T淋巴細胞介導的免疫失衡在慢性阻塞性肺疾病發(fā)病中的作用

曹玉雪,吳金峰,李秋平,董競成

復旦大學附屬華山醫(yī)院中西醫(yī)結合科，上海200040

慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）是最常見的老年病之一，老年人隨著年齡增長而患病率增加，目前老年人群COPD 患病率已超過27%[1]。COPD 以持續(xù)氣流受限為特征，具有不完全可逆性和進行性發(fā)展等特點。COPD的發(fā)病機制與吸煙、環(huán)境中的有害顆粒或氣體引起肺組織的異常炎癥反應有關,COPD 發(fā)生還可能與氧化與抗氧化失衡、蛋白酶與抗蛋白酶失衡、凋亡與抗凋亡失衡等相關[2]。目前公認巨噬細胞和中性粒細胞是參與COPD 發(fā)生發(fā)展的主要炎癥細胞。另外，COPD 與T 淋巴細胞及其趨化因子介導的炎癥反應和機體免疫功能失衡密切相關。Finkelstein 等[3]的研究顯示COPD 患者肺部損傷程度與肺泡壁中的淋巴細胞數(shù)目關系密切。病理學研究[4]發(fā)現(xiàn)COPD 患者外周小氣道中存在大量T 淋巴細胞，且T細胞數(shù)量和氣流受限的嚴重程度成正比。根據(jù)T細胞的免疫效應和表面CD 分子表達的不同,可以將T細胞分為CD4+和CD8+T細胞。這兩種T 淋巴細胞通過釋放多種細胞因子及炎性介質參與炎癥的發(fā)生發(fā)展過程。而趨化因子通過與受體結合促進淋巴細胞遷移到炎癥部位。目前，趨化因子及其受體功能以及在體內的作用機制引起許多研究者關注，許多趨化因子受體拮抗劑的實驗研究表明趨化因子可明顯的抑制炎癥反應[5]。因此，探討COPD 中T 淋巴細胞浸潤及其相關重要趨化因子對COPD的治療有重要意義。

1 CD4+T細胞與COPD

通常認為CD4+T細胞釋放活化的細胞因子，調控下游的免疫進程，在炎癥反應過程中發(fā)揮重要作用。CD4+T 淋巴細胞在COPD 患者氣道和肺組織中表達增多。在不同細胞因子的作用下，CD4+T 淋巴細胞可分化為多種細胞類型，如Th1、Th2、Th17、調節(jié)性T細胞（Regulatory T cell,Treg）等[6]。不同細胞亞型在COPD 中發(fā)揮不同的免疫介導功能，下面將分別進行論述。

1.1 Th1、Th2 細胞及Th1/Th2 失衡Th1 細胞通過分泌IL-12、TNF- 和IFN- 等促炎因子、趨化因子以及基質金屬蛋白酶等，引起機體炎癥浸潤以及病理形態(tài)改變[7]。如發(fā)現(xiàn)IFN-可誘導基質金屬蛋白酶的產(chǎn)生和釋放，引起炎癥浸潤和組織破壞，促進肺部炎癥和肺氣腫的形成[8]。Th2 細胞通過分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10 和IL-13 等抑炎因子，在維持機體致炎/抑炎平衡中意義重大[7]。正常情況下，Thl/Th2 細胞維持相對穩(wěn)定，一旦平衡被打破，會引發(fā)一系列免疫反應，導致疾病的發(fā)生和發(fā)展。研究報道，COPD 患者中Th1/Th2 細胞出現(xiàn)失衡，并且以Th1 細胞為主導[7,9]。研究[10]發(fā)現(xiàn)在COPD 小鼠模型中Th1 細胞因子IFN- 、IL-12 數(shù)量增多而Th2 細胞因子IL-10、IL-4 數(shù)量減少。

1.2 Treg、Th17 及Treg/Th17 失衡 Treg 是一類具有顯著免疫抑制作用的CD4+T細胞亞群，能夠抑制其他細胞的免疫應答[11]，在維持機體免疫平衡方面至關重要。研究表明，吸煙COPD 大鼠模型肺組織中Treg 細胞的數(shù)量明顯減少，且Treg細胞比例和FEV1 占預計值%以及FEV1/FVC%密切相關[12]。Treg 分泌IL-10、TGF- 等抗炎性細胞因子，可抑制自身免疫反應[13]。Treg 細胞通過分泌細胞因子或募集巨噬細胞、中性粒細胞以及樹突狀細胞并產(chǎn)生大量抗炎因子，是COPD 發(fā)生發(fā)展過程中重要的抗炎細胞。在COPD發(fā)生過程中Treg 細胞通過抑制炎癥反應、削弱效應T細胞功能，使COPD 患者免疫功能下降，容易出現(xiàn)感染，導致病情加重[14]。研究[15] 指出Treg 抑制IL-10 的產(chǎn)生會降低繼發(fā)性肺炎鏈球菌感染的可能性。IL-35 是Treg 細胞分泌的一個重要抗炎因子，COPD 患者外周血中IL-35 水平降低，且與肺功能FEV1%呈正相關[16]。

