免疫細(xì)胞遷移的研究進(jìn)展

朱明昭

(中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所感染與免疫院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101)

朱明昭，男，現(xiàn)任中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所研究員，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)崗位教授，博士生導(dǎo)師，中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”引進(jìn)海外杰出人才。1998年畢業(yè)于北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，2003年畢業(yè)于中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所，2004～2008年在芝加哥大學(xué)進(jìn)行博士后研究，2009年擔(dān)任研究助理教授。2010年回國(guó)任中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所創(chuàng)新課題組長(zhǎng)。主要從事淋巴組織微環(huán)境和T細(xì)胞的發(fā)育和功能等相關(guān)研究。

1 引言

與絕大多數(shù)類(lèi)型細(xì)胞的原位穩(wěn)態(tài)維持和發(fā)揮生理功能不同，成體高等多細(xì)胞生物中免疫細(xì)胞的遷移是貫穿免疫細(xì)胞一生、與其各種行為功能密切相關(guān)的基本屬性之一。除了某些免疫細(xì)胞的祖細(xì)胞在胚胎發(fā)育階段就會(huì)遷移定居到某些器官或組織，大多數(shù)類(lèi)型的免疫細(xì)胞在不同的淋巴器官/組織之間，在淋巴器官/組織和非淋巴器官/組織之間，以及在器官/組織內(nèi)部，不斷進(jìn)行著遷移運(yùn)動(dòng)，保障免疫細(xì)胞的發(fā)育分化和各種免疫功能的發(fā)揮。淋巴循環(huán)和血液循環(huán)是器官/組織間免疫細(xì)胞遷移的主要途徑。特點(diǎn)各異的不同組織微環(huán)境是調(diào)控免疫細(xì)胞遷移、發(fā)揮特定免疫功能的重要外部條件。

近十幾年來(lái)，隨著各種先進(jìn)細(xì)胞觀察檢測(cè)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是雙光子顯微鏡的使用，免疫應(yīng)答過(guò)程中的免疫細(xì)胞遷移和各種細(xì)胞相互作用得到了在體、動(dòng)態(tài)、形象、細(xì)致的多方位解析，這使得我們對(duì)免疫細(xì)胞發(fā)育和功能的調(diào)控方式和調(diào)控機(jī)制，有了全新的、深入的認(rèn)識(shí)和理解，4D動(dòng)態(tài)免疫學(xué)的理念逐漸得到重視。

本文作者系統(tǒng)檢索近5～10年各類(lèi)免疫細(xì)胞遷移的相關(guān)文獻(xiàn)，以與不同免疫功能特點(diǎn)密切相關(guān)的免疫微環(huán)境為主線，對(duì)主要免疫細(xì)胞遷移相關(guān)的研究做了梳理，進(jìn)行了簡(jiǎn)要地總結(jié)，對(duì)代表性研究進(jìn)展進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。

2 骨髓相關(guān)的細(xì)胞遷移研究

小鼠的造血起始于胚胎發(fā)育E7.5天的卵黃囊，之后造血干/祖細(xì)胞(Hematopoietic stem/progenitor cell,HSPC)遷移至胚胎AGM(Aorta gonad mesonephros)區(qū)域(E9)和胎盤(pán)(E10.5-11)或在胎盤(pán)原位de novo發(fā)生[1,2]。很快，HSPC遷移至胎肝(E10)，胎肝成為胚胎造血的主要器官。隨后，HSPC依次遷移至胸腺(E11-12)[3]、脾臟(E12)[4]和骨髓(E16)[5]。至此，骨髓成為小鼠出生后直至成年的主要造血器官。骨髓并不是HSPC遷移的終點(diǎn)站，事實(shí)上，HSPC還可以遷出骨髓，經(jīng)由血液循環(huán)遷移進(jìn)入其他淋巴器官和非淋巴器官；此外，外周血液循環(huán)中的HSPC也還可以再重新定植到骨髓中；而且在骨髓內(nèi)部，HSPC似乎也是在不同免疫微環(huán)境之間不斷遷移，維持其穩(wěn)態(tài)平衡。

造血干細(xì)胞(Hematopoietic stem cell,HSC)從骨髓到外周血的動(dòng)員對(duì)于造血系統(tǒng)損傷后的恢復(fù)，以及HSC移植都具有十分重要的醫(yī)學(xué)價(jià)值。GM-CSF是傳統(tǒng)的藥物，但是其效率較低。Hoggatt等[6]的研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合使用CXCR2的激動(dòng)劑GROβ和CXCR4的抑制劑AMD3100，在動(dòng)員HSC方面具有驚人的效果：?jiǎn)未温?lián)合注射15 min后即達(dá)到通常GM-CSF多日連續(xù)注射的效果。而且，經(jīng)過(guò)該種方式動(dòng)員的HSC，在移植到新的小鼠體內(nèi)后，具有更好地向骨髓定植的能力。這項(xiàng)研究成為HSC移植領(lǐng)域的重大突破性進(jìn)展。

在HSPC的骨髓定植方面，利用斑馬魚(yú)篩選系統(tǒng)，并經(jīng)過(guò)小鼠模型驗(yàn)證，Li等[7]發(fā)現(xiàn)環(huán)氧三烯酸(Epoxyeicosatrienoic acids，EET)對(duì)于HSPC的骨髓定植具有顯著的作用。EET作用于骨髓血管內(nèi)皮細(xì)胞，激活PI3K依賴(lài)的AP-1和RUNX1通路，進(jìn)而上調(diào)了與細(xì)胞-細(xì)胞相互作用、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)相關(guān)的基因表達(dá)，幫助HSPC發(fā)生定植。EET對(duì)于促進(jìn)造血干細(xì)胞移植具有重要應(yīng)用價(jià)值。

