樹突狀細胞在腸道黏膜免疫穩態中的作用①

劉 美 趙 敏 王 鵬 綜述 劉冬妍 審校

(中國醫科大學附屬盛京醫院實驗研究中心，沈陽110004)

樹突狀細胞在腸道黏膜免疫穩態中的作用①

劉 美 趙 敏 王 鵬②綜述 劉冬妍 審校

(中國醫科大學附屬盛京醫院實驗研究中心，沈陽110004)

樹突狀細胞(Dendritic cells,DCs)是抗原提呈作用最強的專職抗原提呈細胞，被認為是連接特異性免疫應答和非特異性免疫應答的橋梁，并且可決定機體特異性免疫應答的類型，在腸道黏膜穩態中扮演著極其重要的角色。腸道DCs具有多種類型，不同類型的DCs功能不同。DCs與周圍環境中的多種細胞因子相互作用影響腸道的免疫應答和免疫耐受。DCs在腸道疾病中起關鍵作用，影響腸道疾病的發生和發展，臨床上DCs已成為多種疾病的治療靶點。本文對DCs的生物學特性、在腸道免疫耐受和免疫應答中的作用及在臨床上的應用進行綜述。

1 腸道DCs的生物學特性

DCs起源于骨髓前體細胞，經過一系列發育分化為不同亞群，即單核樣DCs、漿細胞樣DCs(plasmacytoid DCs，pDCs)及經典 DCs(conventional DCs，cDC)[1]。腸道DCs分布在腸道固有層(Lamina propria，LP)和腸道相關淋巴組織中，包括派爾集合淋巴結(Peyer′s patches，PPs)、腸道孤立淋巴結(Isolated lymphoid follicles，ILFs)和遠端的腸系膜淋巴結中(Mesenteric lymph nodes，MLNs)。在不同部位DCs暴露在不同的抗原下，有不同的類型、起源和循環特性。依據DCs表面標記將LP中的DCs分為CD11chiCD103+CD11b+CX3CR1-和CD11cintCD103-CD11b+CX3CR1+；又根據表達的CD11b和CD103，進一步將DCs (CD11c+CX3CR1-細胞) 分為CD11b+CD103+、CD11b-CD103+和CD11b-CD103-[2]。多種轉錄因子如BATF3、IRF8、Id2和IRF4等參與DCs分化，如轉錄因子IRF8參與CD8a+和CD11b-CD103+DCs的分化發育，IRF4對于腸道LP的 CD11b+CD103+DCs的分化發育亦起重要作用[3-5]。

DCs是機體內抗原提呈能力最強的專職抗原呈遞細胞，與其他的抗原呈遞細胞，如B淋巴細胞和單核巨噬細胞(macrophages)相比，唯有DCs可以通過活化初始T淋巴細胞激活初始的免疫應答，進而調控免疫反應和免疫耐受。DCs主要通過以下途徑識別和攝取抗原：①通過上皮細胞間隙與腸腔內的抗原和微生物直接接觸；②PP結頂部的M細胞可將近乎完整的顆粒性抗原運輸至PP結內的DC;③杯狀細胞可以形成運送低分子量可溶性抗原的通道，將腸腔內的抗原運送到LP的CD103+DCs[6]；④CX3CR1+DCs通過其樹突突入腸腔，不斷獲取正常菌群和腸道微生物[7]；⑤CD103+DCs可移行至上皮基底膜，直接攝取腸腔中的抗原[8]；⑥腸上皮細胞生成 Fc受體(fetal Fc receptor，FcRn)結合免疫球蛋白和(或)抗原抗體復合物，傳遞至DCs。攝取抗原DCs逐漸發育成熟，在一系列信號分子如CD40/CD40L等作用下移行至PP結和MLN中，激活T細胞觸發免疫反應。CD103+DCs是主要的移行DCs，無論在靜息狀態還是在炎性狀態下，DCs移行均依賴CCR7，CCR7與其配體結合，促進DCs在體內和體外的趨化作用[9]。

