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    調(diào)節(jié)性T細胞在缺血性腦卒中的作用機制及治療策略

    2024-08-05 00:00:00張怡秦源

    【摘要】缺血性腦卒中是一種常見的腦血管疾病,其致死、致殘率較高但治療方法十分有限。近年來研究提示,免疫反應(yīng)可能在缺血性腦卒中發(fā)生后的病理生理過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。缺血性腦卒中的免疫反應(yīng)涉及中樞免疫細胞、外周免疫細胞、血腦屏障及各種炎癥分子。其中調(diào)節(jié)性T淋巴細胞(Tregs)作為T淋巴細胞的重要亞群,通過多種機制在卒中后發(fā)揮免疫抑制和神經(jīng)修復(fù)作用。本文主要從缺血性大腦中Tregs的募集、增殖分化、作用機制以及靶向Tregs的治療策略等方面進行綜述。

    【關(guān)鍵詞】缺血性腦卒中 ; 調(diào)節(jié)性T細胞 ; 神經(jīng)炎癥

    【中圖分類號】R743 【文獻標識碼】A 【文章編號】2096-3718.2024.13.0127.04

    DOI:10.3969/j.issn.2096-3718.2024.13.041

    缺血性腦卒中(ischemic stroke, IS)是一種由于腦供血動脈狹窄或閉塞、腦血栓形成等局部血液循環(huán)中斷導(dǎo)致的神經(jīng)功能缺損綜合征,患者多伴有局部腦組織不可逆的損傷,導(dǎo)致腦組織缺氧、缺血性壞死,是最常見的卒中類型。全球疾病負擔(GBD)研究報告顯示,2019年中國卒中患者達到2 876萬例,其中缺血性卒中患者2 418萬,約占總患病人數(shù)的84%,其中2019年新增的394萬例卒中病例中,約70%為IS [1]。目前IS的臨床治療主要集中在血管再通治療9c1dfaa4cac7727c14f2a6437c01bffff9a0c01a3db6be7be95ea52ed2185c61上,即恢復(fù)血液流向梗死區(qū)域,挽救缺血腦組織,從而促進神經(jīng)功能的恢復(fù)[2]。組織型纖溶酶原激活劑(t-PA)再灌注和血管內(nèi)血栓切3883f7a13384cc385dfe21c8749d987a38a5926c6aeebd2e176e1ee10a2149ac除術(shù)是治療急性期腦卒中的有效方法,但受限于治療窗口狹窄、并發(fā)癥風險及治療效率等諸多因素,只能在缺血后的(超)急性期應(yīng)用[3],新的有效療法亟待開發(fā)。

    IS后產(chǎn)生一系列復(fù)雜的病理學(xué)變化,例如腦組織能量代謝異常、氧自由基損傷、細胞酸中毒、細胞內(nèi)鈣離子超載、炎癥等,這些過程交疊發(fā)生并相互促進,最終導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡和壞死。在此過程中,神經(jīng)炎癥貫穿始終,過度的神經(jīng)炎癥是卒中早期繼發(fā)性腦損傷的主要原因。小膠質(zhì)細胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的常駐免疫細胞,IS發(fā)生后,小膠質(zhì)細胞被迅速激活,釋放活性氧(ROS)、白細胞介素-1β

    (IL-1β)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細胞介素-6(IL-6)等多種促炎細胞因子,破壞血腦屏障的完整性。隨后中性粒細胞、T淋巴細胞、B淋巴細胞等外周免疫細胞浸潤受損大腦,引發(fā)炎癥級聯(lián)反應(yīng),釋放多種損傷相關(guān)模式分子,激活了免疫細胞表面模式識別受體并產(chǎn)生了促炎因子,導(dǎo)致腦缺血早期炎癥環(huán)境形成,加重神經(jīng)元死亡或損傷[4]。作為免疫反應(yīng)的主體,淋巴細胞被認為是影響IS后神經(jīng)炎癥后果的關(guān)鍵白細胞亞群。在浸潤受損大腦的外周白細胞中,調(diào)節(jié)性T淋巴細胞(Tregs)是一類重要的CD4+ T淋巴細胞亞群。與其他促炎性淋巴細胞亞群相比,Tregs有免疫抑制功能,參與維持免疫穩(wěn)態(tài)并抑制IS后過度的炎癥反應(yīng)[5]。有基于此,報道表示,Tregs對缺血性腦損傷后的組織恢復(fù)也有顯著作用[6]。本文對Tregs在IS的作用機制及靶向Tregs的治療策略研究進展進行綜述。

