孟 珣,沙驥超,董 震,朱冬冬
(吉林大學中日聯誼醫院 耳鼻喉-頭頸外科,吉林 長春 130033)
變應性鼻炎(Allergic Rhinitis,AR)是特應性個體接觸致敏原后由IgE介導的介質(主要為組胺)釋放,并由多種免疫活性細胞和細胞因子等參與的,鼻黏膜慢性炎癥反應性疾病。目前變應性鼻炎的發病機制占主導地位的是Th1/Th2失衡學說。但越來越多的證據顯示:Th1/Th2失衡學說并不能完全解釋變應性鼻炎的一些實驗和臨床表現。而調節性T細胞(T regular cells,Treg)與Th17細胞的發現完善了變應性鼻炎的研究,分析哮喘病人的血清[1],發現,哮喘病人存在Treg/Th17失衡。目前以明確Treg細胞具有免疫抑制作用,但是關于其發揮功能的具體信號通路尚不明確。本文將針對調節性T細胞在變應性鼻炎中的相關研究進展做一綜述。
人類上呼吸道黏膜中存在數量不等的抗原呈遞細胞(APCs),如單核細胞/巨噬細胞、樹突細胞。當吸入性變應原通過鼻黏膜上皮細胞,被抗原呈遞細胞識別、攝取,并被抗原呈遞細胞識別成可與主要組織相容性復合物(major histocompatibility complex,MHC)II結合的短肽鏈。抗原呈遞細胞將與MHCII結合的變應原呈遞給CD4+T細胞,CD4+T細胞在IL-4[2]、IL-10作用下分化為 Th2細胞,Th2細胞進一步分泌IL-4、IL-13等細胞活化因子,可促進B細胞由分泌Ig M轉化成漿細胞,大量分泌抗原特異性IgE[3]。同時IL-4又可進一步促進CD4+T細胞向Th2細胞分化。在相同變應原再次入侵人體時,將啟動速發反應,記憶性B細胞迅速增殖、分化為漿細胞,釋放大量抗原特異性IgE。Ig E以Fc受體結合區(Fc Region)與肥大細胞上FcεRI受體緊密鏈接。一個肥大細胞上可結合大量IgE,同時IgE上的Fab段可與變應原結合[4],這一過程可激活肥大細胞,導致肥大細胞發生脫顆粒,將組胺、類胰蛋白酶(tryptase)、激肽原酶 (kininogenase)、巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)等介質通過胞吐作用釋放至細胞外,引起局部炎性反應,如鼻癢、噴嚏、清水樣涕等。
目前針對變應性鼻炎的治療主要以抗組胺藥物、糖皮質激素鼻噴劑及脫敏治療為主。這些治療手段頗有成效,但脫敏治療適用人群范圍狹窄,藥物治療又具有需要長期用藥的缺點。以至于約30%的患者不能很好的控制病情。這一現狀顯示了尋求新的治療方法的重要性。Treg細胞在變應性鼻炎發病中的作用,為治療這一疾病提供了新的思路。
骨髓產生的前T細胞選擇性的遷移到胸腺,在胸腺微環境中受遺傳控制,逐步分化成熟為不同種類的T細胞。調節性T細胞可廣義的分為:天然Foxp3+調節性T細胞(n T-reg)和誘導型調節性T細胞(iTreg)。其中人類和鼠的天然Treg細胞占外周血中CD4+T細胞的5%-10%。iTreg是Treg細胞發揮免疫抑制作用的核心成員,它在控制慢性、變應性、感染性疾病中發揮著重大作用。此外調節性T細胞還存在Tr1和Th3亞型。Tr1又稱為IL-10分泌型Treg細胞,Th3可特異性分泌TGF-β。
一些觀點認為:在n Treg的分化形成過程中,樹突細胞沒有發揮作用,而是由胸腺上皮細胞中特異的抗原來表達誘導完成的[5]。相反的是,另外一種觀點認為:n Treg的分化形成過程中樹突細胞發揮著重要作用[6]。Proietto AI[7]等指出:胸腺中樹突細胞一般有 CD8loSirpαhi/+和 CD8hiSirpαlo/-兩個亞型,而只有CD8loSirpαhi/+亞型在自身陰性選擇的功能基礎上同時可誘導n Treg的產生。胸腺中的赫氏小體產生的胸腺間質淋巴蛋白(TSLP)可作用于樹突細胞,從而誘導Foxp3的表達,促進T細胞向n Treg細胞方向分化[8]。但即便是針對TSLP的作用,目前也沒有統一的觀點。有明確的證據表明肺組織和皮膚中TSLP的表達可以分別引起呼吸道變應性疾病和過敏性皮炎[9]。這暗示了TSLP并不會誘導外周血中Treg的產生。TGF-β在n Treg的分化中是否發揮作用也存在著爭議。有實驗表明:TGFβ-R1缺陷的小鼠n Treg細胞數正常[10]。但近年有人證明TGFβ-R1基因敲除小鼠在出生后的3-5天表現為n Treg缺乏,但隨著細胞對IL-2反應的代償,n Treg細胞生成逐漸增加[11]。
