生長激素對免疫系統(tǒng)功能的影響

白皙 朱惠娟 陳適 陽洪波 潘慧

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，北京協(xié)和醫(yī)院內(nèi)分泌科，國家衛(wèi)生健康委員會內(nèi)分泌重點實驗室，協(xié)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心 100730

生長激素是腺垂體前葉細(xì)胞合成、儲存和釋放的一種肽類激素，其主要的生理功能包括促進(jìn)骨骼的線性生長、促進(jìn)蛋白質(zhì)和葡萄糖合成、促進(jìn)脂肪分解、增強(qiáng)胰島素抵抗等[1]。1976年Lesniak和Roth[2]首次在人B淋巴細(xì)胞系的IM-9上發(fā)現(xiàn)生長激素受體(GHR)的表達(dá)，自此生長激素與免疫系統(tǒng)間的關(guān)系引起了廣泛關(guān)注。現(xiàn)已證實，在人類多種免疫器官和免疫細(xì)胞表面均存在GHR的表達(dá)，同時體內(nèi)多種免疫器官和免疫細(xì)胞也可分泌生長激素，提示其可作用于免疫系統(tǒng)的不同環(huán)節(jié)進(jìn)而發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用[3]。本文將對生長激素對免疫系統(tǒng)功能影響的最新研究進(jìn)展綜述如下。

1 生長激素概述

人生長激素是一種含有191個氨基酸的單鏈多肽，相對分子質(zhì)量為22 000，由腺垂體前葉細(xì)胞合成、儲存和釋放[4]。生長激素的分泌受到來自下丘腦、垂體、肝臟、胃腸道等多部位信號的調(diào)控。下丘腦神經(jīng)元可分泌促生長激素釋放激素(GHRH)和生長抑素，分別刺激和抑制垂體生長激素的分泌。垂體生長激素的分泌具有脈沖性，在入睡后血漿生長激素水平達(dá)到高峰。生長激素分泌在青春期達(dá)高峰，青春期后，其水平隨著年齡增長而逐漸下降，但分泌的脈沖性會貫穿一生。生長激素可調(diào)節(jié)胰島素樣生長因子-1(IGF-1)的產(chǎn)生，二者共同促進(jìn)骨骼的線性生長，并具有重要的代謝作用。細(xì)胞內(nèi)生長激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)由GHR介導(dǎo)，GHR是一種單一跨膜的1型細(xì)胞因子受體，存在于人體多種細(xì)胞上[1]?，F(xiàn)已證實在人類扁桃體、外周血單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞等多種免疫器官/細(xì)胞上均存在GHR，且人類脾臟、胸腺、外周血單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等免疫器官/細(xì)胞均可分泌生長激素[3]。

2 生長激素對固有免疫系統(tǒng)的影響

2.1 生長激素對巨噬細(xì)胞功能的影響 生長激素可促進(jìn)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生過氧化氫、超氧陰離子、細(xì)胞因子及趨化因子等。Dos Santos Reis等[5]探究了生長激素對小鼠腹腔巨噬細(xì)胞功能活性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)實驗中給予生長激素后巨噬細(xì)胞表面VLA-5和VLA-6整合素表達(dá)下降，但在體外實驗中兩種整合素表達(dá)水平未發(fā)生明顯變化。在黏附活性方面，體內(nèi)實驗中，給予生長激素后巨噬細(xì)胞對細(xì)胞外基質(zhì)、纖連蛋白和層黏連蛋白的黏附降低；體外實驗中，生長激素培養(yǎng)的巨噬細(xì)胞對層黏連蛋白的黏附降低。在細(xì)胞遷移方面，無論是體內(nèi)實驗還是體外實驗，給予生長激素干預(yù)后巨噬細(xì)胞遷移均增加。在吞噬活性方面，體內(nèi)實驗中給予生長激素后巨噬細(xì)胞吞噬率和吞噬能力均增加。這些研究結(jié)果提示，生長激素可作為一種巨噬細(xì)胞活化因子，在其黏附、遷移和吞噬活性方面具有重要影響，但具體調(diào)控機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

