Treg、γδT和TRM細胞在斑塊狀銀屑病免疫病理機制中的研究進展

甘奕傳,張三泉,張錫寶

銀屑病是一種多基因遺傳背景下T淋巴細胞介導(dǎo)的自身免疫性疾病,臨床表現(xiàn)主要為紅斑和鱗狀斑塊,病理表現(xiàn)為角質(zhì)形成細胞異常增生和多種炎癥細胞浸潤。銀屑病的發(fā)病機制與遺傳、感染、代謝障礙、內(nèi)分泌及免疫等多因素相關(guān)。其中,斑塊狀銀屑病的發(fā)生與促炎細胞因子[Th1型細胞因子(TNF-α和IFN-γ)和Th17型細胞因子(IL-17A和IL-23)等[1]]和抗炎因子[轉(zhuǎn)化生長因子-β (TGF-β)、白介素-4 (IL-4) 和白介素-10 (IL-10)等[2]]的失衡有關(guān),尤其是Th1、Th17等多種促炎T輔助細胞升高[3-4]。但調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cells,Treg細胞)、γδT細胞和組織常駐記憶T細胞(tissue resident memory T cell,TRM細胞)在斑塊狀銀屑病的發(fā)生、發(fā)展及復(fù)發(fā)中的作用越來越受到關(guān)注。

1 Treg細胞

Treg細胞最早是在小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一種表達CD25+的T淋巴細胞,這種細胞能抑制多種感染性疾病和自身免疫性疾病,后來研究人員發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)也存在此類細胞,并根據(jù)其來源和分化的不同大致將其分為兩類:天然調(diào)節(jié)性T細胞(natural Treg cell,nTreg)和誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細胞(induced Treg cells,iTreg)。nTreg細胞在胸腺中由胸腺細胞自然分化形成,主要維持對自身結(jié)構(gòu)的耐受,由幼稚T細胞在TGF-β的誘導(dǎo)下分化而來,其亦能夠分泌IL-10、IL-4和TGF-β等抗炎因子,通過IL-10、TGF-β等進一步抑制T細胞的增殖分化,在調(diào)控免疫應(yīng)答中起著重要作用[5]。外周血中的nTreg細胞高度依賴于IL-2的生存,大劑量IL-2存在時,TGF-β可以將CD4+CD25-Treg細胞轉(zhuǎn)化為CD25+表型[6],增強Treg細胞介導(dǎo)的抑制作用。盡管nTreg細胞具有高度的自我反應(yīng)性,但它在抗原刺激下也不會產(chǎn)生促炎細胞因子,所以對宿主沒有明顯的傷害,并且nTreg細胞能有效抑制其他CD4+和CD8+T細胞的激活、增殖和/或效應(yīng)功能,也可抑制自然殺傷細胞(NK)、NKT細胞、B細胞和樹突狀細胞。iTreg細胞主要是外周初始CD4+T細胞受到外來抗原或共生微生物的誘導(dǎo)生成的,此外,初始CD4+T細胞在IL-2、TGF-β等細胞因子刺激下也可以轉(zhuǎn)化為iTreg細胞[7]。iTreg細胞對外來抗原引起的免疫應(yīng)答更敏感,因而適合治療疾病,而nTreg細胞可能更多地是針對自身免疫從而在預(yù)防疾病的發(fā)生起作用[8]。