2 腸道中DCs與其他細胞的相互作用

腸道中的DCs通過與其他細胞的相互作用發揮免疫效應。腸道上皮細胞(Intestinal epithelial cells，IECs)與腸黏膜DCs位置較近，影響DCs在腸道的分布，并決定黏膜DCs的特異性。IECs可以產生胸腺漿膜淋巴素(Thymic stromal lymphopoietin，TSLP)、視黃酸(Retinoic acid，RA)和TGF-β誘導CD103+DCs的產生和調節DCs的功能[10,11]。IECs產生的趨化因子可以促進DCs的移行，此外腸道細菌可通過IECs直接或者間接影響DCs的功能。

DCs分泌的多種細胞因子或膜分子促進不同的T細胞分化。多種病原微生物刺激不成熟的DCs產生IL-12，從而促進初始CD4+T細胞分化成為Th1細胞，IL-12還可以促進初始Th細胞產生IFN-γ，進一步刺激Th1細胞介導的免疫應答[12]。DCs分泌的IL-6和IL-23可以誘導Th17分化，促進Th17細胞分泌IL-17和IL-22[13]。DCs被IECs產生的TSLP激活后[10]，將分泌大量 RA、TGF-β和IL-10，這些因子促進初始CD4+T細胞分化為Foxp3+Treg調節性T細胞，發揮免疫抑制作用，誘導免疫耐受。正常生理條件下，DCs通過對腸道共生菌如梭狀芽胞桿菌和脆弱類桿菌的耐受，進而持續活化Treg細胞，促進Treg細胞分化[14]。RA促進 CD4+T細胞表達歸巢受體α4β7和CCR9,促進CD4+T細胞歸巢。DCs還可以釋放吲哚胺2,3-雙加氧酶(Indoleamine 2,3-dioxygenase，IDO)，它誘導Foxp3+Treg調節性T細胞發育，但抑制T細胞增生和Th17細胞的生成以及炎性細胞因子IL-17、IFN-γ、IL-10和IL-4釋放[11]。

DCs與B細胞的活化、增殖和發揮生物學作用密切相關。DCs可以通過分泌細胞因子和RA激活B細胞產生IgA和促進IgA類型轉換[15，16]；還可以通過TLR5與腸道細菌鞭毛蛋白—flagellin結合，刺激DCs分泌腫瘤壞死因子家族B細胞活化因子(B cells-activating factor of the TNF family,BAFF)、增殖誘導配體(Aproliferation inducing ligand,APRIL)和細胞因子激活B細胞，促進B細胞分化和生存[17]，產生IgA。并且DCs與B細胞產生的SIgA亦密不可分：腸黏膜固有層DCs識別SIgA[18]，并中和SIgA，固定SIgA在其表面；SIgA結合微生物后被DCs識別，有利于病原微生物清除；SIgA通過與黏膜DCs的相互作用介導抗炎癥功能[19]，通過調節DCs的活化調節黏膜免疫應答，誘導DCs在腸道的遷移以便發揮其生物學作用[20]。DCs產生的RA，還誘導B細胞產生腸道歸巢受體CCR9 和 α4β7，促進B細胞的歸巢，并促進B細胞轉化為調節性B細胞(regulatory B cells，Bregs)[21]。

