樹突狀細(xì)胞生物學(xué)特征及功能的研究進(jìn)展

楊麗紅

(天津市眼科醫(yī)院,天津 300020)

樹突狀細(xì)胞(dendritic cell,DC)廣泛分布于機體所有的組織和器官中,體內(nèi)的 DC主要有兩種來源,即髓源性和血源性。髓源性 DC是指由骨髓和臍血中 CD34+造血祖細(xì)胞生成的 DC;而從外周血單個核細(xì)胞來源的 DC屬于血源性的。血源性 DC在成熟的各個階段幾乎不吞噬和吞飲抗原,并且?guī)缀醪槐磉_(dá)髓系抗原,故以下的討論主要圍繞髓源性 DC展開。隨著近年來研究的深入,人們逐漸認(rèn)識到 DC作為體內(nèi)唯一能活化初始 T細(xì)胞的抗原遞呈細(xì)胞,不僅能激活免疫反應(yīng)還參與機體的外周耐受,在機體免疫中起著雙向調(diào)節(jié)作用,是目前已知功能最強大的抗原遞呈細(xì)胞。在自身免疫、超敏反應(yīng)、腫瘤免疫和移植免疫等生理病理過程中發(fā)揮著重要的免疫介導(dǎo)作用。為此,本文就樹突狀細(xì)胞生物學(xué)特征及功能的研究進(jìn)展作一綜述。

1 DC的成熟化及表面標(biāo)志

鑒于 DC前體細(xì)胞在不同分化階段,不同的微環(huán)境中,發(fā)揮著不同的生物學(xué)功能。Banchereau[1]將 DC的發(fā)育分為4個階段：(1)骨髓中的祖細(xì)胞;(2)與病原體相互識別前在血液、淋巴管和淋巴組織中巡邏的 DC前體,它們可分泌大量的細(xì)胞因子使炎癥局限化;(3)駐留組織的不成熟 DC,它們擁有強大的吞噬功能便于抗原的攝取;(4)成熟 DC,出現(xiàn)于次級淋巴器官中,高表達(dá)協(xié)同刺激分子進(jìn)行抗原的提呈。未成熟 DC具有較強的內(nèi)吞能力,一般認(rèn)為,DC成熟過程中其吞噬能力會逐漸減弱,伴有明顯的形態(tài)學(xué)改變,如細(xì)胞表面伸出許多細(xì)而長形態(tài)不規(guī)則的樹枝樣突起,胞內(nèi)囊泡結(jié)構(gòu)減少,細(xì)胞器成分增加,而其抗原提呈能力逐漸增強。同時 DC表面表達(dá)分子發(fā)生改變?，F(xiàn)一般認(rèn)為它可作為 DC(尤其是LCs)較特異性的表面標(biāo)志[2]。Coventry[3]等認(rèn)為 CD1a還可以表達(dá)于胸腺細(xì)胞,是鑒定人外周血與骨髓中 DC的最好標(biāo)記。未成熟 DC還低量表達(dá) CD83、中等量表達(dá) B7-1(CD80)、CD40及 ICAM-1(CD54)。而成熟 DC表達(dá)豐富的M HC-I類和 M HC-II類分子,并高水平表達(dá)多種共刺激分 子和表面分子如 CD80、CD83、B7-2(CD86)、LFA-3(CD58)、CD54、ICAM-3(CD50)及 CD40[4]。人類 DC還表達(dá) CD44及 β1、β2整合素家族黏附分子。其中,協(xié)同刺激因子B7-1(CD80)、B7-2(CD86)通過與 T細(xì)胞膜表面的相應(yīng)配體 CD28和 CTLA-4相互作用可活化 Th細(xì)胞,并使其產(chǎn)生IL-2、IL-6、IFN- γ、GM-CSF、TNF- α等大量細(xì)胞因子,進(jìn)一步調(diào)節(jié)活化的 Th細(xì)胞 ,調(diào)節(jié)機體的細(xì)胞和體液免疫功能,結(jié)合后可以啟動 DC的成熟過程,包括 DC形態(tài)學(xué)的改變,M HC-II抗原、CD80、CD86等分子的上調(diào),還起著促進(jìn)DC IL-12分泌和激活 T細(xì)胞的作用[5];CD83屬于免疫球蛋白超家族成員,是成熟 DC所特有的膜標(biāo)志分子[6～8],但CD83的功能還不很清楚 ,最近有人用攜帶阻斷 CD83mRNA轉(zhuǎn)錄物質(zhì)的單皰病毒1(HSV-1)感染 DC,DC表面高表達(dá)的黏 附分 子 LFA-1、LFA-3(CD58)、ICAM-3(CD50)和 β整合素家族黏附分子可以與 T細(xì)胞表面的相應(yīng)配體結(jié)合,加強 DC和 T細(xì)胞間的作用。S-100b蛋白是存在于神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi),還特異性表達(dá)于 LCs和 DC的胞漿和胞核上,而在單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞卻不表達(dá) ,因而 S-100b被視為 LCs和 DC的特異性標(biāo)志物[9]。最近,然而對腫瘤局部浸潤 DC的亞型組成進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),癌灶主要以 CD1a+DC為主,而 S-100+/CD1a-DC則主要分散在周圍的組織中。在腫瘤細(xì)胞學(xué)研究中,腫瘤浸潤型 DC(TIDC)被廣泛應(yīng)用于腫瘤預(yù)后的判斷、臨床治療指導(dǎo)中[10]。這一理論還有待于今后的實驗加以證明。同樣的,在人類乳頭瘤病毒的臨床研究中,人們也發(fā)現(xiàn),單獨用 S-100免疫染色檢測到頸皮下淋巴結(jié) LCs的數(shù)量明顯少于用其它方法檢測到的 LCs的數(shù)量。故推測,S-100+DC和 CD1a+DC可能是 DC的兩種不同的亞型或不同成熟狀態(tài),S-100+DC的減少并不能代表 DC整體數(shù)量的減少,可能僅是免疫處于抑制狀態(tài)的表現(xiàn)。

