調節性DC在實驗性自身免疫性腦脊髓炎發病中的作用①

何 浩 宋文剛 白 波 （泰山醫學院神經生物學研究所,泰安 271000）

調節性DC在實驗性自身免疫性腦脊髓炎發病中的作用①

何 浩②宋文剛 白 波③（泰山醫學院神經生物學研究所,泰安 271000）

多發性硬化（Multiple sclerosis,MS）是一種常見的以中樞神經系統（Central nervous system,CNS）炎性脫髓鞘病變為特征的自身免疫性疾病,好發于青壯年,具有高復發率和高致殘率,治療棘手,通常造成腦組織的嚴重不可逆性損傷。MS的病因和發病機制非常復雜,由于病理取材的困難性,在體外建立了該病的動物模型——實驗性自身免疫性腦脊髓炎（Experimentalautoimmune encephalomyelitis,EAE）。MS患者和EAE動物有一個共同的特點,即發病后存在自我緩解的現象,這是大腦限制過強免疫應答的一種自我保護。這種炎癥自限性與機體產生下調免疫應答的調節性T細胞（Regulatory T cells,Treg）密切相關,而Treg的生成有賴于能夠產生免疫耐受的樹突狀細胞（Dendritic cells,DC）的誘導,因此腦組織微環境調控DC從致敏性向致耐受性轉變可能是腦脊髓炎發展轉歸的關鍵因素。

1 調節性樹突狀細胞的生物學特點

DC是機體功能最強的專職抗原提呈細胞（Antigen presenting cell,APC）,處于啟動、調控和維持免疫應答的中心環節。近年來隨著免疫耐受研究的興起,Treg被認為是負向調控免疫應答的最重要效應細胞,由于T細胞與DC之間的復雜關系進而催生了調節性DC（Regulatory dendritic cells）的發現。目前認為,體內存在著能夠下調免疫應答和維持免疫耐受的調節性DC,它們與Treg相互作用,協同調控體內免疫應答的強度、范圍和持續時間。

1.1 調節性DC的種類 調節性DC的產生與DC的成熟狀態有關,僅存在于組織原位、具有強吞噬能力,但低表達共刺激分子、尚未形成遷移至淋巴器官能力的DC稱為未成熟DC;未成熟DC攝取局部組織抗原如凋亡細胞后獲得遷移能力并呈現成熟DC的表型、分泌抑制性細胞因子但不能合成炎性細胞因子,這種過渡狀態稱為半成熟DC。一般認為未成熟DC和半成熟DC引發免疫耐受,而成熟DC誘導正向免疫應答[1,2]。許多外源性細胞因子、化學介質和特定組織微環境也可刺激DC獲得致免疫耐受特性,它們包括 IL-10、TGF-β1、TGF-β2、TNF-α、GCSF、GM-CSF、PGE2、人絨毛膜促性腺激素、活性維生素D3、胸腺基質淋巴細胞生成素、血管腸肽、肝細胞生成因子、凋亡細胞、肝基質微環境、脾基質微環境和免疫抑制劑等。誘導的調節性DC呈未成熟或半成熟樣,能夠釋放抑制性細胞因子如IL-10和TGF-β,并且表達特異性分子標志如DEC-205、ILT-3、ILT-4、PD-L1、B7-H3 和 B7-H4 等。

1.2 調節性DC誘導免疫耐受的機制 調節性DC誘導免疫耐受的機制包括:低表達共刺激分子和缺乏致炎性細胞因子（如 IL-12、IL-6、TNF-α等）,不能有效激活T細胞;分泌抑制性細胞因子 IL-10或TGF-β,發揮負性免疫調控作用;誘導或擴增Treg,Treg特異或非特異抑制T細胞反應。目前認為調節性DC與Treg的相互作用是引發或擴大免疫耐受的主要環節。調節性DC可通過合成、分泌吲哚胺2,3-加雙氧酶（indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO）和維甲酸（retinoic acid,RA）誘導產生Treg[3,4];Treg則反向調控DC的細胞表型和細胞因子表達譜,改變DC的活化、成熟和刺激T細胞增殖的能力,使DC獲得致免疫耐受功能[5,6]。因而,調節性DC與Treg之間的正反饋對于擴大或維持免疫耐受至關重要。

2 調節性DC與EAE病程進展和轉歸的關系

人MS及其動物模型EAE是一類主要由T細胞介導的自身免疫性疾病,主要發病機制是某種誘因作用下激活的T細胞穿越血腦屏障進入腦實質,經局部APC提呈的抗原再刺激分泌大量細胞因子和趨化因子,募集外周血T細胞、B細胞、單核細胞等進入炎癥部位,進一步擴大炎癥反應并導致腦組織損傷。