近年來(lái)對(duì)骨髓微環(huán)境的研究發(fā)現(xiàn)，骨髓其實(shí)存在著不同的微環(huán)境，對(duì)各種HSPC的維持和遷移發(fā)揮著重要的作用。例如，SCF(Stem cell factor)被發(fā)現(xiàn)主要表達(dá)在骨髓中的血管周區(qū)域，利用Tie2-cre或Leptin receptor (Lepr)-cre小鼠條件性敲除內(nèi)皮細(xì)胞或血管外周基質(zhì)細(xì)胞上SCF的表達(dá)，骨髓中HSC的數(shù)量大大降低，而敲除造血細(xì)胞、成骨細(xì)胞、Nestin+間充質(zhì)干細(xì)胞上的SCF，HSC的數(shù)量則沒(méi)有變化[8]。CXCL12對(duì)于HSPC的遷移和維持也具有重要作用。深入研究發(fā)現(xiàn)[9]，Osterix+基質(zhì)細(xì)胞(包括高表達(dá)CXCL12的網(wǎng)狀細(xì)胞和成骨細(xì)胞)表達(dá)的CXCL12缺失后，造血祖細(xì)胞(Hematopoietic progenitor cell,HPC)被動(dòng)員到外周，B細(xì)胞的祖細(xì)胞減少，而HSC數(shù)量不變；而利用Prx1-cre小鼠條件性敲除Nestin-間充質(zhì)前體細(xì)胞上的CXCL12，HSC的數(shù)量大大減少。同期的另外一項(xiàng)研究也發(fā)現(xiàn)[10]，敲除內(nèi)皮細(xì)胞上的CXCL12，會(huì)導(dǎo)致HSC數(shù)量的減少，而HPC的數(shù)量不變；而利用Lepr-cre敲除血管周基質(zhì)細(xì)胞表達(dá)的CXCL12后，HSC被動(dòng)員到外周，骨髓中HSC的數(shù)量減少。這些研究均提示，各種處于不同發(fā)育分化階段的HSPC在骨髓中的不同微環(huán)境中維持、遷移和分化。

3 胸腺相關(guān)的細(xì)胞遷移研究

HPC向胸腺持續(xù)的遷移是胸腺細(xì)胞發(fā)育的基本前提[11]，在胸腺損傷后重建的過(guò)程中，這個(gè)過(guò)程顯得更加重要[12-14]。遷移到胸腺的HPC曾經(jīng)被發(fā)現(xiàn)具有不同的特征，從而被認(rèn)為是不同的HPC亞群，如CLP(Common lymphoid progenitor)、LMPP(Lymphoid-primed multipotent progenitor)等[15]。如何解釋這種差異也成為該領(lǐng)域的一個(gè)既有趣又富有挑戰(zhàn)的課題。Ramond等[16]的研究提示，這種差異可能和小鼠的發(fā)育階段相關(guān)。在胚胎發(fā)育E12-E15天，第一波遷移到胸腺的HPC具有T細(xì)胞譜系限制性的特點(diǎn)，而不能向其他譜系的細(xì)胞分化；它們本身的擴(kuò)增能力較差，但是，它們可以迅速分化成T細(xì)胞譜系的αβT細(xì)胞和γβT細(xì)胞(主要是定居到皮膚表皮的Vγ3+樹(shù)突狀T細(xì)胞)，因此更符合CLP的特點(diǎn)。而在胚胎發(fā)育后期的E16-E18天，第二波性質(zhì)不同的HPC胸腺遷移發(fā)生。此時(shí)遷入的HPC具有更多的潛能，除了可以向T細(xì)胞譜系分化，它們保留了向B細(xì)胞、髓系細(xì)胞以及NK細(xì)胞分化的潛能，從而更像LMPP；同時(shí)，它們具有較強(qiáng)的擴(kuò)增能力和延遲的分化能力，并且不再向胚胎γβT細(xì)胞分化。此外，E16-E18天的胸腺歸巢HPC和出生后的胸腺歸巢HPC具有類(lèi)似的特征，比如都不能再向Vγ3+Vδ1+樹(shù)突狀上皮T細(xì)胞分化[17,18]。

