濾泡調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的生物學(xué)特性及其在病毒感染性疾病中的作用

黃永彬 張 標(biāo)

2011年，研究者在生發(fā)中心(germinal center, GC)中發(fā)現(xiàn)了可表達(dá)CXC趨化因子受體 5(cxc receptor 5, CXCR5) 的特異性叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子 p3(forkhead transcription factor p3，F(xiàn)OXP3)陽性調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，TREG)亞群，并將這群特殊的TREG細(xì)胞亞群命名為濾泡調(diào)節(jié)性T細(xì)胞[1]。TFR細(xì)胞兼具TREG細(xì)胞和濾泡輔助性 T 細(xì)胞(follicular helper T cells，TFH)的表型特征，可通過抑制TFH細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的增殖分化，進(jìn)而調(diào)控免疫應(yīng)答。目前， TFR細(xì)胞在病毒感染性疾病中的研究逐漸成為熱點(diǎn)。本文主要對(duì)TFR細(xì)胞的生物學(xué)特性及其在病毒感染性疾病中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、Tfr細(xì)胞的生物學(xué)特性

早期的研究認(rèn)為，TFR細(xì)胞起源于胸腺TREG細(xì)胞[1]。除了胸腺TREG細(xì)胞，在特定的條件下，幼稚的CD4+T細(xì)胞可以分化為TFR細(xì)胞[2]。但這種現(xiàn)象僅存在于CD4+T細(xì)胞與胸腺TREG細(xì)胞不存在生理競爭的情況下，當(dāng)與胸腺TREG細(xì)胞存在生理競爭的情況下，所有TFR細(xì)胞都來自胸腺TREG細(xì)胞[3]。

雖然TFR細(xì)胞的具體分化過程仍不明確，但目前的研究表明，TFR細(xì)胞的分化是一個(gè)多階段和多因素過程。首先，暴露的抗原可刺激淋巴組織中的樹突狀細(xì)胞(dendritic cell，DC)的活化，活化的DC向定位于淋巴濾泡T淋巴細(xì)胞區(qū)的自然TREG細(xì)胞(natural treg，NTREG)遞送抗原。在多種信號(hào)作用下，胸腺TREG細(xì)胞和FOXP3-前體細(xì)胞可分化為早期TFR細(xì)胞。表達(dá)CXCR5和分化決定簇抗原69(cluster of differentiation 69，CD69)的早期TFR細(xì)胞發(fā)生趨化運(yùn)動(dòng)進(jìn)入T淋巴細(xì)胞區(qū)和B淋巴細(xì)胞濾泡之間的邊界，并與同源B淋巴細(xì)胞相互作用成為中間TFR細(xì)胞。在GC中，隨著分化決定簇抗原25(cluster of differentiation 25，CD25)表達(dá)的下調(diào)，中間TFR細(xì)胞變得更加成熟，發(fā)育為成熟TFR細(xì)胞來進(jìn)一步抑制TFH細(xì)胞和GC中的B淋巴細(xì)胞。循環(huán)TFR細(xì)胞來源于早期TFR細(xì)胞或成熟TFR細(xì)胞，當(dāng)再次暴露于抗原時(shí)，循環(huán)TFR細(xì)胞可以歸巢到GC[4]。

TFR細(xì)胞的分化受到多因素的調(diào)節(jié)。DC的刺激和誘導(dǎo)可影響TFR 細(xì)胞的分化和發(fā)育。在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中可觀察到，DC的耗竭導(dǎo)致TFR細(xì)胞的數(shù)量減少[5]。這間接表明了TFR細(xì)胞的分化和TFH細(xì)胞的分化一樣，需要DC的參與，但具體是DC的哪一個(gè)亞群在刺激TFR細(xì)胞的分化，仍有待于進(jìn)一步明確。B淋巴細(xì)胞在TFR細(xì)胞后續(xù)的完全分化過程中發(fā)揮著重要作用，在B淋巴細(xì)胞缺失小鼠的淋巴結(jié)和B淋巴細(xì)胞缺乏的患者血液中幾乎不存在TFR細(xì)胞[5,6]。

