調(diào)節(jié)性T細(xì)胞在建立口服免疫耐受中作用機(jī)制的研究進(jìn)展

王 研,張智超,耿志軍,李 靜

(蚌埠醫(yī)學(xué)院1.科研中心組織移植安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;2.第一附屬醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室;3.第一附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科,安徽 蚌埠 233030)

近年來(lái),過(guò)敏性疾病的發(fā)病率不斷增高,食物過(guò)敏(food allergy)也逐漸受到關(guān)注。食物過(guò)敏的治療方法多樣,在國(guó)際上亦尚未得到一致認(rèn)可,大多都為探索階段。目前的研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)口服過(guò)敏原,建立口服免疫耐受,可達(dá)到治療食物過(guò)敏的目的?？诜庖吣褪苁侵咐媚c道龐大的免疫系統(tǒng)建立對(duì)特定抗原的免疫無(wú)應(yīng)答。腸道中存在數(shù)萬(wàn)億個(gè)共生菌,腸道頻繁與食物、腸道細(xì)菌進(jìn)行物質(zhì)和信息交換,形成了復(fù)雜的腸道免疫系統(tǒng),是機(jī)體外周免疫系統(tǒng)中不可或缺的一部分。在口服免疫耐受建立過(guò)程中,部分免疫細(xì)胞扮演著關(guān)鍵角色,其中Treg細(xì)胞是近年來(lái)研究成果較為豐富的一類(lèi)適應(yīng)性免疫細(xì)胞。本文將從口服免疫耐受的建立過(guò)程、Treg細(xì)胞的免疫功能屬性及其對(duì)口服免疫耐受建立的調(diào)控機(jī)制等角度進(jìn)行文獻(xiàn)綜述,以期為該領(lǐng)域的進(jìn)一步研究提供參考。

1 口服免疫耐受建立的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

口服免疫耐受的建立與腸道結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。腸上皮在微生物群和機(jī)體之間形成屏障,以保護(hù)腸粘膜和周?chē)鞴倜馐芄采⑸锘虿≡⑸锏那趾?。腸上皮細(xì)胞(intestinal epithelial cell,IEC)可通過(guò)識(shí)別微生物信號(hào)并對(duì)其做出反應(yīng),從而對(duì)腸免疫細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響?？乖鶕?jù)其性質(zhì)(如大小和溶解度)的不同可通過(guò)不同的途徑刺激IEC以及全身的免疫系統(tǒng),從而誘導(dǎo)耐受性或免疫性。另外,IEC還可對(duì)免疫細(xì)胞產(chǎn)生的因子做出反應(yīng),這些因子可以調(diào)節(jié)IEC屏障功能、增殖和分化,并影響微生物群的組成[1]。M細(xì)胞是覆蓋在Peyer斑上的扁平上皮細(xì)胞,這些斑塊是沿著粘膜組織分布的有組織的淋巴樣結(jié)構(gòu)。M細(xì)胞專(zhuān)職攝取顆粒狀抗原,經(jīng)IEC或杯狀細(xì)胞相關(guān)抗原通道(GAP)可將抗原直接運(yùn)輸至固有層中的調(diào)節(jié)性CD103+DC中[2],該細(xì)胞進(jìn)一步將抗原遞送至引流淋巴結(jié)中并誘導(dǎo)Treg細(xì)胞分化。CD103+DC還具有歸巢能力,可誘導(dǎo)Treg細(xì)胞回到固有層[3],同時(shí)還能與M2型巨噬細(xì)胞相互作用,擴(kuò)大其免疫抑制功能,該過(guò)程在腸道建立免疫耐受中起重要作用。

2 Treg細(xì)胞的免疫屬性

Treg細(xì)胞在維持外周免疫耐受以及預(yù)防自身免疫損傷方面發(fā)揮重要作用。Treg細(xì)胞可以通過(guò)剝奪效應(yīng)細(xì)胞的IL-2來(lái)阻止效應(yīng)T細(xì)胞通過(guò)CD25(一種IL-2的高親和力受體)增殖[4]。另外,Treg細(xì)胞還可以產(chǎn)生顆粒酶A和B,導(dǎo)致效應(yīng)細(xì)胞溶解。Treg細(xì)胞根據(jù)其來(lái)源不同分為胸腺Treg細(xì)胞(thymus-derived regulatory T cells,tTreg)和外周Treg細(xì)胞(peripherally induced Treg,pTreg)。tTreg是在胸腺中經(jīng)自身抗原、細(xì)胞因子和共刺激分子等的刺激下而發(fā)育形成；pTreg是在外周經(jīng)TGF-β誘導(dǎo)由naive T細(xì)胞分化而來(lái)。兩者通過(guò)不同的機(jī)制抑制免疫應(yīng)答。

