樹突狀細胞在AIDS靈長類動物模型疾病進程中的作用

夏厚軍, 張高紅, 鄭永唐,*

(1.中國科學院昆明動物研究所 中國科學院和云南省動物模型與人類疾病機理重點實驗室, 云南 昆明 650223; 2. 中國科學院研究生院, 北京 100039)

樹突狀細胞在AIDS靈長類動物模型疾病進程中的作用

夏厚軍1,2, 張高紅1, 鄭永唐1,*

(1.中國科學院昆明動物研究所 中國科學院和云南省動物模型與人類疾病機理重點實驗室,云南 昆明650223; 2.中國科學院研究生院,北京100039)

非人靈長類動物模型在艾滋病(AIDS)發(fā)病機制、傳播途徑、疫苗和藥物等方面的研究中具有重要作用。樹突狀細胞(DC)作為最重要連接先天免疫與獲得性免疫的抗原遞呈細胞，在AIDS發(fā)病進程中扮演著重要的角色。研究非人靈長類AIDS動物模型中DC亞群數(shù)量、表型以及功能的變化，對揭示AIDS發(fā)病機制具有十分重要的意義。該文將重點總結(jié)近些年來DC亞群在AIDS動物模型發(fā)病機制中的作用研究進展，為以后的研究提供思路。

艾滋病; 人免疫缺陷病毒; 猴免疫缺陷病毒; 樹突狀細胞; 靈長類; 動物模型

非人靈長類動物是人類的近親，由于在組織結(jié)構(gòu)、免疫、生理和代謝等諸多方面與人類高度近似，科學界較普遍地利用非人靈長類作為動物模型來研究艾滋病(acquired immunodeficiency syndrome, AIDS)，非人靈長類動物所攜帶的猴免疫缺陷病毒（simian immunodeficiency virus, SIV）也與HIV-2具有很高的同源性。迄今為止，已從非人靈長類宿主動物中分離出40多種SIV，遺傳學上主要分為SIVcpz、SIVsm、SIVmnd、SIVsyk和SIVagm五大支系。盡管天然宿主體內(nèi)病毒載量非常高，而且黏膜中大量CD4+T細胞被剔除，但是卻不會進展為AIDS。非天然宿主的亞洲猴，如恒河猴（rhesus macaque）、食蟹猴（cynomolgus macaque）等，接種大部分SIV 病毒株后則可產(chǎn)生類似AIDS樣病癥，而其中又以SIVsm和SIVmac較成功（Li et al，2005）。AIDS靈長類動物模型在致病機制、藥物和疫苗評價研究方面已顯示出良好的應(yīng)用前景和價值，尤其以SIV或SHIV感染的恒河猴模型應(yīng)用最為廣泛（Li et al, 2007; Zhang et al，2007）。樹突狀細胞（dendritic cell, DC）在人免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus, HIV）感染過程中扮演著十分重要的角色。Langerhans細胞（LC）是性傳播途徑中首先遭遇HIV的免疫細胞，并介導了HIV向淋巴結(jié)中CD4＋T淋巴細胞的傳播（Shattock & Moore，2003）。HIV/AIDS患者的髓樣DC（myeloid DC，mDC）和漿細胞樣DC（plasmacytoid DC, pDC）在血液和淋巴結(jié)中大量丟失，這種趨勢與病毒載量呈負相關(guān)，而與CD4＋T淋巴細胞數(shù)量呈正相關(guān)（Pacanowski et al，2001；Barron et al，2003）。通過AIDS動物模型中DC數(shù)量及功能變化研究，能夠揭示許多重要的致病機制，為AIDS的防治提供新思路。本文將簡要介紹DC亞群在非人靈長類AIDS動物模型疾病進展中的作用研究進展。

1 樹突狀細胞亞群的來源及種類

Steinman和Cohn（1973）首次描述了一種新的存在于小鼠脾臟、淋巴結(jié)和Peyer’s 結(jié)中的呈樹突形態(tài)細胞，將其稱之為DC。DC來源于骨髓中的造血干細胞，能夠識別和加工外來抗原并將其遞呈給T淋巴細胞，從而引發(fā)針對外來抗原的免疫應(yīng)答。在共有的抗原獲取和遞呈的特性之下，DC是一群異質(zhì)性細胞，并隨其所處位置、遷移途徑和特定的免疫學功能以及不同的發(fā)育相關(guān)細胞因子而被分成不同的亞群（Shortman & Liu，2002）。DC亞群廣泛分布于外周組織中，成為阻止病原體侵入的重要屏障。

DC來源于骨髓，其發(fā)育過程包括4個主要階段：1）骨髓造血干細胞（haematopoietic stem cells, HSC）；2）前體DC，游離于血液和淋巴組織中，可識別病原體分泌細胞因子；3）未成熟DC，其抗原獲取和處理能力強；4）成熟DC，具有在次級淋巴組織中將抗原遞呈給T淋巴細胞的能力，并上調(diào)共刺激分子表達（Banchereau et al，2000）。從HSC到DC的發(fā)育過程主要沿兩條途徑，一條通過共同的髓系前體（common myeloid progenitors，CMP）最終發(fā)育成為mDC；另一條通過共同的淋巴系前體（common lymphoid progenitors，CLP），最終發(fā)育成為pDC。pDC和單核細胞一樣，都只是DC前體，它們需經(jīng)進一步分化才能成為未成熟DC（Liu，2001）。mDC又可以分成遷徙性DC（migratory DC）和淋巴組織常駐性DC（lymphoid-tissue-resident DC）。大多數(shù)非淋巴組織中的DC都可以視為遷徙性DC，主要包括LC、真皮DC（dermal DC）、間質(zhì)DC（interstitial DC）以及血液中mDC等。遷徙性DC通常在外周非淋巴組織中巡游并監(jiān)視著外來危險信號，攝取抗原，成熟后遷徙到淋巴組織中并遞呈抗原。淋巴組織常駐性DC則通常分布于胸腺、脾臟和淋巴結(jié)等淋巴組織。這兩類DC最明顯的差異在于：遷徙性DC只能成熟后出現(xiàn)在淋巴組織中，而常駐性DC在淋巴組織中是非成熟的，但能獲取并遞呈抗原（Shortman & Naik，2007）。

