眼部抑制性免疫微環(huán)境與調(diào)節(jié)T細(xì)胞楊璐菲

陳養(yǎng)浩 龔學(xué)春 武志峰

眼睛和免疫系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)先天性及適應(yīng)性免疫反應(yīng)來(lái)維持眼部免疫特權(quán)，在發(fā)生眼內(nèi)炎癥時(shí)，眼部免疫特權(quán)能以最大程度降低視力損害的風(fēng)險(xiǎn)[1]。免疫特權(quán)最初在20世紀(jì)40年代被定義，Peter Medawar等發(fā)現(xiàn)植入前房?jī)?nèi)的同種異體皮膚移植片可以無(wú)限期存活，而在其他組織中則會(huì)被快速排斥[2]。一方面由角膜以及緊密連接的視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞和視網(wǎng)膜毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)成血-眼屏障，以形成封閉的眼內(nèi)環(huán)境抑制炎癥激活和控制免疫細(xì)胞功能[2]。另一方面，眼部觀察不到直接的淋巴管引流，即同種抗原不能到達(dá)局部淋巴結(jié)并引發(fā)免疫反應(yīng)，但并不代表眼內(nèi)微環(huán)境中沒(méi)有免疫細(xì)胞及免疫反應(yīng)。一些眼內(nèi)駐留細(xì)胞可以通過(guò)產(chǎn)生可溶性或膜結(jié)合分子來(lái)誘導(dǎo)調(diào)節(jié)T細(xì)胞(T-regulatory cells，Tregs)，促進(jìn)免疫抑制性眼內(nèi)微環(huán)境的發(fā)展和維持[3]。本文就眼內(nèi)微環(huán)境中的免疫調(diào)節(jié)劑及調(diào)節(jié)T細(xì)胞在眼部免疫特權(quán)中的作用進(jìn)行綜述，以更好了解眼內(nèi)免疫特權(quán)維護(hù)機(jī)制，為眼部炎癥相關(guān)疾病的診療提供思路。

一、ACAID及調(diào)節(jié)T細(xì)胞

接種到前房的抗原被抗原呈遞細(xì)胞捕獲后通過(guò)血液攜帶至脾臟，還能運(yùn)輸至區(qū)域淋巴結(jié)或胸腺，帶有眼源抗原的抗原呈遞細(xì)胞(antigen-presenting cells, APC)在這些淋巴器官中誘導(dǎo)Tregs，從而抑制T細(xì)胞活化和分化為Th1效應(yīng)細(xì)胞，并抑制Th1介導(dǎo)的免疫反應(yīng)[4,5]。這種前房引入抗原后誘導(dǎo)外周抗原特異性免疫調(diào)節(jié)機(jī)制稱為前房相關(guān)免疫偏差(anterior chamber-associated immune deviation, ACAID)，而相關(guān)研究顯示玻璃體腔或后房也具有誘導(dǎo)全身免疫偏差的能力，稱為玻璃體腔相關(guān)性全身免疫偏差(vitreous cavity-associated immune deviation, VCAID)[5]。目前已鑒定出3種類型的Tregs：CD4+CD25+Foxp3+ Tregs，產(chǎn)生IL-10的Tr1細(xì)胞和產(chǎn)生TGF-β的CD4+ Th3細(xì)胞，Tr1細(xì)胞在激活后只能暫時(shí)上調(diào)Foxp3，而產(chǎn)生TGF-β的CD4+ Th3細(xì)胞缺乏Foxp3表達(dá)[6]。其中，CD4+CD25+Foxp3+ T細(xì)胞在維持免疫自耐受和體內(nèi)穩(wěn)態(tài)中起著重要作用。角膜內(nèi)皮(corneal endothelial, CE)細(xì)胞和色素上皮(pigment epithelial, PE)細(xì)胞等眼部駐留細(xì)胞以及眼內(nèi)調(diào)節(jié)因子可以通過(guò)誘導(dǎo)Tregs產(chǎn)生促進(jìn)免疫抑制性眼內(nèi)微環(huán)境的發(fā)展和維持，并在免疫相關(guān)眼內(nèi)疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。

二、眼內(nèi)免疫負(fù)調(diào)節(jié)因子

眼內(nèi)微環(huán)境中存在多種炎癥調(diào)節(jié)因子，以抑制炎癥激活，維護(hù)眼部免疫特權(quán)。目前已知這些負(fù)調(diào)節(jié)因子的來(lái)源是虹膜、睫狀體細(xì)胞以及視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigment epithelial, RPE)細(xì)胞，最重要的免疫抑制因子包括免疫抑制細(xì)胞因子(transforming growth factor, TGF)- β2，免疫調(diào)節(jié)神經(jīng)肽α-黑素細(xì)胞刺激激素(melanocyte-stimulating hormone, MSH)，以及膜表達(dá)的 程序性死亡受體-1(programmed death-ligand 1, PD-L1)和Fas配體(Fasligand, FasL)。

