組織駐留淋巴細(xì)胞研究進(jìn)展①

周 靜 彭 慧 田志剛

(中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)免疫學(xué)研究所，合肥230027)

淋巴細(xì)胞通常被認(rèn)為在全身各組織器官及血液中不斷循環(huán)遷移，但在一些非淋巴組織中，如黏膜和皮膚等屏障組織處，淋巴細(xì)胞也具有組織駐留特性，這一類(lèi)具有組織駐留特征的淋巴細(xì)胞便被統(tǒng)稱(chēng)為組織駐留淋巴細(xì)胞(Tissue-resident lymphocytes)[1]。盡管組織駐留淋巴細(xì)胞種類(lèi)繁多，功能復(fù)雜，但其具有多種共同功能屬性，包括生理狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)維持，感染或其他疾病狀態(tài)下的屏障免疫以及免疫調(diào)控功能[2]。

1 組織駐留淋巴細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)

組織駐留淋巴細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)歸功于可以有效區(qū)分血液循環(huán)以及組織中駐留細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)策略，而最直接的證明方法便是聯(lián)體共生(Parabiosis)模型。該模型通常以小鼠作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)外科手術(shù)方式將兩只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物皮膚連接在一起，使其可以長(zhǎng)時(shí)間共用一套血液循環(huán)系統(tǒng)，從而形成血液與體液的相互交換。循環(huán)中的細(xì)胞便可以在兩只動(dòng)物中均勻分布，而組織駐留細(xì)胞則并不隨血液循環(huán)遷移至對(duì)側(cè)動(dòng)物體內(nèi)，從而證明了細(xì)胞缺乏隨血液再循環(huán)的“駐留”特性[3-5]。此外，實(shí)驗(yàn)研究中也會(huì)使用組織移植或特異性清除循環(huán)細(xì)胞的方式來(lái)證明細(xì)胞的駐留特征[6-8]。通過(guò)廣泛深入的研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)體多種組織器官內(nèi)均存在組織駐留細(xì)胞，并且組織駐留細(xì)胞會(huì)在接受特定刺激時(shí)呈現(xiàn)“遷移”特性[9]。

組織駐留淋巴細(xì)胞在基因表達(dá)譜、表型等方面與循環(huán)淋巴細(xì)胞存在多種差異，從而可以將二者進(jìn)行有效區(qū)分。淋巴細(xì)胞進(jìn)入組織后，會(huì)隨著對(duì)組織微環(huán)境的適應(yīng)而進(jìn)行局部分化，以利于其長(zhǎng)期駐留。而長(zhǎng)期存活的組織駐留淋巴細(xì)胞的塑造與維持則又依賴于轉(zhuǎn)錄因子以及組織微環(huán)境中信號(hào)的多重調(diào)控。盡管多種組織駐留淋巴細(xì)胞具有很多基因表達(dá)譜層面的共性，但局部微環(huán)境又造就了不同細(xì)胞的特殊性。

2 組織駐留淋巴細(xì)胞的分類(lèi)

組織駐留淋巴細(xì)胞包括固有免疫與適應(yīng)性免疫組分，盡管在非淋巴組織中分布有所不同，但均發(fā)揮共同的“天然樣”功能特征。組織駐留淋巴細(xì)胞與血液循環(huán)中的淋巴細(xì)胞相互協(xié)調(diào)，在抵抗感染、修復(fù)損傷，維持組織穩(wěn)態(tài)等方面發(fā)揮作用。組織駐留淋巴細(xì)胞包括組織駐留記憶性T細(xì)胞(Tissue-resident memory T cells，TRM)、固有淋巴樣細(xì)胞(Innate lymphoid cells，ILCs)和多種非傳統(tǒng)的固有樣T細(xì)胞(Innate-like T cells)[1,10]。

