(介绍)调节性T细胞研究进展

1、提要:调节性T细胞是不同于Th1和Th2的具有调节功能的T细胞群体,因其具有免疫抑制作用,近来受到人们的广泛关注,本文综述调节性T细胞近来的研究进展。关键词:调节性T细胞;细胞因子;免疫调节性T细胞是不同于Th1和Th2的具有调节功能的T细胞群体,具有免疫抑制功能,在多种免疫性疾病中起重要的调节作用,成为近年来免疫学领域研究的重要内容。1 调节性T细胞分类调节性T细胞(Tr在体内外具有调节功能,根据其表面标记、产生的细胞因子和作用机制的不同,Tr可分为CD4+CD25+Tr细胞、Tr1和Th3等多种亚型。1.1 CD4+CD25+Tr目前研究得较为清楚的亚型为CD4+CD25+Tr。研究表明,

2、在正常人和小鼠的外周血及脾脏组织的CD4+T细胞中约有5%10%的细胞持续表达CD25分子(IL-2受者链,同时这一亚群是CD45RB分子低表达的。CD4+CD25+Tr具有免疫无能性和免疫抑制性两大功能特性。其免疫无能性表现在对高浓度IL-2的单独刺激,固相包被或可溶性抗CD3单抗,以及抗CD3单抗、抗CD28单抗的联合作用呈无应答状态,也不分泌IL-2。当经TCR介导信号刺激并有高浓度外源IL-2存在的情况下,CD4+CD25+Tr可活化并增殖,但其增殖程度较CD4+CD25-T细胞弱很多。CD4+CD25+Tr的免疫抑制性表现在经TCR介导的信号刺激活化以后能够抑制CD4+和CD8+T细

3、胞的活化和增殖。1.2 Tr1 Tr1是另一类亚型的CD4+Tr。在IL-10存在的情况下,可通过异源抗原活化的人类T细胞经克隆产生,IFN-可增强IL-10诱导产生Tr1的能力。另外,抗原与CD2共刺激可通过IL-10非依赖途径诱导产生抗原特异性Tr,产生大量IL-10,并具有调节功能。最近Kemper等研究发现,在IL-2存在的情况下,人CD4+T细胞与CD3和补体调节剂CD46结合诱导生成Tr1特异性细胞因子表型的T细胞。这种细胞增殖能力强,并具有旁观者抑制效应和免疫记忆力。Tr1与Th1 和Th2之间的区别于Tr1可产生高水平的IL-10,中等量的TGF-、IFN-和IL-5,少量的I

4、L-2,不产生IL-4。刺激TCR不能使Tr1有效增殖,有研究显示IL-15对于刺激Tr1在体外增殖至关重要。Tr1抑制免疫反应的主要机制依赖于产生具有免疫调节功能的细胞因子如IL-10和TGF-。1.3 Th3 Th3型CD4+Tr是在研究口服耐受机制的过程中发现的,Th3主要分泌TGF-,对Th1和Th2都具有抑制作用。Th3可从IL-4缺陷小鼠产生,显示Th3是与Th2不同的一种独特类型。TGF-、IL-4、IL-10可促进TCR转基因小鼠Th前体分化为Th3。低剂量抗原口服诱导产生Th3,同时口服IL-4可促进Th3的产生。由于不成熟树突状细胞(DC在体外诱导产生的CD4+Tr和体内诱

5、导产生的CD8+Tr与Tr1具有相同的特性,即都产生高水平的IL-10,但不产生IL-4或IL-2。然而,与Trl比较,不成熟DC诱导产生的CD4+Tr在体外的抑制活性不依赖于IL-10。并且,由不成熟DC在体外诱导产生的CD4+Tr通过抗原非依赖机制直接抑制成熟Th1的增殖反应,该过程需要细胞与细胞之间的接触,并可被外源性的IL-2所抑制。因此,从功能上讲,这些Tr更类似于上述的CD4+CD25+Tr。目前还不清楚CD4+CD25+Tr与Trl之间的关系,有人认为它们可能是处于不同分化阶段的同一Tr亚型,CD4+CD25+Tr可能来源于胸腺部分分化的T细胞,并在外周遇到抗原时最终分化为产生I