1.TGF-β2房水中含有許多免疫抑制分子，其中轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β2(TGF-β2)為主要的抗炎分子，在Tregs的誘導(dǎo)和維持免疫特權(quán)的過(guò)程中起著重要作用，TGF-β2在房水中的濃度為1-10ng/ml，90%為與潛伏期相關(guān)肽結(jié)合的潛伏形式[7]。研究顯示暴露于TGF-β2的APC依賴血小板反應(yīng)蛋白1(Thrombospondin-1, TSP-1)的表達(dá)增加來(lái)激活潛在的TGF-β2，同時(shí)TSP-1結(jié)合APC上的受體CD36引起潛在的TGF-β2自分泌，繼而在體內(nèi)外誘導(dǎo)Foxp3+ Treg細(xì)胞的生成[8]。最近研究顯示TGF-β2處理后的RPE細(xì)胞可增強(qiáng)CD4+ T細(xì)胞向CD4+/CD25+ Tregs細(xì)胞的分化，且與天然Tregs細(xì)胞相比，RPE細(xì)胞誘導(dǎo)的Tregs細(xì)胞在抑制CD4+/CD25- T細(xì)胞的增殖方面更有效[9]。

TGF- β2還可以抑制巨噬細(xì)胞的促炎功能，如炎性細(xì)胞因子的分泌或活性氧的產(chǎn)生，TGF-β2還可抑制APC產(chǎn)生IL-12，即偏離Th1反應(yīng)，并減少CD40激活輔助信號(hào)[7]。同時(shí)研究表明，TGF-β2能抑制樹突狀細(xì)胞(dendritic cell, DC)的成熟，而阻斷TGF-β2可以完全逆轉(zhuǎn)房水對(duì)脂多糖誘導(dǎo)的DC成熟抑制作用[7,10]。

2.α-黑素細(xì)胞刺激激素 作為一種典型的免疫調(diào)節(jié)神經(jīng)肽，由13種氨基酸組成的α-MSH具有抗炎和免疫調(diào)節(jié)能力。有研究顯示，患有自身免疫性疾病的眼或受損的視網(wǎng)膜中α-MSH表達(dá)缺失，而用α-MSH治療患有眼部葡萄膜炎等小鼠，可以抑制小鼠眼內(nèi)炎癥[11]。這種神經(jīng)肽促進(jìn)效應(yīng)T細(xì)胞分化為Treg細(xì)胞，并產(chǎn)生TGF- β，同時(shí)α-MSH還能抑制活化的巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的眼內(nèi)炎癥[3,12]。對(duì)先天免疫細(xì)胞的促炎信號(hào)的抑制通常是通過(guò)在巨噬細(xì)胞上表達(dá)的MC1R和MC3R介導(dǎo)的[13,14], 而對(duì)免疫調(diào)節(jié)的激活則是通過(guò)MC5R[15]。除了α-MSH， RPE細(xì)胞還組成性表達(dá)神經(jīng)肽Y(neuropeptide Y, NPY)，產(chǎn)生這兩種神經(jīng)肽是RPE細(xì)胞調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞活性所必需的。NPY雖然會(huì)增強(qiáng)單核細(xì)胞的粘附和趨化，以及IL-1 β的產(chǎn)生，但NPY可以誘導(dǎo)產(chǎn)生抗炎TGF-β，且NPY對(duì)吞噬作用的影響也是矛盾的[12,16]。與α-MSH和NPY共處理的巨噬細(xì)胞表達(dá)髓樣抑制細(xì)胞的特征[17]，且這種被處理過(guò)的巨噬細(xì)胞在吞噬酶體的激活和FcR介導(dǎo)的活性氧生成方面收到了抑制[16]。近來(lái)研究顯示，此類巨噬細(xì)胞在吞噬體的成熟方面也受到了抑制，更重要的是在自身抗原加工成肽的過(guò)程中也受到了影響[12]。

