結(jié)核病的細(xì)胞免疫研究進(jìn)展

蔣 毅 萬(wàn)康林 闞 飚

結(jié)核病一直是人們關(guān)注的全球性健康問(wèn)題。目前，全球已有20億人感染結(jié)核菌，活動(dòng)性結(jié)核患者達(dá)1500萬(wàn)，每年新發(fā)結(jié)核患者達(dá)800～1000萬(wàn)，有180萬(wàn)人因結(jié)核病死亡。結(jié)核病的感染、發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸都依賴(lài)于機(jī)體細(xì)胞免疫反應(yīng)的不同作用機(jī)制。本文就近年來(lái)結(jié)核桿菌的細(xì)胞免疫研究做一綜述，以期為結(jié)核病的預(yù)防、診斷和治療提供參考。

一、細(xì)胞免疫反應(yīng)的開(kāi)始

機(jī)體在感染結(jié)核菌后引起細(xì)胞免疫已研究多年。最近的分析表明，在原發(fā)感染5天后，全身性感染刺激的淋巴細(xì)胞可以通過(guò)轉(zhuǎn)移產(chǎn)生調(diào)節(jié)保護(hù)作用。這種保護(hù)性策略最初在L3T4(CD4)T細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，然后在Ly2(CD8)T細(xì)胞中出現(xiàn)，然后兩種細(xì)胞都會(huì)對(duì)氣溶膠產(chǎn)生保護(hù)性作用。研究表明在感染氣溶膠后的25天內(nèi)起保護(hù)性作用的T細(xì)胞為即為效應(yīng)T細(xì)胞。Chackerian等［1］研究表明結(jié)核菌感染肺部后，引流淋巴結(jié)是產(chǎn)生獲得性細(xì)胞免疫反應(yīng)的最初部位，進(jìn)而引發(fā)全身反應(yīng)，但是卻沒(méi)有直接闡述初始T細(xì)胞反應(yīng)。利用T細(xì)胞受體轉(zhuǎn)基因小鼠的研究進(jìn)一步證實(shí)了Chackerian等的結(jié)果即抗原特異性T細(xì)胞最初是在肺的引流淋巴結(jié)激活的，并且這個(gè)激活要遲滯一段時(shí)間。因此，不論以何種方式激活的初始T細(xì)胞反應(yīng)，都是于氣溶膠感染9天后發(fā)生，而最初的部位是引流淋巴結(jié)。在所有研究中，產(chǎn)生細(xì)胞免疫應(yīng)答的時(shí)間與活菌到達(dá)淋巴結(jié)的時(shí)間是一致的，這表明細(xì)菌的播散對(duì)于細(xì)胞免疫應(yīng)答起著重要作用。

那為何播散如此之慢呢?研究表明結(jié)核菌到達(dá)肺部定居于肺實(shí)質(zhì)而不是氣管的黏膜組織，而這兩種細(xì)胞在表型和功能上也有明顯的不同。有關(guān)低劑量的活菌進(jìn)行感染后的情況還沒(méi)有確定。然而，在9天后結(jié)核菌大量增加，最初在引流淋巴結(jié)，然后進(jìn)入淋巴［1～3］。如果在這之前，即使使用可動(dòng)員和感染細(xì)胞至淋巴結(jié)的外部炎性介質(zhì)，也不能加速結(jié)核菌的播散及免疫反應(yīng)的啟動(dòng)［2］。大于10倍的劑量可加速播散，但也僅僅是提前了1～2天。這說(shuō)明結(jié)核菌的定居部位也是產(chǎn)生細(xì)胞免疫反應(yīng)延遲的重要作用之一［3］。

樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)參與的結(jié)核菌的遷移被認(rèn)為對(duì)應(yīng)答的啟動(dòng)有著重要作用。因此，這些細(xì)胞在氣管的不同功能和不同部位決定應(yīng)答的動(dòng)力學(xué)。結(jié)核菌感染的DC通過(guò)氣管到達(dá)肺部可以遷移到引流淋巴結(jié)并進(jìn)而引起細(xì)胞免疫應(yīng)答［4～6］。這并不能說(shuō)明這些細(xì)胞是定居在肺泡內(nèi)，而且我們也不能確定這些細(xì)胞代表了所有在這一環(huán)境的所有DC的功能。氣管內(nèi)的DC是位于黏膜的環(huán)境中并遷移至引流淋巴結(jié)。相反，在肺泡組織中的DC是處于一個(gè)有表面活性劑蛋白和肺泡巨噬細(xì)胞的可調(diào)節(jié)的環(huán)境中，這就限制了這些細(xì)胞對(duì)感染進(jìn)行應(yīng)答并遷移。結(jié)核菌播散的延遲和細(xì)胞應(yīng)答的啟動(dòng)可能因此反應(yīng)出肺泡巨噬細(xì)胞(包括吞噬細(xì)胞和DC)的感染，而這些細(xì)胞可抵抗遷移和炎癥的發(fā)展。這一抵抗作用對(duì)于將肺泡作為一進(jìn)行對(duì)抗炎性作用的空氣交換的表面起著重要作用。結(jié)核菌引起的獲得性細(xì)胞反應(yīng)的慢啟動(dòng)可能與結(jié)核菌的生長(zhǎng)緩慢和肺泡組織的相對(duì)免疫豁免特性有關(guān)。

二、細(xì)胞免疫應(yīng)答的發(fā)展

目前，DC被認(rèn)為是最有效的T細(xì)胞免疫反應(yīng)啟動(dòng)者。它們不僅產(chǎn)生抗原特異性刺激，還產(chǎn)生二級(jí)和三級(jí)的信號(hào)刺激，從而引起效應(yīng)性T細(xì)胞產(chǎn)生有效作用。大量研究是有關(guān)結(jié)核菌感染對(duì)DC功能的影響。實(shí)際上，經(jīng)典的表現(xiàn)是未成熟DC可以吞噬有害顆粒并成為有效抗原呈遞細(xì)胞，而后者使用BCG作為成熟佐劑。然而最近有研究表明在體內(nèi)被感染的DC比等量的未感染DC刺激抗原特異的T細(xì)胞效率更低［7］。

我們還不能確定T細(xì)胞反應(yīng)的啟動(dòng)是由肺部來(lái)源的結(jié)核菌感染的DC間直接相互作用引起的。然而，在抗原刺激的DC通過(guò)氣管注射到肺部的模型中，這些細(xì)胞遷移到引流淋巴結(jié)和啟動(dòng)T細(xì)胞反應(yīng)的能力更強(qiáng)［4～6］。此外，IL－12p40促進(jìn)這種遷移，IL－10限制它［4，6，8］。這些數(shù)據(jù)都表明簡(jiǎn)單的暴露于結(jié)核菌并不足以限制感染的DC引起T細(xì)胞反應(yīng)。被感染的肺部DC從肺遷移至引流淋巴結(jié)，但這種遷移在感染發(fā)生的前14天很難看到［7］。盡管我們不能確定進(jìn)入淋巴結(jié)的確切的菌株數(shù)量，當(dāng)T細(xì)胞反應(yīng)啟動(dòng)時(shí)結(jié)核菌是在淋巴結(jié)中，因此結(jié)核菌可阻止T細(xì)胞反應(yīng)。更為重要的是初始T細(xì)胞活化后增殖，上調(diào)CD44，下調(diào)CD62L，然后以預(yù)期的動(dòng)力學(xué)在肺部聚集［3］。這表明結(jié)核菌在淋巴結(jié)的出現(xiàn)并不影響初始T細(xì)胞反應(yīng)。然而，我們并不知道新的活化T細(xì)胞的擴(kuò)增和存活是最佳的。我們觀察到結(jié)核菌感染淋巴結(jié)后會(huì)導(dǎo)致T細(xì)胞區(qū)的化學(xué)動(dòng)力學(xué)的改變，而這也影響新抗原特異性反應(yīng)的產(chǎn)生［9，10］。這些都表明結(jié)核菌在淋巴結(jié)的感染可能影響初始T細(xì)胞活化。