相關(guān)蛋白也可影響TFR細(xì)胞的分化。研究發(fā)現(xiàn)，哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體1(mammalian target of rapamycin complex 1，MTORC1)是TREG細(xì)胞向TFR細(xì)胞分化所必需的[7]。MTORC1介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)的磷酸化，磷酸化的STAT3通過促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子1(transcription factor 1，TCF1)與轉(zhuǎn)錄因子7(transcription factor 7，TCF7)調(diào)控區(qū)的結(jié)合來誘導(dǎo)TCF1的表達(dá)。隨后，TCF1與B細(xì)胞淋巴瘤基因6(B-cell lymphoma/leakemia 6，Bcl-6)啟動(dòng)子結(jié)合并啟動(dòng)TFR細(xì)胞分化程序。此外，由 TFH 細(xì)胞亞群分泌的含硬化蛋白結(jié)構(gòu)域的蛋白 1 (sclerostin domain-containing protein 1，SOSTDC1)也可影響TFR細(xì)胞的分化，SOSTDC1通過阻斷Wnt/β-連環(huán)蛋白軸，分別上調(diào) FOXP3、CXCR5 和 細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞抗原4(cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4，CTLA-4)的表達(dá)來促進(jìn) TFR 細(xì)胞分化[8]。

TFR細(xì)胞的分化與發(fā)育也與相關(guān)因子的表達(dá)有關(guān)。在分化決定簇抗原28(cluster of differentiation 28，CD28)缺陷性小鼠和可誘導(dǎo)共刺激分子(inducible costimulatory molecule，ICOS)缺陷性小鼠體內(nèi)均不存在TFR細(xì)胞，表明CD28和ICOS在TFR細(xì)胞分化中起到促進(jìn)作用[9]。FOXP3和組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶2(enhancer of zeste homolog 2，EZH2)促進(jìn)了TFR細(xì)胞的抑制功能和轉(zhuǎn)錄程序[10]。一旦失去FOXP3表達(dá)，TFR細(xì)胞就會(huì)變成前TFR細(xì)胞，其轉(zhuǎn)錄程序會(huì)發(fā)生異常，抑制能力也會(huì)受損。缺乏EZH2的TFR細(xì)胞還可以通過改變不同于FOXP3的TFR細(xì)胞轉(zhuǎn)錄程序來降低抑制功能。程序性細(xì)胞死亡分子1(programmed cell death 1，PD-1)及其配體PD-L1相互作用可抑制淋巴結(jié)中的TFR細(xì)胞分化[11]。PD-1缺陷小鼠的淋巴結(jié)和外周血中的TFR細(xì)胞的數(shù)量是顯著增加，而且顯著增加的TFR細(xì)胞使體內(nèi)抗體的生成進(jìn)一步減少[12]。

作為TFR細(xì)胞調(diào)控體液免疫的主要機(jī)制，CTLA-4在抑制TFR細(xì)胞的分化上和PD-1有著相同的作用。在小鼠的FOXP3+TREG細(xì)胞中條件性敲除CTLA-4后，淋巴結(jié)和外周血中的TFR細(xì)胞大量增加，TFR細(xì)胞的抑制能力和控制B淋巴細(xì)胞反應(yīng)的能力降低[13]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，CTLA-4是通過下調(diào)分化決定簇抗原80(cluster of differentiation 80，CD80)和分化決定簇抗原86(cluster of differentiation 86，CD86)在DC中的表達(dá)，減少CTLA-4與CD80和CD86相互作用以及調(diào)節(jié)CD28的變化，進(jìn)而抑制TFR細(xì)胞的分化[14]。除了PD-1和CTLA-4， B淋巴細(xì)胞誘導(dǎo)成熟蛋白1(B lymphocyte-induced maturation protein 1，BLIMP1)作為Bcl-6的拮抗劑，也起到抑制TFR細(xì)胞分化的作用[1]。在BLIMP1特異性缺失的小鼠中，可觀察到TFR細(xì)胞數(shù)量的顯著增加[15]。一項(xiàng)研究表明，BLIMP1可獨(dú)立于Bcl-6調(diào)節(jié)TFR細(xì)胞的分化，這可能與活化T淋巴細(xì)胞核因子2 (nuclear factor of activated T-cells 2, NFAT2)有關(guān)。NFAT2可上調(diào)TREG細(xì)胞表面上CXCR5的表達(dá)，使其遷移到GC進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為TFR細(xì)胞，而BLIMP1可通過抑制NFAT2的表達(dá)進(jìn)一步抑制TFR細(xì)胞的分化[16]。

