接接触,也有人认为这种抑制效果依赖于TGF-或者TGF-信号。也可能细胞接触机制还需要第三方细胞如抗原提呈细胞(APC),和细胞因子进一步的修饰来直接抑制其它细胞,或者将其诱导为Treg细胞,然后通过间接途径达到免疫抑制效果。但在临床实际中,几个因素限制了自然CD4+ CD25+ Treg细胞的应用。第一,它的数量太少,尤其是在人类,而且新鲜分离的CD4+ CD25+ T淋巴细胞对APC的刺激无反应,第二,在体外多轮扩增后,它的抑制效果可能会减弱或消失。另外,Zeigler等也发现自然CD4+ CD25+ Treg细胞在一定的环境下甚至能够分化成为效应性T淋巴细胞。而且,Strober等发现,在IL-6刺激下,自然CD4+ CD25+细胞可转化为致炎性的THl7细胞。Zheng等也有相似的发现,而且在相似的条件下,TGF-诱导的iTreg细胞并不向THl7细胞转化。体外诱导足够数量且具有抗原特异性的Treg细胞,可能成为防止移植器官遭排斥的另外一个途径。目前,越来越多的研究发现,体外诱导和扩增的CD4+CD25+ Treg细胞能够诱导供者特异性的免疫耐受。Zheng等发现,在体外用IL-2和TGF-诱导的小鼠Treg细胞能够延长主要组织相容性复合物(MHC)不匹配的心脏移植物的存活时间,单次注射Treg细胞能够在受者体内诱导长期的抗原特异性无反应性,这种耐受效果可能与转移的Treg细胞“教育”供者CD4+细胞发展为CD25+细胞有关。另外,通过供者DC来扩增抗原特异性的CD4+ CD25+ Treg细胞也可能成为移植保护的一个重要手段。Jiang使用人HLA同种抗原peptide和自体单核细胞来源的DC反复刺激纯化入CD4+ CD25+ T淋巴细胞,后者具有间接的同种特异性,可抑制CD4+细胞对同种抗原的间接和直接反应。研究证明,西罗莫司能够用于选择性扩增CD4+ CD25+ Foxp3+ Treg细胞,这些扩增的Treg细胞在体外能够抑制同基因T淋巴细胞的增生,在体内能阻止同种移植物被排斥。也有报道,西罗莫司能够直接诱导或者促进Foxp3+ Treg细胞的产生,并且抑制THl7细胞的分化。但是,西罗莫司对Treg细胞作用的确切机制目前尚不清楚。四、Treg细胞与TH17细胞研究发现.病理性的TH17细胞与保护性的CD4+CD25+ Treg细胞在功能和产生上都是对抗的的,前者以表达RORt为特征。虽然最近也有报道,RORt缺陷并不完全阻断TH17细胞相关细胞因子表达,IL-6和TGF-可诱导TH17细胞高表达ROR,ROR缺陷会导致IL-17表达减少。在不同细胞因子存在的情况下,TGF-可诱导naive T淋巴细胞成为效应性T淋巴细胞或者Treg细胞。比如,存在IL-2,TGF-将诱导Foxp3表达和Treg细胞的分化,但是存在高水平的IL-6时,TGF-诱导效应性TH17细胞的产生。在稳定或者没有炎症侵犯的情况下,免疫系统产生的TGF-会抑制效应性T淋巴细胞的产生,同时诱导Foxp3+ Treg细胞产生,从而维持免疫耐受。然而,感染或者炎症时,Toll样受体激活的免疫系统产生的IL-6就会抑制TGF-诱导的Treg细胞的产生,并诱导主要由THl7细胞参与的致炎的T淋巴细胞反应。Xu等发现,纯化的CD25+ T淋巴细胞激活之后产生大量的可溶性TGF-,在有IL-6的情况下与CD4+ CD25- Foxp3-细胞共培养,可诱导后者分化为THl7细胞,而且CD4+ CD25+ Foxp3+细胞一旦激活,在无外源性TGF-但是有IL-6存在时,自身可分化为TH17细胞。这说明CD4+ CD25+ Foxp3-Treg细胞可作为THl7细胞的诱导剂,或者自身分化为THl7细胞。在体内阻断这些关键的细胞因子,尤其是IL-6,可能会使TH17细胞向Treg细胞表型转化,抑制自身免疫性疾病,且阻止移植物的排斥。另外,值得注意的是,注射自然的Treg细胞到含有高水平致炎症因子的环境(比如自身免疫性疾病和接受器官移植的患者等),如果它们在体内转化成为“致病性”THl7细胞,这将会对利用Treg细胞进行治疗带来影响。最近有文献报道一些重要的细胞因子,如IL-23、IL-27和IL-35等在THl7细胞和Treg细胞分化存活过程中的作用。IL-23是小鼠和人的THl7细胞扩增和存活的重要因子,IL-23仅在炎症刺激时分泌,小鼠缺乏IL-23时几乎没有THl7细。Niedbsla等发现,抗炎症细胞因子IL-35可通过抑制THl7细胞的发育并扩增Treg细胞来抑制炎症反应。IL-27既可抑制具有保护性的Treg细胞,也可抑制病理性的THl7细胞,但抑制二者的作用机制不同,IL-27通过信号传导与转录因子-1(STAT-1)信号抑制THl7细胞,对iTreg细胞的抑制作用可能通过其它的STAT信号,例如STAT-3。有关Treg细胞与THl7细胞之间的相互关系和细胞因子在其中的作用机制,以及它们在免疫排斥/耐受中的作用还需要进一步的研究。五、展望许多研究显示,Treg细胞用于诱导移植免疫耐受具有很大潜力,这种治疗需要从移植受者外周血中分离或者诱导并扩增供者抗原特异性的Treg细胞。为了避免输入效应性T淋巴细胞给患者带来的风险,须使用CD4+ CD25hi或者CD4+ CD25+CD127low Treg细胞,并且选择抗原特异性的Treg细胞来诱导供者抗原特异性免疫耐受,这样有利于机