2 DC的生物學(xué)功能

2.1 抗原提呈

2.1.1 抗原的攝取

未成熟 DC具有極強的內(nèi)吞能力,其內(nèi)吞作用主要通過吞噬、液相吞飲和受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用這3種方式來實現(xiàn),其中液相吞飲功能最為強大。通過吞噬作用攝入大顆?；蛭⑸锸俏闯墒?DC生理狀態(tài)下最為有利的抗原攝取形式。但由于 DC表面缺乏特異性抗原受體,以此方式進(jìn)入細(xì)胞的抗原種類和數(shù)量受到限制,液相吞飲作用能彌補這一缺陷。一般認(rèn)為,DC在成熟過程中,內(nèi)吞能力會逐步減弱,僅部分保留受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用。

2.1.2 抗原的處理與加工

在不成熟 DC內(nèi),由于 DC中的溶酶體酶系的活性受 DC自身調(diào)控抑制,因此被送入溶酶體或內(nèi)吞體的抗原將長時間被保留而不被降解且保持形成 M HC-II復(fù)合物的能力。這個過程有利于 TCR配體的形成。這時的 M HC-II分子 Ii鏈胞漿區(qū)包含著一個溶酶體定位信號,使得新合成的 M HC-II分子離開高爾基體后直接定位于內(nèi)吞體或溶酶體中。故 DC胞內(nèi) M HC-II的表達(dá)量雖然很高,但僅有一小部分到達(dá)細(xì)胞表面。當(dāng)受到炎癥遞質(zhì)如 LPS、TN F-α或 CD40L的刺激后,DC溶酶體酶譜和其中的 PH值發(fā)生明顯變化,加速了抗原性多肽的加工;同時未成熟 DC胞內(nèi)抗水解酶 CystatinC的量降低,這使得剪切 Ii鏈的水解酶 CystatinS活性升高,促進(jìn) M HC-II-多肽復(fù)合物向 DC表面轉(zhuǎn)移,DC表面的 M HC-II分子水平也隨之上升。DC的成熟同時伴隨著其表面協(xié)同刺激分子的上調(diào),DC分泌的趨化因子還能夠吸引其它成熟 DC和原始型 T細(xì)胞,使信號持續(xù)存在和放大。