iTreg的分化目前已知與IDO、維甲酸、維生素E和TGF-β有關。維生素D[12]也可促進iTreg生成。存在于消化道上皮黏膜的CD103+樹突細胞可以通過維甲酸和TGF-β刺激局部Treg細胞的成熟[13,14]。皮膚樹突細胞包括朗格漢斯細胞(LCs)和真皮樹突細胞(dermal DCs)。Schwarz A[15]等證明:朗格漢斯細胞在iTreg的誘導分化中發揮作用。而Stary G[16]等進一步證明 LCs可產生 TGF-β,從而在iTreg的誘導分化中發揮作用。
IL-10,IL-27,TGF-β[17]均可誘導 Tr1細胞的產生。此外Akbari O[18]等發現:成熟肺泡樹突細胞表達的ICOSL對于誘導Tr1細胞同樣重要。若抑制肺泡樹突細胞ICOSL的表達,Tr1的產生將會受到抑制。Ito T等[19]發現若外周血中成熟樹突細胞ICOSL的表達可以誘導Tr1產生。
目前,研究發現哮喘與特異性皮炎患者的血清IgE、嗜酸性粒細胞、IFN-γ水平與 Foxp3表達水平成反比,且Foxp3+/CD4+比例顯著較健康對照人群低[20]。在變應性鼻炎患者接受系統免疫治療后,臨床癥狀減輕,而其局部鼻黏膜FOXP3+CD25+CD25-T 細胞增多[21]。
Treg細胞抑制抗原特異性免疫應答主要通過4條途徑。①抑制抗原呈遞細胞如樹突細胞功能,從而抑制效應性T細胞功能。②抑制Th1/Th2細胞。③抑制抗原特異性IgE生成,并誘導產生IgG4。④抑制肥大細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞功能。⑤與固有組織細胞交互作用,控制組織重塑[22]。
樹突細胞作為抗原提呈細胞,與Treg細胞具有緊密關系。樹突細胞可調控Treg細胞的分化成熟,Treg細胞也可影響抗原呈遞細胞包括樹突細胞的成熟及功能。將Treg細胞、CD4+T細胞與抗原提成細胞共培養,可發現Treg細胞可抑制 CD4+細胞的增殖[23]。Treg細胞的 LAG-3和CTLA-4與樹突細胞上相應受體結合,可抑制樹突細胞成熟。同時,CTLA-4與樹突細胞q表達的CD80或CD86相互作用,可促進IDO的表達。IDO是一種有效的免疫抑制分子,它可誘導色氨酸分解代謝為細胞凋亡前體代謝產物[24]。IL-10,TGF-β和IL-35均與Treg的免疫抑制作用相關。這三種細胞因子的功能有相同之處,并且也各有特點。一般認為Th1/Th2細胞的分化與所處的細胞因子環境密切相關,Treg細胞通過產生起調節作用的細胞因子(IL-10,TGF-β和IL-35)調控Th1/Th2細胞的分化方向,從而控制自身反應或直接對效應T細胞產生抑制作用。但另外也有觀點認為,IL-10僅僅是通過調節Treg細胞的分化成熟來參與Treg細胞的免疫抑制作用的。鼠Foxp3+Treg細胞可優先表達IL-35,但激活的效應T細胞并不表達IL-35。體外實驗以證明:被激活發揮免疫抑制作用的Treg細胞對于IL-35的表達顯著升高,但IL-35在免疫抑制作用中扮演什么樣的角色?這一信號通路尚不明確。此外人類Treg細胞可通過粒酶A作用于目標細胞,產生細胞毒作用從而進行免疫抑制。Kearley等[25]也證明了Treg細胞可通過控制氣道上皮的組織重塑和粘液分泌過多,而控制哮喘癥狀。
值得注意的是:Th3細胞同時具有輔助型T細胞(Th)功能,和下調Th1細胞水平的功能。它可特異性分泌TGF-β,同時也可分泌少量IL-4和IL-10。TGF-β可以作為免疫抑制因子抑制Ig M,IgG1,IgG2a和IgG3的分泌。但TGF-β也可作為免疫激活因子,誘導B細胞分泌Ig A。所以有觀點認為,Th3細胞不能歸類于Treg細胞亞型的一種。正如,Th1細胞分泌干擾素-γ(IFN-γ)可抑制 Th2增殖[26],Th2生成的IL-4可以抑制 Th1分化和分泌IFN-γ[27]。Th-17可分泌IL-17抑 制 Th1 分 化[28]。而 Th1、Th2、Th17 均可 分 泌IL-10[29]。IL-10作為免疫抑制因子,可以抑制多種T細胞的分化和細胞因子生成。也就是說Th細胞具有免疫激活作用之外也有免疫抑制作用。而Treg細胞區別于Th細胞之處在于,它僅有免疫抑制功能。
