調節性T細胞在慢性阻塞性肺疾病中的免疫調節作用

錢曉君 張 雪 朱代峰 榮光生

調節性T細胞在慢性阻塞性肺疾病中的免疫調節作用

錢曉君 張 雪 朱代峰 榮光生

調節性T細胞；慢性阻塞性肺疾病；免疫失衡；氣道炎癥

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是呼吸系統最重要的慢性疾病之一，目前已成為世界第四大死亡疾病，每年因COPD死亡的人數在不斷增加[1]。COPD的特點為氣流持續受限，多種細胞如中性粒細胞、巨噬細胞、T淋巴細胞和上皮細胞以及炎癥介質參與氣道炎癥反應，造成肺實質破壞。研究認為固有免疫和獲得性免疫共同參與了COPD的發生、發展[2]。CD4+T細胞是獲得性免疫的一個關鍵成分，調節性T細胞(regulatory T cell,Treg)是CD4+T亞群中一類有免疫抑制功能的細胞，可避免自身或非自身抗原的活化，在調節機體免疫功能和預防自身免疫性疾病發揮重要作用，破壞Treg調節機制可能導致COPD的發展和持續炎癥反應[3]。本文就Treg的特征及其在COPD中的可能作用機制做簡要綜述。

1 Treg的基本特征

1.1 來源與分化 Treg是以負免疫調節功能為主的CD4+T細胞亞群[4]，一般認為它直接起源于胸腺或從外周淋巴器官中發育而來，在小鼠和正常人外周血和脾臟組織中占CD4+T細胞數量的5%～10%。根據Treg的來源不同分為自然性Treg (nTreg)和誘導性Treg(iTreg)。nTreg在胸腺中發育，是天然生成的CD4+CD25+Treg，其抑制作用主要通過細胞與細胞直接接觸產生；iTreg來源于外周，是CD4+T細胞接受抗原或細胞因子刺激后誘導產生，其抑制作用主要通過分泌細胞因子產生。兩類Treg都可通過抑制潛在的自身免疫應答，在維持免疫耐受和調控抗感染免疫中發揮重要作用[5]。

1.2 表面標記物 Treg有許多表面分子標記物，如叉頭翼狀螺旋轉錄因子(Foxp3)、Toll樣受體、細胞程序性死亡分子-1、細胞毒T淋巴細胞相關抗原4(CTLA-4)、白細胞共同抗原CD45、L-選擇素和白介素2受體β鏈抗體等。Foxp3屬于叉頭樣轉錄因子家族，具有調節T細胞分泌細胞因子的能力，Foxp3缺陷的小鼠不能形成CD4+CD25+Treg。Foxp3是Treg分化及功能的關鍵性轉錄調控蛋白，且Foxp3僅在CD4+CD25+T細胞中表達，在天然CD4+CD25+T細胞和非成熟的胸腺細胞中不表達，在B細胞和CD8+T細胞中也無明顯表達，因此Foxp3被廣泛用于特征性標記Treg[6]。Foxp3在體外可抑制其它T細胞的增殖，在體內能抑制自發免疫病的發生及炎性腸病的發展，當Foxp3缺失或者Foxp3基因發生突變時，會產生嚴重的自身免疫性疾病[7]。

1.3 免疫機制 Treg主要通過抑制自身反應性T細胞、抗原遞呈細胞(APCs)及效應性T細胞的功能(Teff)發揮免疫抑制作用，主要表現為：①Treg在外周通過抑制自身反應性T細胞的活性來維持自身免疫耐受，Foxp3表達減少影響Treg的發育，打破Treg與自身反應性T細胞的平衡，使得自身反應性T細胞和自身抗原的親和力降低，不能被激活，引起免疫失衡[8]；②Treg表面高表達CTLA-4，CTLA-4與APCs上表達的CD80和CD86共刺激分子間的相互作用促使樹突狀細胞表達吲哚胺2,3雙加氧酶，使色氨酸合成受阻，從而抑制T細胞的增殖與分化，調節機體免疫功能[9]；③Treg和Teff細胞競爭結合IL-2，與IL-2結合可促進Treg自身增殖、分化，分泌炎癥因子IL-10和TGF-β，抑制Teff細胞的功能，并通過前凋亡因子Bim介導的途徑誘導Teff凋亡，失去免疫抑制作用[10]。