2 非人靈長類動物體內(nèi)主要DC亞群的鑒定

2.1 血液中的DC

在穩(wěn)定狀態(tài)（steady stage）下，mDC和pDC在血液中數(shù)量十分稀少，約占外周血單個核細胞中的0.5%～2%。Fms-相關(guān)酪氨酸激酶3受體（Flt3L）在控制DC群體動態(tài)平衡中具有重要作用。恒河猴注射Flt3L后能有效提高mDC和pDC的數(shù)量。與人DC亞群類似，恒河猴mDC和pDC均不表達CD3、CD14和CD20（Lin），而表達HLA-DR。通過CD11c和CD123的表達可從Lin－HLA-DR＋細胞群中鑒定出mDC和pDC（Coates et al，2003；Teleshova et al，2004）。由于pDC高表達CD123，因此也可直接通過HLA-DR＋CD123＋＋圈出pDC（Chung et al，2005）。新鮮分離的mDC中度表達CD40和CD86，低表達CD80；pDC同樣中度表達CD40，而低表達CD80和CD86。它們都處于未成熟狀態(tài)，不表達CD83。利用CD40L刺激后的mDC和pDC均能上調(diào)共刺激分子表達并增強刺激T細胞增殖的能力（Coates et al，2003）。除了經(jīng)典表面抗原外，人血液中DC還表達一類特殊的表面抗原，即血液樹突狀細胞抗原（blood denritic cells antigen，BDCA）。該類抗原共有4個，其中BDCA-1（CD1c）和BDCA-3（CD141）表達在mDC的兩類亞群上；而BDCA-2（CD303）和BDCA-4（CD304）均表達在pDC上。人BDCA單克隆抗體中，只有CD1c與印度恒河猴DC細胞表面抗原交叉反應(yīng)。值得注意的是，人CD11c＋mDC也表達CD1c，而印度恒河猴CD11c＋mDC不表達CD1c（Brown & Barratt-Boyes，2009），表明印度恒河猴中CD1c＋mDC是區(qū)別于常規(guī)CD11c＋mDC的另一mDC亞群。本實驗室鑒定了中國恒河猴CD1c＋mDC，初步研究發(fā)現(xiàn)這群細胞低度表達CD80和CD83，中度表達CD86和HLA-DR，LPS刺激后均顯著上調(diào)（待發(fā)表）。

2.2 皮膚/黏膜中的LC

LC通常分布在表皮或黏膜中，特異性地表達C型凝集素Langerin（CD207）。LC可以直接從皮膚單個細胞懸液中通過圈定HLA-DR陽性細胞而確定。除了HLA-DR，LC還高表達CD1a，但不表達CD83。與mDC類似，LC也檢測不到CD80表達，但有中等豐度CD86的表達。皮膚/黏膜中的LC處于一種非成熟狀態(tài)，表達高水平的CCR5，而缺乏CCR7和CXCR4。LC也能通過CD40L刺激成熟，成熟后CD1a下調(diào)并成為CD83陽性細胞。與此同時，成熟后的LC上調(diào)了共刺激分子CD80和CD86，高表達CCR7而低表達CCR5（Zimmer et al，2002）。

2.3 淋巴結(jié)中的DC

淋巴結(jié)是產(chǎn)生免疫應(yīng)答的重要場所。淋巴結(jié)中以T淋巴細胞為主，夾雜著其它免疫細胞，包括DC。早期研究中，恒河猴淋巴結(jié)DC通過其突起中的p55而被標記（Koopman et al，2001）。其后在引流淋巴結(jié)細胞中發(fā)現(xiàn)了大約0.5%的CD20－CD83+成熟并指狀DC（interdigitating DC，IDC）（Zimmer et al，2002）。隨后，Brown et al（2007）采用血液DC標記方法鑒定淋巴結(jié)中的DC亞群，發(fā)現(xiàn)恒河猴腋窩淋巴結(jié)（axillary lymph node）中的DC同樣是Lin－HLA-DR+表型。根據(jù)HLA-DR表達的強弱將這群DC分為高中低三類。HLA-DR高、中表達的DC都是CD11c+mDC。不同的是Lin－HLA-DRhighDC處于成熟狀態(tài)，不但高表達CD83和共刺激分子，還高表達CD1a。由于血液中的mDC不表達CD1a，表明Lin－HLA-DRhighDC是表皮來源的DC（如LC）遷移到了淋巴結(jié)中。Lin－HLA-DRmodDC則呈現(xiàn)未成熟狀態(tài)，不表達CD83、CD80，它們很可能是淋巴結(jié)常駐DC。另一群Lin－HLA-DRlowDC則大多是CD123+pDC，也處于未成熟狀態(tài)，僅中度表達CD40，與血液中的pDC一致。在恒河猴腸系膜淋巴結(jié)（mesenteric lymph node）中，其DC亞群分類方式與腋窩淋巴結(jié)中相同，高表達HLA-DR的mDC處于成熟狀態(tài)，而低表達HLA-DR的pDC處于未成熟狀態(tài)。這兩個部位不同之處在于腸系膜淋巴結(jié)中的Lin－HLA-DRhighDC不表達CD1a，這表明表皮來源的DC只遷移到淺表淋巴結(jié)中。

3 DC亞群在SIV/印度恒河猴動物模型疾病進程中的作用

目前普遍使用的SIV/印度恒河猴AIDS動物模型具有致病性高和病程快的特點，是研究AIDS發(fā)病機制的最常用動物模型。大部分DC亞群研究結(jié)果來自于SIV/印度恒河猴AIDS動物模型。