目前,Treg細胞的免疫抑制作用信號通路尚不明確,但已知它與抗原呈遞細胞和效應性T細胞具有緊密聯系。在被結核分枝桿菌感染的人和鼠的肺組織中,Treg細胞含量明顯高于健康對照[30]。這表明Treg細胞的增多使機體面臨免疫力下降,感染風險上升的問題。但也從另一面啟發我們:是否可以尋找到分枝桿菌的特異性分子去刺激Treg,引起Treg細胞可控范圍內的增多,從而達到治療變應性疾病的目的?進一步,是否可以從抗原呈遞細胞上找到一個特異位點,通過皮下注射或鼻噴等途徑,激活抗原呈遞細胞,從而引發Treg細胞增殖?可以預見,通過Treg細胞調控機體免疫狀態將是未來變應性鼻炎治療手段研究的重點。
[1]Shi YH,Shi GC,Wan HY,et al.Coexistence of Th1/Th2 and Th17/Treg imbalances in patients with allergic asthma[J].Chin Med J(Engl),2011,124(13):1951.
[2]Banchereau J,Briere F,Caux C,et al.Immunobiology of dendritic cells[J].Annu Rev Immunol,2000,18:767.
[3]Shaaban R,Zureik M,Soussan D,et al.Rhinitis and onset of asthma:a longitudinal population-based study[J].Lancet,2008,372(9643):1049.
[4]Nakanishi K.Basophils are potent antigen-presenting cells that selectively induce th2 cells[J].Eur J Immunol,2010,40(7):1836.
[5]Aschenbrenner K,D’Cruz LM,Vollmann EH,et al.Selection of Foxp3+regulatory T cells specific for self antigen expressed and presented by Aire+ medullary thymic epithelial cells[J].Nat Immunol,2007,8(4):351.
[6]Ziegler SF,Liu YJ.Thymic stromal lymphopoietin in normal and pathogenic T cell development and function[J].Nat Immunol,2006,7(7):709.
[7]Proietto AI,van Dommelen S,Zhou P,et al.Dendritic cells in the thymus contribute to T-regulatory cell induction[J].Proc Natl Acad Sci USA,2008,105(50):19869.
[8]Watanabe N,Wang YH,Lee HK,et al.Hassall’s corpuscles instruct dendritic cells to induce CD4+CD25+regulatory T cells in human thymus[J].Nature,2005,436(7054):1181.
[9]Yoo J,Omori M,Gyarmati D,et al.Spontaneous atopic dermatitis in mice expressing an inducible thymic stromal lymphopoietin transgene speci?cally in the skin[J].J Exp Med,2005,202(4):541.
[10]Curotto de Lafaille MA,Lafaille JJ.Natural and adaptive foxp3+regulatory T cells:more of the same or a division of labor[J].Immunity,2009,30(5):626.