FoxP3 (forkhead box P3)是轉(zhuǎn)錄因子叉頭家族的新成員,具有免疫低反應(yīng)性和免疫抑制性兩大特點,是Treg細胞分化的主要調(diào)節(jié)因子,在Treg細胞的發(fā)育和功能中起著關(guān)鍵作用。FoxP3基因在胸腺及外周血CD4+CD25+T細胞的細胞核內(nèi)特征性表達,而CD4+CD25-T細胞、CD8+T細胞、B細胞等中均無明顯表達,故FoxP3可作為nTreg細胞的一個特異性標記[9]。檢測斑塊狀銀屑病急性期皮損處CD4+CD25+FoxP3Treg細胞的表達,發(fā)現(xiàn)CD4+CD25+FoxP3Treg細胞的數(shù)量有不同程度的減少,提示斑塊狀銀屑病的發(fā)生發(fā)展可能與nTreg細胞的減少有關(guān)[10]。Yang等[3]發(fā)現(xiàn),斑塊狀銀屑病患者Treg細胞在抑制反應(yīng)性T細胞激活方面表現(xiàn)出較低的活性,且磷酸化的信號傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子STAT3在血液中Treg細胞中的表達上調(diào),提示STAT3通路可能在斑塊狀銀屑病Treg細胞中異常激活。促炎細胞因子如IL-1β、IL-6、IL-21、IL-23和/或TNF-α可導(dǎo)致Treg細胞中STAT3通路的激活使其磷酸化,促使Treg細胞向Th1細胞轉(zhuǎn)化,此外,增強Th17關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子—類黃醛相關(guān)孤兒受體γt (RORγt)的表達和下調(diào)FoxP3+的表達可以促進Treg細胞向Th17細胞轉(zhuǎn)化[10-12]。Th17細胞釋放的IL-17A通過抑制TGF-β的釋放和促進IFN-γ的產(chǎn)生來阻斷Treg細胞的抑制功能[13],使用STAT3抑制劑可部分恢復(fù)斑塊狀銀屑病患者Treg細胞的抑制功能,降低IFN-γ、TNF-α和IL-17等促炎細胞因子的表達[14]。因此,斑塊狀銀屑病患者外周血和皮損Treg細胞中異常激活的STAT3可能是斑塊狀銀屑病發(fā)病的重要原因,即STAT3磷酸化增加會導(dǎo)致Treg細胞抑制功能下降。

Treg細胞在預(yù)防Th1/Th17介導(dǎo)的多種炎癥性全身性疾病中發(fā)揮作用。近年來國內(nèi)外不少研究發(fā)現(xiàn),在斑塊狀銀屑病患者中均觀察到T細胞免疫表型失衡,其特征是外周血中Th1和Th17細胞增加,Th2、Treg細胞等相對減少,表明Th17/Treg細胞失衡可能在自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展中具有重要價值[15-16]。早期研究發(fā)現(xiàn),斑塊狀銀屑病皮損中Th17細胞和Treg細胞數(shù)量均增加,且其水平的升高與疾病的嚴重程度相關(guān)[4];但近期研究發(fā)現(xiàn),斑塊狀銀屑病患者外周血中Treg細胞的水平與健康對照組相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義[17]。盡管不同研究顯示斑塊狀銀屑病患者Treg細胞水平不一致,但均發(fā)現(xiàn)斑塊狀銀屑病患者皮損和外周循環(huán)血中Th17細胞和Treg細胞的比值升高,且與疾病嚴重程度呈正相關(guān),提示Th17/Treg細胞失衡很可能是斑塊狀銀屑病發(fā)生發(fā)展的原因[10]。Th17細胞和Treg細胞是初始CD4+T細胞在不同條件下分化而成的不同的T細胞亞群,二者在分化和功能上是相互拮抗的,Treg細胞在斑塊狀銀屑病皮膚中積累并控制炎癥的嚴重程度,Th17細胞數(shù)量的增加伴隨著Treg細胞的積累,增加了斑塊狀銀屑病的嚴重程度,在炎癥條件下,Treg細胞可以轉(zhuǎn)化為Th17細胞;但抑制IL-23可恢復(fù)受損的Treg細胞或促進產(chǎn)IL-17細胞向Treg細胞分化[18];此外,Liu等[13]發(fā)現(xiàn)Th17細胞分泌的IL-17A也可以促進Treg細胞分泌促炎細胞因子IFN-γ,IFN-γ會抑制Treg細胞中抑制性細胞因子TGF-β的分泌。上述結(jié)果證實促炎因子產(chǎn)生細胞與抗炎因子產(chǎn)生細胞間存在相互轉(zhuǎn)化。