3.1 DC亞群通過順式或反式感染促進了SIV在印度恒河猴體內(nèi)的傳播

3.1.1 順式感染傳播 順式感染（cis-infection）即產(chǎn)出型感染，是病毒通過在細胞內(nèi)大量復制產(chǎn)生新的病毒顆粒，從而感染其它細胞的過程。DC亞群大都表達CD4和CCR5，是SIV的靶細胞。通過對陰道黏膜接種SIV感染恒河猴的研究發(fā)現(xiàn)，SIVmac251接種后60 min之內(nèi)即可看到SIV進入陰道黏膜，此時感染SIV的LC占到了感染細胞的90%以上。接種后18 h左右，在引流淋巴結(jié)（draining lymph node）中可檢測到感染的上皮內(nèi)LC（Hu et al，2000）。接種后48～72 h，恒河猴子宮頸陰道的固有層（lamina propria）中產(chǎn)出型感染細胞主要包括了黏膜下層DC、T細胞和巨噬細胞（Spira et al，1996）。由此可見，在性傳播途徑中，LC是最早接觸到HIV并被感染的免疫細胞。在恒河猴腸黏膜下層中，病毒產(chǎn)出型DC共表達DC-SIGN和DECTIN-1 mRNA，表明DC-SIGN+DC為SIV感染的靶細胞（Choi et al，2003）。Brown et al（2009）直接分選出SIV感染14 d后恒河猴淋巴結(jié)中的mDC和pDC并檢測了其SIV前病毒，發(fā)現(xiàn)pDC整合SIV DNA的細胞比例超過4%，還略高于CD4+T細胞，但mDC中則幾乎沒有檢測到整合的前病毒。這可能是在感染過程中，SIV對DC亞群具有選擇性，或者是不同的DC亞群抑制SIV感染的能力有所不同。

3.1.2 反式感染傳播 C型凝集素是DC表面獲取SIV的分子， DC通過它吞噬并降解SIV和抗原遞呈，但少量SIV卻能逃逸出來，并利用DC進行傳播，這個途徑被稱為反式感染（trans-infection）。DC-SIGN就是DC傳播HIV/SIV的一個重要分子。DC-SIGN+DC廣泛分布在恒河猴的PP結(jié)（Peyer’s patch）、陰道和直腸等組織黏膜中，DC-SIGN抗體可以阻斷SIV在恒河猴體內(nèi)的傳播（Jameson et al，2002）。不過，血液中的mDC和pDC都不表達DC-SIGN，但Wu et al（2002）報道猴慢病毒也可通過非DC-SIGN的途徑進行傳播。

順式感染與反式感染是SIV利用DC的正常生命周期（life cycle）加快自身傳播的有效途徑。SIV除了直接感染DC外，還可以結(jié)合DC表面的C型凝集素，隨DC遷移到淋巴結(jié)中，然后通過感染性突觸促進SIV感染T細胞（圖1）（Kavanagh & Bhardwaj，2002）。

3.2 AIDS進程中DC亞群活化和成熟功能逐漸受損

圖 1 SIV利用DC的傳播（修改自Kavanagh & Bhardwaj，2002）Fig 1 SIV dissemination using DC subsets (Modified from Kavanagh & Bhardwaj，2002)

DC依靠其表面分子發(fā)揮基本功能。AIDS的疾病進程中，HIV通過調(diào)節(jié)DC表面分子的表達使得DC功能受損，最終導致調(diào)控免疫應(yīng)答作用的改變。DC在免疫應(yīng)答中最重要的表面分子包括成熟標志CD83，以及共刺激分子CD40、CD80和CD86。通常情況下，這4個表面分子標示著DC的活化程度及其抗原遞呈能力。通過AIDS模型恒河猴和正常恒河猴的比較發(fā)現(xiàn)，前者血液中mDC表型并無變化，而pDC的CD40表達略有增加，說明此時血液中DC還是未成熟DC。在AIDS模型猴外周淋巴結(jié)中，mDC缺乏CD83，但仍保持CD40以及低水平的CD80、CD86的表達，表型與正常猴的HLAmodDC相一致，這表明淋巴結(jié)中主要缺乏成熟的皮膚來源mDC。pDC各表型則沒有明顯的改變（Brown et al，2007）。LC無論在急性期還是AIDS期都沒有表型上的改變，仍高表達HLA-DR和CD1a，缺乏CD83表達。引流淋巴結(jié)中的IDC在急性期會活化，但到了AIDS期則顯著低表達CD40和CD83（Zimmer et al，2002）。動物實驗表明，相對于pDC，mDC是引起獲得性免疫的關(guān)鍵細胞。AIDS期淋巴結(jié)中mDC多呈現(xiàn)未成熟表型，活化程度低，不能引起針對于病毒的免疫反應(yīng)，相反還會誘導產(chǎn)生耐受型T細胞，引起免疫耐受?；趍DC在體內(nèi)免疫功能缺陷，可以通過體外培養(yǎng)單核細胞來源的DC（MDDC），使其遞呈SIV相關(guān)蛋白，然后刺激成熟后回輸恒河猴體內(nèi)，從而提高針對SIV免疫反應(yīng)的強度。Lu et al（2003）利用AT-2滅活的SIV顆粒刺激體外培養(yǎng)的MDDC并將其回輸SIVmac251感染的中國恒河猴體內(nèi)，有效地提高了針對SIV特異性T細胞反應(yīng)。因此，DC疫苗研究成為AIDS免疫預(yù)防和免疫治療領(lǐng)域中新的熱點，并可能有廣泛的臨床應(yīng)用前景（Liu et al，2006）。本實驗室也開展了基因重組DC疫苗的相關(guān)研究（Wang et al，2008），并在體外成功培養(yǎng)出中國恒河猴的MDDC（Xia et al，2009）。

