訓(xùn)練免疫在膽管疾病中的作用和作為治療靶點(diǎn)的潛力

沈波 陸倫根

膽管疾病是一類以膽管細(xì)胞損傷為特征的疾病總稱，包括原發(fā)性硬化性膽管炎(PSC)、原發(fā)性膽汁性膽管炎(PBC)、膽道閉鎖(BA)和膽管細(xì)胞癌(CCA)等[1]。在這一過程中，膽管細(xì)胞固有免疫反應(yīng)激活，免疫細(xì)胞浸潤(rùn)和膽管異常修復(fù)共同導(dǎo)致了膽管疾病的進(jìn)展。目前，膽管疾病仍然缺乏有效治療手段，部分患者從膽管炎癥進(jìn)展為膽管纖維化甚至膽汁性肝硬化，最終肝移植。由于供體肝臟的稀缺，尋找有效的治療靶點(diǎn)阻止疾病進(jìn)展是目前膽管疾病研究的重點(diǎn)。

免疫反應(yīng)與膽管疾病進(jìn)展密切相關(guān)，固有免疫細(xì)胞記憶功能與膽管疾病間的關(guān)系正日益受到重視。以往研究認(rèn)為只有適應(yīng)性免疫具有記憶功能，而固有免疫不具備。但最新研究發(fā)現(xiàn)，固有免疫細(xì)胞同樣具有免疫記憶功能[2, 3]。這一功能特指固有免疫細(xì)胞在第一次被病原體激活后產(chǎn)生了免疫記憶，在被再次激活后會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)大和持久的免疫反應(yīng)，被稱為“訓(xùn)練免疫”(trained immunity)[4]。鑒于訓(xùn)練免疫在膽管疾病中作為治療靶點(diǎn)的重要潛力，本文就訓(xùn)練免疫在膽管疾病中的作用、調(diào)控機(jī)制和潛在治療潛力等方面作一介紹。

一、訓(xùn)練免疫在膽管疾病中的重要作用

腸道微生態(tài)的改變被認(rèn)為是膽管疾病中訓(xùn)練免疫發(fā)生的最重要初始因素。目前認(rèn)為在膽管疾病中，腸道微生態(tài)紊亂導(dǎo)致腸黏膜屏障功能下降[5]，腸道菌群及代謝產(chǎn)物通過腸道進(jìn)入膽管，促進(jìn)膽管細(xì)胞和固有免疫細(xì)胞訓(xùn)練免疫的產(chǎn)生。有研究表明，PSC和PBC患者腸道菌群均發(fā)生紊亂。在PSC患者中，腸球菌、梭桿菌和乳酸桿菌比例上升[6]。另一項(xiàng)研究中，Rothia菌、腸球菌、鏈球菌、梭狀芽孢桿菌、韋氏菌和嗜血桿菌比例在PSC患者中也出現(xiàn)異常上升[7]。與此類似，PBC患者中也出現(xiàn)了有益的非致病性細(xì)菌減少導(dǎo)致致病性細(xì)菌比例上升的情況[8]。此外，Allegretti等[9]研究發(fā)現(xiàn)在接受糞菌移植PSC的患者中，33%的受試者堿性磷酸酶水平下降。Bajaj等研究顯示，糞菌移植明顯改善肝性腦病患者的肝臟功能和認(rèn)知能力。總之，這些研究均表明，失調(diào)的腸道微生態(tài)再平衡可以改善膽管疾病的惡化。而膽管疾病中腸道穩(wěn)態(tài)的失調(diào)又會(huì)破壞膽管細(xì)胞和固有免疫細(xì)胞對(duì)于內(nèi)毒素的免疫耐受，導(dǎo)致訓(xùn)練免疫的產(chǎn)生。

訓(xùn)練免疫中的效應(yīng)細(xì)胞包括膽管細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和自然殺傷(NK)細(xì)胞。盡管膽管細(xì)胞并不屬于固有免疫細(xì)胞，但可以發(fā)揮類似作用，并產(chǎn)生訓(xùn)練免疫作用[10]。膽管細(xì)胞可以表達(dá)多種Toll樣受體(TLRs)，確保其對(duì)于病原體能產(chǎn)生免疫反應(yīng)。在免疫反應(yīng)過程中，病原體相關(guān)分子模式(PAMPs)/損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)會(huì)與TLR4相結(jié)合，促進(jìn)NF-κB激活，分泌炎癥因子和趨化因子，包括IL-1β、IL-6、MCP-1、TNF-α、IFNγ和TNF-β[11]。除了TLRs，膽管細(xì)胞還可以表達(dá)胞內(nèi)模式識(shí)別受體NLRP3炎癥小體(NLRP3)。NLRP3激活可以導(dǎo)致caspase-1的前體裂解為激活狀態(tài)的capase-1，并促進(jìn)IL-1β和IL-18的分泌，導(dǎo)致細(xì)胞焦亡和炎癥反應(yīng)[12]。

