ICOS/ICOSL的免疫調(diào)節(jié)作用與相關(guān)疾病的研究進(jìn)展

李盛村，王 婷，王國(guó)祥*

(蘇州大學(xué)1.體育學(xué)院，江蘇蘇州215021;2.醫(yī)學(xué)部基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，江蘇蘇州215123)

腫瘤異常抗原逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)控才能存活，因此免疫監(jiān)視和免疫應(yīng)答在預(yù)防和消除疾病的過(guò)程中起到重要作用。協(xié)同刺激信號(hào)在產(chǎn)生細(xì)胞免疫效益的過(guò)程中起重要作用?？烧T導(dǎo)協(xié)同刺激分子(inducible co-stimulator，ICOS)及其配體(ICOSL)結(jié)合介導(dǎo)的協(xié)同刺激信號(hào)，能調(diào)節(jié)T 細(xì)胞的活化、增殖以及細(xì)胞因子的分泌。近年來(lái)研究證實(shí)，ICOS/ICOSL 信號(hào)通路與炎性反應(yīng)、自身免疫性疾病、腫瘤和移植排斥等均有聯(lián)系［1］。鑒于此，本綜述介紹ICOS/ICOSL 的結(jié)構(gòu)及其免疫調(diào)節(jié)功能，并綜述最近與ICOS/ICOSL 有關(guān)的臨床疾病研究。

1 ICOS 和ICOSL 分子結(jié)構(gòu)

ICOS 是由2 個(gè)亞單位構(gòu)成的同源二聚體，屬Ⅰ型跨膜蛋白，相對(duì)分子質(zhì)量分別約為55～60 ku 屬于免疫球蛋白超家族。ICOS 的氨基酸組成與CD28和CTLA-4 分別有24%和17%的同源性。ICOS 的胞質(zhì)區(qū)含有YMFM 基序，能與PI3K 激酶結(jié)合，胞外區(qū)含有一個(gè)V 樣Ig 功能區(qū)，其中的FDPPF 基序是與相應(yīng)配體ICOSL 結(jié)合的結(jié)構(gòu)。ICOSL［2］基因含有7 個(gè)外顯子，其中多個(gè)外顯子編碼胞外兩個(gè)免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)，1 個(gè)外顯子編碼跨膜區(qū)，2 個(gè)編碼胞內(nèi)區(qū)。ICOSL 的基因產(chǎn)物是由309 個(gè)氨基酸組成的Ⅰ型跨膜糖蛋白，約63～72 ku，胞外區(qū)與B7 家族其他分子相似，包含IgV 和IgC 區(qū)，該分子的胞內(nèi)段根據(jù)不同的生理環(huán)境及細(xì)胞自身的狀態(tài)剪接形成不同的異構(gòu)體。其中的4 個(gè)半胱氨酸及IgV 區(qū)80 位的酪氨酸都是保守位點(diǎn)，不僅是B7 家族標(biāo)志性位點(diǎn)，而且對(duì)于免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)的形成十分重要［3］。

2 ICOS 和ICOSL 對(duì)免疫細(xì)胞的調(diào)控

ICOS 與其配體ICOSL 結(jié)合后能夠產(chǎn)生一系列與免疫反應(yīng)相關(guān)的效應(yīng)。初期的研究主要集中在ICOS/ICOSL 對(duì)Th1 或Th2 的作用，而最近的研究則集中在ICOS/ICOSL 對(duì)生發(fā)中心(germinal center，GC)的形成和免疫球蛋白的類(lèi)型轉(zhuǎn)換等方面。此外，不少研究者關(guān)注ICOS/ICOSL 在自身或非自身免疫反應(yīng)中與效應(yīng)性和調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞的功能關(guān)系。

2.1 對(duì)B 細(xì)胞免疫應(yīng)答的調(diào)控

研究發(fā)現(xiàn)敲除ICOS 基因小鼠和ICOS 缺失的普通變異型免疫缺陷病(common variable immunodeficiency，CVID)患者既不能形成生發(fā)中心，也不能進(jìn)行免疫球蛋白的類(lèi)別轉(zhuǎn)換，這表明ICOS/ICOSL 信號(hào)在B 細(xì)胞免疫應(yīng)答中有著潛在的重要作用。近年來(lái)，一種新的功能性細(xì)胞亞群-濾泡性輔助T 細(xì)胞(follicular helper cells，Tfh cells)在B 細(xì)胞生發(fā)中心的形成和抗體類(lèi)型轉(zhuǎn)換中的作用越來(lái)越受到人們的關(guān)注［4］。特異性敲除ICOS，使c-Maf 轉(zhuǎn)錄降低以及細(xì)胞因子IL-21 分泌減少，從而影響Tfh 的功能發(fā)揮［5］;而在轉(zhuǎn)ICOS 基因小鼠中，由于ICOS 的高表達(dá)，促進(jìn)了IL-21 的分泌，最終使得Tfh 細(xì)胞分化和增殖，促進(jìn)B 細(xì)胞生發(fā)中心形成［6］。