2.2 生長激素對樹突狀細(xì)胞(DC)功能的影響 生長激素可促進(jìn)DC的分化成熟和功能活性。Liu等[6]將人外周血單核細(xì)胞誘導(dǎo)為未成熟的DC，給予生長激素干預(yù)誘導(dǎo)其發(fā)育成熟。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，給予生長激素干預(yù)的DC的免疫表型HLA-DR、CD-1α、CD80和CD83表達(dá)均顯著增加。該研究團(tuán)隊進(jìn)一步探究了生長激素誘導(dǎo)DC成熟和活化的機(jī)制，利用RT-PCR技術(shù)和蛋白免疫印跡法檢測DC中miRNA-200a和Keap1/Nrf2通路的表達(dá)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，miRNA-200a可抑制DC的成熟和活化，而生長激素可顯著下調(diào)DC中miRNA-200a的表達(dá)。此外，生長激素可促進(jìn)DC中Keap1通路的表達(dá)并降低核Nrf2的水平，而以上作用可被miRNA-200a上調(diào)所逆轉(zhuǎn)。這些研究結(jié)果提示，生長激素可促進(jìn)DC的成熟和活化，具體機(jī)制為通過調(diào)節(jié)DC中Keap1/Nrf2通路進(jìn)而實現(xiàn)對miRNA-200a的調(diào)控。

2.3 生長激素對自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)功能的影響 生長激素可增強(qiáng)NK細(xì)胞的細(xì)胞毒作用。Wei等[7]通過皮下移植人胃癌細(xì)胞系的MKN-45細(xì)胞，構(gòu)建異種移植瘤小鼠模型，給予重組人生長激素(rhGH)干預(yù)并利用流式細(xì)胞分選技術(shù)檢測外周血單核細(xì)胞中NK細(xì)胞活性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，rhGH低劑量組、中劑量組、高劑量組外周血單核細(xì)胞中，成熟NK細(xì)胞百分比分別增加了126.1%、141.7%和146.9%，而活性NK細(xì)胞百分比分別增加191.3%、95.7%和71.8%。此外，與對照組相比，rhGH中劑量組和高劑量組腫瘤體積和重量無明顯差異，甚至rhGH低劑量組腫瘤體積和重量明顯減少。生長激素是否會促進(jìn)腫瘤生長是評價晚期腫瘤患者rhGH治療安全性的重要因素，以上研究結(jié)果提示，rhGH在MKN-45異種移植瘤小鼠中可增強(qiáng)NK細(xì)胞的免疫活性，且不會促進(jìn)腫瘤生長，可能為rhGH在癌癥患者中應(yīng)用的安全性提供證據(jù)。

3 生長激素對適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的影響

3.1 生長激素對胸腺的影響 GHRH/生長激素/IGF-1軸在胸腺生成過程中可作用于多個環(huán)節(jié)，刺激胸腺細(xì)胞增殖，影響胸腺微環(huán)境的形成[8]。Lins等[9]探究了生長激素在體外對人胸腺細(xì)胞黏附和遷移能力的影響，并檢測生長激素干預(yù)后的胸腺上皮細(xì)胞(TEC)層黏連蛋白產(chǎn)生和VLA-6整合素的表達(dá)情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生長激素增強(qiáng)了胸腺細(xì)胞對基質(zhì)的黏附能力并改善其在層黏連蛋白中的遷移，且干預(yù)后TEC層黏連蛋白產(chǎn)生增多，而VLA-6表達(dá)水平無明顯變化。此外，將胸腺細(xì)胞與TEC共培養(yǎng)并給予生長激素干預(yù)，結(jié)果顯示雙陰性(CD4-CD8-)和單陽性(CD4+/CD8+)胸腺細(xì)胞數(shù)量增加，雙陽性(CD4+CD8+)胸腺細(xì)胞數(shù)量減少。這些研究結(jié)果顯示，生長激素可增強(qiáng)人胸腺細(xì)胞在層黏連蛋白中的遷移能力，并促進(jìn)與TEC共培養(yǎng)后胸腺細(xì)胞亞群的調(diào)節(jié)，為將來基于生長激素的免疫干預(yù)治療提供了背景知識。