盡管已經(jīng)有一系列趨化因子、黏附分子或選擇素被發(fā)現(xiàn)調(diào)控HPC的胸腺歸巢[19]，其細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)長(zhǎng)期以來(lái)并不清楚。人們借鑒淋巴細(xì)胞向淋巴結(jié)歸巢的研究結(jié)果，猜測(cè)胸腺中可能存在類(lèi)似淋巴結(jié)高內(nèi)皮靜脈(High endothelial venule，HEV)的結(jié)構(gòu)，調(diào)控HPC的胸腺歸巢，但許多嘗試均告失敗。我們通過(guò)一系列的分析篩選鑒定，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)獨(dú)特的胸腺血管內(nèi)皮細(xì)胞亞群(P-selectin+Ly6C-)[20]。這群內(nèi)皮細(xì)胞主要定位于胸腺PVS(Perivascular space)區(qū)域，是造血祖細(xì)胞胸腺遷移的必經(jīng)之路；在轉(zhuǎn)錄組水平上，這群細(xì)胞與胸腺其他位置的血管內(nèi)皮細(xì)胞有著顯著不同的分子特征，而且與HEV內(nèi)皮細(xì)胞類(lèi)似，高度提示該群細(xì)胞調(diào)控細(xì)胞遷移的功能。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，淋巴毒素beta受體(Lymphotoxin beta receptor，LTβR)對(duì)該群細(xì)胞的發(fā)育和穩(wěn)態(tài)平衡以及HPC的胸腺歸巢發(fā)揮至關(guān)重要的作用。更有趣的是，研究發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞表達(dá)的LTβR的配體直接調(diào)控該群內(nèi)皮細(xì)胞的發(fā)育以及HPC的胸腺歸巢，提示胸腺器官“產(chǎn)物-種子”自我反饋調(diào)控機(jī)制。

HPC遷移到胸腺后，逐漸擴(kuò)增、分化、成熟為CD4或CD8單陽(yáng)性(Single positive，SP)的胸腺細(xì)胞。這也是一個(gè)具有高度時(shí)空特點(diǎn)的細(xì)胞發(fā)育過(guò)程[21-23]。一系列的研究發(fā)現(xiàn)，祖細(xì)胞在胸腺的皮質(zhì)和髓質(zhì)交界區(qū)擴(kuò)增，隨后向外遷移到胸腺邊緣的包膜下區(qū)域，并分化成雙陰性(Double negative，DN)DN2和DN3胸腺細(xì)胞。這個(gè)向外遷移的過(guò)程依賴(lài)于CXCR4、CCR7和CCR9等趨化因子受體[24-26]。這是一個(gè)緩慢的過(guò)程，可能需要2周左右的時(shí)間[27]，提示趨化因子受體及其配體在此可能不是發(fā)揮趨化遷移的作用，而是促進(jìn)了整合素介導(dǎo)的胸腺細(xì)胞與其他基質(zhì)細(xì)胞或細(xì)胞外基質(zhì)的相互作用[28]。

遷移到胸腺包膜下區(qū)域的處于DN3階段的胸腺細(xì)胞表達(dá)TCRβ鏈，形成Pre-TCR迅速擴(kuò)增，進(jìn)一步分化成DN4和雙陽(yáng)性(Double positive，DP)胸腺細(xì)胞[23]。DP胸腺細(xì)胞又折返向內(nèi)離開(kāi)胸腺包膜下區(qū)域，返回皮質(zhì)區(qū)，表達(dá)TCRα鏈形成完整的TCRαβ，并發(fā)生陽(yáng)性選擇[23]。這個(gè)逆向遷移過(guò)程的機(jī)制尚不清楚；這種在胸腺細(xì)胞發(fā)育早期階段的雙向遷移運(yùn)動(dòng)的意義也仍有待進(jìn)一步研究。

皮質(zhì)區(qū)的DP胸腺細(xì)胞進(jìn)一步分化為未成熟的SP胸腺細(xì)胞，隨后在CCR7或CCR4的作用下，遷移到髓質(zhì)區(qū)，在此接受呈遞自身抗原表位的髓質(zhì)上皮細(xì)胞或樹(shù)突狀細(xì)胞的檢驗(yàn)，發(fā)生陰性選擇[29-33]。有趣的是，可能是為了提高這種陰性選擇檢驗(yàn)的效率，SP胸腺細(xì)胞在髓質(zhì)區(qū)快速運(yùn)動(dòng)，尋找高親和力的pMHC；當(dāng)遇到高親和力pMHC后，SP胸腺細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)迅速減慢，并被限制在其周?chē)\(yùn)動(dòng)[34]。

大約經(jīng)歷4～5 d的時(shí)間，SP胸腺細(xì)胞完成陰性選擇并逐漸成熟[35]。成熟的SP胸腺細(xì)胞再次遷移至皮質(zhì)區(qū)和髓質(zhì)區(qū)交界處，經(jīng)由血管遷出胸腺、輸出到外周[36]。這一過(guò)程主要受到趨化分子S1P(Sphingosine-1-phosphate)及其相關(guān)分子的調(diào)控[37-39]。此外，調(diào)控細(xì)胞黏附、遷移的Mst1和Mst2激酶通過(guò)激活Rho GTPase，對(duì)成熟胸腺細(xì)胞的遷出也發(fā)揮重要作用[40,41]。最近，IL-4信號(hào)通路也被發(fā)現(xiàn)通過(guò)作用于胸腺基質(zhì)細(xì)胞，參與調(diào)控胸腺細(xì)胞的遷出[42]。除了上述相關(guān)分子調(diào)控機(jī)制，還值得注意的一個(gè)有趣的問(wèn)題是，胸腺細(xì)胞遷出胸腺的位置與造血祖細(xì)胞遷入胸腺的位置相同。同前類(lèi)似的，這種雙向遷移運(yùn)動(dòng)在相同區(qū)域的存在，提示我們可能存在尚未認(rèn)知的新的細(xì)胞和分子機(jī)制，有待今后進(jìn)行深入的研究。