Thl7 是CD4+Th 細胞的一個亞系，可引起炎性浸潤和組織破壞，是COPD 發(fā)生和發(fā)展中重要的炎性細胞。COPD患者Thl7 及其分泌的細胞因子如IL-17、IL-21、IL-23 明顯增多，且與氣流受限呈正相關[17]。其中，IL-17 是最重要的前炎癥因子。研究[18] 發(fā)現(xiàn)IL-17 通過刺激IL-6、IL-8、GM-CSF及MMP-2 等炎性因子促進氣道粘液分泌增多和氣道重塑，在COPD 發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。COPD患者急性加重期IL-17 水平更高，這說明在COPD 急性期可能存在某種微環(huán)境影響Th17 細胞以及IL-17，從而促進COPD 發(fā)展。IL-17A 屬于IL-17 家族的一種細胞因子，吸煙的COPD 患者中IL-17A 陽性表達數(shù)量明顯增多。抑制IL-17A 可改善COPD 患者氣道炎癥和纖維化[19]。Halwani等[20] 研究發(fā)現(xiàn)，IL-17 受體阻斷劑對IL-17 細胞介導的氣道炎癥具有抑制作用，為COPD的治療提供了新方向。

總之，Th17 細胞以及相關的IL-17 引起中性粒細胞和巨噬細胞遷移到炎癥部位，起到增強炎癥反應的作用。而Treg細胞直接或通過其分泌的細胞因子間接抑制炎癥反應，維持自身免疫平衡。打破這種平衡可造成持續(xù)感染以及自身免疫性疾病等的發(fā)生。Treg 與Th17 細胞在功能上相互拮抗，在分化中相互抑制，維持兩者之間的平衡在穩(wěn)定體內免疫內環(huán)境中意義重大。研究[21]發(fā)現(xiàn)中重度COPD 患者Treg/Th17 的升高與肺功能FEV1、FVC 和FEV1/FVC%呈負相關。因此推測Treg/Th17 失衡與中重度COPD 患者的肺功能惡化具有一定的相關性。

2 CD8+T細胞與COPD

在COPD 發(fā)生發(fā)展過程中CD8+T淋巴細胞發(fā)揮著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)[22]CD8+T 淋巴細胞可導致肺組織中巨噬細胞、中性粒細胞大量聚集，并釋放基質金屬蛋白酶和彈性蛋白酶，引起肺泡破裂和破壞肺部彈力組織，在香煙煙霧造模小鼠中發(fā)現(xiàn)CD8+T 淋巴細胞數(shù)量明顯增多，同時氣道內中性粒細胞和巨噬細胞數(shù)量也增加，氣道炎癥反應增強；而在CD8+T 淋巴細胞數(shù)量減少時小鼠的氣道中炎癥細胞數(shù)量也明顯下降。CD8+T 淋巴細胞在COPD 發(fā)生發(fā)展的各個環(huán)節(jié)如氣道炎癥、氣流受限、肺氣腫的產(chǎn)生及氣道重構等中均發(fā)揮重要作用[23-24]。CD8+T細胞數(shù)量與COPD 患者肺氣腫的嚴重程度及氣流受限程度呈正比[25]。COPD 患者CD8+T細胞數(shù)量的增多可能與病毒感染、吸煙、自身免疫、炎性因子表達異常和CD8+T細胞凋亡減少等因素有關[26-27]。

CD8+T細胞對肺組織的破壞方式有2 種：一方面CD8+T細胞被激活后釋放出大量細胞毒性介質（如顆粒酶和穿孔素）破壞肺組織結構，或分泌和表達Fas 直接誘導細胞死亡[28]；另外，可分泌Th1 優(yōu)勢的細胞因子成分，如IFN-和CXC 趨化因子配體10（CXCL10）誘導MMP-12 的產(chǎn)生，降解彈性蛋白，導致肺組織破壞，并產(chǎn)生彈性蛋白片段，充當單核細胞趨化因子，增強巨噬細胞介導的肺組織破壞[23]。

CD4+/CD8+T細胞維持正常比例，機體才能維持相對穩(wěn)定，發(fā)揮正常的免疫功能。一旦外周血CD4+或CD8+T細胞數(shù)量發(fā)生異常變化，T細胞動態(tài)調節(jié)失衡，常引起機體免疫功能下降，容易發(fā)生感染性疾病。呼吸道反復感染可使COPD 患者的肺功能不斷下降，導致肺泡通氣/血流比例失調，從而導致COPD 加重[29]。

