老年人 Treg細胞的變化與老年疾病

王勝軍 朱晨露

機體免疫系統進行性減退是人體衰老的生理變化之一,它涉及免疫系統的各個成分,例如 T細胞、B細胞、NK細胞、單核細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞、粒細胞和紅細胞等。而這種變化很可能增加老年人群的感染性疾病、惡性腫瘤以及自身免疫性疾病的發病率。關于免疫系統老化與老年疾病關系的研究雖鮮有報道,但關于 T淋巴細胞,特別是 CD4+T細胞的變化與這些疾病關系的研究得到了相對一致的結果[1-3]。調節性 T細胞(regulatory T cells,Treg)是機體維持自身耐受的重要成分。CD4+CD25+Foxp3+Treg細胞來源于胸腺,其主要功能是抑制自身反應性 T細胞,其作用是通過 Treg-T效應細胞(Teff)之間的直接接觸方式實現的。已有研究證明,人和小鼠的 Treg細胞可抑制Teff細胞的增殖,減弱其活化并降低其細胞因子的分泌[4]。由于許多疾病都與 Treg細胞的質或量的改變有密切關系,人們推測機體發生衰老時,Treg細胞的生成和功能會發生變化,而這種變化可能與老年人疾病的發生發展密切相關。

在對老齡 Balb/c小鼠體內CD4+CD25+Foxp3+Treg細胞進行研究時發現,老齡小鼠外周血CD4+T細胞比例下降,CD4+CD25+T細胞的比例增高。與幼齡小鼠相比,老齡小鼠脾、淋巴結中總CD4+T細胞無顯著性差異,但CD4+CD25+T細胞的比例增高。進一步研究發現,老齡小鼠初始性T細胞 (CD45RBhighCD62LhighCD44low)減少,記憶性 T細胞(CD45RBlowCD62LlowCD44high)增加。通過測定 Vβ家族和細胞表面分子,表明老齡小鼠外周血 CD4+CD25+Treg細胞的 TCR組成成分發生改變。此外,CD4+CD25+Treg細胞具有抑制 Teff細胞增殖的作用,但老齡小鼠 Treg細胞體外抑制Teff細胞分泌 IL-2的作用以及體內抑制致敏 T淋巴細胞遲發型超敏反應的作用顯著下降[5-6]。小鼠胸腺 T細胞分化能力降低早于其胸腺萎縮。業已表明,與幼鼠相比,老齡小鼠胸腺中 CD4+CD25+Foxp3+Treg細胞數量顯著下降,但其占胸腺 CD4單陽性細胞的比例增加。此研究結果說明相對于胸腺中其他細胞,Treg細胞更耐受衰老[6-7]。

最近,有關人 Treg細胞與衰老的研究顯示,老年人與青年人外周血具有相似的調節性 T細胞的數量,且其 CD25和 Foxp3的表達量相似。根據 CD45RA標記將 Treg分為初始性 CD45RA+和記憶性CD45RA-兩型,發現在老年人體內,記憶性 CD4+Foxp3+T細胞(CD45RA-)的數量增高。眾所周知,胸腺在人性成熟時即開始萎縮,那么老年人是如何維持與青年人相似的 CD4+Foxp3+T細胞數量呢?研究顯示,CD4+Foxp3+T細胞與CD4+Foxp3-T細胞相比,具有高水平的 IL-2/15Rβ鏈,此鏈在 CD4+Foxp3+Treg細胞的 IL-2和 IL-15信號通路中發揮重要作用,能夠輔助T細胞的活化。有人測定了老年人和青年人 Treg細胞 IL-2/15Rβ鏈的表達情況,結果老年人與青年人 Treg細胞上的 IL-2/15Rβ鏈表達無差異,說明有可能老年人 CD4+Foxp3+T細胞 IL-2,IL-15信號通路的正常維持,使得這群細胞數量并未受衰老而影響[8]。然而,也有研究表明老年人外周循環中 CD4+Foxp3+Treg細胞的比例升高,且未檢測到其表達特殊的歸巢受體,排除歸巢過程改變導致 Treg細胞比例升高的可能。該項研究認為,Treg細胞也可能來源于外周 CD4+CD25-T細胞,因為在小鼠或人,TGF-β都可誘導 CD4+CD25-Foxp3-T細胞轉變為 Foxp3+的Treg細胞。這種轉變是否穩定,除TGF-β之外,是否還需要其他細胞因子的參與,有待進一步研究追溯[9]。