細(xì)胞一旦活化，在感染后的15～18天它們就遷移到主要的感染部位［3］。我們還不能確定這種募集是否延遲和它是由抗原或炎癥決定的。新的實(shí)時(shí)成像技術(shù)使我們更了解影響調(diào)節(jié)炎性部位產(chǎn)生的因素。有篇文章報(bào)道的是有關(guān)T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞如何在肉芽腫中相互作用。在這篇報(bào)道中，使用BCG進(jìn)行系統(tǒng)感染，肝巨噬細(xì)胞吞噬結(jié)核菌，遷移至該部位的未感染巨噬細(xì)胞和從血中的單核細(xì)胞形成肉芽腫［11］。在用實(shí)時(shí)成像技術(shù)研究斑馬魚(yú)的模型的研究同樣提供了結(jié)核菌感染后產(chǎn)生細(xì)胞免疫反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和發(fā)展及轉(zhuǎn)歸，尤其是經(jīng)基因修飾的結(jié)核菌和宿主的模型使我們更了解影響肉芽腫的發(fā)展的因素。

三、效應(yīng)T細(xì)胞的新子集

我們知道淋巴細(xì)胞聚集在炎性損傷部位并可能通過(guò)活化感染的吞噬細(xì)胞調(diào)節(jié)保護(hù)性免疫，但仍不能完全確定它們?cè)隗w內(nèi)的功能。實(shí)際上，大家都認(rèn)為CD4 T細(xì)胞產(chǎn)生IFN－γ，這是產(chǎn)生保護(hù)性免疫需要的，但這種假設(shè)是建立在大量的相關(guān)性研究的基礎(chǔ)上的。有研究表明產(chǎn)生IFN－γ的CD4T細(xì)胞的到來(lái)與結(jié)核菌的增長(zhǎng)停止相關(guān)［12～15］，而失去了CD4T細(xì)胞更易受到結(jié)核菌的損害。然而，我們已了解到CD4 T細(xì)胞對(duì)結(jié)核菌增長(zhǎng)的保護(hù)性作用，我們至今都不能完全確定它們調(diào)節(jié)保護(hù)的能力和它們調(diào)節(jié)免疫的機(jī)制。很明顯，不同的CD4 T細(xì)胞效應(yīng)子集存在著，包括早期的活化細(xì)胞產(chǎn)生IL－2，產(chǎn)生IFN－γ的細(xì)胞，表達(dá)IL－2、IFN和TNF的多功能細(xì)胞，而這些多功能細(xì)胞又與免疫保護(hù)相關(guān)［16］。此外，已在小鼠和人中檢測(cè)到細(xì)胞毒性CD4 T細(xì)胞［12，17］。多功能細(xì)胞在結(jié)核病人、高發(fā)病率地區(qū)的人群和預(yù)防接種過(guò)的嬰幼兒中常見(jiàn)［18～20］。所有效應(yīng)性細(xì)胞的發(fā)展和功能依賴(lài)于在引流淋巴結(jié)的DC成熟并促進(jìn)這些細(xì)胞有效的存活。這種成熟需要抗原在MHC內(nèi)的表達(dá)，共刺激分子和促進(jìn)T細(xì)胞極化的必須的細(xì)胞因子。IL－12p70在產(chǎn)生IFN－γ的細(xì)胞中的作用已經(jīng)被廣泛的論述到。然而，產(chǎn)生和維持多功能和細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞的環(huán)境還沒(méi)有完全被確定。