B 細(xì)胞分泌的ICOSL 能夠介導(dǎo)非典型NF-κB信號(hào)通路，從而調(diào)節(jié)Tfh 細(xì)胞的分化［7］。除此之外，ICOS/ICOSL 信號(hào)通路還能促進(jìn)T 細(xì)胞上CD40L 的表達(dá)，CD40 和CD40L 形成信號(hào)通路后能夠進(jìn)一步地促進(jìn)B 細(xì)胞的成熟和存活［8］。因此，ICOS/ICOSL信號(hào)通過(guò)調(diào)節(jié)Tfh 細(xì)胞的分化增殖而對(duì)B 細(xì)胞免疫應(yīng)答產(chǎn)生影響。

2.2 對(duì)T 細(xì)胞免疫應(yīng)答的調(diào)控

ICOS/ICOSL 信號(hào)對(duì)CD4+T 細(xì)胞，Th1、Th2、Th17 細(xì)胞以及調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞(Treg)的形成也有重要影響。早期研究顯示，ICOS/ICOSL 信號(hào)通路能夠促進(jìn)Th1 和Th2 的相關(guān)細(xì)胞因子IFN-γ、TNF-α、IL-4、IL-5 和IL-10 等的分泌，而ICOS 基因敲除小鼠對(duì)細(xì)菌性或者病毒性炎性反應(yīng)不具有免疫性，這可能與ICOS/ICOSL 信號(hào)通路的缺失影響了Th1 和Th2 免疫反應(yīng)有關(guān)。ICOS/ICOSL 信號(hào)尤其對(duì)Th2免疫反應(yīng)有優(yōu)勢(shì)作用，不僅可以促使Th2 極化相關(guān)的細(xì)胞因子的表達(dá)，而且對(duì)Th2 相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子NFATc1 和c-Maf 具有上調(diào)作用;同樣，不表達(dá)ICOSL 的APC 無(wú)法誘導(dǎo)CD4+T 細(xì)胞上c-Maf 的轉(zhuǎn)錄，最終抑制了Th2 細(xì)胞的分化［9］。ICOS 的缺失明顯抑制了Th1 介導(dǎo)的自身免疫糖尿癥和Th2 介導(dǎo)的氣道炎性反應(yīng)的病理進(jìn)程［10］。深入的研究還發(fā)現(xiàn)，在免疫效應(yīng)階段通過(guò)運(yùn)用ICOS 抗體阻斷ICOS/ICOSL 信號(hào)通路，可以減輕疾病臨床表現(xiàn)，而并不能減輕疾病的早期階段，提示ICOS 可能在Th17 效應(yīng)階段發(fā)揮了調(diào)節(jié)作用［11］。

ICOS/ICOSL 信號(hào)對(duì)于記憶性T 細(xì)胞和Treg 的研究相對(duì)還較少。研究顯示，在缺乏ICOS/ICOSL共刺激信號(hào)通路時(shí)，效應(yīng)記憶性T 細(xì)胞存活率降低，但是中央記憶性T 細(xì)胞沒(méi)有明顯變化［12］。與此一致，敲除ICOS 基因小鼠和缺乏ICOS 的CVID 患者，記憶性CD4+T 細(xì)胞數(shù)量減少，這說(shuō)明ICOS 可能在調(diào)節(jié)記憶性T 細(xì)胞的數(shù)量方面有著很重要的作用［13］。在ICOS 基因敲除小鼠中，CD4+Foxp3+細(xì)胞的數(shù)量減少，表明ICOS 對(duì)于維持Treg 的平衡起著重要作用;在體外，ICOS/ICOSL 信號(hào)通路能夠促使Treg 細(xì)胞增殖及存活，表明在ICOS/ICOSL 信號(hào)中斷的情況下，Treg 細(xì)胞不能增殖和存活［14］。上述研究結(jié)果提示，ICOS/ICOSL 信號(hào)對(duì)各種類(lèi)型的T細(xì)胞的功能均有不同程度的影響。