2.2 DC與 T細(xì)胞的相互作用

2.2.1 DC參與 T細(xì)胞發(fā)育、分化和激活

在胸腺中,DC作為胸腺間質(zhì)細(xì)胞對 T細(xì)胞在胸腺的陽性及陰性選擇起著重要作用,這些 DC通過自身細(xì)胞表面膜分子與 T細(xì)胞表達(dá)的 ICAM-1、CD-40L等相互作用,參與T細(xì)胞對自身肽的中樞耐受;外周淋巴器官的 T細(xì)胞依賴區(qū)中存在極少量為成熟 DC,可能與記憶性 T細(xì)胞的形成與維持有關(guān)。DC不同于一般的 APC,它不僅能刺激已活化的或記憶性的 T細(xì)胞,還能顯著刺激處女 T細(xì)胞的增殖,而且它觸發(fā)的是點放射狀放大反應(yīng),1個樹突細(xì)胞可以激活100～3000個 T細(xì)胞。T細(xì)胞被激活需要兩個來自胞外的信號刺激：第一信號來自抗原識別,即 TCR與 M HC分子-抗原肽復(fù)合物的特異結(jié)合;第二信號又稱協(xié)同刺激信號,由 APC表面和 T細(xì)胞表面粘附分子對的相互作用提供。在接受 DC遞呈抗原的過程中,只有雙信號同時識別,T細(xì)胞才能充分活化,激活免疫反應(yīng),當(dāng)共刺激通路被阻斷后 ,盡管 T細(xì)胞仍接受 DC上的 M HC-抗原肽信號的刺激,但不會產(chǎn)生活化反而形成對被提呈抗原的無反應(yīng)性。成熟 DC表面 M HC-II-多肽復(fù)合物表達(dá)的上調(diào),增加了提呈的表位,加強了抗原提呈能力;高表達(dá)的多種協(xié)同刺激分子,B7-1(CD80)、B7-2(CD86)、LFA-3(CD58)、ICAM-1(CD54)、ICAM-3(CD50)及 CD40通過與 T細(xì)胞表面相應(yīng)配體結(jié)合,形成CD28/B7、VLA-4/VCAM-1、LFA-1/ICAM-1和 CD2/LFA-3等分子對,提供了 T細(xì)胞激活的協(xié)同刺激信號。一項用8hr3H-DNA斷裂(JAM)實驗對 DC活化淋巴細(xì)胞的存活研究表明,未成熟 DC能誘導(dǎo)自身和同種異體 M HCI類分子相配的 LAK、NK、conA活化細(xì)胞、CD8+黑色素瘤特異性TIL和 T細(xì)胞克隆(M ART-1)DN A斷裂,并呈數(shù)量依賴性。在誘導(dǎo)活化淋巴細(xì)胞凋亡的同時,未成熟 DC仍保存對同種異體淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化的能力。

2.2.2 誘導(dǎo) Th的分化

Th細(xì)胞在獲得性免疫應(yīng)答中起重要的調(diào)節(jié)作用。按分泌的細(xì)胞因子的不同,分為3型：Th1型主要分泌 IFN-γ、IL-12、IL-2、TN F等,誘導(dǎo)機體產(chǎn)生細(xì)胞性免疫應(yīng)答;Th2型主要 分泌 IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13,誘導(dǎo) 機體產(chǎn)生體液性免疫應(yīng)答;TH0型兼有 Th1、Th2的部分特點,分泌IL-2、IL-4、IL-10、IFN-γ,是一種未受抗原刺激的 T細(xì)胞。M-DC在受到抗原、組織微環(huán)境等因素影響時完全成熟,發(fā)生極化。DC極化后,一部分分泌高水平 IL-12,另一部分分泌 IL-6,幾乎不分泌 IL-12。分泌 IL-12的 DC促進(jìn) Th1增殖分化 ,而不分泌 IL-12的 DC則促進(jìn) Th2增殖分化。以此促進(jìn) Th由 Th0向 Th1或 Th2分化。

2.2.3 T細(xì)胞對 DC的作用

活化的 T細(xì)胞在與 DC接觸后,能通過分泌 IFN-γ調(diào)節(jié) DC分泌 IL-1 β的能力,下調(diào) CSF-1受體,使 DC對其誘導(dǎo)的增殖作用不敏感,并使 DC失去粘附和吞噬能力。另外,活化的 T細(xì)胞能上調(diào)并與 DC表面的協(xié)同刺激分子 CD40、CD80等結(jié)合,強烈的促使 DC分泌主導(dǎo) Th1反應(yīng)的 IL-12并延長 DC的壽命。DC還參與 B細(xì)胞發(fā)育、分化和激活;DC可通過分泌多種細(xì)胞因子,如人 DC分泌的 IL-1 β、IL-1α、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12、及多種趨化因子等 ,介導(dǎo)其它免疫細(xì)胞的趨化作用,參與免疫功能的調(diào)節(jié)。

總之,DC成熟與否,在形態(tài)上、功能上表現(xiàn)出的巨大差異是決定著 DC在免疫反應(yīng)中發(fā)揮何種作用的關(guān)鍵。目前,DC在生物學(xué)各個領(lǐng)域的作用正逐漸被認(rèn)知,如利用 DC誘導(dǎo)異基因受體特異性免疫耐受,可顯著延長移植物的存活時間,利用針對惡性腫瘤抗原的 DC瘤苗,可引發(fā)機體主動特異性抗腫瘤的免疫應(yīng)答等研究已顯示出了 DC在生物學(xué)治療方面廣闊的臨床應(yīng)用前景。然而,到目前為止,DC的許多功能尚不完全清楚,大量擴增存在困難,并且擴增后抗原遞呈功能是否發(fā)生變化等問題尚有待研究以推進(jìn)下一步的臨床應(yīng)用。

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