3 DCs調節腸道免疫耐受和免疫應答

腸道DCs能誘導對致病微生物適應性的免疫應答并對食物抗原和共生菌的免疫耐受，對維持腸道免疫穩態具有重要意義。在靜息狀態下，腸道DCs主要為耐受性的DCs(tolerogenic DCs，tolDCs)。tolDCs主要通過誘導Foxp3+Treg發揮免疫抑制作用。tolDCs表達低水平的共刺激分子CD80和CD86，其表面表達程序死亡配體1(Programmed death ligand 1,PD-L1)和程序死亡配體2(Programmed death ligand 2，PD-L 2)與T細胞表面的PD-1相互作用，介導免疫抑制[22]。tolDCs分泌大量的細胞因子IL-10 和TGF-β，IL-10能夠抑制炎性細胞因子IL-12、TNF-α和IFN-γ的分泌，IL-10可以維持Treg細胞的存活[22,23]，對維持腸道穩態至關重要。除細胞因子外，DCs分泌多種生物活性物質誘導耐受，DCs分泌RA，除可以誘導tolDCs產生，同TGF-β共同作用還可以誘導DCs歸巢。tolDCs誘導的免疫耐受過程包含多種分子信號機制，如STAT3 信號通路的活化促進DCs分泌IL-10進而誘導耐受；在NF-κB信號通路中，NF-κB蛋白-p50可以促進IDO的形成同時抑制炎性細胞因子IFN-γ、IL-1β和IL-18分泌發揮免疫抑制效應；Wnt信號通路主要通過釋放轉錄因子β-catenin誘導 tolDCs產生[24]。DCs代謝過程也影響其誘導耐受，應用已糖激酶抑制劑抑制糖酵解途徑后，DCs更易成為tolDCs 發揮抑制效應[25]。

DCs除調節免疫耐受外，在微生物的刺激下，DCs移行至腸道上皮、LP和MLN等不同部位，通過誘導不同的T細胞活化及抗體形成調節腸道免疫應答。腸道細菌鞭毛蛋白刺激CD103+CD11b+DCs分泌IL-23，誘導 Th17細胞分化，當敲除Notch2使小鼠缺乏CD103+CD11b+DCs后，小鼠腸道內Th17細胞顯著減少，且CD103+CD11b+DCs和CD103+CD11b-DCs也促進Th1活化[26]；移行至淋巴結CD8α+DCs可以促進CD8+效應T細胞的分化[27]。如前所述，DCs通過RA、BAFF和APRIL等參與SIgA的生成，進而調節腸道的免疫應答。

4 DCs與炎性腸病

炎性腸病(Inflammatory bowel disease，IBD) 是主要包括克羅恩病(Crohn′s disease，CD)和潰瘍性結腸炎 (Ulcerative colitis，UC)由遺傳因素和環境因素共同作用導致腸道對正常菌群的異常免疫應答引起的慢性炎癥。由于DCs對抗原的識別和遞呈作用，DCs的功能異常可導致IBD的發生。DCs在功能上具有可塑性，結腸炎動物模型中DCs在炎癥的初始階段起保護性作用而在之后的病程中促進結腸炎的發生[28,29]。結腸炎時，活化的DCs聚集在腸道LP和MLN中，DCs表面的共刺激分子CD40、CD80和CD86表達增多，分泌IL-6、IL-12和IL-18，促進T細胞發育成Th1細胞[30]，參與炎癥反應。DCs通過IL-23/Th17通路參與IBD的形成，尤其是參與CD的發生[31]。DCs產生的IL-23與淋巴細胞表面IL-23R作用后促進Th17細胞分化并維持Th17的生存，Th17細胞可以產生IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22和IL-23等炎性細胞因子，這些細胞因子又會反過來誘導Th1和Th17細胞產生，加劇炎癥反應[32]。淋巴細胞異常的歸巢過程也是IBD的一個致病因素，結腸炎時LP中歸巢受體α4β7和其配體MAdCAM-1表達增多，由于DCs能夠誘導T細胞歸巢受體CCR9和α4β7產生，因此DCs很可能是IBD中淋巴細胞異常歸巢的原因[30]。