2.1 DC參與EAE的發病 研究表明,病變腦組織刺激致敏T細胞的APC主要為CD11c+DC[7],它們可由外周循環的單核細胞遷移分化而來[8]。此外,F4/80-CD11c+CD45hiDC在復發性EAE中還通過表位擴展誘導產生新的針對腦組織抗原的致敏T細胞[9]。目前研究腦內致敏T細胞最重要的突破是發現病變腦組織及腦脊液有大量產IL-17的T細胞（Th17）浸潤,Th17及其釋放的細胞因子IL-17在腦脊髓炎的發病過程中起關鍵作用[10-12]。Bailey等[13]報道在復發性 EAE中外周CD11b+骨髓源性DC、pDC、CD8α+DC和巨噬細胞集聚至CNS,其中骨髓源性DC促進初始T細胞活化、增殖并分化為Th17能力最強,該作用與其增強表達的TGF-β1、IL-6和 IL-23有關。Vaknin-Dembinsky等[14]進一步證實了人MS患者單核細胞來源的DC表達IL-23遠高于正常對照,提示其可強烈刺激產生IL-17。這些證據表明DC通過刺激T細胞尤其是Th17參與了EAE的發病。

2.2 調節性DC與EAE病程進展和轉歸有關 在MS患者尤其是動物模型EAE中有一個非常重要的現象,即腦脊髓炎常常可以自行緩解,這是機體限制腦內炎癥反應的一種自我保護。該現象提供了一個契機,即通過研究EAE自行緩解的原因及機制為治療或預防人MS提供理論基礎和實驗依據。目前已知EAE緩解過程中IL-17表達呈下降趨勢[15],而Treg在腦內發生聚集和擴增[16-19],說明IL-17下調和Treg上調是限制腦內炎癥反應的基本因素。由于Treg可以抑制Th17分化和 IL-17分泌,Treg對EAE轉歸的影響可能更為重要。然而研究Treg必須面對一個問題:Treg從何而來?大量資料表明Treg可由調節性DC誘導分化而來。在EAE發病過程中腦組織存在大量能夠提呈抗原的小膠質細胞和外源遷移的DC[13],它們為產生具有負向調控能力的調節性DC提供了物質基礎。因而,闡明EAE轉歸過程中腦DC是否發生了致耐受性轉變是解答腦內炎癥自限性的關鍵。

Deshpande等[20]發現CD11c+DC是 EAE中入侵CNS的主要成分之一,它們來自外周造血前體細胞,隨著疾病的進展致敏能力逐步降低。Zozulya等[21]報道大腦顯微注射TNF-α誘導的調節性DC可延緩和預防EAE,這主要是在外周啟動了IL-10+Treg的誘導和限制了Th17在腦內的產生,提示調節性DC與疾病轉歸有關。Li等[18]用MOG預先靜脈注射然后皮下免疫,發現誘導較弱的 EAE,腦中 CD11c+CD11b+DC數量增多,它們體外可抑制T細胞增殖和促進Th2及CD4+CD25+Foxp3+Treg分化,說明腦內含有具備負向調控能力的DC。Suter等[22]報道EAE小鼠CNS DC表達中等水平MHCⅡ類分子和低水平CD80分子,體外不能致敏初始T細胞并且抑制成熟DC誘導的T細胞增殖,進一步證實EAE小鼠腦內存在調節性DC。這些證據表明在EAE的發病過程中腦內存在兩類DC,一類是致炎性DC,另一類是調節性DC,它們具有不同的功能。但這兩類DC是否可以相互轉換,抑或分別屬于兩種不同的亞群有待于深入探討。

2.3 腦內調節性DC的來源 正常腦組織缺乏淋巴引流、缺乏二級淋巴器官并存在血腦屏障（Bloodbrain barrier,BBB）,可以有效地防止腦內致炎物質進入外周淋巴結,同時阻止外周循環的免疫細胞進入CNS,因而形成獨特的免疫赦免微環境。在EAE發病過程中,大量炎性細胞入侵腦組織并產生多種致炎因子,腦內微環境必然受到影響,該環境所處DC的表型和生物學功能也將隨之產生變化。免疫微環境影響DC發育的觀點目前得到了越來越多的證據支持,如曹雪濤等[23,24]發現早期的造血干細胞（Hematopoietic stem cells,HSC）在內皮型脾臟基質細胞的作用下,可以定向分化為CD11bhiIalo調節性DC;證實成熟DC并非終末細胞,在脾臟基質微環境中發生增殖并分化為調節性DC。這些結果提示腦脊髓炎微環境可能誘導DC前體或成熟DC轉變為調節性DC。

3 展望

據上所述,我們提出如下假說:神經系統微環境能促進腦內DC的再發育并形成調節性DC,DC在腦微環境作用下功能的動態變化可能是影響EAE病程進展和轉歸的重要因素。

盡管研究提示MS或EAE的疾病進展和轉歸與腦內產生調節性DC有關,但這些調節性DC的細胞來源、產生時期、產生機制及對T細胞亞群尤其是Th17和Treg的具體影響仍未闡明。以腦內調節性DC為切入點,深入探討調節性DC與EAE病程進展及轉歸的關系,有助于深刻理解EAE腦內炎癥自我局限的細胞和分子機制,為MS的預防和治療提供新的思路。

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[收稿2009-07-21 修回2009-10-27]

（編輯 許四平）

R392.12

A

1000-484X（2010）01-0034-03

①本文受國家自然科學基金項目（30770676,30872322）、山東省自然科學基金項目（ZR2009CQ017）資助

②現工作單位為泰山醫學院免疫學教研室,泰安271000

③通訊作者,E-mail:bbai@tsmc.edu.cn

何 浩（1980年-）,男,博士,講師,主要從事免疫耐受方面的研究,E-mail:hehao3000@qq.com。

·生殖免疫學·