    1 Tregs概述

    Tregs自發(fā)現(xiàn)以來,因獨特的免疫抑制功能而備受關(guān)注,其主要特征是表達轉(zhuǎn)錄因子叉頭盒蛋白3(Foxp3)和白細胞介素-2(IL-2)受體α鏈(CD25)。其中Foxp3是CD4+ CD25+ Tregs分化發(fā)育和功能穩(wěn)定的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子,與其免疫抑制功能直接相關(guān);CD25在絕大多數(shù)Tregs表面都有表達,是維持Tregs生存和穩(wěn)態(tài)所必須的分子標志物[7]。正常生理狀態(tài)下,Tregs存在于淋巴組織及皮膚、肌肉組織、肺、結(jié)腸、內(nèi)臟脂肪組織、大腦等非淋巴組織中。位于非淋巴組織的Tregs(即組織Tregs)具有與淋巴Tregs不同的表型和功能。除免疫抑制功能外,組織Tregs還具有促進組織修復(fù)、調(diào)節(jié)組織代謝、促進組織再生等功能[8]。不同組織中的Tregs的表征既有共同的特性,也有組織特異性,例如,大腦中的Tregs與其他組織的Tregs相似,通常高表達白細胞介素-10(IL-10)、致瘤性抑制因子-2(ST2)、雙調(diào)蛋白(AREG)、細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗

    原4(CTLA-4)等基因,但同時也特異性表達中樞神經(jīng)系統(tǒng)特有的基因,包括神經(jīng)肽Y(Npy)、前腦啡肽原(Penk)、7型血清素受體(Htr7)及精氨酸加壓素受體(Avpr1a)。大腦Tregs在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)中浸潤和積聚,在多發(fā)性硬化癥、缺血性腦損傷等多種神經(jīng)炎癥性疾病中發(fā)揮有益作用[9]。

    2 缺血性卒中后Tregs動力學(xué)變化

    2.1 Tregs募集機制 腦缺血性損傷后,與其他T淋巴細胞相比,Tregs以相對延遲的方式浸潤缺血性大腦。Tregs在腦缺血早期即可趨化至腦血管,隨著病程的進展浸潤至缺血半暗帶。Tregs聚集與多種趨化因子在IS不同階段的動態(tài)變化有關(guān)。在小鼠模型中,大腦中動脈阻塞(middle cerebral artery occlusion, MCAO)后24 h,CD4+ CD25+ Tregs中趨化因子受體-5(CCR5)表達上調(diào),同時損傷部位血管內(nèi)皮細胞中CCR5的配體(CCL5)表達上調(diào),CCL5/CCR5相互作用介導(dǎo)Tregs與受損內(nèi)皮細胞對接,延長Tregs與內(nèi)皮細胞之間的接觸時間,從而維持病變部位Tregs水平[10]。在IS后慢性期(7~14 d),趨化因子受體CCR8和CCR6在腦浸潤的Tregs上高度表達,伴隨著缺血腦中星形膠質(zhì)細胞上CCR8的配體CCL1和少突膠質(zhì)細胞上CCR6的配體CCL20表達的增加,驅(qū)動Tregs向腦部病變部位積聚[11]。