3 T淋巴細胞趨化因子與COPD

趨化因子是指一類具有保守的半胱氨酸序列和能誘導白細胞趨化性的小分子分泌性蛋白。趨化因子與其受體結合，不但參與細胞生長、分化和凋亡等，還使炎性細胞向炎癥部位遷移并刺激炎性介質分泌增加，導致機體炎癥反應增強。趨化因子參與許多病理狀態(tài)的發(fā)生和發(fā)展，如病毒感染、炎癥反應、腫瘤、損傷修復和自身免疫性疾病等[30]。多種趨化因子促進炎癥細胞遷移，參與COPD的發(fā)生和發(fā)展。趨化因子CXCL 8-CXCR 1/2、CXCL 9/10/11-CXCR 3、CCL 2-CCR 2 和CXCL 12/CXCR 4 軸可能與COPD 病理生理有明顯聯(lián)系。對T 淋巴細胞起趨化作用的主要是CXCL 9/10/11-CXCR 3 軸[5]。

CXCR3 屬于CXC 趨化因子亞家族的受體，可誘導Th1細胞的表達，與病毒感染、支氣管哮喘、COPD 和肺纖維化等疾病相關。CXCL9、CXCL10 和CXCL11 為CXCR3 的特異性配體，與CXCR3 的親和性最高的是CXCL11[31]。研究[32]顯示COPD 患者痰液中CXCL9、CXCL10 和CXCL11濃度顯著增加，且與FEV1 占預計值%、FEV1/FVC%呈負相關，與中性粒細胞濃度呈正相關。CXCL10 在細支氣管中濃度升高，可引起CD8+和CD4+T細胞向肺內募集。研究表明[33]，COPD 患者外周氣道中T細胞的CXCR3 表達水平明顯增加，這可能部分解釋了T細胞向肺的募集。體內和體外的許多研究表明，CXCR3 在CD8+T細胞遷移到肺部的過程中至關重要。研究[34]表明CXCR3 將CD8+T細胞募集到肺組織，觸發(fā)一系列炎癥反應，過度表達IFN- 和趨化因子，尤其是CXCL10，激活CXCR3 配體，從而調節(jié)香煙誘導的COPD 小鼠產(chǎn)生肺部炎癥，CXCR3 基因敲除小鼠肺組織和氣道中CD8+T細胞浸潤減少，COPD 氣道炎癥減輕。另外，研究表明[35]CXCR3 在Th1 型細胞上優(yōu)先表達，然后選擇性遷移至其配體CXCL10。在COPD 患者中，包括細支氣管上皮細胞和氣道平滑肌細胞均發(fā)現(xiàn)CXCL10的表達增加[36]。有趣的是，大多數(shù)CXCR3+CD8+T細胞具有產(chǎn)生IFN- 的能力[37]，可誘導樹突狀細胞釋放CXCL9 和CXCL10[38]，最終有助于CD8+T細胞的積累。COPD 患者肺CXCL9/CXCL10/CXCL11-CXCR3 軸與CD8+T細胞募集之間存在潛在的正反饋環(huán)[39]。Jing 等[40]報道，用中和抗體抑制CXCL10 可在小鼠模型中防止COPD 進展?？傊琓淋巴細胞激活后誘導CXCR3 表達，活化的T細胞被炎癥部位吸引，在炎癥部位分泌IFN- 誘導的趨化因子CXCL9、CXCL10 和CXCL11，隨后有助于募集CD8+CXCR3+T細胞進入炎癥部位。CXCR3 的配體CXCL9、CXCL10 和CXCL11 在COPD 患者體內濃度均升高，且表達CXCR3 的T細胞數(shù)量也增加，因此CXCR3 可能成為另一個藥物靶點。

4 展望

綜上所述，T 淋巴細胞及其細胞趨化因子在COPD 疾病發(fā)生和發(fā)展過程中起著正反免疫調控作用。Th1 和Th17淋巴細胞發(fā)揮促炎作用，Th2 和Treg 起著免疫抑制作用，它們相互制約。CD4+和CD8+T 淋巴細胞參與COPD 發(fā)生和發(fā)展，與患者機體免疫功能、炎癥反應以及病情嚴重程度密切相關。如何使CD4+T 淋巴細胞分化為具有免疫抑制作用的Treg 細胞，這是今后值得研究的課題。另外，T細胞亞群及其細胞趨化因子對炎癥細胞的激活產(chǎn)生正反饋作用，與COPD的嚴重程度有關，可將其作為COPD 嚴重程度的監(jiān)測指標。COPD 患者的肺CXCL9/CXCL10/CXCL11-CXCR3 軸與CD8+T細胞募集之間存在潛在的正反饋環(huán)。因此，開發(fā)具有抑制CXCL9/CXCL10/CXCL1-CXCR3 軸作用的藥物，減少COPD 中CD8+T細胞引起的損傷，值得以后深入研究，為COPD 新的治療方法提供思路。