3.2 生長激素對脾臟和B淋巴細(xì)胞的影響 Bodart等[10]探究了通過基因敲除技術(shù)構(gòu)建的GHRH基因缺陷(Ghrh-/-)小鼠的胸腺和脾臟免疫功能情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在校正體重后，Ghrh-/-小鼠與野生型小鼠相比，胸腺重量和細(xì)胞結(jié)構(gòu)無明顯差異，胸腺T細(xì)胞亞群的分類和數(shù)量也無明顯變化。信號聯(lián)合T細(xì)胞受體重排刪除環(huán)(sjTREC)是編碼T細(xì)胞受體α鏈和β鏈的基因在重排過程中產(chǎn)生的DNA，可以反映胸腺輸出情況。研究者發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，Ghrh-/-小鼠脾細(xì)胞和外周血單核細(xì)胞中sjTREC含量顯著升高，且外周T細(xì)胞比例增加，提示Ghrh-/-小鼠胸腺幼稚T細(xì)胞輸出增多。此外，Ghrh-/-小鼠脾臟重量較對照組下降約40%，同時外周B細(xì)胞比例下降。給予rhGH干預(yù)6周后，Ghrh-/-小鼠的脾臟和胸腺重量均顯著增加，但脾臟重量增加更明顯，為對照組脾臟重量的2倍。這些研究結(jié)果表明，小鼠GHRH嚴(yán)重缺乏，主要影響適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中脾臟和B細(xì)胞生成。既往研究也曾報道，存在GHRH受體基因突變的矮小患者中脾臟大小的絕對值和相對值均顯著減少[11]。而小鼠GHRH嚴(yán)重缺乏僅對胸腺功能和T細(xì)胞發(fā)育產(chǎn)生輕微影響，提示在基礎(chǔ)環(huán)境下，T細(xì)胞免疫系統(tǒng)的發(fā)育不需要完整的GHRH/生長激素/IGF-1軸。

該團(tuán)隊又進(jìn)一步探究了Ghrh-/-小鼠針對肺炎鏈球菌感染所產(chǎn)生的免疫反應(yīng)[12]。肺炎鏈球菌是一種胸腺非依賴性抗原，可以直接刺激B細(xì)胞產(chǎn)生抗體而不需要胸腺輔助。研究中使用兩種肺炎鏈球菌疫苗，即23價多糖疫苗(PPV23)和13價結(jié)合疫苗(PCV13)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Ghrh-/-小鼠接種PPV23或PCV13后，均未能觸發(fā)特異性IgM的產(chǎn)生。給予其rhGH補(bǔ)充治療后，針對PPV23的IgM免疫應(yīng)答得到恢復(fù)，但針對PCV13的免疫應(yīng)答未能恢復(fù)。由于PPV23可刺激脾臟邊緣區(qū)產(chǎn)生抗體，說明生長激素可對脾臟邊緣區(qū)產(chǎn)生特定影響。此外，在注射低劑量肺炎鏈球菌后，野生型小鼠在24 h后完全清除細(xì)菌，而Ghrh-/-小鼠對肺炎鏈球菌表現(xiàn)出明顯的易感性，肺部細(xì)菌負(fù)荷隨時間增加而升高，24 h后出現(xiàn)致命的菌血癥。肺組織切片顯示，受感染的Ghrh-/-小鼠肺部被炎性巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞大量浸潤，肺部B細(xì)胞顯著減少。這些研究結(jié)果提示，GHRH/生長激素/IGF-1軸在針對肺炎鏈球菌的免疫防御中有至關(guān)重要的作用，兒科醫(yī)生可建議監(jiān)測生長激素缺乏癥患兒的脾臟發(fā)育、疫苗反應(yīng)和對肺炎鏈球菌的易感性。

4 生長激素對炎性反應(yīng)的影響

C反應(yīng)蛋白是一種非特異性的炎性標(biāo)志物，與腫瘤和代謝性疾病密切相關(guān)。Lohr等[13]探究了3 480名垂體功能正常人群中血清IGF-1水平與超敏C反應(yīng)蛋白(hsCRP)之間的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論在男性還是女性中，血清IGF-1水平均與hsCRP水平呈負(fù)相關(guān)。男性和女性中IGF-1最低四分位數(shù)與最高四分位數(shù)人群相比，血清hsCRP水平分別升高了0.21 mg/L和0.95 mg/L。先前的薈萃分析結(jié)果顯示，在生理范圍內(nèi)，IGF-1水平過低與死亡率增加相關(guān)[14]。因此，IGF-1水平低的人群中炎性標(biāo)志物hsCRP升高可能是導(dǎo)致死亡風(fēng)險增加的原因之一。

