記憶性T細(xì)胞對移植耐受的影響①

謝 露 劉艷君 余玉明

(廣東省人民醫(yī)院，廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院泌尿外科,廣州 510080)

記憶性是適應(yīng)性免疫應(yīng)答的主要特點之一，指機體再次遇到初次致敏抗原后發(fā)生的再次免疫應(yīng)答。記憶性T細(xì)胞(memory T cell，Tm)和記憶性B細(xì)胞是免疫記憶性的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。在成年人外周血中，40%～50%的T細(xì)胞具有記憶表型[1]。Tm細(xì)胞攜帶機體在所暴露環(huán)境中獲得的全部免疫歷史，因此，增強記憶性T細(xì)胞的數(shù)量和功能是誘導(dǎo)保護(hù)性免疫反應(yīng)的有效途徑。在移植受者體內(nèi)，Tm的存在帶來一系列挑戰(zhàn)，雖然其是抵御病原體的必要條件，缺乏Tm將導(dǎo)致移植患者面臨巨大的感染風(fēng)險，但Tm的某些亞群可能直接攻擊移植物，導(dǎo)致移植排斥反應(yīng)，威脅移植物存活[2]。近年研究發(fā)現(xiàn)，某些中樞型Tm(central memory T cell，Tcm)可表達(dá)Foxp3、TGF-β發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能，誘導(dǎo)免疫耐受[3,4]。人們對Tm的了解逐漸深入，重新評估Tm在移植領(lǐng)域中的作用具有重要意義。本文綜述了近年Tm的研究進(jìn)展，并探討其對移植耐受的潛在影響。

1 Tm的生物學(xué)基礎(chǔ)

1.1Tm的概念及特點 機體初次接受抗原刺激，如細(xì)菌、病毒等病原體，輸血、移植、妊娠等過程中攜帶的異體抗原，免疫系統(tǒng)會產(chǎn)生初次免疫應(yīng)答，初始T細(xì)胞分化為效應(yīng)性T細(xì)胞(effector T cell，Te)，在免疫應(yīng)答后期，大部分Te通過Fas/FasL、TNF/TNFR等途徑而凋亡，少量分化為Tm。一旦相同抗原再次進(jìn)入機體，Tm被迅速調(diào)動，觸發(fā)比初次應(yīng)答更為迅速、強烈、持久的再次免疫應(yīng)答。Tm在體內(nèi)分布廣泛，包括淋巴組織和肝、腸道、皮膚等多種非淋巴組織，更易暴露在抗原環(huán)境中[5]。多數(shù)Tm是初始T細(xì)胞的后代，轉(zhuǎn)錄水平和表觀遺傳學(xué)研究均表明Tm在受到抗原刺激后迅速增殖，產(chǎn)生大量Te引起強烈的免疫反應(yīng)[6]。通常Tm具有較長的壽命，最長可達(dá)70年，生存優(yōu)勢明顯，利用淋巴細(xì)胞耗竭療法對移植患者進(jìn)行治療時發(fā)現(xiàn)，大部分初始T細(xì)胞可被清除，而多數(shù)Tm可存活并再次增殖[7]。此外，Tm的激活閾值比初始T細(xì)胞低，Tm對共刺激分子如CD28/CD40的依賴程度較低[8]。同時Tm激活無需次級淋巴器官參與，在某些無法激活初始T細(xì)胞的情況下，可被激活。Tm具有分布范圍廣、激活閾值低、迅速、生存時間長等特點，使其能夠更容易、更高效地引起強烈的再次免疫應(yīng)答。

1.2Tm的產(chǎn)生機制 Tm主要由初次抗原致敏誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答所產(chǎn)生，具有明顯的抗原特異性。研究發(fā)現(xiàn)其他機制也能誘導(dǎo)Tm產(chǎn)生，包括穩(wěn)態(tài)增殖和異源免疫。初始T細(xì)胞在淋巴細(xì)胞減少的條件下，未受到抗原刺激時發(fā)生的增殖反應(yīng)稱為穩(wěn)態(tài)增殖，可能是由細(xì)胞因子(如IL-7、IL-15)驅(qū)動，可直接將初始T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為Tm[9]。當(dāng)利用衰竭療法治療移植患者時，患者體內(nèi)淋巴細(xì)胞大量減少，殘留的初始T細(xì)胞可經(jīng)歷穩(wěn)態(tài)增殖轉(zhuǎn)化為Tm，產(chǎn)生免疫記憶性，介導(dǎo)排斥反應(yīng)，使移植耐受狀態(tài)的誘導(dǎo)變得更加困難[10]。由一種抗原誘導(dǎo)產(chǎn)生的Tm也可與其他不相關(guān)的抗原反應(yīng)，被稱為異源免疫[11]。在移植免疫領(lǐng)域，由于機體內(nèi)存在的抗原特異性Tm數(shù)量和種類眾多，因此對移植物中同種異源抗原產(chǎn)生免疫反應(yīng)的概率提高。

