轉(zhuǎn)化生長因子β在器官移植排斥反應(yīng)中的研究進(jìn)展

李偉光，張 博(綜述)，吳 波(審校)

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院普外二科室，哈爾濱 150001)

20世紀(jì)70年代早期，Gershon等[1]提出了免疫抑制的概念。在1986年，轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)第一次被描述對(duì)免疫系統(tǒng)有抑制作用，TGF-β被發(fā)現(xiàn)可以抑制人類B細(xì)胞和T細(xì)胞的增殖[2]。隨后，TGF-β家族越來越多的相關(guān)成員相繼被發(fā)現(xiàn)。在哺乳動(dòng)物中，TGF-β家族在機(jī)體的適應(yīng)性免疫調(diào)節(jié)、抑制炎性細(xì)胞作用、促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg細(xì)胞)功能等方面具有重要功能。該文主要對(duì)TGF-β在器官免疫抑制方面的研究進(jìn)行簡要介紹。

1 TGF-β的生物學(xué)特性

細(xì)胞因子家族的TGF-β介導(dǎo)許多包括發(fā)育、生理和病理等生物學(xué)過程，還有一個(gè)影響免疫的最主要功能[3-4]。到目前為止已發(fā)現(xiàn)了超過40個(gè)TGF-β超家族成員，在哺乳動(dòng)物中有三個(gè)不同基因編碼的TGF亞型：TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3。在鳥類和兩棲類動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)存在TGF-β4和TGF-β5，但生物學(xué)特性了解很少。雖然TGF-β1分別與TGF-β2、TGF-β3有很大比例的氨基酸同源性，但只有TGF-β1在同種型的免疫系統(tǒng)中占有主導(dǎo)地位，在維護(hù)自我耐受性中必不可少。

2 TGF-β調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)

TGF-β具有調(diào)節(jié)多種類型免疫細(xì)胞的作用[5]。在早期的研究中，TGF-β被發(fā)現(xiàn)可以抑制T細(xì)胞的增殖，還可以抑制生產(chǎn)白細(xì)胞介素2(interleukin-2,IL-2)、自然殺傷細(xì)胞和在免疫系統(tǒng)中的其他類型的細(xì)胞[6]。執(zhí)行免疫功能的CD4+T細(xì)胞被激活后能分化成三個(gè)主要類型的效應(yīng)T細(xì)胞。CD4效應(yīng)T細(xì)胞也叫輔助性T細(xì)胞(helper T cells，Th),可以歸類為Th1、Th2、Th17[7]。Th1生產(chǎn)干擾素γ，Th2分泌IL-4、IL-13和IL-5，Th17表達(dá)IL-17和IL-22生成[8]。雖然TGF-β部分抑制T細(xì)胞增殖，但是研究發(fā)現(xiàn)TGF-β可以有效抑制效應(yīng)T細(xì)胞的功能，從而抑制使其分化成Th1和Th2效應(yīng)細(xì)胞[9]。除了調(diào)節(jié)CD4+T細(xì)胞，TGF-β還控制CD8+T細(xì)胞增殖和效應(yīng)功能。CD8+T細(xì)胞能夠表達(dá)多種效應(yīng)器分子，如干擾素γ和穿孔素等，也同時(shí)被TGF-β抑制表達(dá)[10-11]。TGF-β的另一個(gè)抑制免疫反應(yīng)的機(jī)制是通過誘導(dǎo)Fox3(叉頭狀家族轉(zhuǎn)錄因子)表達(dá)來促進(jìn)Treg細(xì)胞的增殖[12]。在炎癥條件下，TGF-β也是誘導(dǎo)IL-17生產(chǎn)的重要因子[13]。TGF-β具有影響B(tài)細(xì)胞發(fā)展的所有階段的作用，它涉及淋巴細(xì)胞的增殖和漿細(xì)胞分泌所有二級(jí)同型抗原的過程，其抑制增殖作用和刺激細(xì)胞凋亡能力與它調(diào)節(jié)B細(xì)胞生發(fā)中心和增殖節(jié)點(diǎn)有不可或缺的關(guān)系。TGF-β抑制細(xì)胞表達(dá)同型抗原來抑制免疫球蛋白M(immunoglobulin M,IgM)和免疫球蛋白A的分泌。B淋巴細(xì)胞研究最廣泛和最主要的免疫抑制機(jī)制是分泌的IL-10，IL-10在調(diào)節(jié)炎癥中是最主要的抗炎細(xì)胞因子[14]。移植過程中，TGF-β能夠抑制同種異體排斥反應(yīng)或者增強(qiáng)宿主防御，對(duì)Treg細(xì)胞的調(diào)節(jié)也是其在急慢性排斥反應(yīng)中對(duì)組織器官起到免疫抑制的關(guān)鍵。