    2.2 Tregs增殖與分化 IS后慢性期,腦內(nèi)Tregs的積累主要是其本身增殖,而不是外周T細胞浸潤驅(qū)動的。Tregs數(shù)量的維持和擴增受大腦微環(huán)境中多種細胞因子和免疫介質(zhì)共同作用。IL-2是維持Tregs增殖和發(fā)育的關(guān)鍵因子,其與Tregs表面的CD25高度親和,可促進Tregs增殖和分化;但IL-2對Tregs的擴增不具有細胞特異性,也會導(dǎo)致常規(guī)T淋巴細胞擴增并增強其促炎性作用[12-13]。白細胞介素-33(IL-33)是一種多功能免疫調(diào)節(jié)細胞因子,主要表達于少突膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞。缺血性腦損傷后,IL-33表達增加,通過作用于Treg細胞上的IL-33受體亞基ST2,激活Foxp3,引起Tregs增殖[14]。IL-33還通過上調(diào)Foxp3基因的表達,增加CD4+T淋巴細胞向Tregs的分化,同時抑制輔助型T淋巴細胞Th1和Th17的分化[15]。此外,腦Tregs特異性表達的Htr7可以提高環(huán)磷酸腺苷(cAMP)水平,從而促進Tregs增殖并增強其功能,而Htr7缺陷的Tregs則在大腦中增殖受到抑制[16]。T淋巴細胞受體(TCR)識別對Tregs在大腦中的增殖也非常重要。腦駐留Treg具有獨特的TCR庫,在炎癥條件下,炎癥因子隨著TCR刺激的增強而增加,Tregs通過識別自身抗原而被激活[17]。

    3 Tregs在缺血性腦卒中的作用及相關(guān)機制

    3.1 神經(jīng)保護作用 Tregs在IS中的神經(jīng)保護作用最早報道于2009年,LIESZ等[18]用CD25特異性抗體消除Tregs,會導(dǎo)致缺血7 d后腦組織損傷加重,神經(jīng)功能惡化。Tregs的缺失會誘導(dǎo)包括中性粒細胞和效應(yīng)T淋巴細胞在內(nèi)的免疫細胞顯著增加,從而導(dǎo)致缺血大腦中過度炎癥反應(yīng)。而過繼性Tregs移植可顯著減輕缺血發(fā)生后1~7 d的腦組織損傷,表明Tregs具有神經(jīng)保護作用[19]。也有一些實驗結(jié)果并非如此。KLEINSCHNITZ等[20]發(fā)現(xiàn),循環(huán)血液中過量的Tregs使野生型小鼠的腦梗死體積增大,而選擇性耗盡Tregs可顯著減少短暫性大腦中動脈阻塞(transient middle cerebral artery occlusion, tMCAO)后24 h的腦梗死體積。SCHUHMANN等[21]將CD28超激動單克隆抗體(CD28SA)注射到tMCAO模型動物中,發(fā)現(xiàn)IS后24 h Tregs擴增與梗死體積大小增加呈正相關(guān)。這些差異性結(jié)果可能與實驗動物模型、Tregs耗竭方法、腦損傷程度等因素有關(guān)。

    Tregs主要通過接觸依賴和非依賴機制發(fā)揮腦保護作用。接觸依賴抑制主要通過Tregs表面的信號如CTLA-4、

    程序性死亡配體1(PD-L1)、半乳糖凝集素-1等與其他免疫細胞相互作用產(chǎn)生免疫抑制作用。例如Tregs上的PD-L1與中性粒細胞上的程序性死亡受體1(PD-1)相互作用,抑制基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)和ROS的產(chǎn)生,減少血腦屏障的破壞。非接觸依賴抑制則主要是通過Tregs釋放的轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)、白細胞介素-4