2 γδT細胞

γδT細胞是一種特殊類型的執(zhí)行固有免疫的成熟T細胞,因其表面的T細胞受體(T cell receptor, TCR)由γ和δ鏈組成而得名,主要分布于皮膚、腸道、呼吸道和泌尿生殖道等表皮黏膜上。γδT細胞和αβT細胞都是在胸腺中由共同的祖細胞發(fā)育而來,由于γδ鏈的基因片段數(shù)量較少,γδ鏈的多樣性遠低于αβ鏈,所以γδT細胞所能識別的抗原種類有限[19-20]。斑塊狀銀屑病患者和健康人皮膚中的大多數(shù)T細胞屬于αβT細胞,γδT細胞約占斑塊狀銀屑病進展期皮損T細胞的1%,在斑塊狀銀屑病患者皮損中檢測到γδT細胞的低表達 (<5%)[21]。在炎癥性疾病小鼠模型中,產(chǎn)生IL-17的γδT細胞(γδ17細胞)和產(chǎn)生IL-17的CD4+T細胞(Th17細胞)通常是IL-17(主要指IL-17A)的主要來源細胞,雖然γδT細胞是一個極小的T細胞亞群,但其分泌IL-17的數(shù)量遠遠高于Th17細胞[22]。趨化因子受體CCR6是γδ17細胞的外周表面標記物之一,通過與其配體CCL20的相互作用,CCR6把γδ17細胞從斑塊狀銀屑病患者外周血中招募到表皮[23-24];最新研究表明,CCL20-CCR6軸主要是將靜止狀態(tài)的γδ17細胞招募到真皮,當(dāng)炎癥激活時,激活的γδ17細胞反而下調(diào)CCR6,并以CCR2依賴的方式遷移到炎癥組織中[25]。

在咪喹莫特誘導(dǎo)的銀屑病樣皮炎小鼠模型中,IL-23可以通過誘導(dǎo)γδT細胞而不是αβT細胞分泌IL-17來誘導(dǎo)小鼠銀屑病皮炎,并且IL-1β mRNA表達水平升高[26],提示IL-1β可能也是Th17細胞分化和激活的關(guān)鍵。Cai等[27]發(fā)現(xiàn),IL-1β也可誘導(dǎo)真皮γδT細胞增殖,并且協(xié)同IL-23產(chǎn)生IL-17,其中細胞因子IL-1β通過IL-1R發(fā)揮其生物學(xué)功能,提示IL-1β/IL-1R軸在真皮γδT細胞增殖和IL-17的產(chǎn)生中至關(guān)重要。IL-38是IL-1家族的一種細胞因子,與IL-1家族受體拮抗劑IL-1Ra和IL-36Ra序列相似,提示其具有抗炎作用。Han等[28]發(fā)現(xiàn)在IL-38敲除的銀屑病小鼠模型(IL-38 KO)中表現(xiàn)出銀屑病皮損緩解延遲,并加重IL-17介導(dǎo)的炎癥,證實了IL-38是銀屑病樣皮膚炎癥的內(nèi)源性抑制因子,可以抑制真皮γδT細胞產(chǎn)生IL-17;因此,真皮γδT細胞增殖和IL-17的產(chǎn)生需要IL-1R和IL-23R信號通路[29-30],即IL-23與IL-1β協(xié)同誘導(dǎo)Th17細胞和γδ17細胞分泌IL-17。在真皮中,γδT細胞產(chǎn)生的IL-17的表達主要由Vγ4和Vγ6 TCRs的兩個亞群提供,產(chǎn)生IL-17的Vγ6 T細胞由胎兒胸腺重組而來并常駐于真皮中,而胸腺Vγ4 T細胞則需要在胸腺外環(huán)境通過CCL20-CCR6軸遷移至真皮[31];在炎癥期間,分泌IL-17的Vγ4+Vδ4+T細胞表達高水平的CCR2被招募到真皮中并獲得持續(xù)駐留的能力,這是一種記憶Vγ4+γδ17細胞,可以對二次刺激迅速作出反應(yīng),導(dǎo)致銀屑病的復(fù)發(fā)[25]。有研究發(fā)現(xiàn),IL-23或IL-1β都能刺激Vγ4和Vγ6的增殖,值得注意的是在IL-23或IL-23+IL-1β協(xié)同刺激下,真皮Vγ4 T細胞產(chǎn)生的IL-17明顯多于Vγ6T細胞,也就是說IL-17主要由Vγ4 T細胞產(chǎn)生[32],其中IL-1信號至關(guān)重要,當(dāng)阻斷內(nèi)源性IL-1β時,真皮γδT細胞對IL-23刺激的增殖和IL-17的產(chǎn)生顯著降低證實了這一觀點。此外,IL-1受體(IL-1R)信號通路缺失可顯著降低IL-23和咪喹莫特誘導(dǎo)的皮膚銀屑病樣炎癥,提示IL-1β在Vγ4和Vγ6T細胞產(chǎn)生IL-17中都是必不可少的。