[11]Liu Y,Zhang P,Li J,et al.A critical function for TGF-beta signaling in the development of natural CD4+CD25+Foxp3+regulatory T cells[J].Nat Immunol,2008,9(6):632.
[12]Lloyd CM,Hawrylowicz.Regulatory T cells in asthma[J].Immunity,2009,31(3):438.
[13]Coombes JL,et al.A functionally specialized population of muco-sal CD103+DCs induces Foxp3+regulatory T cells via a TGF-beta and retinoic acid-dependentmechanism [J].J Exp Med,2007,204(8),1757.
[14]Sun CM,et al.Small intestine lamina propria dendritic cells promote de novo generation of Foxp3 T reg cells via retinoic acid[J].J Exp Med,2007,204(8):1775.
[15]Schwarz A,Noordegraaf M,Maeda A,et al.Langerhans cells are required for UVR-induced immunosuppression[J].J Invest Dermatol,2010,130(5):1419.
[16]Stary G,Klein I,Bauer W,et al.Glucocorticosteroids modify Langerhans cells to produce TGF-βand expand regulatory T cells[J].J immunol,2010,186(1):103.
[17]Awasthi A,Carrier Y,Peron JP,et al.A dominant function for interleukin 27 in generating interleukin 10-producing anti-inflammatory T cells[J].NatImmunol,2007,8(12):1380.
[18]Akbari O,Freeman GJ,Meyer EH,et al.Antigen-specific regulatory T cells develop via the ICOS-ICOS-ligand pathway and inhibit allergen-induced airway hyperreactivity[J].Nat Med,2002,8(9):1024.
[19]to T,Yang M,Wang YH,et al.Plasmacytoid dendritic cells prime IL-10-producing T regulat cells by inducible costimulator ligand[J].J Exp IMed,2007,204(1):105.
[20]Orihara K,Narita M,Tobe T,et al.Circulating Foxp31CD41 cell numbers in atopic patients and healthy control subjects[J].J Allergy Clin Immunol,2007,120(4):960.
[21]Radulovic S,Jacobson MR,Durham SR,et al.Grass pollen immuno-therapy inducesmn Foxp3-expressing CD41 CD251 cells in the nasal mucosa[J].J Allergy Clin Immunol,2008,121(6):1467-72,e1.
[22]Akdis M,Blaser K,Akdis CA.T regulatory cells in allergy:no-vel concepts in the pathogenesis,prevention,and treatment of allergic diseases[J].J Allergy Clin Immunol,2005,116(5):961.
[23]Groux H,O'Garra A,Bigler M,et al.A CD4+ T-cell subset inhibits antigen-specific T-cell responses and prevents colitis[J].Nature,1997,389(6652):737.
[24]de Jong EC,Vieira PL,Kalinski P,et al.Microbial compounds selectively induce Th1 cell- promoting or Th2 cell-promoting dendritic cells in vitro with diverse th cell-polarizing signals[J].J Immunol,2002,168(4):1704.
[25]Kearley J,et al.CD4+CD25+regulatory T cells reverse established allergic airway in?ammation and prevent airway remodeling[J].J.Allergy Clin.Immunol,2008,122(3):617.
[26]Gajewski TF,Fitch FW.Anti-proliferative effect of IFN-gamma in immune regulation.I.IFN-gamma inhibits the proliferation of Th2 but not Th1 murine helper T lymphocyte clones[J].J Immunol,1988,140(12):4245.
[27]Brinkmann V,Geiger T,Alkan S.Interferon alpha increases the frequency of interferon gamma-producing human CD4+ T cells[J].J Exp Med,1993,178(5):1655.
[28]Park H,Li Z,Yang XO,et al.A distinct lineage of CD4 T cells regulates tissue in?ammation by producing interleukin 17[J].Nat Im-mun,2005,6(11):1133.
[29]Jankovic D,Kullberg MC,Feng CG,et al.Conventional T-bet(+)-Foxp3(-)Th1 cells are the major source of host-protective regula-tory IL-10 during intracellular protozoan infection[J].J Exp Med,2007,204(2):273.
[30]施華萍,蔡 龍,周紅娟.結核病患者外周血淋巴細胞亞群的檢測[J].中國實驗診斷學,2008,12(9)1119.