DCs通過其表面的模式識別受體(Pattern recognition receptors，PRRs)，包括Toll樣受體(Toll-like receptors，TLR)、RIG-I樣受體(Retinoic acid-inducible gene I like receptors，RLRs)、C-型凝集素樣受體( C-type lectin receptors，CLR)、核苷酸結合寡聚化域(Nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors，NOD)及NOD受體(NOD receptors，NLRs)[33]，與微生物表面的DCs病原相關分子模式(Pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)作用進而識別入侵腸道的微生物。IBD的發生與DCs表面的PRRs變化關系密切，NOD2突變可以導致IBD的發生[34]，高表達的TLR1和TLR5 將增加罹患炎性腸病的危險性[35]。此外DCs自噬功能紊亂也會使炎性細胞因子的產生增多促進IBD的發生[36]。

5 DCs與腸道腫瘤

DCs在機體局部抗腫瘤免疫中亦起重要作用，有研究顯示結腸癌基質中CD83+DCs數量少的患者術后預后不良，而結腸癌基質中S100+DCs和HLA-DR+DCs數量多的患者生存期較長[37]。在結腸癌組織中，DCs數量與淋巴結轉移、腫瘤侵潤深度和復發等關系密切，也就是說，DCs越密集，腫瘤分化程度越高，腫瘤患者預后越好，反之，DCs越少，腫瘤分化越低，惡性程度越高。但最新研究發現結腸癌患者腸道成熟DCs明顯減少，而腸道成熟DCs數量增加與腫瘤侵潤有關，特別是淋巴結轉移[38]。T-bet是DCs表達的轉錄因子，T-bet敲除后小鼠將罹患無法控制的慢性腸炎繼而癌變成腸癌[39]，因此DCs與腸癌息息相關，它的變化影響腸癌的進程。

6 DCs作為腸道疾病治療靶向

由于DCs是調節腸道免疫應答的關鍵點，多種以DCs為靶向治療腸道疾病的手段應運而生。由于DCs提呈腸道細菌并對腸道細菌產生免疫應答，因此可以針對DCs通過益生菌治療腸炎疾病[40]。通過體內輸入tolDCs治療IBD也是可行的治療手段。生物制劑如RA和IL-10誘導tolDCs和Treg細胞產生，達到治療炎癥性腸病的目的。腫瘤免疫治療中，DCs疫苗已經成為研究熱點，包括DCs多肽疫苗和DCs基因疫苗。應用腫瘤抗原致敏DCs、腫瘤提取物致敏DCs以及DCs與腫瘤融合的方法是腫瘤治療中重要的免疫療法。因此根據DCs在不同疾病和不同疾病階段中扮演的角色不同進行針對性治療是將來的發展方向。隨著對DCs的認識加深和免疫學、分子生物學等技術的發展，以DCs為靶向的治療方式必定為腸道疾病的治療開辟新的途徑。

7 結術語

DCs在維持腸道免疫穩態和調節腸道免疫應答中發揮重要的作用。更好地理解腸道DCs在正常腸道和腸道疾病中的作用至關重要。腸道DCs的活化和調節以及DCs與腸道環境相互作用可以幫助我們更好地理解腸道免疫功能的紊亂和腸道疾病的發生原因，同時為腸道疾病的臨床治療提供新思路。

[1] Cohen SB，Denkers EY.Impact of Toxoplasma gondii on dendritic cell subset function in the intestinal mucosa[J].J Immunol,2015，195(6):2754-2762.

[2] Aliberti J.Immunity and tolerance induced by intestinal mucosal dendritic cells[J].Mediators Inflamm,2016,2016:3104727.

[3] Raetz M,Kibardin A,Sturge CR,etal.Cooperation of TLR12 and TLR11 in the IRF8-dependent IL-12 response to Toxoplasma gondii profilin[J].J Immunol,2013,191(9):4818-4827.

[4] Persson EK,Uronen-Hansson H,Semmrich M,etal.IRF4 transcription-factor-dependent CD103(+)CD11b(+) dendritic cells drive mucosal T helper 17 cell differentiation[J].Immunity,2013,38(5):958-969.