4 淋巴結(jié)等二級(jí)淋巴器官相關(guān)的細(xì)胞遷移研究

淋巴結(jié)、脾臟、派氏結(jié)(Peyer’s patch)等二級(jí)淋巴器官是獲得性免疫應(yīng)答誘導(dǎo)發(fā)生的主要場(chǎng)所。這些器官的穩(wěn)態(tài)平衡由各種免疫細(xì)胞的循環(huán)、遷移及其與多種淋巴組織基質(zhì)細(xì)胞的相互作用來(lái)維持，是機(jī)體免疫監(jiān)視機(jī)制的重要基礎(chǔ)。在感染、腫瘤、炎癥等病理狀態(tài)下，淋巴器官的穩(wěn)態(tài)平衡被打破，各種免疫細(xì)胞的遷移發(fā)生質(zhì)和量的改變，淋巴組織的基質(zhì)細(xì)胞也發(fā)生重塑，促進(jìn)獲得性免疫應(yīng)答的發(fā)生。作為免疫細(xì)胞遷移研究的一個(gè)重要分支，一系列優(yōu)秀的綜述文章已經(jīng)比較系統(tǒng)地總結(jié)了該領(lǐng)域的概況[43-48]。由于篇幅所限，本文僅對(duì)近年來(lái)的一些重要代表性進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)。

淋巴管是淋巴結(jié)輸入的一個(gè)重要途徑，外周組織的抗原和免疫細(xì)胞(如樹(shù)突狀細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等)經(jīng)由輸入淋巴管進(jìn)入淋巴結(jié)。然而，并非所有抗原或免疫細(xì)胞均可以自由地進(jìn)入淋巴結(jié)；處于淋巴結(jié)包膜下竇的淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞是關(guān)鍵的過(guò)濾門(mén)控裝置，只有分子量小于約70 kD的可溶性抗原，才可以進(jìn)入淋巴結(jié)實(shí)質(zhì)的管道運(yùn)輸系統(tǒng)(Conduit system)；經(jīng)由淋巴液引流到淋巴結(jié)的各種免疫細(xì)胞，也必須跨越該部位，才能深入遷移到淋巴結(jié)實(shí)質(zhì)。以前的研究表明，PLVAP是在血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的跨膜蛋白，其通過(guò)寡聚化，在內(nèi)皮細(xì)胞小窩(Caveolae)、有孔毛細(xì)血管等處形成類(lèi)似于車(chē)輪樣結(jié)構(gòu)的隔膜[49]。Rantakari等[50]的研究發(fā)現(xiàn)PLVAP形成的隔膜結(jié)構(gòu)也存在于淋巴結(jié)包膜下竇的淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞上。更重要的是，在PLVAP基因敲除小鼠中，分子量大到500 kD的抗原也可以進(jìn)入淋巴結(jié)實(shí)質(zhì)部位的管道運(yùn)輸系統(tǒng)；此外，淋巴細(xì)胞的遷入也大大增加[50]。這些結(jié)果說(shuō)明，PLVAP是淋巴結(jié)門(mén)控機(jī)制的重要調(diào)控分子。

樹(shù)突狀細(xì)胞是連接固有免疫和獲得性免疫的重要橋梁。樹(shù)突狀細(xì)胞在外周組織被固有免疫信號(hào)活化后，經(jīng)淋巴管遷移進(jìn)入淋巴結(jié)，呈遞抗原激活T細(xì)胞，誘導(dǎo)獲得性免疫應(yīng)答。趨化因子受體CCR7及其配體是指導(dǎo)該遷移過(guò)程的重要分子，但是其作用機(jī)制不是很清楚。Kiermaier等[51]的研究發(fā)現(xiàn)，CCR7受體可以發(fā)生多聚唾液酸化，這對(duì)于其識(shí)別配體CCL21至關(guān)重要。結(jié)構(gòu)生物學(xué)的研究表明，CCL21可以形成一個(gè)自我抑制的構(gòu)象，而CCR7的多聚唾液酸修飾可以改變其構(gòu)象，解除抑制。該研究不僅發(fā)現(xiàn)了樹(shù)突狀細(xì)胞遷移相關(guān)的新的調(diào)控機(jī)制，而且對(duì)于趨化因子受體的作用機(jī)制也提出了可能具有普遍意義的新觀點(diǎn)。無(wú)獨(dú)有偶，CCR7的分子作用機(jī)制也從另外一個(gè)角度得到了更加深入的闡明，Hauser等[52]發(fā)現(xiàn)作為GPCR蛋白，除了G蛋白傳遞的傳統(tǒng)的信號(hào)通路外，CCR7還可以激活Src激酶、活化SHP2信號(hào)通路。有趣的是，后者依賴(lài)于CCR7的寡聚化。一些炎癥信號(hào)分子例如PEG2，以及CCR7的配體本身都可以促進(jìn)CCR7的寡聚化。因此，寡聚化的CCR7似乎是一個(gè)信號(hào)樞紐，經(jīng)多個(gè)信號(hào)通路調(diào)控細(xì)胞的遷移行為和功能。上述這些研究，都從新的角度，對(duì)CCR7的分子作用機(jī)制提出了新的解釋?zhuān)蟠箝_(kāi)拓了人們的思路。