最近研究者們已發(fā)現(xiàn)了功能性T細(xì)胞的新子集，如可以產(chǎn)生IL－17和IL－22的細(xì)胞，這些細(xì)胞已經(jīng)在感染結(jié)核菌的小鼠和人體內(nèi)觀察到。但我們對(duì)其在結(jié)核中的保護(hù)性作用還不是很了解。然而，最近的研究表明即使是在已經(jīng)確定好的小鼠模型中我們?nèi)匀豢梢粤私獾綄?duì)結(jié)核的細(xì)胞免疫反應(yīng)。在進(jìn)行氣溶膠感染后的小鼠，其體內(nèi)已誘導(dǎo)出可產(chǎn)生IL－17的抗原特異細(xì)胞，這些細(xì)胞和大部分IL－17在肺部的反應(yīng)都依賴(lài)于IL－23的出現(xiàn)。γδT細(xì)胞是IL－17的來(lái)源，在鼻內(nèi)大量注入BCG后很快就會(huì)產(chǎn)生這種細(xì)胞因子。在小鼠模型中IL－17的一大部分的反應(yīng)是在γδT細(xì)胞中。當(dāng)IL－17在高劑量的刺激被阻斷后，中性粒細(xì)胞募集被阻止，這就可能影響后來(lái)炎癥的發(fā)展。在缺少I(mǎi)L－23的小鼠中，大多是IL－17引起的反應(yīng)，這對(duì)早期的炎性反應(yīng)影響不大。這些細(xì)胞的作用是保護(hù)還是損害還不能確定，但當(dāng)用結(jié)核抗原反復(fù)刺激結(jié)核菌感染的動(dòng)物后，傷口就發(fā)生壞死并包含大量的粒細(xì)胞。這些數(shù)據(jù)都說(shuō)明了慢性抗原暴露的炎性反應(yīng)是依賴(lài)于IL－23和IL－17的。此外，在小鼠體內(nèi)對(duì)結(jié)核菌感染產(chǎn)生的細(xì)胞反應(yīng)中，這兩種細(xì)胞因子可能是有雙重作用的，但在人類(lèi)中的情況還未可知。目前，已在感染結(jié)核的人體內(nèi)檢測(cè)到可產(chǎn)生IL－17和IL－22的CD4抗原特異細(xì)胞，其中IL－22僅在肺內(nèi)發(fā)現(xiàn)［19］。

四、人體內(nèi)的細(xì)胞免疫反應(yīng)

對(duì)細(xì)胞應(yīng)答的分析表明感染和患病的個(gè)體表達(dá)了大量的多功能細(xì)胞［18］。最近在歐洲的人群研究報(bào)道了結(jié)核菌特異的IL－17特異反應(yīng)很弱而IL－17對(duì)真菌的感染卻產(chǎn)生了較強(qiáng)的應(yīng)答。相反的，在對(duì)南非人群的研究中，結(jié)核菌特異的IL－17和IL－23T細(xì)胞均可在暴露和感染的個(gè)體檢測(cè)到，但在感染人群的外周血中此細(xì)胞的濃度較低［19］。盡管在外周血中的低濃度，IL－22可以在病人的肺泡盥洗液中檢測(cè)到，這說(shuō)明產(chǎn)生IL－22的細(xì)胞在病人的肺部是起作用的［19］。在最近的一項(xiàng)研究中用Ag85/HLA－A* 0201五聚物來(lái)估計(jì)結(jié)核病患兒在藥物治療前后的抗原特異性細(xì)胞的頻率，這些患兒在血中抗原特異性CD8T細(xì)胞頻率較低，而在治療后會(huì)提高，可能是由于治療后減少了對(duì)T細(xì)胞活性的抑制或是因?yàn)閷?duì)肺部病變的處理和因此從血中募集抗原特異的細(xì)胞到損害部位也降低了。更為有意義的是，在治療前，循環(huán)中的抗原特異的細(xì)胞具有較低的細(xì)胞因子水平和溶細(xì)胞作用。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)在治療之初抗原特異的產(chǎn)生IFN－γ的細(xì)胞高于產(chǎn)生IL－2的細(xì)胞，在治療28個(gè)月后，前者逐漸降低而主要表現(xiàn)為對(duì)產(chǎn)生IL－2細(xì)胞的免疫應(yīng)答。進(jìn)一步的研究應(yīng)該是對(duì)人體內(nèi)抗原特異的細(xì)胞應(yīng)答的動(dòng)力學(xué)和性質(zhì)的研究。