[5] Cohen SB,Smith NL,McDougal C,etal.Beta-catenin signaling drives differentiation and proinflammatory function of IRF8-dependent dendritic cells[J].J Immunol,2015,194(1):210-222.

[6] McDole JR,Wheeler LW,McDonald KG,etal.Goblet cells deliver luminal antigen to CD103+dendritic cells in the small intestine[J].Nature,2012,483(7389):345-349.

[7] Chang SY,Song JH,Guleng B,etal.Circulatory antigen processing by mucosal dendritic cells controls CD8(+) T cell activation[J].Immunity,2013,38(1):153-165.

[8] Farache J,Koren I,Milo I,etal.Luminal bacteria recruit CD103+dendritic cells into the intestinal epithelium to sample bacterial antigens for presentation[J].Immunity,2012,38(3):581-595.

[9] Clatworthy MR,Aronin CE,Mathews RJ,etal.Immune complexes stimulate CCR7-dependent dendritic cell migration to lymph nodes[J].Nat Med,2014,20(12):1458-1463.

[10] Hanabuchi S,Watanabe N，Liu YJ.TSLP and immune homeostasis[J].Allergol Int,2012,61(1):19-25.

[11] Matteoli G,Mazzini E,Iliev ID,etal.Gut CD103+dendritic cells express indoleamine 2,3-dioxygenase which influences T regulatory/T effector cell balance and oral tolerance induction[J].Gut,2010,59(5):595-604.

[12] Ma X,Yan W,Zheng H,etal.Regulation of IL-10 and IL-12 production and function in macrophages and dendritic cells[J].F1000Res,2015,4.pii:F1000 Faculty Rev-1465.

[13] Goto Y,Panea C,Nakato G,etal.Segmented filamentous bacteria antigens presented by intestinal dendritic cells drive mucosal Th17 cell differentiation[J].Immunity,2014,40(4):594-607.

[14] Oh J，Shin JS.The role of dendritic cells in central tolerance[J].Immune Netw,2015,15(3):111-120.

[15] Moro-Sibilot L,This S,Blanc P,etal.Plasmacytoid dendritic cells are dispensable for non-infectious intestinal IgA responses in vivo[J].Eur J Immunol,2016,46(2):354-359.

[16] den Hartog G,van Altena C,Savelkoul HF,etal.The mucosal factors retinoic acid and TGF-β1 induce phenotypically and functionally distinct dendritic cell types[J].Int Arch Allergy Immunol,2013,162(2):225-236.

[17] Aguzzi A,Kranich J,Krautler NJ.Follicular dendritic cells:origin,phenotype,and function in health and disease[J].Trends Immunol,2014,35(3):105-113.

[18] Mathias A,Pais B,Favre L,etal.Role of secretory IgA in the mucosal sensing of commensal bacteria[J].Gut Microbes,2014,5(6):688-695.

[19] Corthésy B.Role of secretory IgA in infection and maintenance of homeostasis[J].Autoimmun Rev,2013,12(6):661-665.

[20] Mantis NJ,Rol N,Corthésy B.Secretory IgA′s complex roles in immunity and mucosal homeostasis in the gut[J].Mucosal Immunol,2011,4(6):603-611.

[21] Di Caro V,Phillips B,Engman C,etal.Retinoic acid-producing,ex-vivo-generated human tolerogenic dendritic cells induce the proliferation of immunosuppressive B lymphocytes[J].Clin Exp Immunol,2013,174(2):302-317.

[22] Yoo S,Ha SJ.Generation of tolerogenic dendritic cells and their therapeutic applications[J].Immune Netw,2016,16(1):52-60.

[24] Manicassamy S,Reizis B,Ravindran R,etal.Activation of beta-catenin in dendritic cells regulates immunity versus tolerance in the intestine[J].Science,2010,329(5993):849-853.

[25] Everts B,Amiel E,Huang SC,etal.TLR-driven early glycolytic reprogramming via the kinases TBK1-IKKε supports the anabolic demands of dendritic cell activation[J].Nat Immunol,2014,15(4):323-332.