    (IL-4)、IL-10、白細胞介素-35(IL-35)等抗炎細胞因子,抑制效應(yīng)T淋巴細胞、小膠質(zhì)細胞、單核細胞等免疫細胞的活化,抑制血液中炎癥因子(如IL-6和TNF-α)的含量增加,減弱免疫反應(yīng)。其中IL-10是Tregs分泌的主要免疫調(diào)節(jié)分子之一,具有很強的抗炎和免疫抑制活性。IL-10是一種主要由Th2細胞和單核細胞分泌的免疫調(diào)節(jié)細胞因子,通過激活磷酸肌醇3激酶(PI3K)和信號傳導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活蛋白3(STAT3),下調(diào)促炎細胞因子干擾素γ(IFN-γ)、IL-1β、TNF-α等的表達水平和活性,并抑制Th1淋巴細胞的分化。而補充IL-10可有效阻礙卒中后急性缺血性病變中上調(diào)的促炎信號傳導(dǎo),為缺血性腦卒中提供神經(jīng)保護[22]。此外,有報道稱卒中后,腸系膜淋巴結(jié)中Tregs通過IL-10抑制IL-17+γδT細胞增殖并阻止其從腸道向軟腦膜遷移,減少趨化因子表達和白細胞浸潤,改善卒中預(yù)后[23]。

    3.2 神經(jīng)修復(fù)作用 Tregs通過以下幾種不同的機制支持組織修復(fù)和再生。卒中后釋放的炎癥細胞因子(如IL-6)會影響大腦中的星形膠質(zhì)細胞,導(dǎo)致神經(jīng)膠質(zhì)疤痕的形成,對神經(jīng)修復(fù)產(chǎn)生不利影響。大腦Tregs高表達AREG,通過下調(diào)小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞中IL-6和STAT3通路,來抑制與神經(jīng)元活力受損相關(guān)的神經(jīng)毒性星形膠質(zhì)細胞基因的表達,從而保護神經(jīng)元細胞[24]。Tregs衍生的骨橋蛋白(OPN)通過整合素受體作用于小膠質(zhì)細胞,增強小膠質(zhì)細胞修復(fù)活性,從而促進少突膠質(zhì)細胞發(fā)生和白質(zhì)修復(fù);并且Tregs產(chǎn)生OPN,進而會刺激小膠質(zhì)細胞自身產(chǎn)生OPN,進一步放大Tregs的作用[25]。此外,Tregs釋放的抗炎細胞因子如TGF-β、IL-10和IL-35,直接促進神經(jīng)干細胞的增殖[26]。其中IL-10通過與增殖神經(jīng)干細胞(NSC)上表達的IL-10受體相互作用,調(diào)節(jié)大腦室下區(qū)的細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)和STAT3活性,來激活神經(jīng)發(fā)生,促進腦功能恢復(fù)。而IL-10刺激不足則會導(dǎo)致全身脂多糖注射后的小鼠表現(xiàn)出神經(jīng)元損傷[27]。

    4 靶向Tregs的治療策略

    4.1 Tregs過繼治療 Tregs過繼輸注是臨床前動物模型研究中常用的方法。通過外周血分離提純Tregs并在體外進行擴增,形成多克隆Treg群,達到治療目標數(shù)量后輸注到受體動物體內(nèi)。在IL-2控制Tregs的功能表型和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)抑制劑雷帕霉素存在的情況下,用抗CD3/CD28磁珠刺激,可提高治療性Tregs亞群的穩(wěn)定性,并且使Tregs擴增優(yōu)先于其他細胞,但Tregs的非特異性免疫抑制可能會導(dǎo)致潛在的不良反應(yīng),例如影響患者自身免疫能力,發(fā)生卒中后感染[28]。體外利用供體的抗原呈遞細胞特異性刺激可產(chǎn)生抗原特異性Tregs,這些Tregs具有減少免疫抑制活性脫靶的優(yōu)點,但擴增后產(chǎn)量相對較低。目前,研究的主要方向已轉(zhuǎn)向通過基因工程改造開發(fā)抗原特異性Tregs,使Tregs表達嵌合抗原受體(CAR)或人工TCR,實現(xiàn)抗原特異性。其中CAR是工程化受體,可為T淋巴細胞提供靶向特定蛋白質(zhì)同時激活細胞的能力。相對于TCR,CAR的優(yōu)勢在于能夠識別靶組織中的異常蛋白,并且不受主要組織相容性復(fù)合體(MHC)限制,從而適用于更多的受試者。CAR-Tregs細胞療法在移植物抗宿主?。╣raft versus-host disease, GVHD)、肝移植、Ⅰ型糖尿?。╠iabetes mellitus type 1, T1D)等多種疾病中均顯示出臨床潛力[29]。到目前為止,還沒有研究測試特異性靶向的CAR-Tregs在腦卒中模型中的治療效果。