3.3 致病性SIV感染導致血液和淋巴結(jié)中DC亞群數(shù)量減少

在正常狀態(tài)下，血液中的DC亞群維持一個比較穩(wěn)定的數(shù)量，但病毒感染后這種平衡會被打破。在SIVmac251攻毒3—6 d，pDC數(shù)量顯著增多，最多可達到正常水平的7倍左右，表明pDC被大量動員起來以應(yīng)對病毒。接下來在10—14 d里，pDC數(shù)量顯著降低，其后就一直維持在該值附近。pDC數(shù)量與病毒載量呈顯著負相關(guān)，而與CD4+T淋巴細胞呈顯著正相關(guān)（Brown et al，2009）。另一項SIVmac239感染印度恒河猴的研究顯示，感染后pDC在PBMC中的比例即呈現(xiàn)下降趨勢，2 w后達到最低水平，并在其后的80 w時間里維持這個低水平比例。pDC比例與病毒載量呈負相關(guān)，但與CD4+T淋巴細胞比例沒有相關(guān)性(Reeves & Fultz，2007)。SIVsm感染印度恒河猴后，mDC和pDC都在感染后10—15 d上升到最高，然后在幾天內(nèi)降低到一個低水平并維持著（Koopman et al，2004）。這幾項研究表明，在急性感染期，血液中mDC和pDC都會顯著減少。DC亞群減少機制是多樣的，體外實驗證實HIV顆粒能夠刺激mDC和pDC活化并成熟，上調(diào)趨化因子促使DC遷移到淋巴結(jié)中。不同研究證實在SIV急性感染期，以LC為代表的mDC會在淋巴組織中聚集增多，該結(jié)果與人HIV急性感染相一致（Zimmer et al，2002）。這表明遷移是導致血液mDC數(shù)量減少的重要原因。不過，pDC在血液和淋巴結(jié)中都會大量減少。Brown等（2009）以SIVmac251感染14 d的印度恒河猴為模型，研究了在急性感染期內(nèi)pDC數(shù)量減少的機制。靜脈注射病毒14 d后，pDC在骨髓中仍保持正常水平，它們不斷地從骨髓中被動員到血液里，并且隨即涌入到淋巴結(jié)中。淋巴結(jié)中的pDC被SIV感染或凋亡的比例都增加了2—3倍，凋亡分子CD95+pDC更是達到75%以上。結(jié)果表明，感染14 d后pDC仍能正常發(fā)育產(chǎn)生，并動員遷移到淋巴結(jié)，只是在淋巴結(jié)中pDC與SIV或感染的CD4+T淋巴細胞頻繁接觸，使其被剔除（凋亡或感染致死）的速度遠遠超過了更新的速度，因此導致整體上pDC的數(shù)量大大減少。在急性感染期，SIV感染對mDC和pDC數(shù)量的影響不同，SIV通過促進mDC和pDC遷移到淋巴結(jié)，但會選擇性地在淋巴結(jié)大量剔除pDC。這種現(xiàn)象可能是由DC亞群在感染中的不同角色所導致的。在體外實驗中，mDC會通過反式感染傳播HIV到T細胞，不過pDC卻能通過其分泌的IFN-α以及其他細胞因子直接抑制HIV在T細胞中的復制（Groot et al，2006）。

在AIDS期，不僅血液中mDC和pDC的數(shù)量會減少，而且在眾多淋巴組織，包括腋下淋巴結(jié)、腸系膜淋巴結(jié)和脾臟，mDC和pDC的數(shù)量都會有66.7%～80%的減少（Brown et al，2007）。這種減少的機制除了遷移和被剔除以外，還可能與骨髓中DC前體產(chǎn)出減少有關(guān)。Thiebot et al（2005）報道指出，AIDS恒河猴骨髓中有抑制現(xiàn)象，并且其造血功能的紊亂導致了CD4+T淋巴細胞難以從CD34+細胞分化而來。AIDS期DC數(shù)量的全面減少是恒河猴終于發(fā)病的重要原因之一。

DC亞群數(shù)量的維持有助于控制疾病快速進展，可通過注射佐劑誘導前體細胞分化成為DC亞群來維持DC數(shù)量。Progenipoietins-1（ProGP-1）是Flt3受體和G-CSF受體激動劑的嵌合蛋白。用ProGP-1處理過的SIVsm感染恒河猴會顯著增加了mDC和pDC的數(shù)量，并相應(yīng)增加了CD4+和CD8+T細胞數(shù)量（Koopman et al，2004）。除ProGP-1外，F(xiàn)lt3配體也可以有效地動員DC分化，從而提高血液中DC亞群的數(shù)量（mDC約7倍，pDC約4倍）（Coates et al，2003）。因此，適時地注入Flt3配體可能會有助于減緩疾病的進展。但是過早地提高DC亞群數(shù)量并不一定有助于疾病進程的控制，因為在感染后7 d內(nèi)，DC亞群數(shù)量本身就會在病毒刺激之下顯著提高，并且從我們實驗室正在進行的研究來看，所選擇的實驗猴mDC數(shù)量過高似乎會加快病程進展。需要進一步的實驗來優(yōu)化投藥的時間范圍，從而達到控制疾病進程的作用。