除了膽管細(xì)胞，巨噬細(xì)胞也是訓(xùn)練免疫中重要的效應(yīng)細(xì)胞，它在肝臟中分化為單核細(xì)胞來源的巨噬細(xì)胞和庫(kù)普弗細(xì)胞。巨噬細(xì)胞在外界病原體的刺激下異常激活TLRs。研究表明，PBC患者外周血來源的單核巨噬細(xì)胞對(duì)TLRs配體的激活更加敏感[13]。PBC患者外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)受到刺激后也可以產(chǎn)生更多促炎因子[14]。研究表明，巨噬細(xì)胞也可以在膽道閉鎖中被激活。在膽道閉鎖模型中，巨噬細(xì)胞激活后可以迅速產(chǎn)生IFN-γ誘導(dǎo)膽管細(xì)胞凋亡。而在膽管細(xì)胞癌中，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞也可分化為M1和M2兩個(gè)亞型，并且主要轉(zhuǎn)化為M2型產(chǎn)生抑炎因子IL-10和趨化因子17(CCL17)，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[15]。

作為適應(yīng)性免疫過程中重要一員的NK細(xì)胞，也可作為訓(xùn)練免疫的效應(yīng)細(xì)胞。研究表明，PBC患者膽管受損的程度與NK細(xì)胞的數(shù)量相關(guān)。NK細(xì)胞分泌的IFN-γ可以激活CD4+T細(xì)胞，導(dǎo)致膽管細(xì)胞受損。在膽道閉鎖疾病中，NK細(xì)胞更是發(fā)病過程中的初始事件，與疾病的進(jìn)展密切相關(guān)。而在CCA動(dòng)物模型中，NK細(xì)胞的浸潤(rùn)對(duì)于膽管細(xì)胞有損害作用。其分泌的多種細(xì)胞因子IFN-γ和IL4可持續(xù)激活CD4+T細(xì)胞，導(dǎo)致膽管細(xì)胞受損[10]。

總之，膽管疾病中不僅存在訓(xùn)練免疫的啟動(dòng)因素，也存在著固有免疫效應(yīng)細(xì)胞。在受到外界刺激后，膽管細(xì)胞和固有免疫細(xì)胞可以在第一次受刺激后保持長(zhǎng)期高反應(yīng)，產(chǎn)生免疫記憶效果，即訓(xùn)練免疫。再次受刺激后，膽管細(xì)胞和固有免疫細(xì)胞分泌促炎因子和趨化因子破壞免疫平衡，損傷膽管細(xì)胞并導(dǎo)致膽管疾病產(chǎn)生。

二、調(diào)控訓(xùn)練免疫的具體分子機(jī)制

在膽管疾病中，固有免疫細(xì)胞產(chǎn)生訓(xùn)練免疫主要受代謝重組和表觀遺傳的調(diào)控。而PI3K/AKT/mTOR通路在代謝重組調(diào)控訓(xùn)練免疫方面發(fā)揮重要作用。研究表明在膽管細(xì)胞受損后，PI3K/AKT/mTOR通路激活可以促進(jìn)膽管細(xì)胞增殖并產(chǎn)生大量促炎因子(IL-6和TNF-α)和CXC趨化因子。除此之外，PI3K/AKT/mTOR通路還招募其他固有免疫細(xì)胞，包括巨噬細(xì)胞和NK細(xì)胞，激活其分泌炎癥因子[16]。在PSC和PBC中，mTOR通路通過代謝重組調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、凋亡和蛋白合成，影響膽管疾病的進(jìn)展。在大鼠膽總管結(jié)扎的肝纖維化模型中，膽管纖維化的進(jìn)展過程伴隨著AKT/mTOR通路的激活，揭示了兩者間密切的聯(lián)系。而在膽管細(xì)胞癌模型中，mTOR通路也出現(xiàn)了表達(dá)上升的情況。Mckay等[17]研究發(fā)現(xiàn)，阻斷該通路介導(dǎo)的代謝反應(yīng)可以抑制腫瘤的生長(zhǎng)。而在以肝內(nèi)外膽管擴(kuò)張、膽管增生和多囊腫形成為特征的多囊性肝病中，mTOR通路也是介導(dǎo)膽管細(xì)胞增殖和肝囊腫形成的重要通路。研究發(fā)現(xiàn)，在多囊蛋白缺陷小鼠模型中，雷帕霉素(mTOR通路抑制劑)顯著減少了膽管細(xì)胞的增殖和肝囊腫形成。因此，該通路已經(jīng)成為治療膽管疾病具有潛力的靶點(diǎn)之一。