3.FasL Fas是腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF)的成員，是一組I型跨膜蛋白，而FasL為Fas配體，亦屬于TNF家族，為一組Ⅱ型膜蛋白。Fas-FasL相互作用是維持眼內(nèi)免疫特權(quán)的重要機(jī)制，病毒感染后，進(jìn)入前房的炎癥細(xì)胞發(fā)生依賴于Fas-FasL途徑的凋亡。而在缺乏功能性FasL的小鼠中，病毒感染導(dǎo)致了眼內(nèi)炎癥及組織損傷[18]。據(jù)報(bào)道，F(xiàn)asL存在兩種作用相反的表達(dá)形式，膜表達(dá)型mFasL與Fas結(jié)合后具有促炎作用，而mFasL被金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP)裂解后產(chǎn)生的可溶性sFasL，與Fas結(jié)合后則具有抗炎作用[19,20]。一些研究提示sFasL可作為眼內(nèi)炎癥的治療位點(diǎn)。單純皰疹病毒1感染小鼠后，用sFasL治療的小鼠角膜通過(guò)流式細(xì)胞儀及免疫組化顯示相對(duì)較少的中性粒細(xì)胞。同時(shí)，靶向表達(dá)sFasL的血管內(nèi)皮細(xì)胞可顯著減少新生血管的形式[20]。這提示sFasL不僅能抑制角膜炎癥浸潤(rùn)，在新生血管形成方面也有潛在治療益處。另一項(xiàng)研究也顯示用sFasL治療后，患有脈絡(luò)膜新生血管的小鼠新生血管侵襲減少[21]。此外sFasL可阻斷mFasL誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞外滲[22]，僅表達(dá)mFasL的小鼠角膜對(duì)角膜清創(chuàng)術(shù)產(chǎn)生的無(wú)菌性炎癥及LPS刺激下的炎癥更敏感，而sFasL阻斷了中性粒細(xì)胞流入角膜，并且對(duì)LPS誘導(dǎo)的角膜炎更有效[23]。眼部腫瘤誘發(fā)的炎癥程度和腫瘤轉(zhuǎn)移潛力也受兩種FasL表達(dá)水平的影響，高表達(dá)mFasL的眼內(nèi)腫瘤易誘發(fā)眼內(nèi)炎癥，高表達(dá)sFasL則能在眼內(nèi)緩慢生長(zhǎng)，但mFasL表達(dá)的降低和sFasL表達(dá)的升高有助于腫瘤的肝轉(zhuǎn)移[19]。

4.PD-L1 PD-1及其配體PD-L1和PD-L2是共刺激分子B7家族的成員，PD-L1和PD-L2具有重疊的功能，可以協(xié)同作用來(lái)抑制T細(xì)胞活化、增殖和細(xì)胞因子的產(chǎn)生，PD-L1在體內(nèi)起主要作用[24]。當(dāng)RPE細(xì)胞暴露于炎癥環(huán)境中時(shí)，表達(dá)的PD-L1水平升高，這可能是RPE細(xì)胞促進(jìn)局部抗炎反應(yīng)并加速炎癥消退的重要途徑[25]。最近研究表明在EAU小鼠模型中，阻斷PD-1/PD-L1通路時(shí)，誘導(dǎo)的Treg細(xì)胞不能抑制效應(yīng)T細(xì)胞，提示PD-1/PD-L1對(duì)Treg細(xì)胞的抑制活性[27]。