3.4 AIDS進程中DC所處微環(huán)境影響了DC遷移

DC在獲取抗原后需遷徙到淋巴結(jié)進行抗原加工遞呈，不同的DC亞群表達不同趨化因子受體，以使其按所需途徑遷移。CCL20/MIP3α促使未成熟DC表達CCR6而被引導到皮膚和黏膜等外周組織，而CCL19/MIP3β和CCL21/6Ckine 則促使成熟DC上調(diào)CCR7而進入引流淋巴結(jié)。LC成熟的標志之一就是其CCR5被CCR7所替換，盡管SIV感染2 w后LC可以正常水平遷徙出皮膚，但在AIDS期則僅有不到10%的LC能夠遷徙出。然而，從AIDS期分離出的LC在體外仍能被CD40L刺激成熟并上調(diào)CCR7，說明LC成熟和遷徙的能力并未受到損傷，只是皮膚和淋巴管中的細胞因子和趨化因子微環(huán)境抑制了LC的遷徙。鑒于AIDS模型猴中淋巴結(jié)IL-10 mRNA表達增高，而IL-10能直接抑制DC的功能，因此AIDS中IL-10表達增加很可能抑制了LC的遷徙（Barratt-Boyes et al，2002；Zimmer et al，2002）。在許多人和恒河猴DC疫苗研究中也發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)負載抗原的MDDC通過皮膚回輸后仍然聚集在注射的位點，不能有效地遷移到淋巴結(jié)中，證實了感染后MDDC所處的微環(huán)境抑制了MDDC的遷移，故直接在淋巴結(jié)組織中進行疫苗回輸似乎更為有效（Brown，2003）。

3.5 DC亞群選擇性分泌細胞因子應(yīng)對SIV感染

DC可以通過自身分泌細胞因子來調(diào)控免疫應(yīng)答。DC亞群表面的TLR分子，可識別外來抗原并調(diào)控細胞因子的分泌。mDC特異性表達TLR3來識別病毒雙鏈RNA，而pDC則表達TLR7識別病毒單鏈RNA，TLR9識別非甲基化的DNA CpG模體（motif）。利用TLR3配體poly（I:C）可刺激mDC分泌IL-12，而通過TLR9的配體CpG DNA則能刺激pDC分泌IFN-α。IL-12和IFN-α在體內(nèi)都具有廣泛的免疫效應(yīng)，尤其是IFN-α不但可直接抑制病毒復制，而且能活化大部分免疫細胞。pDC是主要的IFN-α分泌細胞，大約占90%以上的IFN-α+細胞。在急性感染期，恒河猴體內(nèi)pDC保留了大部分針對TLR7刺激的正常功能，IFN-α+pDC比例與正常猴無顯著差異，不過TNF-α+pDC的比例則大大低于正常猴（Brown et al，2009）。其它DC亞群細胞因子的研究相對較少。由于缺乏IL-12和IFN-α在整個病程中的變化趨勢，無法了解DC亞群在疾病進程中扮演的角色。針對這種現(xiàn)狀，本實驗正在開展DC亞群在整個病程中細胞因子分泌的研究。

4 DC亞群在其他SIV/靈長類動物模型疾病進程中的作用

4.1 早期適時免疫抑制減緩食蟹猴疾病進程

食蟹猴（crab-eating macaque）也是一種常用的AIDS模型動物。食蟹猴的mDC表達CD11c偏低，故mDC主要亞群用CD1c+mDC來代表。SIVmac251慢性感染食蟹猴的血液中CD1c+mDC數(shù)量高于正常猴，而pDC則略低于正常猴（Malleret et al，2008）。SIVmac251攻毒后，食蟹猴血液中pDC數(shù)量在7 d內(nèi)出現(xiàn)短暫升高，然后在9—14 d急速降低。高劑量病毒組出現(xiàn)pDC數(shù)量下降的時間早于低劑量組，隨后pDC會逐漸增加，在第3個月達到略低于正常值的水平并維持著；但在淋巴結(jié)中，pDC數(shù)量在感染后38 d，甚至9個月顯著增加，表明pDC能遷移到淋巴結(jié)中，且不會被大量剔除。同時，通過對I型干擾素（IFN-I）的研究發(fā)現(xiàn)，IFN-I濃度與病毒載量呈正相關(guān)，說明病毒可促使pDC產(chǎn)生IFN-I；但其血漿中IFN-I濃度與免疫抑制相關(guān)酶IDO和調(diào)節(jié)性FoxP3+CD8+T細胞呈正相關(guān)，表明機體針對IFN-I適時地啟動了免疫抑制，從而避免免疫應(yīng)答的過度活化（Malleret et al，2008）。食蟹猴體內(nèi)pDC不同于SIVmac251感染印度恒河猴pDC大量剔除的現(xiàn)象，很可能就是機體適應(yīng)免疫抑制的結(jié)果。值得注意的是，相對于印度恒河猴，SIVmac251對食蟹猴的致病性較弱，故食蟹猴在感染2 w內(nèi)會產(chǎn)生更強烈的病毒特異性細胞免疫應(yīng)答。強烈的免疫應(yīng)答加上適時的免疫抑制是食蟹猴在感染后病程緩慢的關(guān)鍵因素。

4.2 pDC數(shù)量變化預(yù)示著非洲綠猴的疾病進程

非洲綠猴（African green monkey）是SIVagm的天然宿主，其感染始終處于不發(fā)病狀態(tài)。SIVagm感染非洲綠猴后，血液中pDC盡管會在1 w內(nèi)降到最低值，但在后期會恢復到正常值附近并呈波動狀態(tài)。有趣的是，非洲綠猴pDC的數(shù)量在慢性感染期間與CD4+T淋巴細胞數(shù)量呈正相關(guān)，而僅在第1 周會與病毒載量呈顯著負相關(guān)（Diop et al，2008）。通過比較發(fā)現(xiàn)，當pDC與病毒載量長期呈負相關(guān)時，動物模型一般都將快速發(fā)病，如SIVmac感染的恒河猴；而處于慢性感染的非洲綠猴和食蟹猴則不具備這種長期的相關(guān)性，但與CD4+T淋巴細胞卻呈正相關(guān)（Reeves et al，2007；Diop et al，2008；Malleret et al，2008； Brown et al，2009）。