淋巴細(xì)胞的淋巴結(jié)遷移歸巢一直以來(lái)是一個(gè)重點(diǎn)研究方向。以往的研究發(fā)現(xiàn)了淋巴結(jié)HEV及其表達(dá)的趨化因子、黏附分子或某些信號(hào)分子的重要作用[53,54]。最近的一項(xiàng)研究系統(tǒng)地分析比較了淋巴結(jié)中HEV內(nèi)皮細(xì)胞和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組差異，發(fā)現(xiàn)了不同區(qū)域淋巴結(jié)HEV特征基因的異同。例如發(fā)現(xiàn)CD22凝集素受體在腸系膜淋巴結(jié)的HEV內(nèi)皮細(xì)胞上高表達(dá)，調(diào)控B細(xì)胞向腸系膜淋巴結(jié)的遷入[55]。這項(xiàng)研究不僅提供了豐富的數(shù)據(jù)信息，對(duì)于今后的研究具有指導(dǎo)作用，而且再次強(qiáng)調(diào)了區(qū)域免疫的特點(diǎn)，為今后免疫細(xì)胞的遷移研究提供了新的方向。

生發(fā)中心反應(yīng)是在淋巴結(jié)等二級(jí)淋巴器官中發(fā)生的重要的獲得性免疫應(yīng)答機(jī)制之一，該過(guò)程伴隨著多種免疫細(xì)胞特別是濾泡性輔助T細(xì)胞(T follicular helper，Tfh)和B細(xì)胞的動(dòng)態(tài)遷移和相互作用。清華大學(xué)的祁海教授在該領(lǐng)域獲得了多項(xiàng)重要突破性成果[56-59]。CD4+T細(xì)胞活化后向B細(xì)胞濾泡區(qū)的遷移是生發(fā)中心反應(yīng)的早期關(guān)鍵步驟。祁海課題組發(fā)現(xiàn)，ICOS對(duì)于T細(xì)胞活化后向?yàn)V泡區(qū)的遷移發(fā)揮關(guān)鍵作用[57]。有趣的是，ICOS的這個(gè)作用并不依賴(lài)于抗原呈遞細(xì)胞或抗原特異性B細(xì)胞提供的ICOS配體信號(hào)，而是由旁觀B細(xì)胞提供ICOS配體信號(hào)，而且并不通過(guò)Tfh分化必要的Bcl6信號(hào)通路。事實(shí)上，旁觀B細(xì)胞提供了一個(gè)ICOS配體形成的信號(hào)區(qū)域，指令T細(xì)胞的偽足形成和遷移。該研究揭示了ICOSL-ICOS和旁觀B細(xì)胞在生發(fā)中心反應(yīng)中的新作用。

祁海課題組還揭示了生發(fā)中心Tfh-B細(xì)胞遷移和相互作用的一系列新現(xiàn)象。他們發(fā)現(xiàn)，在生發(fā)中心反應(yīng)中，Tfh細(xì)胞與生發(fā)中心抗原特異性B細(xì)胞形成一個(gè)雖然時(shí)間短暫但是大面積相互作用的糾纏態(tài)[56]。這種糾纏態(tài)的形成依賴(lài)于ICOSL-ICOS的相互作用，而且在該過(guò)程中B細(xì)胞的ICOSL表達(dá)進(jìn)一步上調(diào)，形成正反饋。這一機(jī)制對(duì)于高親和力B細(xì)胞的形成具有重要作用。在另外一項(xiàng)最新的研究中，他們發(fā)現(xiàn)了負(fù)調(diào)控Tfh向生發(fā)中心遷移定居的新現(xiàn)象和新機(jī)制[57]。生發(fā)中心B細(xì)胞表達(dá)的Ephrin B1通過(guò)Tfh細(xì)胞表達(dá)的EPHB6受體，排斥抑制Tfh與B細(xì)胞的黏附以及在生發(fā)中心的定位。生發(fā)中心反應(yīng)選擇獲得高親和力的B細(xì)胞，為了進(jìn)行更有效的選擇，Tfh反復(fù)地進(jìn)入/離開(kāi)生發(fā)中心，甚至進(jìn)入其他的生發(fā)中心[60-62]。因此，該項(xiàng)研究中揭示的這種負(fù)調(diào)控機(jī)制，為上述Tfh細(xì)胞與B細(xì)胞短暫相互作用且反復(fù)的遷移運(yùn)動(dòng)行為，提供了合理的解釋?zhuān)矠槠渌庖呒?xì)胞遷移運(yùn)動(dòng)行為的研究提供了新的方向和思路。

在淋巴結(jié)遷移的研究中，其他學(xué)科理論的滲入與交叉產(chǎn)生了許多開(kāi)拓性的認(rèn)識(shí)，前面提及的CCR7受體多聚唾液酸化即是其一。此外，人們發(fā)現(xiàn)，淋巴細(xì)胞遷入或遷出淋巴結(jié)受到生物鐘的調(diào)控[63]。具體來(lái)說(shuō)，生物鐘分子BMAL1和CLOCK調(diào)控淋巴細(xì)胞表面CCR7和S1P受體的表達(dá)，而這兩個(gè)分子分別對(duì)于淋巴細(xì)胞的淋巴結(jié)遷入和遷出發(fā)揮至關(guān)重要的作用。最近，清華大學(xué)石彥課題組還發(fā)現(xiàn)，腸道共生真菌利用CD45+CD103+RALDH+細(xì)胞的中繼，調(diào)控淋巴細(xì)胞向淋巴結(jié)的遷移，維持淋巴結(jié)的穩(wěn)態(tài)[64]。我們有理由相信，學(xué)科理論的交叉將使免疫細(xì)胞遷移的研究煥發(fā)新的生機(jī)和活力。