Tm產(chǎn)生的另一個潛在機制是成熟T細(xì)胞上的“dual-TCR”，其是基因重排和胸腺細(xì)胞發(fā)育的共同產(chǎn)物，多達(dá)1/3的T細(xì)胞群體可在細(xì)胞表面表達(dá)2種不同特異性的TCR[12]。通過刺激“dual-TCR”T細(xì)胞上的1個受體，可促使生成的T細(xì)胞對第2個受體針對的特異性抗原產(chǎn)生記憶反應(yīng)，即使這些細(xì)胞之前未接觸過第2個受體所識別的抗原。研究發(fā)現(xiàn)與接受同種異體干細(xì)胞移植但未發(fā)生急性移植物抗宿主病(graft versus host disease，GVHD)的患者相比，急性GVHD患者中表達(dá)“dual-TCR”的T淋巴細(xì)胞更為常見[13]。“dual-TCR”T細(xì)胞是否會在移植患者中生成Tm從而導(dǎo)致急性排斥反應(yīng)值得進(jìn)一步研究。

Tm的產(chǎn)生與代謝途徑密切相關(guān)[14]。從初始T細(xì)胞到Te，再到Tm具有不同的代謝方式。初始T細(xì)胞是靜息性的，主要依賴脂肪酸氧化(fatty acid oxidation，F(xiàn)AO)作為其能量來源；當(dāng)T細(xì)胞被激活后，為滿足其增殖分化所需能量，T細(xì)胞代謝方式迅速轉(zhuǎn)換為糖酵解和谷氨酸分解，通過TCR激活PI3K-Akt-mTOR軸調(diào)節(jié)；當(dāng)活化的T細(xì)胞分化為Tm后，F(xiàn)AO又成為細(xì)胞的能量來源，否則其將作為Te走向死亡[15]。研究表明，在T細(xì)胞反應(yīng)階段，通過抑制Akt-mTOR通路抑制糖酵解過程可顯著促進(jìn)Tm生成[16]。上述發(fā)現(xiàn)為Tm在移植背景下的研究提供了新方向。

1.3Tm亞群 Tm為非均一細(xì)胞群體，利用細(xì)胞表面分子CD45亞型的表達(dá)情況可鑒別人初始T細(xì)胞和Tm。初始T細(xì)胞表達(dá)CD45RA或CD45RB亞型，而Tm表達(dá)CD45RO。根據(jù)趨化因子受體CCR7和血管L-選擇素(CD62L)的表達(dá)情況，可進(jìn)一步將Tm分為Tcm和效應(yīng)型Tm(effector memory T cell，Tem)[17]。Tcm表達(dá)CCR7和CD62L，參與從血液到次級淋巴器官T細(xì)胞區(qū)再到淋巴液的循環(huán)，不直接發(fā)揮作用，但可在抗原再次刺激時重新分化為效應(yīng)細(xì)胞。Tem不表達(dá)或低表達(dá)CCR7和CD62L，可直接進(jìn)入外周非淋巴組織，在再次記憶性應(yīng)答中發(fā)揮速發(fā)性效應(yīng)功能。近年研究發(fā)現(xiàn)了Tm的第3個亞群，即組織定居Tm(tissue-resident memory T cell，Trm)，Trm表達(dá)分化抗原CD69和整合素 E 鏈CD103[18]。Trm的特點主要是不參與血液和淋巴液再循環(huán)而停留于非淋巴組織，包括腸道、皮膚、生殖道、腦、肺、肝、腎、胰腺等，且活躍在保護(hù)性記憶應(yīng)答第一線。CD8+CD122+T細(xì)胞是新近發(fā)現(xiàn)的一群細(xì)胞，具有Tcm的表型特征(CD45RA-CD62LhiCCR7+)。這群細(xì)胞可以參與調(diào)節(jié)T細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，抑制自身免疫反應(yīng)和異源性免疫反應(yīng)[19]。Liu等[20]的實驗證明，將CD8+CD122+T細(xì)胞轉(zhuǎn)移至自身免疫性腦脊髓炎疾病模型(experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)小鼠中可抑制效應(yīng)細(xì)胞CD4+T活化，顯著改善EAE小鼠的臨床癥狀。目前，CD8+CD122+T細(xì)胞已被證明是一群記憶性調(diào)節(jié)性T細(xì)胞。綜上所述，Tm是一群具有不同功能和效應(yīng)的異質(zhì)性群體。