4.3 IFN-α分泌缺陷導致烏黑白眉猴疾病不進展

烏黑白眉猴（sooty mangabey）是SIVsm的天然宿主，感染后也呈長期帶毒但不發(fā)病狀態(tài)。Mandl et al（2008）通過比較烏黑白眉猴與恒河猴pDC之間的差異發(fā)現(xiàn)了導致AIDS進程差異的可能原因。SIVsm感染的恒河猴在急性感染期，pDC受到病毒刺激后大量分泌IFN-α。IFN-α可刺激mDC和pDC上調(diào)CCR7，同時活化成熟；但是烏黑白眉猴感染SIVsm后卻缺乏IFN-α的分泌，使得其體內(nèi)的mDC和pDC仍保持未成熟狀態(tài)而不活化和遷移。這種對病毒的不敏感反而使得烏黑白眉猴抑制了AIDS進展。深入地研究發(fā)現(xiàn)，烏黑白眉猴pDC之所以產(chǎn)生少量IFN-α，是因為其TLR7和TLR9信號通路中共用的干擾素調(diào)控因子7（interferon regulatory factor-7，IRF-7）出現(xiàn)了突變（Mandl et al，2008）。這表明免疫活化會促進AIDS進程，而IFN-α正好是免疫活化最關(guān)鍵的細胞因子（圖2）。最近在HIV感染者性別差異研究中也證實，女性的pDC針對TLR7配體產(chǎn)生的IFN-α顯著多于男性，從而使得女性免疫活化程度更高，AIDS進程更快（Meier et al，2009）。通過藥物阻斷病毒所引起的IFN-α產(chǎn)生，也許是抗病毒治療的另外一種選擇。

圖 2 IFN-α在SIV感染的烏黑白眉猴與印度恒河猴中的不同表達（Mandl et al，2008）Fig 2 Differential expression of IFN-α by sooty mangabeys and Indian rhesus macaques in SIV infection (Mandl et al，2008)

5 結(jié) 語

通過研究DC亞群在非人靈長類AIDS動物模型疾病進程中的作用，發(fā)現(xiàn)影響AIDS進程的機制是相當復雜的。DC亞群參與了HIV感染的每一個過程，并顯著地影響了AIDS進程。在感染早期，DC能正常地行使其抗原獲取并加工遞呈以及分泌細胞因子的功能。但這些應(yīng)對HIV的策略卻反被HIV加以利用，使得DC成為免疫活化、病毒傳播的幫兇。隨著病程的不斷進展，不但大量DC被剔除，而且其功能也發(fā)生了紊亂，最終使得機體無法抵抗外來病原體的侵入而致病。一旦DC亞群能夠恢復到正常水平，則機體與病毒就能長期共存，呈現(xiàn)慢性感染狀態(tài)。利用不同的動物模型可以發(fā)現(xiàn)其DC亞群的數(shù)量及功能上存在很大的差異。動物之間在病毒感染期間不同的免疫狀態(tài)，是決定AIDS進程的重要因素。然而，現(xiàn)階段DC方面的研究還存在以下幾個問題：一是在AIDS靈長類動物模型中相關(guān)的DC研究還比較少，尤其缺乏以中國恒河猴為模型動物的研究。SIV感染的中國恒河猴與印度恒河猴在疾病進展中有很大的不同，SIV/中國恒河猴的發(fā)病進程更接近于人的AIDS過程（Ling et al，2002）。二是DC在發(fā)病機制中的作用需要更深入的研究，如DC亞群在HIV感染中是否發(fā)揮不同的作用，這種作用是有益的還是有害的。我們實驗室已成功構(gòu)建了SIV和SHIV感染的中國恒河猴動物模型，并在體外成功培養(yǎng)、鑒定了單核細胞來源的中國恒河猴DC（Xia et al，2009），目前正在以SIVmac239和SHIV89.6分別感染的中國恒河猴動物模型為平臺，觀察感染早期外周血中DC亞群的數(shù)量和表型變化。通過poly(I:C)和CpG DNA刺激PBMC來觀察DC亞群的功能變化，在此基礎(chǔ)上分析DC亞群各指標與病毒載量以及CD4+T淋巴細胞的相關(guān)性，希望能為AIDS發(fā)病機制的研究提供新的思路。

Banchereau J, Briere F, Caux C, Davoust J, Lebecque S, Liu YJ, Pulendran B, Palucka K. 2000. Immunobiology of dendritic cells [J]. Annu Rev Immunol,36: 767-811.

Barratt-Boyes SM, Zimmer MI, Harshyne L. 2002. Changes in dendritic cell migration and activation during SIV infection suggest a role in initial viral spread and eventual immunosuppression [J]. J Med Primatol,31(4-5): 186-193.

Barron MA, Blyveis N, Palmer BE, MaWhinney S, Wilson CC. 2003. Influence of plasma viremia on defects in number and immunophenotype of blood dendritic cell subsets in human immunodeficiency virus 1-infected individuals [J]. J Infect Dis,187(1): 26–37.

Brown KN, Barratt-Boyes SM. 2009. Surface phenotype and rapid quantification of blood dendritic cell subsets in the rhesus macaque [J]. J Med Primatol,38(4): 272-278.

Brown K, Gao WT, Alber S, Trichel A, Murphey-Corb M, Watkins SC, Gambotto A, Barratt-Boyes SM. 2003. Adenovirus-transduced dendritic cells injected into skin or lymph node prime potent simian immunodeficiency virus-specific T cell immunity in monkeys [J]. J Immunol,171(12): 6875-6882.

Brown KN, Trichel A, Barratt-Boyes SM. 2007. Parallel loss of myeloid and plasmacytoid dendritic cells from blood and lymphoid tissue in simian AIDS [J]. J Immunol,178(11): 6958-6967.

Brown KN, Wijewardana V, Liu X, Barratt-Boyes SM. 2009. Rapid influx and death of plasmacytoid dendritic cells in lymph nodes mediate depletion in acute simian immunodeficiency virus infection [J]. PLoS Pathog,5(5).

Choi YK, Whelton KM, Mlechick B, Murphey-Corb MA, Reinhart TA. 2003. Productive infection of dendritic cells by simian immunodeficiency virus in macaque intestinal tissues [J]. J Pathol,201(4): 616-628.