5 非淋巴組織相關(guān)的細(xì)胞遷移研究

如果把淋巴器官比作是免疫細(xì)胞發(fā)育、成熟、訓(xùn)練的軍營(yíng)，各種各樣的非淋巴組織就是免疫細(xì)胞發(fā)揮效應(yīng)的主戰(zhàn)場(chǎng)。不僅固有免疫細(xì)胞在這里發(fā)揮作用，獲得性免疫細(xì)胞特別是T細(xì)胞，也在此發(fā)揮調(diào)控或殺傷等功能。

中性粒細(xì)胞是免疫細(xì)胞遷移研究的一個(gè)重點(diǎn)對(duì)象，以往大量的研究已經(jīng)比較詳細(xì)地揭示了其從血管滲出遷移進(jìn)入血管外組織的分子事件[65,66]。然而，中性粒細(xì)胞從哪里滲出及其機(jī)制尚不清楚。Sreeramkumar等[67]研究發(fā)現(xiàn)，中性粒細(xì)胞在血管中遷移，在炎癥信號(hào)的作用下?？吭趦?nèi)皮細(xì)胞上，隨后形成板狀偽足(前端)和尾足(后端)。尾足后端利用CD62P碰撞尋找、聚集表達(dá)其配體PSGL-1的活化的血小板；PSGL-1信號(hào)促進(jìn)了中性粒細(xì)胞滲出血管，發(fā)揮其炎癥作用。

在血管外組織中，中性粒細(xì)胞巡航遷移到感染或損傷的病灶點(diǎn)。Stark等[68]的研究發(fā)現(xiàn)，小動(dòng)脈和毛細(xì)血管周?chē)弑磉_(dá)NG2的周細(xì)胞，通過(guò)分泌MIF、CXCL8和CCL2等趨化因子招募滲出的中性粒細(xì)胞，表達(dá)黏附分子ICAM-1促進(jìn)中性粒細(xì)胞與其黏附。更重要的是，經(jīng)過(guò)NG2+周細(xì)胞招募與馴化的中性粒細(xì)胞，可以表達(dá)更高水平的TLR、整合素和基質(zhì)金屬蛋白酶等分子，以一種更快、更直線的方式向損傷病灶點(diǎn)遷移。

中性粒細(xì)胞在向病灶點(diǎn)遷移過(guò)程中的一個(gè)標(biāo)志性特征是蜂群式移動(dòng)，其調(diào)控機(jī)制的發(fā)現(xiàn)也是近年來(lái)的一個(gè)突破性進(jìn)展。L?mmermann發(fā)現(xiàn)[69]，中性粒細(xì)胞釋放的白三烯B4(Leukotriene B4)和整合素受體在這種蜂群式遷移聚集中發(fā)揮重要作用。前者發(fā)揮遠(yuǎn)程招募的作用，后者則幫助中性粒細(xì)胞加入形成聚集群。

中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的固有免疫應(yīng)答是機(jī)體對(duì)抗感染、損傷等的早期重要防線。隨著時(shí)間的推移，機(jī)體誘導(dǎo)的更加特異的獲得性T細(xì)胞免疫應(yīng)答也會(huì)加入戰(zhàn)斗。有趣的是，這兩者發(fā)揮了密切的協(xié)同作用。Lim等[70]的研究發(fā)現(xiàn)，在肺部流感病毒感染的模型中，中性粒細(xì)胞在早期炎癥反應(yīng)階段釋放留下了可以長(zhǎng)時(shí)間保留的趨化因子CXCL12的信號(hào)足跡，后者幫助招募表達(dá)其受體CXCR4的殺傷性CTL細(xì)胞。這一機(jī)制對(duì)CTL清除流感病毒感染的肺上皮細(xì)胞具有重要作用。

除了在感染、損傷的部位發(fā)揮重要作用，中性粒細(xì)胞還向腫瘤組織遷移富集，調(diào)控腫瘤免疫應(yīng)答。Raccosta等[71]的研究發(fā)現(xiàn)，在淋巴瘤、肺癌等多種腫瘤模型中，腫瘤細(xì)胞釋放的氧化性膽固醇可以招募中性粒細(xì)胞，該過(guò)程并不是通過(guò)其受體LXR(Liver X receptor)，而是依賴(lài)于趨化因子受體CXCR2。招募來(lái)的中性粒細(xì)胞促進(jìn)了血管新生和免疫抑制，從而促進(jìn)了腫瘤生長(zhǎng)。招募到腫瘤組織的中性粒細(xì)胞并非只有免疫抑制的促腫瘤作用。最近的研究證實(shí)[72]，原癌基因MET在中性粒細(xì)胞上也表達(dá)，在其配體HGF(Hepatocyte growth factor)作用下，促進(jìn)中性粒細(xì)胞的募集和活化，釋放一氧化氮，發(fā)揮抗腫瘤作用。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了MET抗腫瘤抑制劑的“阿喀琉斯之踵”，對(duì)于今后MET靶向的抗腫瘤治療具有重要指導(dǎo)意義。