6、L-10和TGF-的Trl。但较多倾向认为CD4+CD25+Tr与Tr1是两种不同的细胞亚型,有研究观察到小鼠CD4+CD25+Tr属于CD45RBlow群体,而Tr1在体外由CD45RA+初始细胞分化而来。2 调节性T细胞的分离、纯化及克隆扩增方法获得大量的调节性T细胞是对其进行研究的前提,正常情况下淋巴结、脾脏及外周血存在一定数量的CD4+CD25+Tr,可通过CD标记,免疫磁珠分选法获得大量CD4+CD25+Tr。Trl主要通过克隆扩增的方法获得,较为复杂。2.1 CD4+CD25+Tr的分离、纯化制备单个细胞悬液,以T细胞纯化柱分离小鼠淋巴结或脾脏T淋巴细胞,以抗-CD8-FITC抗体

7、和抗FITC标记磁珠相结合的阴性选择法剔除CD8+T细胞,再以抗-CD25-FITC抗体和抗FITC标记磁珠相结合的阳性选择法选出CD25+T 淋巴细胞。也可采用CD4+T细胞亚型纯化柱分离得到CD4+T细胞,再结合抗-CD25-FITC 抗体,以流式细胞仪分选出纯化的CD4+CD25+T细胞。2.2 Trl的克隆、扩增Groux等较早克隆扩增成功人和小鼠Tr1,人Trl是在外源性IL-10存在情况下,以外源性单核细胞刺激人外周血CD4+T细胞,10 d后,以流式细胞仪筛选出单个CD4+T细胞克隆并接种于培养孔,加入经照射的饲养细胞(JY,105/ml,PBMC,106/ml,以10U/ml的

8、rIL-2和高剂量交叉结合的抗-CD3单抗(100g/ml反复刺激扩增。小鼠Trl 克隆通过有限稀释法获得,培养基中加入OVA(2 mo/L和经照射的脾APC(107/ml,以IL-2(20 U/ml和IL-4(20 U/ml刺激进行扩增。3 调节性T细胞作用机制活化的CD4+CD25+Tr主要通过接触抑制的方式抑制T细胞的活化和增殖。另外,CD4+CD25+Tr还可分泌细胞因子IL-10和TGF-抑制免疫反应。CD4+CD25+Tr接触抑制的机制在于该细胞表达CTLA-4,CTLA-4跨膜分子胞内段携带免疫受者酷氨酸抑制基序(ITIM,与B7配接后传递抑制信号,抑制T细胞的增殖和活化,用抗C

9、TLA-4单抗可阻断CD4+CD25+Tr的抑制作用。前已提及,Trl发挥免疫调节作用主要是通过分泌IL-10和TGF-来实现的,IL-10和TGF-都是具有免疫抑制作用的细胞因子,二者抑制效应广泛。IL-10可通过直接和间接机制明显降低抗原特异性T细胞增殖。IL-10对T细胞的直接作用包括抑制IL-2的产生以及延长细胞增殖周期。间接机制包括下调MHC 类分子的表达、下调单核细胞CD80和CD86的表达以及T细胞共同刺激分子CD28的配体。并且,通过抑制APC,IL-10有效抑制IL-12的产生,而IL-12是Thl细胞分化的关键因子。IL-10还可阻止T细胞受体介导的CD4+T细胞活化。以I

10、L-10处理T细胞导致持久的抗原特异性T细胞无反应,以抗CD3和CD28抗体重新刺激细胞不能逆转IL-10诱导的T细胞无能,加入外源性的IL-2也不能逆转IL-10诱导的T细胞无能。除了主动抑制T细胞增殖,在特定条件下,IL-10可诱导Trl的分化,人和小鼠CD4+T细胞在IL-10存在时经慢性活化可产生Trl,增强Trl的抑制作用。IL-10对其他炎症细胞也具有较强的抑制作用,可抑制单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞及嗜酸粒细胞产生前炎症因子和趋化因子,并可抑制单核细胞产生IL-10,提高IL-1和IL-1的自然拮抗剂IL-1RA的产生。IL-10还可抑制APC HLA-DR及多种共同刺激分子如