3 TGF-β 在器官移植中的作用

3.1TGF-β在心臟移植中的作用 在Allan等[15]研究的心臟移植實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭邪l(fā)現(xiàn)，上調(diào)的TGF-β抑制CD4+T細(xì)胞、CD25+T細(xì)胞的分泌，增加了免疫耐受。已知TGF-β涉及許多生物過程和在免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵作用，尤其是在Th17和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的分化[16]。在高表達(dá)TGF-β的同種異體移植模型中沒有IL-6和IL-17的表達(dá)，表明Th17分化軸是完全被抑制的，TGF-β在影響CD4+T細(xì)胞和CD25+T細(xì)胞發(fā)育和功能上扮演著重要角色，所以證明了TGF-β在免疫耐受中起到重要作用。因此，CD4+T細(xì)胞和CD25+T細(xì)胞的增殖和被抑制的作用是受到TGF-β調(diào)解的[17-18]。在先前的相關(guān)研究中就有報(bào)道TGF-β的遺傳變異體是影響最強(qiáng)的生產(chǎn)纖維化調(diào)制器，同時(shí)也參與心臟移植后的腎臟疾病的發(fā)展[19]。

3.2TGF-β在腎臟移植中的作用 TGF-β是一種普遍存在的纖維化因子，已被證明參與在一般器官纖維化的發(fā)展，在腎臟相關(guān)疾病中參與(如腎小球腎炎，腎小管萎縮)病理學(xué)間質(zhì)纖維化等[20]。以前的研究已經(jīng)表明，腎組織中含有較多的TGF-β因子，在急性排斥反應(yīng)中被激活并大量表達(dá)[21]。這種生長因子誘導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄受體激活和磷酸化Smad2/3蛋白[22]。正常腎組織腎小管上皮細(xì)胞表達(dá)低水平的Smad2/3蛋白，在慢性排斥反應(yīng)過程中，這種蛋白可以增加上皮細(xì)胞和白細(xì)胞的滲透作用。在早期腎移植急性排斥反應(yīng)期，TGF-β有明顯的免疫抑制作用，但隨著受體生存時(shí)間的延長，TGF-β導(dǎo)致腎臟血管病變及腎組織纖維化的問題明顯增加[23]，在解決腎移植TGF-β的雙性調(diào)節(jié)上有待進(jìn)一步研究。

3.3TGF-β在肝臟移植中的作用 慢性排斥反應(yīng)是導(dǎo)致肝臟同種異體移植物功能障礙的一個(gè)重要原因，在肝移植后對(duì)患者是一個(gè)重要威脅[24]。在眾多的因素中，同種免疫性反應(yīng)生成的異質(zhì)組織相容性抗原是導(dǎo)致慢性排斥反應(yīng)最關(guān)鍵的一個(gè)因素[25-26]。盡管很努力地控制其發(fā)病率，但在肝臟受者中，同種異體慢性肝拒絕仍然是一個(gè)影響長期生存的關(guān)鍵障礙[27]。TGF-β可以顯著衰減肝臟再灌注損傷并減少腫瘤壞死因子α和IL-1的分泌，但是增加IL-10的分泌。此外，在TGF-β治療的動(dòng)物中，由庫普弗細(xì)胞產(chǎn)生的基質(zhì)金屬蛋白酶9顯著下降[28]。與其他的研究再灌注損傷模型的結(jié)果相同[29]，結(jié)果支持TGF-β在肝臟再灌注損傷方面有一定的保護(hù)作用。在依賴TGF-β的治療同時(shí)，庫普弗細(xì)胞還通過調(diào)節(jié)促炎和抗炎功能對(duì)Tregs細(xì)胞進(jìn)行調(diào)節(jié)，衰減肝臟的再灌注損傷。

3.4TGF-β在其他器官中的作用 TGF-β系列是具有廣泛的多效性生長因子，參與炎性反應(yīng)、創(chuàng)面修復(fù)、血管生成和組織重構(gòu)的過程[30-31]。在移植排斥反應(yīng)過程中，發(fā)病過程主要是T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答。在不同動(dòng)物靜脈移植模型中，TGF-β被發(fā)現(xiàn)都在移植幾天后開始表達(dá)[32]。在兔的靜脈移植模型中，TGF-β上調(diào)存在至少有6個(gè)月，與血管重構(gòu)中的成纖維細(xì)胞和基質(zhì)沉積有關(guān)[33]。相關(guān)的研究數(shù)據(jù)表明，在靜脈移植中，與壓力直接影響血管舒展相比，TGF-β占主導(dǎo)地位可以直接刺激血管舒展，而且在移植早期，TGF-β蛋白就在血管內(nèi)膜表達(dá)，并最大限制地抑制TM9(血栓調(diào)節(jié)蛋白)的表達(dá)[34]。