人類(lèi)Treg細(xì)胞表面有CD25、CD127和CTLA-4等表面標(biāo)志物,Treg細(xì)胞表面的CD25與其配體結(jié)合對(duì)Treg細(xì)胞的分化維持與功能發(fā)揮起至關(guān)重要作用。在Treg細(xì)胞核中特異性表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子Foxp3(forehead box P 3,Foxp3),參與維持免疫性自我耐受和體內(nèi)平衡[5]。IL-7受體(CD127)與Foxp3表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān),并將Treg細(xì)胞表征為低CD127表達(dá)細(xì)胞。Foxp3是一種轉(zhuǎn)錄抑制因子,tTreg和pTreg都需要Foxp3轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)來(lái)維持其譜系穩(wěn)定性和免疫抑制功能。

3 Treg細(xì)胞調(diào)控口服免疫耐受的機(jī)制

目前人們認(rèn)為口服免疫耐受的機(jī)制包括Treg細(xì)胞主動(dòng)抑制以及T 細(xì)胞無(wú)反應(yīng)和缺失等,各種機(jī)制之間密切聯(lián)系,共同參與建立口服免疫耐受。在建立口服免疫耐受過(guò)程中,口服低劑量抗原可通過(guò)Treg細(xì)胞的主動(dòng)抑制作用來(lái)控制炎癥反應(yīng),而口服高劑量抗原則會(huì)誘導(dǎo)T細(xì)胞無(wú)反應(yīng)或T細(xì)胞耗竭。

3.1 Treg細(xì)胞主動(dòng)抑制口服低劑量抗原經(jīng)胃腸道消化吸收后,可由外周誘導(dǎo)產(chǎn)生各種表型的抗原特異性Treg細(xì)胞并分泌抑制性因子,如IL-10、TGF-β和 IL-4等來(lái)抑制腸道中的免疫反應(yīng)[6],使免疫系統(tǒng)對(duì)自身成分產(chǎn)生耐受。Treg在細(xì)胞核中產(chǎn)生的Foxp3在主動(dòng)抑制中發(fā)揮著重要的作用。在胃腸道中發(fā)現(xiàn)的Foxp3+Treg細(xì)胞及其分泌的IL-10等抑制性因子可誘導(dǎo)效應(yīng)T細(xì)胞無(wú)能,促進(jìn)Treg細(xì)胞亞群分化并直接抑制其他促炎細(xì)胞(肥大細(xì)胞,嗜酸性粒細(xì)胞等)應(yīng)答,使機(jī)體對(duì)攝入的抗原無(wú)反應(yīng)或口服耐受的狀態(tài)[7]。

3.2 T 細(xì)胞無(wú)反應(yīng)和缺失除Treg細(xì)胞的主動(dòng)抑制外,T細(xì)胞無(wú)反應(yīng)(對(duì)抗原無(wú)反應(yīng))或缺失(抗原特異性T細(xì)胞的凋亡)也可導(dǎo)致口服免疫耐受。研究表明,高劑量的抗原暴露會(huì)導(dǎo)致T細(xì)胞無(wú)反應(yīng)或耗竭,而低劑量的抗原則會(huì)誘導(dǎo)Treg細(xì)胞分化?？诜庖咧委煹倪^(guò)敏患者可出現(xiàn)記憶性T細(xì)胞無(wú)能,表現(xiàn)為抗原特異性Th2型細(xì)胞分泌抑制性細(xì)胞因子減少,從而獲得對(duì)特異性抗原的持久耐受?；ㄉ^(guò)敏患者采用免疫治療后,變應(yīng)原特異性的CD4+T細(xì)胞可向無(wú)反應(yīng)的Th2表型轉(zhuǎn)化[8]。髓鞘堿性蛋白特異性TCR轉(zhuǎn)基因小鼠口服大劑量卵清蛋白(OVA,500 mg)后,出現(xiàn)抗原特異性CD4+T細(xì)胞缺失；長(zhǎng)期口服OVA后,小鼠CD4+T細(xì)胞中半胱天冬酶(Caspase)的活性增加,半胱天冬酶敏感蛋白的水平降低,細(xì)胞凋亡增加。在佐劑的存在下,經(jīng)OVA激發(fā)的正常動(dòng)物口服大劑量抗原也可增加淋巴細(xì)胞凋亡[9]。因此,口服抗原誘導(dǎo)的免疫耐受可能減輕人體的炎癥反應(yīng),減輕過(guò)敏性疾病的癥狀。