除了中性粒細(xì)胞之外，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的固有淋巴細(xì)胞(Innate lymphoid cell，ILC)也是區(qū)域固有免疫應(yīng)答的重要組成部分。ILC一般被認(rèn)為在組織局部發(fā)揮作用[73]。事實(shí)上，近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，在生理狀態(tài)下，機(jī)體的ILC通常在組織局部維持穩(wěn)態(tài)平衡或擴(kuò)增，即便是在寄生蟲(chóng)急性感染過(guò)程中[74]。僅僅在感染后期，組織局部的固有淋巴細(xì)胞才得到血源性部分補(bǔ)充。然而，最近的一項(xiàng)研究表明[75]，在寄生蟲(chóng)感染時(shí)，ILC2可以經(jīng)由S1P介導(dǎo)的趨化作用從腸道的固有層進(jìn)入淋巴循環(huán)，再進(jìn)入血液循環(huán)，遷移到肺臟等外周組織，發(fā)揮抗寄生蟲(chóng)感染和促進(jìn)組織損傷修復(fù)的作用。該研究顛覆了人們以往對(duì)所謂的組織駐留性ILC的認(rèn)知，提示固有免疫細(xì)胞可能不僅可以在局部，也可以像獲得性免疫細(xì)胞一樣在遠(yuǎn)端組織發(fā)揮抗感染作用。這對(duì)于今后研究類(lèi)似的駐留性固有免疫細(xì)胞的作用，具有重要啟示。

在非淋巴組織，除了免疫應(yīng)答早期固有免疫細(xì)胞迅速而有序的募集之外，在免疫應(yīng)答后期，各種在二級(jí)淋巴器官中誘導(dǎo)活化的效應(yīng)性T細(xì)胞，也離開(kāi)“軍營(yíng)”加入到清除“異己”的戰(zhàn)斗。這個(gè)過(guò)程中，多種趨化因子、整合素分子等對(duì)不同的效應(yīng)性T細(xì)胞亞群的遷移發(fā)揮了重要作用[47,76-78]。最近的一系列重要發(fā)現(xiàn)繼續(xù)豐富著人們的認(rèn)知，并開(kāi)拓了新的方向。Prakash等[79]研究發(fā)現(xiàn)，殺傷性T細(xì)胞(以及NK細(xì)胞)利用其表達(dá)的顆粒酶B，降解細(xì)胞外基質(zhì)，促進(jìn)其跨內(nèi)皮細(xì)胞遷移，進(jìn)入組織間質(zhì)。然而間質(zhì)組織內(nèi)的細(xì)胞遷移并不依賴(lài)顆粒酶B。該研究給傳統(tǒng)的顆粒酶分子賦予了新的功能。另外，一些新的分子機(jī)制也不斷被發(fā)現(xiàn)。例如，在一個(gè)急性肺損傷炎癥小鼠模型中，ROCK分子調(diào)控效應(yīng)T細(xì)胞在血管網(wǎng)絡(luò)的引導(dǎo)下，以一種間歇性方式遷移，即時(shí)而在局部限制運(yùn)動(dòng)，時(shí)而直線遷移。這種遷移方式促進(jìn)了效應(yīng)性T細(xì)胞與靶細(xì)胞的接觸[80]。在小鼠EAE(Experimental autoimmune encephalitis)模型中，LRCH1分子與CDC42競(jìng)爭(zhēng)和DOCK8的相互作用，抑制DOCK8的活性，限制T細(xì)胞的遷移，影響EAE的發(fā)生[81]。細(xì)胞骨架調(diào)控蛋白VASP(Vasodilator-stimulated phosphoprotein)和EVL(Ena-VASP-like)調(diào)節(jié)效應(yīng)性T細(xì)胞，而非初始T細(xì)胞在血管滲出過(guò)程中的跨內(nèi)皮細(xì)胞遷移[82]。二肽酰肽酶4(Dipeptidylpeptidase 4，DPP4)通過(guò)翻譯后加工趨化因子CXCL10，抑制表達(dá)其受體CXCR3的殺傷性T細(xì)胞向腫瘤或炎癥部位的遷移，從而限制了抗腫瘤免疫應(yīng)答[83]。阻斷DPP4信號(hào)，可以促進(jìn)抗腫瘤免疫應(yīng)答[83]。初始T細(xì)胞在活化階段受到HGF生長(zhǎng)因子的調(diào)控，HGF信號(hào)通過(guò)其受體c-MET促進(jìn)趨化因子CCL22和CXCL10的自分泌和化學(xué)運(yùn)動(dòng)(Chemokinesis)，并上調(diào)趨化因子受體CXCR3和CCR4的表達(dá)，促進(jìn)效應(yīng)性T細(xì)胞向心臟的遷移[84]。

近年來(lái)，T細(xì)胞遷移的一個(gè)重要研究方向是各種記憶性T細(xì)胞，特別是組織駐留性記憶性T細(xì)胞遷移、定居等行為的調(diào)控機(jī)制[85-89]。不同于中樞記憶性T細(xì)胞(T central memory，Tcm)和效應(yīng)性記憶T細(xì)胞(T effector memory，Tem)，組織駐留性記憶性T細(xì)胞(T resident memory，Trm)在病原或炎癥消除后，仍然定居在原受累組織，因此對(duì)于相同病原的再次感染，可以起到快速應(yīng)答保護(hù)機(jī)體的作用。Trm低表達(dá)CCR7、CD62L和S1P1(限制了其循環(huán)遷移)，高表達(dá)CD103(與上皮細(xì)胞的E-cadherin作用，促進(jìn)其定居和生存)和CD69。Trm在組織原位可以維持長(zhǎng)期(168 d)的自我更新，而不需要循環(huán)記憶性T細(xì)胞的補(bǔ)充[90]。然而，不同的組織微環(huán)境中Trm自我更新的維持時(shí)間和機(jī)制仍然知之甚少。Trm的分化機(jī)制，也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。最近的一項(xiàng)研究表明[91]，Trm的前體細(xì)胞與Tcm或Tem的前體細(xì)胞具有不同的基因表達(dá)特征和染色質(zhì)特征；RUNX3對(duì)多種組織(包括腫瘤組織)中Trm的分化與維持具有重要作用；過(guò)表達(dá)RUNX3的T細(xì)胞，可以更好地遷移定居在腫瘤組織中，從而更好地發(fā)揮抗腫瘤作用。此外，最近研究還發(fā)現(xiàn)[92]，白色脂肪組織對(duì)于維持記憶性T細(xì)胞在組織中的定居，也發(fā)揮重要作用。這可能與該微環(huán)境中特殊的能量代謝方式有關(guān)(脂肪酸攝取和線粒體功能)[93]。