4 小結(jié)與展望

TGF-β是誘導(dǎo)免疫耐受的一個(gè)重要的微環(huán)境因素，對(duì)機(jī)體的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生廣泛的影響，TGF-β具有促進(jìn)細(xì)胞增殖及抑制細(xì)胞增殖的雙向功能，對(duì)于不同的靶細(xì)胞以及同一靶細(xì)胞在不同功能狀態(tài)下顯示不同的作用，這與其基因多態(tài)性有關(guān)，一般認(rèn)為它是一種負(fù)性免疫調(diào)節(jié)因子，但在某些特定條件下，它又表現(xiàn)出正向免疫調(diào)節(jié)作用。隨著受體移植物生存，其引起受體纖維化問題的出現(xiàn)大大影響了受體的長期生存。很多實(shí)驗(yàn)研究應(yīng)用TGF-β因子與免疫抑制劑聯(lián)合使用，增強(qiáng)TGF-β因子的免疫抑制功能。雖然TGF-β具有調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、凋亡、免疫應(yīng)答、分化、細(xì)胞外基質(zhì)再生、雙性調(diào)節(jié)等功能，但具體調(diào)節(jié)機(jī)制在國內(nèi)外尚無一致說明。期望能建立一種新的方法，利用TGF-β的分泌功能以及TGF-β的免疫抑制作用,增強(qiáng)移植受者對(duì)于供者特異性的耐受，在臨床治療中得到廣泛應(yīng)用。

[1] Gershon RK,Kondo K.Cell interactions in the induction of tolerance:the role of thymic lymphocytes[J].Immunology,1970,18(5):723-737.

[2] Kehrl JH,Roberts AB,Wakefield LM,etal.Transforming growth factor beta is an important immunomodulatory protein for human B lymphocytes[J].J Immunol,1986,137(12):3855-3860.

[3] Eurich D,Neumann UP,Boas-Knoop S,etal.Transforming growth factor-β1-gene polymorphism in the development of kidney disease after liver transplantation[J].Transplantation,2012,93(5):555-560.

[4] Tanabe T,Kanoh S,Moskowitz WB,etal.Cardiac asthma:transforming growth factor-β from the failing heart leads to squamous metaplasia in human airway cells and in the murine lung[J].Chest，2012,142(5):1274-1283.

[5] Li MO,Wan YY,Sanjabi S,etal.Transforming growth factor-beta regulation of immune responses[J].Annu Rev Immunol,2006,24:99-146.

[6] Hu B,He Y,Wu Y,etal.Activated allogeneic NK cells as suppressors of alloreactive responses[J].Biol Blood Marrow Transplant,2010,16(6):772-781.

[7] Park H,Li Z,Yang XO,etal.A distinct lineage of CD4T cells regulates tissue inflammation by producing interleukin 17[J].Nat Immunol，2005,6(11):1133-1141.

[8] de Menezes Neves PD,Machado JR,dos Reis MA,etal.Distinct expression of interleukin 17,tumor necrosis factor α,transforming growth factor β,and forkhead box P3 in acute rejection after kidney transplantation[J].Ann Diagn Pathol,2013,17(1):75-79.

[9] Huss DJ,Winger RC,Peng H,etal.TGF-beta enhances effector Th1 cell activation but promotes self-regulation via IL-10[J].J Immunol,2010,184(10):5628-5636.

[10] Le Texier L,Thebault P,Carvalho-Gaspar M,etal.Immunoregulatory function of IL-27 and TGF-β1in cardiac allograft transplantation[J].Transplantation,2012,94(3):226-233.

[11] Han KL,Thomas SV,Koontz SM,etal.Adenosine A2A receptor agonist-mediated increase in donor-derived regulatory T cells suppresses development of graft-versus-host disease[J].J Immunol,2013,190(1):458-468.

[12] Willet JD,Pichitsiri W,Jenkinson SE,etal.Kidney transplantation:analysis of the expression and T cell-mediated activation of latent TGF-β[J].J Leukoc Biol,2012,93(4):471-478.

[13] Pekalski M,Jenkinson SE,Willet JD,etal.Renal allograft rejection:Examination of delayed differentiation of Treg and Th17 effector T cells[J].Immunobiology,2013,218(3):303-310.