2 Tm與移植耐受

2.1Tm與器官移植 供體特異性Tm可引發(fā)急性排斥反應(yīng)，且造成嚴(yán)重后果[21]。移植術(shù)后早期，部分Tm可浸潤移植物，引發(fā)移植排斥反應(yīng)[22]。研究表明，通過體內(nèi)穩(wěn)態(tài)增殖或異源免疫產(chǎn)生的Tm是心臟和皮膚移植排斥反應(yīng)的效應(yīng)細(xì)胞[10]。此外，Tcm和Tem均可介導(dǎo)同等強度的移植排斥反應(yīng)。近年來，De Leur等[23]發(fā)現(xiàn)發(fā)生排斥反應(yīng)的同種異體移植腎臟中存在Trm，且主要為CD8+T細(xì)胞，可通過產(chǎn)生IFN-γ和TNF-α產(chǎn)生毒性。因此，無論Tm的產(chǎn)生機制和表型如何，絕大多數(shù)的Tm都能夠介導(dǎo)移植排斥反應(yīng)的發(fā)生。

Tm增加誘導(dǎo)移植耐受的難度。采用細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原-4免疫球蛋白(CTLA-4 Ig)和抗CD40L抗體阻斷共刺激信號，可在正常小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)免疫耐受，但該方案不能在經(jīng)感染誘導(dǎo)腦膜炎病毒的小鼠中誘導(dǎo)耐受狀態(tài)[24]。采用供體特異性輸血(donor specific transfusion，DST)和抗CD154抗體誘導(dǎo)野生型小鼠免疫耐受，將具有供體特異性的Tm過繼轉(zhuǎn)移到該小鼠體內(nèi)，小鼠免疫耐受狀態(tài)被破壞。Koyama等[25]通過給予雄性食蟹猴人源化抗CD8單克隆抗體cM-T807，使其體內(nèi)CD8+Tm完全清除，可有效誘導(dǎo)移植耐受并改善移植物的存活狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)給予臨床腎移植患者常規(guī)免疫抑制劑治療的前提下，Tm出現(xiàn)的頻率越高，患者預(yù)后越差[26]。說明Tm是臨床誘導(dǎo)移植耐受的挑戰(zhàn)之一。

此外，Tm通常不受Foxp3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regu-latory T cell，Treg)介導(dǎo)的抑制作用影響。器官移植后利用Treg誘導(dǎo)免疫耐受，但Tm可能會阻礙這種耐受狀態(tài)的形成并促發(fā)移植排斥反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)過繼轉(zhuǎn)移Foxp3+Treg可有效抑制由初始CD4+T 細(xì)胞引起的免疫排斥反應(yīng)，而對記憶性CD4+T細(xì)胞引起的移植排斥反應(yīng)無明顯抑制作用[27]。Treg也不會對異體反應(yīng)性記憶性CD8+T細(xì)胞產(chǎn)生抑制作用。因此，將Treg過繼轉(zhuǎn)移作為誘導(dǎo)耐受狀態(tài)的策略對Tm來說是無效的。同種機制引起Tm逃避Treg的調(diào)節(jié)作用，如何避免逃避值得探討和解決。

2.2Tm誘導(dǎo)移植耐受狀態(tài)的新策略 移植術(shù)后，患者需要長期服用免疫抑制劑預(yù)防排斥反應(yīng)。免疫抑制劑可通過不同途徑發(fā)揮抑制作用，誘導(dǎo)移植耐受狀態(tài)。臨床常見的有阻斷共刺激信號(如CTLA4-Ig)、阻斷TCR與細(xì)胞因子受體的信號傳導(dǎo)(如環(huán)孢素A)、耗竭T細(xì)胞(如抗胸腺淋巴細(xì)胞球蛋白)等，針對上述途徑的免疫抑制劑主要靶向作用于初始T細(xì)胞，對Tm介導(dǎo)的排斥反應(yīng)療效較差。以腎移植患者為例，采用抗胸腺淋巴細(xì)胞球蛋白治療后，T細(xì)胞迅速減少90%，殘留的T細(xì)胞主要為CD45RO+CD62LloTm[28]。移植環(huán)境中的Tm可能成為誘導(dǎo)耐受的新靶點。

