Foxp3+調節(jié)性T細胞在感染免疫中的作用

楊冬倩 廖勇 敖俊紅

Foxp3+調節(jié)性T細胞在感染免疫中的作用

楊冬倩 廖勇 敖俊紅

Foxp3+調節(jié)性T細胞是具有免疫抑制功能的CD4+T淋巴細胞的一個亞群，在自身免疫性疾病、器官移植免疫耐受、抗腫瘤免疫及過敏性疾病中均發(fā)揮重要作用。近年研究發(fā)現(xiàn)，調節(jié)性T細胞在一些病原體感染過程中擴增并聚集到感染部位，通過細胞直接接觸或分泌抑制性細胞因子如，白細胞介素10、轉化生長因子β等，限制效應細胞免疫應答，從而減輕機體免疫反應過程對宿主的病理性損傷，同時也可減弱機體清除病原微生物的能力，導致感染持續(xù)存在。

T淋巴細胞，調節(jié)性；感染；免疫；細菌感染；病原；宿主與病原體相互作用

1 調節(jié)性T細胞起源及其生物學特性

1995 年，Sakaguchi等［1］首次研究發(fā)現(xiàn)，一類連續(xù)高表達IL-2受體α鏈（即CD25分子）具有免疫調節(jié)功能的CD4+CD25+T細胞亞群，可通過抑制對自身和外源性抗原的過度免疫反應來維持宿主免疫內環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。清除或減少CD4+CD25+T細胞后，機體對外源性抗原及自身抗原的免疫應答增強，該亞細胞群被命名為調節(jié)性T細胞（Tregs細胞）。根據(jù)其來源、分化及效應機制可劃分為兩類，即胸腺來源的天然型Tregs細胞和外周誘導的誘導型Tregs細胞［2］。胸腺內發(fā)育成熟的天然型Tregs細胞進入外周淋巴組織，占CD4+T細胞的5%～10%（鼠）和2%～4%（人類）［3］。外周淋巴組織內由抗原誘導分化而來的誘導型Tregs細胞，在感染或腫瘤形成等過程中獲得調節(jié)性功能。誘導型Tregs細胞可以從天然型Tregs細胞分化而來，也可以來自其他初始T細胞，如分泌IL-10的Tr1細胞和分泌轉化生長因子（TGF）β 的 Th3 細胞［4］。

叉頭蛋白3（Foxp3）為轉錄因子叉頭樣/翼狀螺旋家族的一員，是Tregs細胞的特異性標志，對其發(fā)育、分化及功能維持發(fā)揮重要作用［5］。Tregs細胞還高表達IL-2受體α鏈（CD25）、細胞毒素T淋巴細胞抗原（CTLA）4和糖皮質激素誘導的腫瘤壞死因子受體，但這些分子也可在活化的非Tregs細胞中表達，因此，F(xiàn)oxp3被認為是鼠和人Tregs細胞最特異性的標志。Foxp3基因突變或敲除使Tregs細胞缺陷可導致嚴重甚至致命性自身免疫性疾病。Scurfy小鼠是Foxp3基因突變鼠（體內Foxp3無功能），其天然型Tregs細胞不能發(fā)育分化，表現(xiàn)出一系列自身免疫性特征，如CD4+T細胞過度增殖，多組織CD4+T細胞浸潤，炎癥細胞因子過度表達，皮膚鱗屑增多和腹瀉，小鼠出生后2～4周即死亡。人Foxp3蛋白基因突變可出現(xiàn)Scurfy鼠類似癥狀，即免疫失調、多內分泌腺病、腸病和X相聯(lián)綜合征［6］。