[14] Wu LM,Zhou L,Xu J,etal.Lack of association between genetic polymorphisms in cytokine genes and tumor recurrence in patients with hepatocellular carcinoma undergoing transplantation[J].Hepatobiliary Pancreat Dis Int,2013,12(1):54-59.

[15] Allan SE,Song-Zhao GX,Abraham T,etal.Inducible reprogramming of human T cells into Treg cells by a conditionally active form of FOXP3[J].Eur J Immunol,2008,38(12):3282-3289.

[16] Mitchell P,Afzali B,Lombardi G,etal.The T helper 17-regulatory T cell axis in transplant rejection and tolerance[J].Curr Opin Organ Transplant,2009,14(4):326-331.

[17] Wakita D,Sumida K,Iwakura Y,etal.Tumor-infiltrating IL-17-producing cd T cells support the progression of tumor by promoting angiogenesis[J].Eur J Immunol,2010,40(7):1927-1937.

[18] Nowak M,Wyczalkowska-Tomasik A,Wlodarczyk Z,etal.The role of the kidney in the systemic elimination of interleukin 6,platelet-derived growth factor and transforming growth factor beta[J].Cytokine,2012,59(2):258-263.

[19] van de Wetering J,Weimar CH,Balk AH,etal.The impact of transforming growth factor-beta1 gene polymorphism on end-stage renal failure after heart transplantation[J].Transplantation,2006,82(12):1744-1748.

[20] Yoon HE,Yang CW.Established and newly proposed mechanisms of chronic cyclosporine nephropathy[J].Korean J Intern Med,2009,24(2):81-92.

[21] Karimi MH,Daneshmandi S,Pourfathollah AA,etal.A study of the impact of cytokine gene polymorphism in acute rejection of renal transplant recipients[J].Springer Science,2012,39(1):509-515.

[22] Wang W,He B,Shi W,etal.Deletion of scavenger receptor A protects mice from progressive nephropathy independent of lipid control during diet-induced hyperlipidemia[J].Kidney International,2012,81(10):1002-1014.

[23] Zakrzewicz A,Wilhelm J,Bl?cher S,etal.Leukocyte accumulation in graft blood vessels during self-limiting acute rejection of rat kidneys[J].Immunobiology,2011,216(5):613-624.

[24] Li J,Lai X,Liao W,etal.The dynamic changes of Th17/Treg cytokines in rat liver transplant rejection and tolerance[J].Int Immunopharmacol,2011,11(8):962-867.

[25] Wan R,Tang L,Shan R,etal.Humoral immunity-mediated chronic rejection in liver transplantation is associated with predominant IL-10 expression[J].Front Biosci(Elite Ed),2012,E4:2121-2130.

[26] Xie X,Ye Y,Zhou L,etal.Küpffer cells promote acute rejection via induction of Th17 differentiation in rat liver allografts[J].Transplant Proc,2010,42(9):3784-3792.

[27] Nakano T,Lai CY,Goto S,etal.Immunological and regenerative aspects of hepatic mast cells in liver allograft rejection and tolerance[J].PLoS One,2012,7(5):e37202.

[28] Gu D,Shi Y,Ding Y,etal.Dramatic early event in chronic allograft nephropathy:increased but not decreased expression of MMP-9 gene[J].Diagn Pathol,2013,8:13.

[29] Hamada T,Duarte S,Tsuchihashi S,etal.Inducible nitric oxide synthase deficiency impairs matrix metalloproteinase-9 activity and disrupts leukocyte migration in hepatic ischemia/reperfusion injury[J].Am J Pathol,2009,174(6):2265-2277.

[30] Jiang S,Tang Q,Rong R,etal.Mycophenolate mofetil inhibits macrophage infiltration and kidney fibrosis in long-term ischemia-reperfusion injury[J].Eur J Pharmacol,2012,688(1/3):56-61.

[31] Li W,Jiang H,Feng JM.Isogenic mesenchymal stem cells transplantation improves a rat model of chronic aristolochic acid nephropathy via upregulation of hepatic growth factor and downregulation of transforming growth factor b1[J].Mol Cell Biochem,2012,368(1/2):137-145.

[32] You WJ,Xiao MD,Yuan ZX.Significance of changes in transforming growth factor-beta mRNA levels in autogenous vein grafts[J].Chin Med J(Engl),2004,117(7):1060-1065.

[33] Jiang Z,Tao M,Omalley KA,etal.Established neointimal hyperplasia in vein grafts expands via TGF-betamediated progressive fibrosis[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,2009,297(4):H1200-H1207.

[34] Kapur NK,Bian C,Lin E,etal.Inhibition of transforming growth factor-β restores endothelial thromboresistance in vein grafts[J].J Vasc Surg,2011,54(4):1117-1123.