Chung E, Amrute SB, Abel K, Gupta G, Wang YC, Miller CJ, Fitzgerald-Bocarsly P. 2005. Characterization of virus-responsive plasmacytoid dendritic cells in the rhesus macaque [J]. Clin Diagn Lab Immunol,12(3): 426-435.

Coates PT, Barratt-Boyes SM, Zhang LY, Donnenberg VS, O'Connell PJ, Logar AJ, Duncan FJ, Murphey-Corb M, Donnenberg AD, Morelli AE, Maliszewski CR, Thomson AW. 2003. Dendritic cell subsets in blood and lymphoid tissue of rhesus monkeys and their mobilization with Flt3 ligand [J]. Blood,102(7): 2513-2521.

Diop OM, Ploquin MJ, Mortara L, Faye A, Jacquelin B, Kunkel D, Lebon P, Butor C, Hosmalin A, Barré-Sinoussi F, Müller-Trutwin MC. 2008. Plasmacytoid dendritic cell dynamics andαinterferon production during Simian immunodeficiency virus infection with a nonpathogenic outcome [J]. J Virol,82(11): 5145-5152.

Groot F, van Capel TM, Kapsenberg ML, Berkhout B, de Jong EC. 2006. Opposing roles of blood myeloid and plasmacytoid dendritic cells in HIV-1 infection of T cells: transmission facilitation versus replication inhibition [J]. Blood,108(6): 1957-64.

Hu JJ, Gardner MB, Miller CJ. 2000. Simian immunodeficiency virus rapidly penetrates the cervicovaginal mucosa after intravaginal inoculation and infects intraepithelial dendritic cells [J]. J Virol,74(13): 6087-6095.

Jameson B, Baribaud F, P?hlmann S, Ghavimi D, Mortari F, Doms RW, Iwasaki A. 2002. Expression of DC-SIGN by dendritic cells of intestinal and genital mucosae in humans and rhesus macaques [J]. J Virol,76(4): 1866-1875.

Kavanagh DG, Bhardwaj N. 2002. A division of labor: DC subsets and HIV receptor diversity [J]. Nat Immunol,3(10): 891-893.

Koopman G, Dalgleish AG, Bhogal BS, Haaksma AG, Heeney JL. 2001. Changes in dendritic cell subsets in the lymph nodes of rhesus macaques after application of glucocorticoids [J]. Hum Immunol,62(3): 208-214.

Koopman G, Niphuis H, Haaksma AG, Farese AM, Casey DB, Kahn LE, Mann D, MacVittie TJ, Woulfe SL, Heeney JL. 2004. Increase in plasmacytoid and myeloid dendritic cells by progenipoietin-1, a chimeric Flt-3 and G-CSF receptor agonist, in SIV-Infected rhesus macaques [J]. Hum Immunol,65(4): 303-316.

Li MH, He ZY, Zheng YT. 2005. The scapegoat of human AIDS research: Non-human primate models [J]. Chn J Nat,27(4): 208-212. [李明華,何昭陽,鄭永唐. 2005.人類AIDS的研究替身——非人靈長類動物模型.自然雜志,27(4): 208-212.]

Li MH, Zhang GH, Sun T, Zheng YT. 2007. The value of nonhuman primate animal models in anti-HIV drugs studies [J]. Chn J New Drugs,16(16): 1237-1242. [李明華,張高紅,孫 濤,鄭永唐. 2007.靈長類動物模型在抗HIV藥物研究中的應(yīng)用.中國新藥雜志,16(16): 1237-1242.]

Ling BH, Veazey RS, Luckay A, Penedo C, Xu KY, Lifson JD, Marx PA. 2002. SIV(mac) pathogenesis in rhesus macaques of Chinese and Indian origin compared with primary HIV infections in humans [J]. AIDS,16(11): 1489-1496.

Liu HL, Xia HJ, Zheng YT. 2006. Application of dendritic cells in anti-HIV infection immunoprophylaxis and immunotherapy [J]. Chn J Cell Mol Immunol,22(5): 686-688. [劉紅亮,夏厚軍,鄭永唐. 2006.樹突狀細胞在抗HIV-1感染免疫預(yù)防與治療中的應(yīng)用.細胞與分子免疫學雜志,22(5): 686-688.]

Liu YJ. 2001. Dendritic cell subsets and lineages, and their functions in innate and adaptive immunity [J]. Cell,106(3): 259-262.

Lu W, Wu XX, Lu YZ, Guo WZ, Andrieu JM. 2003. Therapeutic dendritic-cell vaccine for simian AIDS [J]. Nat Med,9(1): 27-32.

Malleret B, Karlsson I, Manéglier B, Brochard P, Delache B, Andrieu T, Muller-Trutwin M, Beaumont T, McCune JM, Banchereau J, Le Grand R, Vaslin B. 2008. Effect of SIVmac infection on plasmacytoid and CD1c+myeloid dendritic cells in cynomolgus macaques [J]. Immunology,124(2): 223-233.

Malleret B, Manéglier B, Karlsson I, Lebon P, Nascimbeni M, Perié L, Brochard P, Delache B, Calvo J, Andrieu T, Spreux-Varoquaux O, Hosmalin A, Le Grand R, Vaslin B. 2008. Primary infection with simian immunodeficiency virus: plasmacytoid dendritic cell homing to lymph nodes, type I interferon, and immune suppression [J]. Blood,112(12): 4598-4608.

Mandl JN, Barry AP, Vanderford TH, Kozyr N, Chavan R, Klucking S, Barrat FJ, Coffman RL, Staprans SI, Feinberg MB. 2008. Divergent TLR7 and TLR9 signaling and type I interferon production distinguish pathogenic and nonpathogenic AIDS virus infections [J]. Nat Med,14(10): 1077-1087.