作者單位：100700北京軍區(qū)總醫(yī)院全軍皮膚損傷修復研究所（楊冬倩、廖勇、敖俊紅）；安徽醫(yī)科大學（楊冬倩）

2 Tregs細胞的作用機制

Tregs細胞可抑制機體對自身抗原及病原微生物的免疫應答，在自身免疫性疾病、過敏性疾病、腫瘤免疫和感染性疾病中均發(fā)揮重要作用，但作用機制尚未完全闡明。目前認為與以下3方面相關：①Tregs細胞能夠直接抑制多種效應細胞及抗原提呈細胞的活化與功能，包括：非Tregs細胞的CD4+T細胞、CD8+T細胞、B淋巴細胞、天然殺傷T細胞、天然殺傷細胞、樹突細胞、巨噬細胞和肥大細胞等。Tregs細胞表面分子CTLA-4可以與抗原提呈細胞表面共刺激配體CD80/CD86結合，導致色氨酸依賴性吲哚胺2，3雙加氧酶和色氨酸代謝產物犬尿酸增多，使效應T細胞不能有效增殖并趨向凋亡；②分泌抑制性細胞因子作用于T細胞，如白細胞介素（IL）10、IL-35和TGF-β。動物實驗表明，IL-10可以抑制內臟器官對微生物刺激導致的過度免疫炎癥反應，IL-10缺陷鼠可自發(fā)形成腸炎；③通過阻斷重要細胞因子或代謝產物的生成來抑制效應細胞應答。Tregs細胞可以通過顆粒酶、穿孔素誘導靶細胞凋亡，以及通過腺苷、環(huán)腺苷酸途徑發(fā)揮免疫抑制作用［7-8］。

3 Tregs細胞在感染免疫中的作用

病原微生物入侵機體后，宿主通過抗原提呈細胞識別病原體，通過抗原反應性T細胞、B細胞增殖來清除病原體，但隨著Tregs細胞激活，效應細胞免疫應答的強度隨之受到限制。Tregs細胞在天然免疫和適應性免疫應答中均可發(fā)揮作用，在一些病原體感染過程中，Tregs細胞快速到達感染部位，調控免疫效應細胞介導的病理反應強度，抑制組織損傷的相關信號，從而減輕病理性損傷程度，但這也可能引起感染狀態(tài)的持續(xù)存在［9］。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)oxp3+Tregs細胞在特定病毒（如單純皰疹病毒2型、腦膜炎病毒，西尼羅河病毒）、一些寄生蟲（瘧原蟲屬，剛地弓形蟲）和真菌（白念珠菌）感染中可發(fā)揮保護性作用，而在細菌和分枝桿菌感染（如單核細胞增多性李斯特菌，沙門菌和結核桿菌）中卻產生有害作用，因此，Tregs細胞在不同病原微生物感染中發(fā)揮的作用不同［10］。

3.1 病毒感染 ：Tregs細胞在病毒感染過程中可使組織損傷程度最小化［11］。利用Foxp3DTR轉基因鼠（該鼠Foxp3表達白喉毒素受體），使用低劑量白喉毒素即可選擇性敲除Foxp3+Tregs細胞，研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)oxp3+Tregs細胞在宿主防御特定病毒（如單純皰疹病毒2型，西尼羅腦炎病毒和淋巴細胞性脈絡叢腦膜炎病毒）感染中發(fā)揮保護性作用。轉基因鼠感染西尼羅病毒（west nile virus）后，小鼠出現(xiàn)體重急劇下降、腦和脊髓中病毒量增加、臨床疾病評分變差以及病死率增高。人急性西尼羅病毒感染的研究發(fā)現(xiàn)，有癥狀和無癥狀西尼羅病毒感染志愿者體內Tregs細胞含量不同；感染后，無癥狀志愿者3個月內Tregs細胞數(shù)量顯著增多，但有癥狀患者Tregs細胞相對較少。在動物實驗中亦出現(xiàn)類似表現(xiàn)，西尼羅病毒感染2周后，有癥狀的小鼠Tregs細胞比率較無癥狀小鼠低。此外，Tregs細胞缺陷小鼠比正常對照組小鼠形成致命性西尼羅病毒感染的概率更高。這些結果表明，在免疫正常人和小鼠，感染后較高水平的外周Tregs細胞可以防止重癥西尼羅病毒感染的發(fā)生［12］。