    4.2 靶向Tregs的藥物治療 與體外擴增Treg相對應(yīng)的另一種策略是體內(nèi)誘導(dǎo)Tregs的增殖。多種藥物已被證明可以在卒中模型中促進Tregs增殖。CD28SA是通過內(nèi)源機制擴增Tregs 并增強其抑制炎癥功能的最廣泛使用的方法之一。實驗動物模型中使用CD28SA 擴增和浸潤Tregs有助于減輕炎癥并改善缺血后的損傷,這種腦保護作用可持續(xù)到卒中晚期[30]。IL-33可促進卒中小鼠腦Tregs的增殖和分化,調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥并減輕缺血性腦損傷。小鼠MCAO模型中,給予IL-33可以顯著增加Tregs的數(shù)量并增強IL-4、IL-10和TGF-β等細胞因子的分泌,促進小膠質(zhì)細胞/巨噬細胞向M2表型的極化,促進組織修復(fù)[31]。IL-2對Tregs的發(fā)育、增殖和維持至關(guān)重要。IL-2治療窗口窄、半衰期短,且高劑量的IL-2也會導(dǎo)致常規(guī)T淋巴細胞增殖。為避免這些問題,將IL-2與抗IL-2抗體聯(lián)合施用,可延長IL-2的半衰期并選擇性擴增卒中后血液和淋巴組織中的Tregs,增強Tregs功能,減小梗死體積,減輕腦組織炎癥反應(yīng),并改善感覺運動功能[32]。IL-2突變蛋白是人工合成的IL-2突變體,其對Tregs的特異性比常規(guī)T淋巴細胞更高,可特異性促進Tregs擴增[33]。YSHII等[34]開發(fā)了一種基因傳遞系統(tǒng),使星型膠質(zhì)細胞能夠在大腦中分泌IL-2特異性增加大腦駐留Tregs數(shù)量,并預(yù)防MCAO和血栓性卒中后的病理性神經(jīng)炎癥,而不影響外周免疫系統(tǒng),具有很高的臨床應(yīng)用潛力。

    此外,其他藥物或免疫調(diào)劑物如多聚ADP核糖聚合

    酶1、金絲桃素、血清素等都被證明可通過增強Tregs數(shù)量或功能,減輕IS后的神經(jīng)炎癥反應(yīng)和缺血性腦損傷[35]。這些體內(nèi)Tregs擴增方法都處于臨床前探索的初始階段。盡管在卒中動物模型中的效果令人鼓舞,但仍存在Treg療法臨床轉(zhuǎn)化的潛在風險。

    5 小結(jié)與展望

    Tregs作為IS后參與免疫應(yīng)答的免疫細胞之一,以相對延遲的方式浸潤缺血性大腦。腦Tregs在多種細胞因子和免疫介質(zhì)共同作用下增殖、分化,并通過細胞接觸依賴和非依賴等多種機制發(fā)揮抗炎的神經(jīng)保護和促進神經(jīng)修復(fù)的作用。盡管對Tregs在腦缺血中的功能仍存在一些爭議,但Tregs可能是治療IS的創(chuàng)新治療策略。在過去的幾年中,Tregs療法取得了一些進展,但推向臨床應(yīng)用仍然面臨很多問題,例如治療的時間窗口、藥物及劑量的選擇、給藥方法等。需要進一步研究諸多因素對Tregs功能的影響,為臨床治療提供參考。

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    作者簡介:張怡,碩士研究生,助教,研究方向:缺血性卒中。

    通信作者:秦源,碩士研究生,助理研究員,研究方向:局灶性和全腦缺血損傷,圍術(shù)期腦保護。E-mail:252258115@qq.com

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