綜上所述,Treg細(xì)胞可通過(guò)主動(dòng)抑制,T細(xì)胞無(wú)反應(yīng)化等方式,抑制機(jī)體免疫反應(yīng)了,在此過(guò)程中固有及適應(yīng)性免疫細(xì)胞通過(guò)與Treg細(xì)胞的直接接觸或分泌抑制性因子等間接作用參與誘導(dǎo)免疫耐受,包括樹(shù)突狀細(xì)胞(Dendritic cell,DC)、B淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞等。

4 Treg細(xì)胞與免疫細(xì)胞相互作用在口服免疫耐受中的作用

4.1 Treg細(xì)胞與樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)DC具有識(shí)別和消除外來(lái)病原體的能力,在腸道中,DC通過(guò)抗原提呈功能使抗原連續(xù)通過(guò)腸上皮屏障至粘膜相關(guān)淋巴組織或引流至淋巴結(jié)。正常生理?xiàng)l件下,CDl03+DC細(xì)胞通過(guò)分泌可溶性分子(如TGF-B、視黃酸、吲哚胺2,3-雙加氧酶等)或共刺激分子 (如4-1BB)等來(lái)促進(jìn)抗原特異性Treg細(xì)胞的生成,誘導(dǎo)口服耐受[10]。文獻(xiàn)報(bào)道,CD103+DC可代謝維生素A產(chǎn)生維甲酸(retinoic,RA),而維甲酸可與TGF-β一起驅(qū)動(dòng)naive T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為抗原特異性Treg細(xì)胞并抑制Th17細(xì)胞分化[11]。另外,CD103+DC可表達(dá)高水平的吲哚胺2,3-二加氧酶(IDO),可誘導(dǎo)Foxp3 + Treg細(xì)胞分化。在腸道組織中GAP可將抗原直接運(yùn)輸至固有層中的調(diào)節(jié)性CD103+DC后[2],該細(xì)胞進(jìn)一步將抗原遞呈至引流淋巴結(jié)中并誘導(dǎo)Treg細(xì)胞分化。CD103+DC還具有歸巢能力,可誘導(dǎo)Treg細(xì)胞回到固有層,Treg細(xì)胞遷移至固有層是誘導(dǎo)口服免疫耐受的必要條件。

4.2 Treg細(xì)胞與調(diào)節(jié)性B細(xì)胞調(diào)節(jié)性B細(xì)胞(Breg)是特殊的B細(xì)胞亞群,可通過(guò)下調(diào)促炎因子,上調(diào)抗炎因子的水平發(fā)揮免疫抑制作用。Breg細(xì)胞可產(chǎn)生抑制性因子,包括IL-10、TGF-β和IL-35等,來(lái)抑制效應(yīng)T細(xì)胞的功能,參與免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)。健康人群Breg細(xì)胞分泌的IL-10,可通過(guò)抑制IFN-γ和TNF-α的釋放促進(jìn)Treg細(xì)胞的分化以及促進(jìn)各種免疫球蛋白亞型向IgG4轉(zhuǎn)化[12],而IgG4可抑制IgE介導(dǎo)的肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞脫顆粒,促進(jìn)免疫耐受的建立。研究表明,在類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎疾病中,Breg細(xì)胞能夠誘導(dǎo)和維持Treg細(xì)胞的分化[13]。

4.3 Treg細(xì)胞與其他T淋巴細(xì)胞在口服免疫耐受建立中,Treg細(xì)胞受Th3的調(diào)節(jié)作用參與該過(guò)程。Th3細(xì)胞不表達(dá)Foxp3或CD25,但在其表面表達(dá)潛伏期激活肽(LAP),能夠產(chǎn)生抑制性細(xì)胞因子TGF-β,誘導(dǎo)Foxp3+Treg細(xì)胞分化。在小鼠過(guò)敏模型中,采用OVA誘導(dǎo)的Th3細(xì)胞進(jìn)行表皮免疫療法可通過(guò)抑制TGF-β的產(chǎn)生來(lái)抑制肥大細(xì)胞活化從而預(yù)防過(guò)敏反應(yīng)[14]。Treg細(xì)胞占CD4+T細(xì)胞總數(shù)的10%,在微生物群落豐富的腸固有層,尤其是結(jié)腸固有層中其比例更高[15]。在腸道組織中,Treg細(xì)胞可與其他免疫細(xì)胞及微生物交互作用,發(fā)揮其免疫抑制功能。