3 TRM細胞

TRM細胞是近年發(fā)現(xiàn)的一種能夠在沒有抗原刺激的情況下長期駐留在組織中而不在血液中循環(huán)的淋巴細胞譜系[33-34]。TRM細胞存在于皮膚、肺、生殖道、腸道、肝臟、腎臟、大腦和其他組織中,而且被認為是免疫系統(tǒng)保護性記憶的關(guān)鍵來源。TRM細胞中大部分是位于表皮的CD8+細胞,少部分是位于真皮的CD4+細胞。TRM細胞具有共同的受體序列,可以識別共同的抗原,對入侵的病原體提供即時保護,并可能導(dǎo)致治療停止后疾病的復(fù)發(fā);目前認為,TRM細胞的功能障礙與銀屑病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、炎癥性腸病等炎癥性疾病發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。在一項小鼠研究中,銀屑病小鼠正常外觀的非損傷性皮膚移植到免疫缺陷小鼠時,可誘導(dǎo)活性損傷。此外,斑塊狀銀屑病患者外觀正常皮膚移植到免疫缺陷小鼠上后會出現(xiàn)銀屑病樣皮膚病變,表明斑塊狀銀屑病患者的皮膚內(nèi)可能存在某種記憶細胞,即使經(jīng)過長期治療,這些細胞也不會喪失產(chǎn)生IL-17的能力。斑塊狀銀屑病皮損消退后,在外觀正常的“健康”皮膚中仍可發(fā)現(xiàn)TRM細胞存在的炎癥痕跡。斑塊狀銀屑病患者表皮CD8+TRM細胞表達CLA、CCR6、CD103和IL-23R抗原,并在體外刺激時產(chǎn)生IL-17A[35]。