2.1組織駐留記憶性T細(xì)胞 T細(xì)胞在機(jī)體抵御入侵病原體并產(chǎn)生免疫保護(hù)中發(fā)揮重要作用，而記憶性T 細(xì)胞不僅可以增強(qiáng)機(jī)體的免疫監(jiān)視功能，也負(fù)責(zé)對(duì)再次接受感染時(shí)產(chǎn)生記憶應(yīng)答。十多年前，研究人員從人類(lèi)的外周血中分離出兩種類(lèi)型的記憶性T淋巴細(xì)胞：一種稱(chēng)為效應(yīng)記憶性T細(xì)胞(Effector memory T cells，TEM)，主要在非淋巴組織中富集；另一種為中樞記憶性T細(xì)胞(Central memory T cell，TCM)，主要存在于次級(jí)淋巴器官。隨后研究人員發(fā)現(xiàn)無(wú)論是在單純皰疹病毒(Herpes simplex virus，HSV)感染后的背根神經(jīng)節(jié)以及皮膚內(nèi)[11,12]，還是淋巴細(xì)胞脈絡(luò)叢腦膜炎病毒(Lymphocytic choriomeningitis virus，LCMV)感染后的小腸中[13]均觀察到僅在組織中駐留而不通過(guò)血液進(jìn)行再循環(huán)的記憶性CD8+T 細(xì)胞，從而開(kāi)創(chuàng)性地鑒定出組織駐留記憶性T細(xì)胞的存在。

TRM廣泛分布在多種外周器官中，以往認(rèn)為其表面CD69和CD103的共表達(dá)是組織駐留T細(xì)胞的特征標(biāo)記。但現(xiàn)有研究表明，僅依靠這兩個(gè)分子的表達(dá)并不能真實(shí)地表征TRM。TRM表型的異質(zhì)性由其所處組織微環(huán)境所決定，除了檢測(cè)指征細(xì)胞駐留特性的表面分子，利用成像手段去示蹤TRM，這將是界定TRM的最可靠方法[14]。

CD4+T和CD8+T細(xì)胞均可獲得組織駐留表型，目前研究多以CD8+TRM為重點(diǎn)。CD8+TRM被認(rèn)為是外周組織抵御早前接觸的抗原物質(zhì)的第一道防線，在循環(huán)記憶性CD8+T細(xì)胞發(fā)揮功能之前便采取有效措施以控制各種危險(xiǎn)因素。CD8+TRM功能的發(fā)揮包括多種方式，比如腦組織中的CD8+TRM可以通過(guò)細(xì)胞毒作用直接裂解荷載抗原的靶細(xì)胞，從而通過(guò)殺傷功能發(fā)揮對(duì)機(jī)體的免疫監(jiān)視作用[15]；而肺臟中的CD8+TRM則以γ干擾素(Interferon-γ，IFN-γ )依賴的方式發(fā)揮對(duì)流感病毒的抵抗功能[16]。此外，CD8+TRM在局部組織活化后可以產(chǎn)生趨化因子招募非抗原特異性的T細(xì)胞，發(fā)揮天然樣的效應(yīng)功能[17,18]。盡管TRM更適合用于描述CD8+T細(xì)胞亞群，但是CD4+TRM在組織中對(duì)多種病原微生物的防御作用也被廣泛報(bào)道。CD4+TRM在非淋巴組織中廣泛分布，包括肺臟、皮膚以及生殖器黏膜中[19-21]。此外，一些記憶性CD4+T細(xì)胞也可以在派氏結(jié)和淋巴結(jié)中長(zhǎng)期存在，但對(duì)于這些CD4+TRM是否是真正意義上的永久駐留還是需要較長(zhǎng)的等候時(shí)間以進(jìn)行再循環(huán)仍不清楚[22]。