二、TFR細(xì)胞與病毒感染

TFR 細(xì)胞是調(diào)節(jié)B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生抗體的關(guān)鍵細(xì)胞，了解TFR細(xì)胞在病毒感染免疫應(yīng)答中其活性和功能的變化，將有助于理解病毒感染性疾病的致病機(jī)制及發(fā)現(xiàn)潛在的治療靶點(diǎn)。

1.TFR細(xì)胞與人類免疫缺陷病毒感染：諸多研究表明，人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus, HIV)感染與TFR細(xì)胞密切相關(guān)[17～20]。在HIV感染者的次級(jí)淋巴器官中，雖然CD4+T細(xì)胞的數(shù)量進(jìn)行性下降，但TFR 細(xì)胞的數(shù)量是增加的，過度的TFR細(xì)胞反應(yīng)可抑制生發(fā)中心反應(yīng)，進(jìn)而影響病毒感染期間體液免疫應(yīng)答[17]。

TFR細(xì)胞可能通過抑制HIV特異性的廣譜中和抗體(broadly neutralizing antibodies，BNABS)的生成，影響HIV感染期間的體液免疫反應(yīng)[18]。在HIV感染時(shí)，BNABS起到了可以抑制病毒血癥和預(yù)防HIV感染的作用，BNABS上有許多體細(xì)胞突變，使這些抗體與突變的HIV具有高親和力。但只有小部分HIV感染者能產(chǎn)生BNABS，這可能是因?yàn)門FR細(xì)胞抑制了BNABS的生成。TFR細(xì)胞可降低TFH細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的活性，這可能導(dǎo)致體細(xì)胞超突變減少，從而抑制BNABS的形成。研究指出，HIV感染可使患者循環(huán)TFR細(xì)胞中白細(xì)胞介素10 (interleukin-10，IL-10)和CTLA-4的表達(dá)增加，IL-10和CTLA-4可抑制TFH 細(xì)胞的白細(xì)胞介素21 (interleukin-21，IL-21)的表達(dá)，導(dǎo)致TFH細(xì)胞核TFR細(xì)胞的平衡失調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致體液免疫系統(tǒng)中B淋巴細(xì)胞功能異常和缺陷[19]。

除了影響抗體的產(chǎn)生， TFR細(xì)胞在病毒感染過程中可能還有其他作用。在HIV感染中，TFH細(xì)胞在被HIV感染后躲過了分化決定簇抗原8(cluster of differentiation 8，CD8)陽性T細(xì)胞和病毒直接的細(xì)胞毒作用而進(jìn)入靜息狀態(tài)，構(gòu)成了HIV的細(xì)胞儲(chǔ)存庫。TFR細(xì)胞也可以感染HIV，這可能與TFR細(xì)胞可高表達(dá)HIV感染所需要的受體CD4及CC趨化因子受體5型(cc chemokine receptor type 5, CCR5)有關(guān)，因?yàn)樽钄噙@些趨化因子受體可以抑制HIV對(duì)TFR細(xì)胞的感染[20]。而HIV感染者TFR細(xì)胞的HIV DNA水平與TFH細(xì)胞相似，也提示了TFR細(xì)胞可能是TFH細(xì)胞之外的一個(gè)潛在的HIV儲(chǔ)存庫[19]。因此，TFR細(xì)胞可能通過調(diào)節(jié)B淋巴細(xì)胞反應(yīng)和攜帶病毒來影響HIV感染。