11、CD54、CD80和CD86的表达。IL-10还可通过抑制嗜酸粒细胞表达CD40发挥抗过敏效应,导致嗜酸粒细胞加速凋亡。在体内,IL-10表现出较强的免疫抑制和抗炎效应,在内毒素血症、自身免疫性甲状腺炎以及过敏原诱导的气道炎症小鼠模型中,IL-10都表现出保护作用。TGF-从三个方面对免疫功能起抑制作用:一是抑制免疫效应细胞的增殖;二是抑制免疫效应细胞的分化和活性;三是抑制细胞因子的产生及其免疫调节作用。将TGF-加入到非纯化入T淋巴细胞培养基抑制IL-2依赖性ConA诱导的增殖,同时T细胞表达的IL-2R和CD71下降。TGF-可使葡萄球菌毒素刺激的鼠CD8+T细胞毒性减低90%。混合淋巴细

12、胞反应开始加入TGF-可抑制细胞溶解效应细胞的产生,加入IFN-可逆转该效应。TGF-抑制新鲜分离的T细胞IL-4及IFN-的产生。4 调节性T细胞的应用前景Tr所具有的免疫抑制特性使得其在自身免疫性疾病的调节中具有广泛的应用前景,具有许多研究显示调节性T细胞在Th1或Th2介导的疾病中具有良好效果。4.1 炎症性肠病在炎症性肠病(IBD小鼠模型,同时输入Trl细胞和致病性CD4+CD45RBhiT细胞可抑制严重免疫缺陷小鼠IBD的形成。该研究同时证实Trl必须在体内被活化才能发挥调节作用,因为只有在接受的抗原可被Trl识别的小鼠中才能阻止IBD的形成。Trl克隆抑制免疫反应的特性与CD45R

13、BlowCD4+T细胞相似,后者也可通过IL-10和TGF-依赖机制抑制IBD。4.2 移植免疫诱导免疫耐受是移植成功的关键,Tr在移植耐受中起重要调节作用。Taylor 等研究显示,CD4+CD25+Tr在移植物抗宿主病(GVHD的发生过程中起重要作用,在数个动物品系的组合中,不论全身放射剂量如何,去除供者T细胞接种物中CD4+CD25+Tr 或移植前去除受者CD25+T细胞将导致GVHD的升高。输注新鲜纯化的供者CD4+CD25+Tr 和等量的CD4+T细胞可适度抑制GVHD的发生。而体外培养的活化CD4+CD25+Tr与等量的CD4+T细胞或去除CD25+T细胞输注明显抑制快速致死性GV

14、HD。4.3 支气管哮喘支气管哮喘是由Th2细胞介导的气道慢性炎症性疾病,结合在肥大细胞、嗜碱粒细胞表面的抗原特异性IgE通过桥联抗原促使上述细胞释放炎症介质,在速发相及迟发相哮喘反应中起重要作用。Cottrez等研究发现,将Trl克隆转移入OVA诱导的速发型超敏反应小鼠模型中,使抗原特异性IgE减少90%,抗IL-10抗体可逆转Trl抑制抗原特异性IgE的作用,说明IL-10在Trl的调节功能中起重要作用。给予Trl的小鼠淋巴结T细胞经OVA刺激后分泌的IL-10较对照组细胞明显升高,仅分泌少量的IL-5,无IL-4。将抗原特异性Tr转移入致敏小鼠也可阻止气道高反应的形成。Zuany-Amo

15、rim等研究发现,经灭活分析杆菌悬液SRP299处理的小鼠产生CD4+CD45RBloqTr,可通过产生IL-10和TGF-抑制气道炎症的形成。4.4 口服耐受及实验性自身免疫性脑脊髓炎口服耐受是指通过预先口服抗原特异性抑制细胞和(或体液免疫,阻止机体对食物蛋白和细菌抗原的高反应性。口服低剂量抗原可诱导产生分泌免疫抑制性细胞因子TGF-的调节性细胞,抑制实验性自身免疫性疾病的发生。低剂量抗原经Peyers patch肠相关APC递呈后,优先诱导产生抗原特异性调节性细胞,这种调节性细胞在体内外遇到抗原后可分泌TGF-。而高剂量抗原口服不仅诱导克隆无能和消除,也可诱导产生TGF-的调节性细胞,OVA TCR转基因小鼠口服抗原也可诱导产生CD4+CD25+Tr,其抑制效应部分由TGF-介导。Chen等研究发现,小鼠口服给予髓磷脂碱蛋白可诱导周围耐受,其肠系膜淋巴结可分离出产生TGF-、IL-10及IL-4的T细胞克隆,抑制实验性自身免疫性脑脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE的形成,此病是由Th1介导的多发生硬化动物模型。另外,Kohm等研究发现,在体外,CD4+CD25