盡管TRM通常被認(rèn)為在免疫系統(tǒng)中扮演促進(jìn)免疫應(yīng)答的角色，但在許多疾病中可能發(fā)揮對(duì)機(jī)體不利的作用。當(dāng)TRM識(shí)別無(wú)害抗原或自身抗原時(shí)，其可以被激活從而對(duì)機(jī)體造成長(zhǎng)期或復(fù)發(fā)的組織損傷。TRM不僅可以引起人類(lèi)的固定性藥疹，也被報(bào)道可能參與不同的解剖部位的自身免疫性疾病，包括斑禿、炎癥性腸病、牛皮癬和多發(fā)性硬化癥。TRM的發(fā)育分化受到多種層面的調(diào)控：轉(zhuǎn)錄因子如T-bet、Eomes、Hobit、Blimp-1、KLF2和Runx3等被報(bào)道可以調(diào)控TRM的發(fā)育分化，細(xì)胞因子如TGF-β、IL-15、IFN-γ、IL-12可以促進(jìn)TRM的形成，而趨化因子如CXCR3、CXCR6、CCR10和CXCL17則對(duì)TRM的遷移和滯留至關(guān)重要[10]。

2.2固有淋巴樣細(xì)胞 ILCs是近年來(lái)新定義的一種固有免疫細(xì)胞，根據(jù)轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)、細(xì)胞因子分泌以及表面標(biāo)志等可分為三種主要類(lèi)型，即Group 1 ILCs[包括傳統(tǒng)NK細(xì)胞(Conventional NK cells，cNK)，組織駐留NK細(xì)胞(Tissue-resident NK cells，trNK)和ILC1s，發(fā)育依賴轉(zhuǎn)錄因子T-bet，以分泌Th1型細(xì)胞因子如IFN-γ和TNF-α為主]，Group 2 ILCs(包括ILC2s，發(fā)育依賴轉(zhuǎn)錄因子GATA-3，以分泌Th2型細(xì)胞因子如IL-13和IL-5為主)和Group 3 ILCs(包括ILC3s和LTi細(xì)胞，發(fā)育依賴轉(zhuǎn)錄因子RORγt，以分泌Th17型細(xì)胞因子如IL-17和IL-22為主)。ILCs功能與T細(xì)胞亞群類(lèi)似，所以隨著其細(xì)胞因子分泌的不同，ILCs的功能也會(huì)呈現(xiàn)差異。現(xiàn)有研究表明，ILCs在調(diào)控機(jī)體免疫應(yīng)答、進(jìn)行組織修復(fù)和維持穩(wěn)定中發(fā)揮重要作用[23,24]。

與T和B細(xì)胞的發(fā)育相似，在小鼠中，所有ILCs均可由共同淋巴樣前體(Common lymphoid progenitors，CLPs)細(xì)胞發(fā)育而來(lái)[25,26]，隨后特定轉(zhuǎn)錄因子會(huì)通過(guò)抑制T和B細(xì)胞的產(chǎn)生而促進(jìn)不同類(lèi)型ILCs的發(fā)育[27]。CLPs后續(xù)則會(huì)發(fā)育成為限制性的多能ILC前體，這其中包括a-淋巴樣前體(a-lymphoid precursor，aLP)和早期固有淋巴樣前體(Early innate lymphoid progenitor，EILP)[28]。而EILP會(huì)向下游繼續(xù)發(fā)育成具有限制性的前體細(xì)胞——共同輔助樣ILC前體(Common helper-like ILC progenitors，CHILPs)，這種細(xì)胞缺乏傳統(tǒng)NK細(xì)胞的發(fā)育潛能，只能分化成為輔助樣的ILCs(ILC1、ILC2、ILC3和LTi)[26]。CHILPs會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)錄因子PLZF的表達(dá)進(jìn)一步PLZF+和PLZF-兩種亞群。與PLZF-亞群相比，PLZF+CHILPs失去了發(fā)育成為L(zhǎng)Ti的能力[25,26]。PLZF+CHILPs，根據(jù)其表面PD-1的獨(dú)特表達(dá)，以及定向發(fā)育成ILC1、ILC2和ILC3的潛能被稱(chēng)為ILC前體(ILC precursor，ILCp)[29]。