1.4 Treg和Th17 Th17也是CD4+T細胞的一個亞群，CD4+T細胞在TGF-β和IL-6的共同誘導下分化為Th17，主要分泌IL-17、IL-21、IL-22等細胞因子參與炎癥反應和自身免疫性疾病[11]。原始T細胞向Treg和Th17的分化通過不同的細胞因子及信號途徑進行調節,并通過相關轉錄因子來介導Treg和Th17細胞的平衡。已有研究表明IL-6可通過信號轉導與轉錄激活子3(STAT3)誘導產生IL-21，在TGF-β存在條件下，IL-21促進Th17分化抑制Foxp3+Treg的分化；而IL-2能夠促進Foxp3+Treg增殖，通過SATA5介導的信號途徑抑制Th17的分化[12]。Th17具有強大的促炎作用，介導免疫耐受的Treg與介導炎癥反應的Th17細胞在功能上相互拮抗，在分化過程中密切相關，兩者之間的平衡可維持體內的免疫穩態，當機體功能異常時常可表現出Treg/Th17失衡，引起一系列炎癥反應損傷機體，導致疾病的發生、發展[13]。

2 Treg與COPD

COPD的發生與氣道慢性炎癥密切相關，長期暴露于香煙煙霧刺激易形成肺氣腫，吸煙是COPD發生的重要危險因素。吸煙者體內有一定程度的T細胞激活，在吸煙的重度COPD患者肺內存在CD4+T淋巴細胞的寡克隆現象，提示CD4+T細胞在COPD的發病中有重要作用[14]。已經觀察到與不吸煙的健康者相比，吸煙COPD患者的外周血、肺泡灌洗液中CD4+T的數目明顯增加[15]。那么Treg作為CD4+T細胞的一個亞群，Treg在COPD患者肺內可能發生變化并影響其發生、發展。根據Treg的免疫學功能推測，COPD患者體內Treg的數量應該是減少的，檢測吸煙COPD患者的外周血、肺泡灌洗液，發現Foxp3+Treg比例和Foxp3的mRNA表達均明顯減少，這說明吸煙COPD患者的Treg功能可能已經鈍化或者失去調節功能，在香煙煙霧等慢性刺激下，COPD患者體內Treg下調及自身抗原暴露啟動自身免疫應答，機體免疫調節功能降低，導致機體對香煙煙霧刺激的炎癥放大，且炎癥反應可在戒煙后持續存在，進一步導致體內免疫失衡[16]。但是肺功能正常的吸煙者體內T細胞可因Treg上調被抑制，表明吸煙COPD患者體內Treg功能失活，不能有效抑制T細胞激活，T細胞在體內過度活化、增殖，進而造成肺組織損傷及肺氣腫發生[17]。COPD患者肺內Treg功能異常，使得Treg/Th17比例失衡，可能促進肺內Th17釋放IL-17，IL-17刺激上皮細胞、成纖維細胞及氣道平滑肌細胞分泌趨化因子CXCL1、CXCL2、CXCL5、CCL2、CCL5、CX3CL1等募集中性粒細胞和巨噬細胞，促進氣道炎癥反應，致使大量的彈性蛋白溶解和肺氣腫的形成，同時可通過釋放中性粒彈性蛋白酶和基質金屬蛋白酶9、12及相關細胞因子等加重肺組織的破壞[18]。Treg/Th17比例失衡可導致COPD患者體內出現持續炎癥反應[19]。

有學者提出COPD可能是一種具有自身免疫性質的疾病，COPD患者體內普遍存在針對肺氣道上皮和內皮細胞的IgG抗體，在香煙煙霧等刺激下，COPD患者體內可出現特異性免疫，激活產生自身反應性T細胞或自身抗體，啟動自身免疫應答[20]。Treg與自身免疫性疾病的發生密切相關，在機體內充當“保護性記憶細胞”的角色，幫助免疫系統避免攻擊自身的分子、細胞和器官[21]。當Treg接觸到外周組織中的自身抗原后可被激活，繼而增殖，分化形成了更有效的自身免疫抑制細胞，這些活化的Treg可保留在靶組織中，當再次遭遇相同的抗原時，可通過分泌IL-10、IL-35及TGF-β等抗炎因子減輕自身免疫反應，而COPD患者血清中IL-6、IL-23和IL-1β水平顯著升高，這些促炎細胞因子亦可抑制Foxp3的表達和Treg的作用[22,23]。動物實驗已顯示輸注Treg可能預防和控制自身免疫性疾病[24]。Yang等[25]研究發現COPD患者吸入糖皮質激素聯合β2受體激動劑(沙美特羅氟替卡松)后，其外周血中Foxp3+Treg比例增高，但是仍低于正常健康人。Profita等[26]發現吸入超長效β2受體激動劑(茚達特羅)和(或)抗膽堿能藥物(噻托溴銨)的COPD患者外周血單個核細胞中Treg比例上升。故針對Treg的靶向治療可能為COPD患者的治療提供新的途徑。

綜上所述，Treg在維持機體免疫平衡中起重要作用。COPD患者體內Treg數量下調、Treg/Th17比例失衡與COPD的發生、發展及預后密切相關，進一步研究Treg的分化過程和免疫調節機制，可更加深入了解COPD的發病機制。通過調節COPD患者體內Treg的變化可能為治療COPD提供免疫新策略。

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(2014-11-19 收稿 2015-01-09修回)

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