三、眼部駐留細(xì)胞

包括角膜內(nèi)皮細(xì)胞及色素上皮細(xì)胞在內(nèi)的眼實(shí)質(zhì)細(xì)胞組成性表達(dá)CD95配體，與CD95結(jié)合后可觸發(fā)炎性細(xì)胞的凋亡[28]，同時(shí)，能誘導(dǎo)Tregs的產(chǎn)生、抑制T細(xì)胞活化來(lái)維持免疫特權(quán)。CE細(xì)胞作為眼前房的內(nèi)表面，與房水直接接觸，通過(guò)TGF-β2來(lái)抑制CD8+ T細(xì)胞的活化，且促進(jìn)CD8+ T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為Tregs。誘導(dǎo)產(chǎn)生的CD8+ Tregs高表達(dá)CD25和Foxp3，并抑制效應(yīng)T細(xì)胞的激活[29]。此外，培養(yǎng)表達(dá)TGF-β和組織蛋白酶L抑制劑-2α(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-2 alpha, CTLA-2α)的鼠CE細(xì)胞可促進(jìn)CD4+ Treg的生成，從而能夠抑制效應(yīng)T細(xì)胞[30]。之前研究顯示虹膜色素上皮(iris pigment cell, IPE)細(xì)胞、睫狀體PE細(xì)胞及RPE細(xì)胞通過(guò)不同機(jī)制抑制T細(xì)胞活化。IPE細(xì)胞通過(guò)B7-2/CTLA-4相互作用促進(jìn)細(xì)胞直接接觸來(lái)誘導(dǎo)Foxp3+/CD8+/CD25+ Tregs的產(chǎn)生[31]。IPE誘導(dǎo)產(chǎn)生的CD8 + Treg大量表達(dá)PD-L1共刺激分子，并通過(guò)接觸依賴性機(jī)制抑制了表達(dá)PD-1的Th1細(xì)胞激活[32]。RPE細(xì)胞主要以分泌的可溶性因子來(lái)實(shí)現(xiàn)抑制作用，睫狀體PE細(xì)胞能同時(shí)利用細(xì)胞接觸及可溶性因子這兩種方式來(lái)抑制T細(xì)胞[33]。RPE細(xì)胞組成性表達(dá)PD-L1，并通過(guò)PD1/PD-L1相互作用及分泌TGF-β來(lái)抑制T細(xì)胞增殖和炎癥因子產(chǎn)生[34]。此外，在存在CTLA-2α的情況下，培養(yǎng)的RPE細(xì)胞通過(guò)TGF-β將CD4+ T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為Foxp3+ Tregs[35]。RPE細(xì)胞產(chǎn)生的視黃酸可增強(qiáng)TGF-β對(duì)CD4+ Tregs的誘導(dǎo)作用，視黃酸是TGF-β依賴性免疫應(yīng)答的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑，并能夠抑制IL-6驅(qū)動(dòng)的Th17細(xì)胞誘導(dǎo)[36]。除了能抑制DC的繁殖，有研究顯示RPE細(xì)胞還能誘導(dǎo)骨髓來(lái)源的抑制性細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)的分化。RPE誘導(dǎo)的MDSCs為CD11+Gr+，具有T細(xì)胞抑制活性，且IL-6在誘導(dǎo)過(guò)程中至關(guān)重要，阻斷IL-6會(huì)明顯抑制MDSC的分化[35]。 據(jù)報(bào)道吲哚胺 2,3-雙加氧酶(indoleamine 2,3-dioxygenase, IDO)是一種將必需氨基酸色氨酸分解為穩(wěn)定代謝產(chǎn)物犬尿氨酸的酶，在干擾素- γ(interferon- γ, IFN-γ)的刺激下，RPE細(xì)胞中的免疫抑制酶IDO高度表達(dá)，且TGF-β可誘導(dǎo)DC中IDO表達(dá)，TGF-β/ IDO /色氨酸代謝產(chǎn)物軸可能參與了免疫抑制環(huán)境的維持[9]。

四、自身免疫相關(guān)眼部疾病

1.葡萄膜炎 自身免疫性的葡萄膜炎被認(rèn)為是一種T細(xì)胞介導(dǎo)的疾病，房水和玻璃體細(xì)胞分析顯示，T細(xì)胞多于B細(xì)胞[37]。而已有研究證明，α-MSH和TGF-β2誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗原特異性Tregs可抑制EAU，LPS激活的DC誘導(dǎo)的CD4+CD25+Foxp3+ Tregs也能抑制CD4+CD25- 效應(yīng)T細(xì)胞，過(guò)繼轉(zhuǎn)移時(shí)，這些Tregs也抑制EAU，即Tregs能有效抑制葡萄膜炎[1]。且研究顯示免疫抑制性Foxp3+ Tregs與炎癥的消退有關(guān)，RPE細(xì)胞誘導(dǎo)的Foxp3+ Treg能夠抑制EAU小鼠的眼部炎癥，此外，當(dāng)眼內(nèi)T細(xì)胞與RPE細(xì)胞誘導(dǎo)的Tregs在體外共培養(yǎng)時(shí)，視網(wǎng)膜抗原特異性細(xì)胞因子反應(yīng)，如IFN-γ和IL-17降低了[38]。與活動(dòng)性葡萄膜病患者相比，緩解患者中CD4+CD25+Foxp3+ Tregs的頻率，TIGIT+ Tregs和T-β+ Tregs的比率以及Tregs與Th1的比率顯著更高，TIGIT+ Tregs可能是臨床緩解的重要預(yù)測(cè)指標(biāo)[39]。在活動(dòng)性葡萄膜炎期間，前房的髓樣DC表達(dá)高水平的主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex, MHC)，但表達(dá)低水平的CD86，即炎癥性的前房水仍能抑制DC的功能，這種抑制作用等于或大于非炎性前房水誘導(dǎo)的抑制作用[40]。