Foxp3基因敲除小鼠感染單純皰疹病毒后，陰道黏膜和中樞神經系統(tǒng)單純皰疹病毒量較正常小鼠增加，并形成致命性感染。Tregs細胞通過誘導免疫細胞到達感染組織，促進感染部位及時形成早期保護性免疫應答［13］。眼部單純皰疹病毒1型感染中也發(fā)現(xiàn)，Tregs細胞在減少眼部病理性損害中發(fā)揮保護性作用［14］。但在麻疹病毒持續(xù)性中樞神經系統(tǒng)感染中，Tregs細胞的增加會導致病毒復制增加且在中樞神經系統(tǒng)擴散；而Foxp3基因敲除小鼠則表現(xiàn)為腦部病毒特異性CD8+效應T細胞的增加和減少持續(xù)性感染，說明Tregs細胞促進病毒感染的持續(xù)存在［15］。同樣，丙型肝炎病毒慢性感染部位的Tregs細胞積累會抑制效應T細胞的應答反應和病毒的清除［16］。

3.2 細菌及分枝桿菌感染：細菌感染性疾病中，抗原特異性Tregs細胞的存在能夠抑制機體的抗菌免疫應答，從而有利于細菌在宿主體內持續(xù)存在Tregs細胞抑制抗原特異性T細胞，需要凋亡1/凋亡配體1途徑，阻斷凋亡1途徑可增強效應T細胞應答，提示Tregs細胞可抑制效應細胞免疫應答［17］。對沙門菌感染小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，在感染后的3～4周菌量的增長與效應T細胞激活延遲相關；而在感染后期，菌量減少與效應T細胞的激活相關。敲除小鼠Foxp3基因后，Tregs細胞明顯減少，可促進機體效應T細胞的激活和細菌的清除［18］。對結核病患者的研究發(fā)現(xiàn)，隨著抗結核療效的逐漸增強，患者體內Tregs細胞的比率顯著降低，結核分枝桿菌特異性IL-10水平下降，而干擾素（IFN）γ水平和IFN-γ/IL-4比率增高。另外，研究發(fā)現(xiàn)Tregs細胞的持續(xù)存在與多重耐藥結核病緊密相關。

3.3 真菌感染：Foxp3+Tregs細胞在白念珠菌不同感染類型中的作用不同。Th17細胞在宿主免疫中最重要的功能之一是抗真菌免疫，研究已證實，Th17細胞及其產物IL-17在小鼠和人口腔黏膜真菌感染免疫中的作用至關重要，其可募集中性粒細胞到達口腔黏膜并誘導分泌抗菌因子［19］。Tregs細胞可通過分泌TGF-β促進Th17細胞的發(fā)育，增強Th17細胞應答水平，并誘導IL-17細胞因子的分泌，加強宿主對白念珠菌的清除并改善感染的預后，還可在一定條件下分化為Th17細胞［20］。缺失Tregs細胞的患者（腸病和X相關綜合征患者、類腸病和X相關綜合征或1型自身免疫性多腺體綜合征）對白念珠菌高度易感［21］。研究發(fā)現(xiàn)，播散性念珠菌感染小鼠的脾臟和腎臟中Tregs細胞數(shù)量增多，與腎臟載菌量呈正相關；體內選擇性敲除Foxp3基因后，可改善腎臟病理損傷程度，表明Foxp3+Tregs細胞在播散性念珠菌感染中發(fā)揮負調節(jié)作用［22］。由此可見，Tregs細胞在白念珠菌口腔黏膜感染和播散性感染中的應答反應和作用不同。

對副球孢子菌病患者的研究發(fā)現(xiàn)，其外周血單個核細胞表達CTLA-4、糖皮質激素誘導的腫瘤壞死因子受體、TGF-β和Foxp3的CD4+CD25+T細胞比率增高；與對照組相比，該細胞表現(xiàn)更強的免疫抑制活性。此外，患者活檢組織中CD4+CD25+T細胞數(shù)量增多，表明Tregs細胞在控制真菌感染性肉芽腫時，在局部和系統(tǒng)免疫應答中均發(fā)揮作用［23］。對副球孢子菌病易感小鼠和抵抗小鼠感染的研究發(fā)現(xiàn)，小鼠在感染前利用抗CD25抗體來清除CD25+T細胞，發(fā)現(xiàn)小鼠組織載菌量明顯減少，同時病理性損傷程度降低，且易感鼠的病死率也明顯降低。以上研究表明，抗CD25抗體治療可能是通過減少Tregs細胞數(shù)目、增加效應T細胞數(shù)目來促進宿主清除體內副球孢子菌［24］。