除了代謝重組可以調(diào)控訓(xùn)練免疫外，表觀遺傳學(xué)的改變也可以誘導(dǎo)固有免疫細(xì)胞產(chǎn)生長(zhǎng)期的高敏反應(yīng)，也就是訓(xùn)練免疫的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)，膽管疾病中頻繁出現(xiàn)DNA的甲基化和乙酰化修飾。特別是在PBC中，幾個(gè)基因頻繁的甲基化已經(jīng)得到證實(shí)。CD40L低甲基化與患者血清學(xué)IgM水平相關(guān)，也與CD4+T細(xì)胞過度表達(dá)有關(guān)[18]。除了在PBC中，膽管閉塞中也存在著DNA低甲基化。研究表明，DNA低甲基化會(huì)激活I(lǐng)FN-γ反應(yīng)基因的激活，并通過激活I(lǐng)FN-γ下游通路和抑制TGF-β通路起到損傷膽管細(xì)胞的作用。除了甲基化修飾之外，CD40L基因也常在CD40L啟動(dòng)子區(qū)域H4發(fā)生組蛋白的乙?；?dǎo)致CD40L表達(dá)的增加。而在PSC中，DNA甲基化的改變沒有被觀察到。但另一項(xiàng)臨床研究中，單核苷酸多態(tài)性(Single nucleotide polymorphism，SNP)存在富含Th1的乙?；樖秸{(diào)節(jié)元件，顯示了表觀遺傳改變?cè)赑SC中的存在[19]。

三、作為治療靶點(diǎn)的潛力

目前針對(duì)膽管疾病中訓(xùn)練免疫調(diào)節(jié)通路具有治療潛力的靶點(diǎn)分別是：調(diào)控代謝重組的PI3K/AKT/mTOR通路和DNA的甲基化。PI3K/AKT/mTOR通路是介導(dǎo)代謝重組調(diào)控訓(xùn)練免疫的重要機(jī)制，抑制mTOR通路的激活起到了治療膽管疾病的作用。而mTOR通路的抑制劑雷帕霉素在膽管疾病的動(dòng)物模型中被證實(shí)顯著改善肝內(nèi)炎癥和肝纖維化，促進(jìn)肝功能的恢復(fù)。除了雷帕霉素外，姜黃素也可以通過抑制mTOR通路中ERK1/2的磷酸化抑制膽管細(xì)胞的增殖，并進(jìn)一步減輕膽管纖維化[20]。除此之外，研究發(fā)現(xiàn)在膽管細(xì)胞癌的大鼠模型中，二甲雙胍通過AMPK/mTOR/HIF-1α/MRP1和ERK通路抑制膽管細(xì)胞的糖酵解，并進(jìn)一步減少促炎因子的產(chǎn)生，達(dá)到治療腫瘤的目的[17]?？傊?，這些研究均提示了PI3K/AKT/mTOR通路抑制劑治療膽管疾病的潛力。但仍需更多的臨床隨機(jī)對(duì)照研究提供更多的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。除了代謝重組的調(diào)控外，DNA甲基化調(diào)控也是重要的研究方向。在斑馬魚的膽道閉鎖疾病模型中，抗炎因子強(qiáng)的松的使用可以逆轉(zhuǎn)低甲基化導(dǎo)致的膽管缺損，起到治療作用。

綜上所述，膽管細(xì)胞和固有免疫細(xì)胞可以在正常情況下保持膽管的穩(wěn)態(tài)。但在受到外來刺激的情況后，代謝水平和表觀遺傳的改變會(huì)誘導(dǎo)膽管細(xì)胞和固有免疫細(xì)胞產(chǎn)生訓(xùn)練免疫，并釋放大量的炎癥因子，破壞膽管細(xì)胞，導(dǎo)致膽管疾病的產(chǎn)生。而在這一過程中，mTOR通路介導(dǎo)的代謝重組和DNA的甲基化是調(diào)控訓(xùn)練免疫的主要機(jī)制。隨著對(duì)于膽管疾病中訓(xùn)練免疫機(jī)制更深入的研究，我們希望更多針對(duì)膽管疾病新靶點(diǎn)和藥物的研發(fā)會(huì)給臨床治療膽管疾病帶來更多的選擇和希望。