2.角膜移植 角膜移植是目前進(jìn)行的實(shí)體器官移植中最成功的形式，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)所得，若宿主角膜中存在血液和淋巴管則排斥率更高，眼內(nèi)免疫抑制性微環(huán)境以及抑制性共刺激信號(hào)分子均參與角膜的免疫抑制。PD-L1在角膜內(nèi)皮細(xì)胞上組成性表達(dá)，通過(guò)誘導(dǎo)表達(dá)PD-1的T細(xì)胞凋亡來(lái)導(dǎo)致排斥反應(yīng)的抑制，用抗體阻斷PD-L1或PD-1則可增強(qiáng)角膜移植后的排斥反應(yīng)[41]。誘導(dǎo)型共刺激分子(inducible costimulatory, ICOS)mRNA也在角膜中表達(dá)，在ICOS-/-小鼠中，誘導(dǎo)眼睛產(chǎn)生ACAID的效率較低，且與野生型鼠T細(xì)胞相比，ICOS-/-T細(xì)胞對(duì)角膜內(nèi)皮細(xì)胞的破壞作用增強(qiáng)，ICOS介導(dǎo)的Foxp3 + CD4 + Treg的誘導(dǎo)有助于成功地移植角膜[42]。此外，B7-H3、糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的TNF受體家族相關(guān)蛋白配體及而半乳糖凝集素-9也保護(hù)角膜免受T細(xì)胞的破壞，阻斷其中之一都能使同種異體移植更易排斥[6]。

3.干眼 干眼(dry eye disease, DED)是一種引起眼部不適及視覺(jué)障礙的常見眼部疾病之一，免疫細(xì)胞CD4+ T細(xì)胞的活化和浸潤(rùn)有助于DED眼表炎癥的發(fā)展。臨床及實(shí)驗(yàn)性的DED結(jié)膜中浸潤(rùn)性T細(xì)胞增加，DED小鼠中的CD4+ T細(xì)胞過(guò)繼轉(zhuǎn)移后會(huì)導(dǎo)致裸鼠的干眼發(fā)展[43]。而Tregs可能提供了一種新的治療方式，注射了DED特異性致病性CD4+ T細(xì)胞后，用CD4+CD25+Foxp3+ Tres治療可阻止DED的發(fā)展[43]。DED動(dòng)物模型及患者眼中可觀察到IL-17和IFN-γ升高，而Th17細(xì)胞似乎是主動(dòng)介導(dǎo)DED的主要效應(yīng)物[44]。體內(nèi)IL-17阻斷不僅會(huì)導(dǎo)致Th17 T細(xì)胞的生成減少，更重要的是會(huì)導(dǎo)致Tregs功能的恢復(fù)，使DED的誘導(dǎo)作用和嚴(yán)重程度降低[45]。上文已提及TSP-1可促進(jìn)TGF-β產(chǎn)生，在誘導(dǎo)Tregs中起重要作用。缺乏TSP-1的小鼠表現(xiàn)出淚腺炎性浸潤(rùn)、淚腺功能障礙及杯狀細(xì)胞密度降低相關(guān)的角膜上皮屏障受損[46]，且小鼠結(jié)膜中CD4+ T細(xì)胞浸潤(rùn)比野生型小鼠高出近三倍[45]。TSP-1自身也可以抑制T細(xì)胞活化，并促進(jìn)Tregs細(xì)胞生成，自身免疫相關(guān)的眼表疾病可能與TSP-1缺乏有關(guān)[46]。已有越來(lái)越多的證據(jù)顯示眼部免疫負(fù)調(diào)節(jié)劑和Tregs的活化可以保護(hù)自身免受炎癥損害，是保持眼部微環(huán)境和良好視力的功臣。而在生理情況下，它們又積極參與維持眼部免疫特權(quán)，防止過(guò)度眼部炎癥引起的組織損傷。

隨著技術(shù)發(fā)展，一定會(huì)有更多調(diào)節(jié)免疫環(huán)境的因子被發(fā)現(xiàn)，成為葡萄膜炎等免疫相關(guān)眼部疾病的治療靶點(diǎn)。同時(shí)不少研究證明視網(wǎng)膜變性、糖尿病性視網(wǎng)膜病變等視網(wǎng)膜血管疾病也與免疫相關(guān)，而Tregs也在控制疾病進(jìn)展中起重要作用[5]。對(duì)眼部免疫特權(quán)維持機(jī)制的進(jìn)一步研究，對(duì)Tregs功能的了解以及新的免疫調(diào)節(jié)因子的發(fā)現(xiàn)可能為眼部自身免疫性治療干預(yù)提供一種新方法。