Treg細胞功能的研究顯示,年輕人與老年人 CD4+CD25+T細胞對 Teff細胞分泌 IL-10的抑制作用不同,當老年人 CD4+CD25+Foxp3+T細胞與 CD4+CD25-T細胞以 1∶1共培養時,后者分泌 IL-10的能力抑制最為明顯。然而也有在CD4+CD25+T細胞存在的條件下,Teff細胞分泌 IL-10量增加的研究報道。小鼠的研究表明,CD4+Foxp3+Treg細胞在淋巴結和脾等次級淋巴組織的數量增加,占總CD4+T細胞的 30%,與衰老有關。CD4+Foxp3+Treg能夠浸潤到腫瘤組織和炎癥組織,這說明大量CD4+Foxp3+Treg細胞可被招募到炎癥部位作為調節因子。由此可見,衰老時 CD4+Foxp3+Treg細胞大量存在,抑制 CD4+CD25-T細胞分泌 IL-10的作用增強,這對炎癥的控制是不利的。人們推測老年人體內存在較多 Treg細胞,抑制 Teff細胞分泌 IL-10的作用增強,可能是老年人敗血癥發病率和死亡率增加的部分原因[10]。

關于 Treg細胞功能相關標志物如 GITR、CTLA-4或 PD-1等的研究表明,與幼鼠相比,這些標志物在老齡小鼠 Treg細胞的表達無變化或稍有增加。且比較健康老年人和青年人外周循環中的 Treg細胞發現,與 Treg細胞功能相關的分子如CD27、PD-1、TGF-β或顆粒蛋白酶A和B表達并無明顯不同。也有研究表明,在老齡小鼠的其他組織中,CD4+Foxp3+Treg細胞較幼鼠體內Treg細胞表達更多的活化標志物CD69,而血液中 CD69+Treg細胞卻減少,說明活化的 Treg細胞在老齡小鼠組織中積聚。研究還發現,老齡宿主 Treg細胞 CD27和 CCR7表達水平下降,表明 Treg細胞的分化增強。這些結果都表明,Treg細胞在老齡宿主組織中活性更強。老齡宿主 Treg細胞調節作用發生的變化是否與其功能標志物有關還有待進一步研究[10]。

老齡機體 T細胞應答能力下降,既有固有缺陷的原因,也涉及激活和調節機制之間平衡失調。老年人體內功能性 Treg細胞發生的變化可能導致了老齡宿主免疫應答能力的減弱。由于感染性疾病、自身免疫性疾病、腫瘤等不同疾病的內環境不同,其確切的機制也各異。對于 Treg細胞與老齡化相關疾病的關系有待進一步研究探討。先前的研究結果存在一些不一致性,可能是由于用于篩選 Treg細胞的特征性標志物不同 (如 CD 25+或Foxp3+);也可能是由于表型測定的技術不同或者選擇研究人群的標準(如平均年齡,或者健康受試者標準)不同所造成。一些慢性炎癥性疾病如風濕性疾病、巨細胞動脈炎更易發生于老年人,而且隨年齡的增加,代謝性疾病如動脈粥樣硬化、2型糖尿病發病率增加,且老年人感染的自發性復發率高,部分是由于抗炎和促炎因子平衡失調造成的。因此,針對 Treg細胞數量或活性的治療,可能是提高老年人免疫狀態、增強抵抗力的關鍵所在。

[1]Linton PJ,Dorshkind K.Age-related changes in lymphocyte development and function[J].Nat Immunol,2004,5(2):133-139.

[2]Eaton SM,Burns EM,Kusser K,et al.Age-related defects in CD 4 T cell cognate helper function lead to reductions in humoral responses[J].JExp Med,2004,200(12):1613-1622.

[3]Haynes L,Eaton M,Burns EM,et al.New ly generated CD4 T cells in aged animals do notexhibit age-related defects in response to antigen[J].JExp Med,2005,201(6):845-851.

[4]王勝軍,許化溪,楊勝利.CD4+CD25+調節性 T細胞[J].細胞生物學雜志,2005,27(1):61-65.

[5]Kovaiou RD,Grubeck-Loebenstein B.Age-associated within CD 4+T cells[J].Immunol Lett,2006,107(1):8-14.

[6]Zhao L,Sun L,Wang H,et al.Changes of CD 4+CD 25+Foxp 3+regulatory T cells in aged Balb/c mice[J].J Leukoc Biol,2007,81(6):1386-1394.

[7]Sun Y,Li H,Langnas AN,et al.Altered allogeneic immune responses in middle-aged mice[J].Cell Mol Immunol,2004,1(6):440-446.

[8]Hwang KA,Kim HR,Kang I.Aging and human CD 4(+)regu latory T cells[J].Mech Aging Dev,2009,130(8):509-517.

[9]Wan YY,Flavell RA.The roles for cytokines in the generation and maintenance of regulatory T cells[J].Immunol Rev,2006,212:114-130.

[10]Lages CS,Suffia I,Velilla PA,et al.Functional regulatory T cells accumulate in aged hosts and promote chronic in fectious disease reactivation[J].J Immunol,2008,181(3):1835-1848.