Meier A, Chang JJ, Chan ES, Pollard RB, Sidhu HK, Kulkarni S, Wen TF, Lindsay RJ, Orellana L, Mildvan D, Bazner S, Streeck H, Alter G, Lifson JD, Carrington M, Bosch RJ, Robbins GK, Altfeld M. 2009. Sex differences in the Toll-like receptor-mediated response of plasmacytoid dendritic cells to HIV-1 [J]. Nat Med,15(8): 955-959.

Pacanowski J, Kahi S, Baillet M, Lebon P, Deveau C, Goujard C, Meyer L, Oksenhendler E, Sinet M, Hosmalin A. 2001. Reduced blood CD123+(lymphoid) and CD11c+(myeloid) dendritic cell numbers in primary HIV-1 infection [J]. Blood,98(10): 3016-3021.

Reeves RK, Fultz PN. 2007. Disparate effects of acute and chronic infection with SIVmac239 or SHIV-89.6P on macaque plasmacytoid dendritic cells [J]. Virology,365(2): 356-368.

Shattock RJ, Moore JP. 2003. Inhibiting sexual transmission of HIV-1infection [J]. Nat Rev Microbiol,1(1): 25-34.

Shortman K, Liu YJ. 2002. Mouse and human dendritic cell subtypes [J]. Nat Rev Immunol,2(3): 151-161.

Shortman K, Naik SH. 2007. Steady-state and inflammatory dendritic-cell development [J]. Nat Rev Immunol,7(1): 19-30.

Spira AI, Marx PA, Patterson BK, Mahoney J, Koup RA, Wolinsky SM, Ho DD. 1996. Cellular targets of infection and route of viral dissemination after an intravaginal inoculation of simian immunodeficiency virus into rhesus macaques [J]. J Exp Med,183(1): 215-225.

Steinman RM, Cohn ZA. 1973. Identification of a novel cell type in peripheral lymphoid organs of mice. I. Morphology, quantitation, tissue distribution [J]. J Exp Med,137(5): 1142-1162.

Teleshova N, Jones J, Kenney J, Purcell J, Bohm R, Gettie A, Pope M. 2004. Short-term Flt3L treatment effectively mobilizes functional macaque dendritic cells [J]. J Leukoc Biol,75(6): 1102-1110.

Thiebot H, Vaslin B, Derdouch S, Bertho JM, Mouthon F, Prost S, Gras G, Ducouret P, Dormont D, Le Grand R. 2005. Impact of bone marrow hematopoiesis failure on T-cell generation during pathogenic simian immunodeficiency virus infection in macaques [J]. Blood,105(6): 2403-2409.

Wang L, Bai X, Liu HL, Zhang GH, Zheng YT. 2009. Construction ofreplication-deficient recombinant adenoviruses containing HIV-1 tat gene and its expression in 293 cells [J]. Immunol J,25(2): 168-172. [王路,白 雪,劉紅亮,張高紅,鄭永唐. 2009.重組腺病毒載體vAd-tat的構(gòu)建及其在細胞中的表達.免疫學雜志,25(2): 168-172]

Wu L, Bashirova AA, Martin TD, Villamide L, Mehlhop E, Chertov AO, Unutmaz D, Pope M, Carrington M, KewalRamani VN. 2002. Rhesus macaque dendritic cells efficiently transmit primate lentiviruses independently of DC-SIGN [J]. Proc Natl Acad Sci USA,99(3): 1568-1573.

Xia HJ, Liu HL, Zhang GH, Zheng YT. 2009. Phenotype and function of myeloid dendritic cells derived from Chinese rhesus macaque blood monocytes [J]. Cell Mol Immunol,6(3): 159-165.

Zhang GH, Li MH, Zheng YT. 2007. Application of AIDS macaque animal model in HIV vaccine research [J]. Zool Res,28(5): 556-562. [張高紅,李明華,鄭永唐. 2007. AIDS獼猴模型在HIV疫苗研究中的應(yīng)用.動物學研究,28(5): 556-562.]

Zimmer MI, Larregina AT, Castillo CM, Capuano S 3rd, Falo LD Jr, Murphey-Corb M, Reinhart TA, Barratt-Boyes SM. 2002. Disrupted homeostasis of Langerhans cells and interdigitating dendritic cells in monkeys with AIDS [J]. Blood,99(8): 2859-2868.

Roles of Dendritic Cell in Disease Progression of AIDS Primate Models

XIA Hou-JUN1,2, ZHANG Gao-Hong1, ZHENG Yong-Tang1,*

(1. Key Laboratory of Animal Models and Human Disease Mechanisms of the Chinese Academy of Sciences & Yunnan Province, Kunming Institute of Zoology, the Chinese Academy of Sciences, Kunming 650223, China; 2. Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China)

Non-human primate models are widely used in research of AIDS mechanism, transmission, vaccine and drugs. Dendritic cells (DC), as antigen presenting cells linking the innate immunity and acquired immunity, play a pivotal role in AIDS progression. Studies on the change of DC subsets number, phenotype and function in AIDS non-human primate models are important for revealing some mechanism of AIDS progression. This article reviews the progress in DC subsets of non-human primate AIDS models, which will provide an avenue for further study in AIDS.

AIDS; Human immunodeficiency virus; Simian immunodeficiency virus; Dendritic cells; Primate; Animal models

R512.91; Q95-33；Q959.848

A

0254-5853-(2010)01-0057-09

10.3724/SP.J.1141.2010.01057

2009-07-27；接受日期：2009-09-07

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃“973”(2006CB504208)；國家科技重大專項“十一五”計劃(2008ZX10001-002, 2008ZX10001-015, 2008ZX10005-005, 2009ZX09501-029)；中國科學院知識創(chuàng)新工程重要方向(KSCX1-YW-R-15, KSCX2-YW-R-092)；國家自然科學基金(30471605，30872317，30800113)；“西部之光”資助課題

*通訊作者（

），Tel/Fax:0871-5195684, E-mail：zhengyt@mail.kiz.ac.cn

book=64,ebook=274