3 ICOS/ICOSL 與相關(guān)臨床疾病的研究

3.1 ICOS/ICOSL 與自身免疫性疾病

通過(guò)研究Grave's 病、狼瘡性腎炎和類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)等自身免疫病時(shí)均發(fā)現(xiàn)，ICOS/ICOSL 途徑與自身免疫病的病理進(jìn)程存在密切關(guān)系。該途徑主要在T 細(xì)胞應(yīng)答的效應(yīng)階段發(fā)揮功能［15］，因此ICOS/ICOSL 在自身免疫病中的作用引起高度重視。

RA 患者的外周血和滑膜液中的ICOSL 水平顯著高于健康組，這種升高會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞因子IL-21 的水平顯著升高，繼而參與了關(guān)節(jié)腔內(nèi)的局部炎性反應(yīng)。ICOS 參與炎性反應(yīng)可能與B 淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的Tfh 細(xì)胞活化有關(guān)，Tfh 細(xì)胞的激活率可以用于評(píng)價(jià)RA 患者治療干預(yù)效果［16］。有研究使用抗體阻斷ICOS 與其配體的結(jié)合，隨著ICOS 信號(hào)阻斷，減少促炎性細(xì)胞因子及相應(yīng)抗體的產(chǎn)生，繼而能夠顯著減緩關(guān)節(jié)炎的病程發(fā)展;然而ICOS 信號(hào)的減弱也減少淋巴結(jié)和脾的濾泡輔助T 細(xì)胞以及生發(fā)中心B細(xì)胞的數(shù)量，對(duì)機(jī)體系統(tǒng)性免疫帶來(lái)負(fù)面影響［17］。因此，針對(duì)協(xié)同刺激信號(hào)治療RA 的實(shí)驗(yàn)仍需要更加深入的探索，如靶向DNA 疫苗［18］，靶向阻斷信號(hào)分子等技術(shù)和手段的應(yīng)用不斷完善，可能為RA 的安全而系統(tǒng)的治療帶來(lái)新的希望。

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)是一種彌漫性、全身性自身免疫病。研究發(fā)現(xiàn)ICOS/ICOSL 途徑在SLE 的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。在SLE 患者群體中發(fā)現(xiàn)T 細(xì)胞表面信號(hào)ICOS表達(dá)增加，而小鼠SLE 模型中ICOS 不足又缺少I(mǎi)gG和抗dsDNA 抗體［19］。在小鼠的紅斑狼瘡實(shí)驗(yàn)中，用抗ICOSL 單抗阻斷該信號(hào)后可抑制與該病相關(guān)的細(xì)胞和體液免疫反應(yīng)。如T 細(xì)胞表面活化標(biāo)志CD69 和CD25 的表達(dá)降低，并且下調(diào)細(xì)胞因子IL-4、IL-10 和IFN-γ 及自身抗體的表達(dá)水平，進(jìn)而改善臨床病理表現(xiàn)，阻止疾病的進(jìn)一步惡化［20］。一些針對(duì)狼瘡治療的產(chǎn)品(例如Amgen treatment AMG 577)已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，AMG577 是一種人類(lèi)單克隆抗體，靶向作用于B7RP-1，可以阻斷ICOS 相關(guān)信號(hào)［19］。

3.2 ICOS/ICOSL 與腫瘤

ICOSL 作為B7 家族成員之一，能夠表達(dá)于腫瘤細(xì)胞表面，在腫瘤免疫中起重要作用。檢測(cè)血液瘤細(xì)胞系中ICOSL 的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)FBL3、A20 和P388 細(xì)胞中均高表達(dá)ICOSL［21］，提示ICOSL 與血液相關(guān)腫瘤的密切關(guān)聯(lián)。有研究指出，阻斷ICOSL后，細(xì)胞因子IL-4 和IL-10 表達(dá)降低，減少腫瘤免疫反應(yīng)，不利于激活T 細(xì)胞［22］。然而，相關(guān)研究較少甚至存在矛盾。盡管如此，ICOS 在加強(qiáng)腫瘤免疫中的作用應(yīng)該值得肯定，例如ICOS 可在NK 細(xì)胞中被誘導(dǎo)［1］，黑素瘤細(xì)胞存活率與ICOS 的表達(dá)密切相關(guān)［23］。

4 展望

盡管ICOS/ICOSL 協(xié)同刺激信號(hào)參與多種臨床疾病的病理生理過(guò)程，并且在這些方面積累了不少研究。然而，ICOS/ICOSL 對(duì)免疫細(xì)胞產(chǎn)生的確切作用機(jī)制值得繼續(xù)深入研究。ICOSL 在抗原遞呈和記憶T 細(xì)胞形成等方面均發(fā)揮一定作用，全面探索ICOS/ICOSL 協(xié)同刺激通路能夠?yàn)閷?lái)靶向治療自身免疫疾病和腫瘤提供理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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