5 Treg細(xì)胞與腸道菌群的交互作用對(duì)口服免疫耐受建立的影響

在過(guò)去的二十年里,腸道微生物在調(diào)節(jié)健康和疾病發(fā)生過(guò)程中的作用逐漸被重視。研究表明微生物組與口服免疫耐受有密切關(guān)系[16]。Treg細(xì)胞在腸道中聚集,有助于維持體內(nèi)穩(wěn)態(tài)。微生物可誘導(dǎo)Treg細(xì)胞活化并抑制細(xì)胞核激素受體RORγt的表達(dá)及Th17細(xì)胞應(yīng)答。研究表明,梭狀芽胞桿菌及脆弱擬桿菌等可以通過(guò)誘導(dǎo)腸Treg細(xì)胞分化來(lái)抑制食物過(guò)敏和結(jié)腸炎[17]。DC表面的模式識(shí)別受體激活是腸道微生物(如鼠李糖乳桿菌JB-1)促進(jìn)Treg細(xì)胞分化的一種潛在機(jī)制[18]。研究表明,飼養(yǎng)在無(wú)菌環(huán)境中的小鼠,會(huì)導(dǎo)致Treg細(xì)胞數(shù)量降低,不能建立對(duì)食物抗原的口服耐受性。從治療的角度來(lái)看,采用細(xì)菌接觸治療可以促進(jìn)小鼠Treg細(xì)胞發(fā)育[19]。在食物過(guò)敏的研究中發(fā)現(xiàn),與健康兒童相比,食物過(guò)敏患兒的腸道菌群失調(diào)且微生物多樣性低；此外,腸道中的細(xì)菌代謝物含量也明顯降低,如短鏈脂肪酸(SCFA)、氨基酸代謝物、膽汁酸和維生素等。其中,SCFA可以促進(jìn)Foxp3的乙?；徒Y(jié)腸Foxp3+Treg細(xì)胞的活化以增強(qiáng)其免疫抑制功能,還能上調(diào)Treg細(xì)胞活性相關(guān)標(biāo)記物(如Foxp3、GITR和CTLA4等)的表達(dá)[20],增加Treg細(xì)胞的主動(dòng)抑制能力,對(duì)維持腸黏膜完整性以及調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)等方面有重要作用。

6 小結(jié)與展望

口服免疫耐受在預(yù)防和治療食物過(guò)敏等疾病中具有的較大潛力,但是其發(fā)揮作用的具體機(jī)制尚不完全清楚,激勵(lì)我們對(duì)其進(jìn)行深入的探討。目前,已經(jīng)提出了多種可能機(jī)制來(lái)解釋機(jī)體口服抗原后的免疫低反應(yīng)性現(xiàn)象。但目前還是有許多問(wèn)題需要解決,比如：(1)T細(xì)胞亞群(如Th2、Th3和Treg等)及其分泌的細(xì)胞因子參與了口服耐受性的建立,但對(duì)其他調(diào)節(jié)口服耐受性免疫反應(yīng)的潛在信號(hào)通路了解并不清楚；(2)共生菌在腸道局部誘導(dǎo)的免疫耐受如何擴(kuò)散至全身,其誘導(dǎo)免疫耐受的機(jī)制也不清楚；(3)口服免疫療法能否長(zhǎng)期保持機(jī)體對(duì)過(guò)敏原的耐受尚不能明確；(4)雖然有大量研究證實(shí)了口服耐受治療動(dòng)物過(guò)敏性疾病的有效性,但很少成功地運(yùn)用到IgE介導(dǎo)的食物過(guò)敏及食物超敏反應(yīng)的臨床治療中。近幾年,人們對(duì)研究腸道微生物群及其代謝物在口服耐受性中的作用有較大關(guān)注,隨著研究的進(jìn)一步深入,通過(guò)口服或異位接種共生菌可能在誘導(dǎo)免疫耐受等方面發(fā)揮意想不到的作用。