[26] Satpathy AT,Briseo CG,Lee JS,etal.Notch2-dependent classical dendritic cells orchestrate intestinal immunity to attaching-and-effacing bacterial pathogens[J].Nat Immunol,2013,14(9):937-948.

[27] Cerovic V,Houston SA,Westlund J,etal.Lymph-borne CD8α+dendritic cells are uniquely able to cross-prime CD8+T cells with antigen acquired from intestinal epithelial cells[J].Mucosal Immunol,2015,8(1):38-48.

[28] Abe K,Nguyen KP,Fine SD,etal.Conventional dendritic cells regulate the outcome of colonic inflammation independently of T cells[J].Proc Natl Acad Sci USA,2007,104(43):17022-17027.

[29] Qualls JE,Tuna H,Kaplan AM,etal.Suppression of experimental colitis in mice by CD11C+dendritic cells[J].Inflamm Bowel Dis,2009,15(2):236-247.

[30] Mann ER,Landy JD,Bernardo D,etal.Intestinal dendritic cells:their role in intestinal inflammation,manipulation by the gut microbiota and differences between mice and men[J].Immunol Lett,2013,150(1-2):30-40.

[31] Siakavellas SI，Bamias G.Role of the IL-23/IL-17 axis in Crohn′s disease[J].Discov Med,2012，14(77):253-262.

[32] Gálvez J.Role of Th17 Cells in the Pathogenesis of Human IBD[J].ISRN Inflamm,2014,2014:928461.

[33] Takeuchi O，Akira S.Pattern recognition receptors and inflammation[J].Cell,2010,140(6):805-820.

[34] Loddo I，Romano C.Inflammatory bowel disease:genetics,epigenetics,and pathogenesis[J].Front Immunol,2015,6:551.

[35] Bank S,Andersen PS,Burisch J,etal.Polymorphisms in the Toll-like receptor and the IL-23/IL-17 pathways were associated with susceptibility to inflammatory bowel disease in a danish cohort[J].PLoS One,2015，10(12):e0145302.

[36] Strisciuglio C,Miele E,Wildenberg ME,etal.T300A variant of autophagy ATG16L1 gene is associated with decreased antigen sampling and processing by dendritic cells in pediatric Crohn′s disease[J].Inflamm Bowel Dis,2013,19(11):2339-2348.

[37] Gulubova MV,Ananiev JR,Vlaykova TI,etal.Role of dendritic cells in progression and clinical outcome of colon cancer[J].Int J Colorectal Dis,2012，27(2):159-169.

[38] Pryczynicz A,Cepowicz D,Zareba K，etal.Dysfunctions in the mature dendritic cells are associated with the presence of metastases of colorectal cancer in the surrounding lymph nodes[J].Gastroenterol Res Pract,2016，2016:2405437.

[39] Garrett WS,Punit S,Gallini CA,etal.Colitis-associated colorectal cancer driven by T-bet deficiency in dendritic cells[J].Cancer Cell,2009，16(3):208-219.

[40] Rupa P，Mine Y.Recent advances in the role of probiotics in human inflammation and gut health[J].J Agric Food Chem,2012,60(34):8249-8256.

[收稿2016-04-19 修回2016-06-02]

(編輯 張曉舟)

10.3969/j.issn.1000-484X.2016.12.033

①本文為國家自然科學基金(30871158、81170604)、遼寧省教育廳科學計劃研究項目(LK201620)和盛京自由研究者資助項目。

劉 美(1988年-)，女，碩士，主要從事腸道黏膜研究。

及指導教師：劉冬妍(1969年-)，女，研究員，主要從事腸道黏膜研究，E-mail:Liudy19701010@sina.com。

R392

A

1000-484X(2016)12-1870-04

②中國醫科大學附屬盛京醫院泌尿外科，沈陽110004。