此外，Villares等[15]利用生長激素轉(zhuǎn)基因C57BL/6小鼠模型，誘導(dǎo)其產(chǎn)生膠原性關(guān)節(jié)炎(CIA)，探究生長激素對其炎性反應(yīng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，轉(zhuǎn)基因小鼠CIA的發(fā)病時間延遲，炎性反應(yīng)嚴(yán)重程度下降。組織病理學(xué)檢查顯示，轉(zhuǎn)基因小鼠的滑膜炎性反應(yīng)、血管翳形成和關(guān)節(jié)軟骨侵蝕明顯減少。CIA癥狀與抗Ⅱ型膠原抗體水平有關(guān)，與對照組相比，轉(zhuǎn)基因小鼠抗膠原IgM和IgG抗體水平顯著降低，表明生長激素在CIA的誘導(dǎo)階段發(fā)揮了保護(hù)作用。該研究團(tuán)隊還誘導(dǎo)DBA/1J小鼠產(chǎn)生CIA，并外源性給予rhGH，觀察生長激素對CIA發(fā)生、發(fā)展的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對照組小鼠受累足數(shù)隨時間增加而增多，而rhGH干預(yù)組小鼠受累足數(shù)未增加，說明rhGH干預(yù)組CIA進(jìn)展較慢。這些研究結(jié)果表明，生長激素可通過調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)功能，抑制CIA的炎性關(guān)節(jié)破壞并減輕CIA的癥狀。

5 生長激素在艾滋病患者中的應(yīng)用

1996年rhGH被批準(zhǔn)用于治療艾滋病患者存在的消瘦和惡病質(zhì)[16]。33%～58%的艾滋病患者可出現(xiàn)脂肪分布異常，被稱為艾滋病相關(guān)脂肪代謝障礙綜合征(HALS)，與胰島素抵抗和代謝綜合征相關(guān)。2010年，GHRH類似物替莫瑞林被批準(zhǔn)用于HALS的治療。此外，低劑量rhGH治療對艾滋病患者免疫系統(tǒng)的有益作用也被逐漸證實，如促進(jìn)胸腺生成和輸出及改善T淋巴細(xì)胞功能等，且未觀察到嚴(yán)重的不良反應(yīng)[17-18]。在此基礎(chǔ)上，Lindboe等[19]開展了隨機(jī)對照雙盲試驗，探究低劑量rhGH治療對艾滋病患者炎性反應(yīng)狀態(tài)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低劑量rhGH治療組血清CRP水平較對照組降低了66%，且在校正IGF-1、機(jī)體成分和免疫參數(shù)的改變后差異仍然存在，說明給予艾滋病患者低劑量rhGH治療可顯著降低血清C反應(yīng)蛋白水平，且這種作用可能不受其他因素的影響。上述結(jié)果提示，應(yīng)用低劑量rhGH治療艾滋病患者的并發(fā)癥是一種很有希望的治療手段。

綜上所述，生長激素可以作用于不同的免疫器官和免疫細(xì)胞，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。它可以增強(qiáng)固有免疫系統(tǒng)中巨噬細(xì)胞、DC和NK細(xì)胞的免疫活性；提高適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中胸腺細(xì)胞在層黏連蛋白中的遷移能力，并促進(jìn)胸腺細(xì)胞亞群的調(diào)節(jié)，影響脾臟和B細(xì)胞生成；還可以影響機(jī)體的炎性反應(yīng)，抑制CIA的炎性關(guān)節(jié)破壞并減輕CIA的癥狀；應(yīng)用低劑量rhGH對艾滋病患者免疫系統(tǒng)也具有多種有益作用。鑒于生長激素與免疫系統(tǒng)間的緊密聯(lián)系，其有望在臨床上成為抗感染、治療免疫缺陷或免疫功能低下等疾病的一種有效手段。