6 免疫細(xì)胞遷移的轉(zhuǎn)化應(yīng)用研究

由上述可見(jiàn)，免疫細(xì)胞的遷移在各種免疫應(yīng)答過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用；調(diào)控免疫細(xì)胞的遷移，也成為疾病干預(yù)與治療的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。例如，利用破傷風(fēng)類(lèi)毒素提前預(yù)處理患者的疫苗免疫部位，可以誘導(dǎo)CCL3的表達(dá)，促進(jìn)疫苗免疫時(shí)樹(shù)突狀細(xì)胞向淋巴結(jié)的遷移，從而誘導(dǎo)更強(qiáng)的CTL應(yīng)答，發(fā)揮更好的抗腫瘤效應(yīng)[94]。利用腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞靶向短肽將LIGHT分子靶向遞送到腫瘤部位，可以促進(jìn)腫瘤部位的血管新生和三級(jí)淋巴組織的形成，招募更多的T細(xì)胞，提高免疫檢查點(diǎn)(CTLA-4或PD-1)阻斷的免疫治療效果[95]。此外，在前面介紹中的許多免疫細(xì)胞遷移的調(diào)控，也已經(jīng)應(yīng)用到了對(duì)某些疾病的干預(yù)治療中。我們相信，隨著對(duì)免疫細(xì)胞遷移功能及其調(diào)控機(jī)制研究的進(jìn)一步深入，免疫細(xì)胞遷移靶向的疾病干預(yù)治療，必將取得更大的成績(jī)。

7 總結(jié)和展望

細(xì)胞遷移是伴隨免疫細(xì)胞一生的基本行為和特征屬性，這也意味著細(xì)胞遷移對(duì)免疫細(xì)胞從發(fā)育到功能的重要意義。幾十年來(lái)的研究也證明了這一點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的培養(yǎng)皿中的體外細(xì)胞遷移研究，轉(zhuǎn)移到了體內(nèi)。體內(nèi)復(fù)雜多樣的免疫微環(huán)境賦予了免疫細(xì)胞遷移更廣闊的天地。不同的免疫微環(huán)境，往往意味著不同的免疫學(xué)功能意義：比如，骨髓是各種HSPC發(fā)育分化的場(chǎng)所；胸腺是T細(xì)胞發(fā)育成熟(包括陽(yáng)性選擇、陰性選擇和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞等的分化)的場(chǎng)所；各種二級(jí)淋巴器官是獲得性免疫應(yīng)答的場(chǎng)所；復(fù)雜多樣的非淋巴組織更是各種效應(yīng)性免疫細(xì)胞施展功能的空間。在每一個(gè)免疫微環(huán)境，為了某種特定的免疫學(xué)功能，都不是一種細(xì)胞在戰(zhàn)斗，各種不同的免疫細(xì)胞，免疫微環(huán)境中各種不同的基質(zhì)細(xì)胞，為了同一個(gè)目標(biāo)共同努力。正是基于這樣的理念，本文以不同的免疫微環(huán)境為主線，對(duì)多種免疫細(xì)胞的遷移現(xiàn)象、調(diào)控機(jī)制及其功能意義，進(jìn)行了簡(jiǎn)要的歸納總結(jié)介紹。在這個(gè)意義上，免疫細(xì)胞遷移的研究，可以說(shuō)是區(qū)域免疫學(xué)的一個(gè)重要組成部分或延伸。這也是當(dāng)前免疫學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

在免疫細(xì)胞遷移相關(guān)的研究中，除了雙光子顯微鏡等技術(shù)外，許多其他學(xué)科方向的理念與技術(shù)方法，也得到了越來(lái)越多的重視和應(yīng)用。生物鐘、共生微生物、能量代謝、表觀遺傳、生物力學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)等理論和深度測(cè)序、單細(xì)胞檢測(cè)分析技術(shù)、質(zhì)譜流式、類(lèi)器官等方法的滲透交叉，已經(jīng)也必將繼續(xù)推動(dòng)免疫細(xì)胞遷移相關(guān)研究的飛速發(fā)展。

此外，由于免疫與健康和疾病的密切關(guān)系，通過(guò)調(diào)控免疫細(xì)胞的遷移，調(diào)控免疫應(yīng)答的性質(zhì)、強(qiáng)度和時(shí)間，從而對(duì)相關(guān)的疾病進(jìn)行干預(yù)治療，也成為本領(lǐng)域基礎(chǔ)研究向應(yīng)用轉(zhuǎn)化的一個(gè)重要出口。

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