3.4 寄生蟲感染：腸道線蟲感染動物模型中，Tregs細胞在感染部位擴增并積累，通過抑制過度免疫應答，減輕組織病理性損傷；敲除Foxp3基因后對宿主線蟲載量無影響，但可加重感染部位的組織損傷［25］。在C57BL/6小鼠瘧原蟲感染模型中，減少Tregs細胞不能控制寄生蟲感染或改善疾病預后，但利用重組人IL-2/抗IL-2抗體復合物來提高自然Treg細胞比率，可使小鼠避免重癥寄生蟲感染的發(fā)生。自然Treg細胞通過抑制抗原特異性CD4+T細胞和CD8+T細胞免疫應答，阻止效應T細胞進入腦組織，從而限制瘧原蟲誘導的免疫病理性損傷［26-27］。同樣，慢性利什曼原蟲慢性感染小鼠在應用重組人IL-2/抗IL-2抗體復合物后，小鼠體內（局部引流淋巴結和脾臟）Tregs細胞數(shù)目和比率出現(xiàn)短暫增高，隨后細胞因子應答降低、組織損傷程度減輕、載菌量下降［28］，研究結果為針對Tregs細胞靶向免疫治療提供了實驗依據(jù)。

4 結語

自Treg細胞被確定為一種獨立的CD4+T細胞亞群以來，其在自身免疫性疾病、器官移植、腫瘤及感染性疾病中的功能逐漸被人們所認識，但Tregs細胞在相關疾病中的確切作用機制尚需進一步研究。伴隨Foxp3+Tregs細胞轉基因小鼠的成功構建、抗CD25抗體的應用及免疫磁珠細胞分選技術的成熟，選擇性敲除或增加動物模型體內CD4+CD25+Foxp3+Tregs細胞為后續(xù)功能研究提供了技術支持，Tregs細胞在宿主抵御各種病原微生物感染中的保護性或抑制性作用正逐漸得到認識。Tregs細胞、病原微生物和宿主免疫應答之間存在錯綜復雜的關系，明確Tregs細胞在宿主感染免疫和免疫穩(wěn)態(tài)中的作用可能為難治性感染性疾病的靶向治療提供新思路。

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Roles of Foxp3+regulatory T cells in immunity to infection

Yang Dongqian,Liao Yong,Ao Junhong.Institute of Skin Damage and Repair,General Hospital of Beijing Military Command,Beijing 100700,China

Foxp3+regulatory T cells （Tregs）,an immunosuppressive CD4+T lymphocyte subset,play important roles in autoimmune diseases,immune tolerance to organ transplants,antitumor immunity and allergic diseases.Recent studies have demonstrated that Tregs can proliferate and gather at sites of infection with some pathogens,limit immune responses through direct intercellular contact or secretion of suppressive cytokines （such as interleukin-10 and transforming growth factor β）,then attenuate pathological damages to the host induced by immune responses,weaken the capacity to clear pathogenic microorganisms,and result in the persistence of infection.

T-lymphocytes,regulatory;Infection;Immunity;Bacterial infections;Noxae;Host-pathogen interactions

Ao Junhong,Email:aojunhong@sina.com

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2015.04.012

國家自然科學基金（81201236），首都衛(wèi)生發(fā)展科研專項（2011-5021-04）

敖俊紅，Email:aojunhong@sina.com

本文主要縮寫：Tregs細胞：調節(jié)性T細胞，TGF：轉化生長因子，F(xiàn)oxp3：叉頭蛋白3，CTLA：細胞毒素T淋巴細胞抗原，IL：白細胞介素

2014-09-22）