南非對(duì)新生兒大量的卡介苗接種使得我們可以對(duì)新生兒中BCG誘導(dǎo)產(chǎn)生特異的細(xì)胞免疫反應(yīng)進(jìn)行篩查。在最近的一項(xiàng)研究中，從BCG接種后的新生兒體內(nèi)的細(xì)胞在體外用BCG重新刺激，其細(xì)胞免疫應(yīng)答用流式細(xì)胞儀進(jìn)行檢測(cè)分析。重要的是，產(chǎn)生IL－4和IL－10的CD4T細(xì)胞低水平表達(dá)，而由活化的CD4T細(xì)胞會(huì)單獨(dú)或同時(shí)產(chǎn)生IFN－γ，IL－2和TNF?；罨腃D8T細(xì)胞也很少，但一旦出現(xiàn)就表現(xiàn)為IL－2和(或)IFN－γ陽(yáng)性。需要說(shuō)明的是，許多反應(yīng)性T細(xì)胞并不產(chǎn)生IFN－γ。因此，許多反應(yīng)性細(xì)胞的效應(yīng)表型還需進(jìn)一步研究。大多數(shù)產(chǎn)生IFN－γ的細(xì)胞都具有效應(yīng)細(xì)胞表型，而那些只表達(dá)IL－2的細(xì)胞是中央記憶表型［20］。

目前對(duì)暴露個(gè)體產(chǎn)生抗原的確定引起了極大關(guān)注。在一項(xiàng)研究中采用免疫優(yōu)勢(shì)抗原的合成多肽序列法，表現(xiàn)為大量的CD8T細(xì)胞克隆的抗原特異性，同時(shí)確定了新的抗原表位。另一研究使用結(jié)核菌和BCG的基因差異區(qū)并對(duì)病人和接種健康個(gè)體的肽特異性反應(yīng)進(jìn)行比較。在此研究中，兩組人群對(duì)RD1區(qū)的肽都產(chǎn)生了應(yīng)答，外周血單核細(xì)胞對(duì)RD12，RD13和RD15產(chǎn)生IL－10細(xì)胞免疫反應(yīng)，這表明不同的RD區(qū)的抗原與不同的細(xì)胞免疫相關(guān)。這類(lèi)研究使我們更了解了人體對(duì)結(jié)核菌的T細(xì)胞反應(yīng)的特異性。

綜上所述，近年來(lái)我們對(duì)結(jié)核菌感染的細(xì)胞免疫反應(yīng)的研究有了很大的提高，但我們始終不能確定介導(dǎo)免疫發(fā)生和接種疫苗而產(chǎn)生的獲得性細(xì)胞免疫的類(lèi)型，這就大大限制了新疫苗的研制。由于不能將疫苗直接進(jìn)行人體試驗(yàn)，我們也不能得到確定的保護(hù)性相關(guān)的證據(jù)。然而我們相信隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展、基因組學(xué)和蛋白組學(xué)研究的深入，越來(lái)越多的細(xì)胞因子在結(jié)核免疫中的作用將被人們清楚認(rèn)識(shí)，可誘導(dǎo)長(zhǎng)效保護(hù)性免疫應(yīng)答的疫苗將不斷問(wèn)世，為對(duì)抗結(jié)核病這一頑疾帶來(lái)新的希望。

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