阻斷Tm的轉(zhuǎn)運可能是潛在的免疫抑制策略。與初始T細(xì)胞相比，Tm表達(dá)更高水平的CD2和CD11，通過啟動效應(yīng)蛋白促進(jìn)Tm遷移，迅速進(jìn)入移植器官并介導(dǎo)排斥反應(yīng)發(fā)生。抗白細(xì)胞功能相關(guān)抗原(LFA-1)單克隆抗體可抑制LFA-1與CD11a的相互作用，阻斷Tm遷移。在小鼠移植模型中抗LFA-1單克隆抗體可顯著減少T細(xì)胞向同種異體移植物的轉(zhuǎn)運，減弱供體特異性記憶反應(yīng)[29]。通過阻斷與細(xì)胞活化和功能相關(guān)的信號傳導(dǎo)也能對移植環(huán)境中的Tm進(jìn)行干預(yù)。研究表明4-1BB/4-1BBL、OX40/OX40L通路對Tm的生成非常重要。在傳統(tǒng)共刺激阻斷方案下同種反應(yīng)性Tm不受影響，抗OX40L抗體對Tm產(chǎn)生抑制作用[30]。此外，研究發(fā)現(xiàn)抑制NF-κB也是抑制Tm的有效手段。硼替佐米是NF-κB抑制劑，可抑制靈長類動物對雷帕霉素耐藥的Tm增殖[31]。研究證明硼替佐米在抑制Tm活化的同時不影響Treg功能，有望成為Tm的靶向抑制劑。

目前研究多數(shù)是通過抑制Tm或記憶性反應(yīng)達(dá)到誘導(dǎo)移植耐受狀態(tài)的目的。最近關(guān)于調(diào)節(jié)性Tm方面的研究對移植背景下靶向Tm治療提出了新的方向。研究發(fā)現(xiàn)，與CD4+CD25+T 細(xì)胞相比，CD8+CD122+Tm 細(xì)胞對于同種異體排斥反應(yīng)有更強的抑制作用，不僅具有調(diào)節(jié)作用，還能夠增強Treg所引起的抑制作用，提示其可能幫助機體建立移植耐受狀態(tài)[9]。CD8+CD122+Tm可以通過分泌IL-10、TGF-β1、IFN-γ抑制異源性免疫反應(yīng)，但發(fā)揮調(diào)節(jié)性作用的具體機制尚未闡明。研究表明PD-1在CD8+CD122+Tm表達(dá)對于其發(fā)揮調(diào)節(jié)作用至關(guān)重要[32]。將具有抗原特異性的CD8+CD122+PD-1+Tm過繼轉(zhuǎn)移與CD40/CD154共刺激信號阻滯協(xié)同使用，可延長同種異體移植皮片的存活時間[33]。提示Tm中CD8+CD122+PD-1+Tm可能是誘導(dǎo)移植耐受和延長移植物存活時間最有潛力的一群細(xì)胞。

衰竭型Tm的發(fā)現(xiàn)也給靶向Tm移植耐受誘導(dǎo)策略提供了新的研究方向[34]。Sarraj等[35]研究表明，在慢性同種異體移植排斥模型中，移植物的存活與外周血中衰竭的CD4+T細(xì)胞有關(guān)。CTLA-4在衰竭的T細(xì)胞上過度表達(dá)，而CTLA-4信號通路是移植耐受的必要條件。Tim-3、PD-1、LAG3等信號也參與T細(xì)胞的衰竭過程，被證明與移植耐受和自身免疫有關(guān)[34]。這些證據(jù)都提示T細(xì)胞衰竭可改善移植物存活和誘導(dǎo)移植耐受。以誘導(dǎo)Tm衰竭為切入點可作為預(yù)防同種異體移植排斥反應(yīng)和誘導(dǎo)耐受的有效策略。

3 總結(jié)

Tm在產(chǎn)生機制、亞群異質(zhì)性、穩(wěn)態(tài)調(diào)控及記憶衰竭等方面的研究已取得重大進(jìn)展，而Tm在移植領(lǐng)域的研究仍面臨諸多挑戰(zhàn)。不同亞群的Tm在移植排斥反應(yīng)和移植耐受誘導(dǎo)中發(fā)揮不同功能，對于靶向Tm既是挑戰(zhàn)也是機會。當(dāng)考慮以Tm為靶點誘導(dǎo)移植耐受時，必須考慮Tm的亞群異質(zhì)性，既不可忽視其帶來的排斥反應(yīng)風(fēng)險，也不能盲目抑制所有Tm。

Tm的生存優(yōu)勢從何而來，記憶性T細(xì)胞如何逃避Treg介導(dǎo)的抑制作用，Treg對Tm究竟有何影響，移植患者體內(nèi)有多少調(diào)節(jié)性Tm，其發(fā)展變化規(guī)律如何，如何誘導(dǎo)具有抗原特異性且穩(wěn)定存在的調(diào)節(jié)性或衰竭型Tm以期更深入地了解Tm與移植耐受的關(guān)系，闡明以上問題將有助于Tm的靶向治療在移植領(lǐng)域的應(yīng)用。