TRM細胞是一種特征性表達CD69和CD103的CD8+T細胞[36]。CD69通過阻斷鞘氨醇1-磷酸受體1 (S1PR1)介導(dǎo)的組織輸出,影響早期T細胞滯留在皮膚組織中,鋅指轉(zhuǎn)錄因子KLF2的表達下調(diào)可導(dǎo)致S1P1的轉(zhuǎn)錄下調(diào),而IL-15可使活化的CD8+T細胞中KLF2的表達缺失,表明IL-15對CD8+TRM細胞的組織駐留至關(guān)重要,過度表達S1P1和S1P1基因沉默均使CD69過表達,導(dǎo)致TRM細胞在外周組織中的滯留減少[37]。毛囊角質(zhì)形成細胞已被證明是維持皮膚中CD8+TRM細胞IL-15的主要來源。此外,毛囊角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生的IL-7對皮膚CD8+TRM細胞和CD4+TRM細胞的組織駐留也有影響[38],并且IL-7和IL-15的穩(wěn)定表達是CD4+TRM細胞和CD8+TRM細胞增殖和活性的必要條件。研究發(fā)現(xiàn),CD69對TRM細胞在組織中的早期聚集有重要影響,活化的TGF-β誘導(dǎo)CD8+TRM細胞表達CD103,提示CD103與TRM細胞的長期駐留有關(guān)[39]。最新研究發(fā)現(xiàn),CD8+CD103+TRM細胞產(chǎn)生大量IL-17,表明CD8+CD103+TRM細胞可能與銀屑病的進展有關(guān)[36]。CD49a是TRM細胞的另一個重要的標記物,在健康人中,CD8+CD103+CD49a-TRM細胞同時存在于真皮和表皮,而CD8+CD103+CD49a+TRM細胞只存在于表皮。表皮CD8+CD103+CD49a-TRM細胞是IL-17主要的來源細胞,而CD8+CD103+CD49a+TRM細胞可以產(chǎn)生IFN-γ,在IL-15刺激后迅速誘導(dǎo)效應(yīng)分子穿孔素和顆粒酶B的表達,從而導(dǎo)致急性細胞毒性反應(yīng)[35]。在咪喹莫特誘導(dǎo)的銀屑病小鼠模型中發(fā)現(xiàn)CD8+CD103+CD49a+TRM細胞數(shù)量與患者PASI評分相關(guān),證實了CD49a+TRM細胞的數(shù)量與銀屑病患者的嚴重程度高度相關(guān)。提示CD49a+表皮TRM細胞亞群的細胞毒性活性可能導(dǎo)致炎癥反復(fù)發(fā)作,是斑塊狀銀屑病癥狀復(fù)發(fā)的原因[40]。

4 結(jié)語

綜上所述,斑塊狀銀屑病患者外周血CD4+CD25+FoxP3Treg細胞中磷酸化的STAT3的表達上調(diào)導(dǎo)致Treg細胞的功能受損,并且γδT細胞產(chǎn)生大量的IL-17可以進一步促進斑塊狀銀屑病的發(fā)生發(fā)展;表皮中細胞因子CD69的表達對TRM細胞在組織中早期聚集有重要影響,CD103的表達則與TRM細胞的長期駐留有關(guān);CD49a+表皮TRM細胞是斑塊狀銀屑病復(fù)發(fā)的重要原因之一。TNF-α、IL-23和IL-17軸作為銀屑病發(fā)病機制中關(guān)鍵的細胞信號通路,選擇性阻斷TNF-α、IL-23和IL-17均可以獲得良好的治療效果。雖然,TNF-α抑制劑出現(xiàn)結(jié)核感染或激發(fā)和腫瘤風(fēng)險增加等不良反應(yīng)的比例明顯高于靶向下游的IL-23和IL-17[41],但TNF-α抑制劑對于銀屑病關(guān)節(jié)炎和銀屑病合并炎癥性腸病的治療效果明顯優(yōu)于IL-23抑制劑和IL-17抑制劑,并且能明顯減少銀屑病共病如心血管疾病的發(fā)生;另外,IL-23作為IL-17的上游細胞因子,有文獻報道IL-23抑制劑的存留率卻高于IL-17抑制劑[42],推測可能與IL-17上游的Treg細胞和TRM細胞在銀屑病發(fā)病和復(fù)發(fā)中的作用有關(guān)。因此,靶向IL-17上游的其他細胞,雖然有可能意味著更多的不良反應(yīng),但也存在減少銀屑病復(fù)發(fā)和銀屑病共病發(fā)生的可能。深入研究Treg細胞、γδT細胞和TRM細胞在斑塊狀銀屑病發(fā)病機制中的作用,不僅為闡明斑塊狀銀屑病的發(fā)病機制提供依據(jù),而且為其靶向治療和減少復(fù)發(fā)提供新方向。