2.TFR細(xì)胞與流行性感冒病毒感染：在流行性感冒病毒感染的過程中，TFR細(xì)胞可影響抗流行性感冒病毒病毒抗體的產(chǎn)生。在使用流行性感冒病毒病毒感染模型來研究 TFR 細(xì)胞的功能時(shí)發(fā)現(xiàn)，在接種后第 30 天可觀察到 TFR細(xì)胞缺陷動(dòng)物模型中的流行性感冒病毒病毒特異性抗體有減少的趨勢[21]。該研究還發(fā)現(xiàn)，在病毒感染發(fā)生時(shí)，白細(xì)胞介素2(interleukin-2，IL-2)可通過BLIMP1依賴性機(jī)制阻止TFR細(xì)胞的分化，但感染結(jié)束后，TREG 細(xì)胞分化為 TFR 細(xì)胞，TFR 細(xì)胞遷移到濾泡中阻止B淋巴細(xì)胞過度增殖。近年來一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在流行性感冒病毒病毒感染的后期，在缺乏TFR細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中不僅出現(xiàn)B淋巴細(xì)胞抗原受體(B cell receptor, BCR)庫的改變，而且還可以觀察到病毒特異性、長壽命的漿細(xì)胞數(shù)量的減少，以及針對(duì)血凝素和神經(jīng)氨酸酶這兩種主要流感病毒糖蛋白抗體效價(jià)的降低[22]。表明在流行性感冒病毒病毒感染期間，TFR 細(xì)胞可促進(jìn)抗原特異性 B 細(xì)胞反應(yīng)。靶向 TFR 細(xì)胞或 TFR 細(xì)胞衍生分子，可能為未來開發(fā)更有效的流行性感冒病毒病毒疫苗提供新的方向。

3.TFR細(xì)胞與新型冠狀病毒感染：目前，新型冠狀病毒感染已經(jīng)對(duì)全球人類的健康造成嚴(yán)重威脅。特異性抗體在對(duì)抗新型冠狀病毒的過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。既往研究表明，TFR細(xì)胞與新型冠狀病毒感染特異性抗體的產(chǎn)生密切相關(guān)。在兩例新型冠狀病毒感染輕癥患者的外周血中，可檢測到TFR細(xì)胞數(shù)量的增加，而且在這兩位患者體內(nèi)均未檢測到特異性抗體的產(chǎn)生[23]，這可能由于TFR細(xì)胞的增加抑制了特異性抗體的產(chǎn)生。此外，Gong等[24]對(duì)新型冠狀病毒感染恢復(fù)期患者的外周血進(jìn)行T淋巴細(xì)胞亞群分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，恢復(fù)期患者外周血中循環(huán)TFR細(xì)胞比例減少，而且循環(huán)TFR 細(xì)胞數(shù)量的變化與新型冠狀病毒特異性免疫球蛋白G、免疫球蛋白M和免疫球蛋白A 抗體滴度之間呈負(fù)相關(guān)，進(jìn)一步表明循環(huán)TFR細(xì)胞可能是新型冠狀病毒感染恢復(fù)期患者病毒特異性抗體產(chǎn)生的抑制因素，使其數(shù)量下降及功能受損可能會(huì)為免疫途徑治療新型冠狀病毒感染提供新的方法。

4.TFR細(xì)胞與慢性肝炎病毒感染：TFR 細(xì)胞在慢性肝炎病毒感染和疾病進(jìn)展中也起到關(guān)鍵作用。在慢性乙型肝炎病毒感染中，患者外周血TFR細(xì)胞增多，同時(shí)血清中乙型肝炎病毒DNA、乙型肝炎病毒表面抗原和丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶水平升高[25]。表明在存在慢性抗原刺激的情況下，TFR細(xì)胞可能通過抑制中和抗體的產(chǎn)生來抑制病毒的清除，提示TFR細(xì)胞可作為肝炎病毒感染的一個(gè)治療靶點(diǎn)。

三、展 望

綜上所述，TFR細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)為研究病毒感染性疾病提供了新的突破口。目前，已有不少關(guān)于TFR細(xì)胞在病毒感染時(shí)數(shù)量、表型及功能方面的變化研究，但這些變化的具體機(jī)制，以及TFR細(xì)胞在病毒感染免疫應(yīng)答過程中發(fā)揮的具體作用暫未明確。繼續(xù)深入研究TFR細(xì)胞在病毒感染過程中的具體作用機(jī)制、TFR細(xì)胞與其他參與體液免疫應(yīng)答細(xì)胞的關(guān)系以及TFR細(xì)胞在病毒性疫苗產(chǎn)生保護(hù)性免疫作用中的作用等問題，將為抗病毒治療藥物和疫苗的研發(fā)提供新的思路和方法。