在CLPs定向發(fā)育成CHILPs的過(guò)程中，多種轉(zhuǎn)錄因子都參與其中并發(fā)揮重要的調(diào)控功能。比如Nfil3可以促進(jìn)對(duì)ILC發(fā)育具有調(diào)控作用的轉(zhuǎn)錄因子如Id2、Eomes和TOX的表達(dá)，所以隨著其缺陷也會(huì)引發(fā)各種類(lèi)型的ILCs缺失[30,31]。TOX的缺乏則會(huì)減少pre-CHILPs的數(shù)量，造成后續(xù)ILCs的發(fā)育缺陷[32]。而位于TOX下游的TCF-1，該種轉(zhuǎn)錄因子的缺失不僅會(huì)減少CHILPs，也會(huì)影響下游的NKPs和各種ILCs的數(shù)量[33]。

2013年，彭慧等[34]首次發(fā)現(xiàn)在小鼠肝臟中存在一群組織駐留NK細(xì)胞，并將其定義為肝臟駐留NK細(xì)胞(Liver-resident NK cells，LrNK)，證明了NK細(xì)胞具有區(qū)域分布的異質(zhì)性。研究發(fā)現(xiàn)，LrNK在表型、功能以及發(fā)育調(diào)控等方面均與cNK存在諸多不同[35,36]。與cNK(表型為CD49a-CD49b+，主要在血液循環(huán)中分布)相比，LrNK(表型為CD49a+CD49b-，主要分布在肝竇中)表面高表達(dá)CD200R、CXCR3、CXCR6、CD69以及TRAIL[34,37]，其發(fā)育不依賴于Eomes，但依賴于轉(zhuǎn)錄因子T-bet、Hobit、PLZF以及AhR[9,38]。LrNK雖然脫顆粒能力低于cNK，但其殺傷功能卻高于cNK細(xì)胞。在單獨(dú)接受細(xì)胞因子IL-2、IL-12、IL-15、IL-18或細(xì)胞因子組合(IL-2/IL-12/IL-15/IL-18)進(jìn)行刺激培養(yǎng)時(shí)，LrNK細(xì)胞可以產(chǎn)生大量IFN-γ和TNF-α[39]。隨著LrNK的發(fā)現(xiàn)，研究人員在子宮、唾液腺、皮膚、腎臟、脂肪組織以及肺臟中均發(fā)現(xiàn)了trNK的存在[9,40]。trNK的表型及發(fā)育調(diào)控也因組織區(qū)域分布的不同而存在差異，比如腎臟trNK的發(fā)育不依賴轉(zhuǎn)錄因子T-bet[41]；唾液腺trNK表型為CD49a+CD49b+，且發(fā)育不受Nfil3、T-bet及Eomes的調(diào)控[42,43]；在子宮蛻膜形成過(guò)程中，trNK細(xì)胞會(huì)大量增殖，且其發(fā)育也不依賴于T-bet[44]。此外，研究人員利用體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用IL-4和IL-15對(duì)小鼠造血干細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)會(huì)發(fā)育分化產(chǎn)生CD49a+Eomes-/+NK細(xì)胞，IL-15對(duì)于CD49a+NK的發(fā)育及維持來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，但I(xiàn)L-4的處理會(huì)誘導(dǎo)NK細(xì)胞上調(diào)Eomes的表達(dá)[45]。trNK的廣泛存在使人們意識(shí)到以往對(duì)于NK細(xì)胞的研究存在誤區(qū)，NK細(xì)胞并不是一個(gè)均一的細(xì)胞群體，而是可以根據(jù)表面分子以及轉(zhuǎn)錄因子劃分成不同亞群，這種研究也拓展到ILCs家族其他成員的探索上，并發(fā)現(xiàn)ILC2s和ILC3s在淋巴組織以及非淋巴組織也具有組織駐留特性[46]，極大地豐富了我們對(duì)ILCs領(lǐng)域的理解。

2.3天然類(lèi)T細(xì)胞 與傳統(tǒng)的組織駐留記憶T細(xì)胞不同的是，一類(lèi)表達(dá)有限T細(xì)胞受體(T cell receptors，TCRs)多樣性的“非傳統(tǒng)”或者“固有樣”的T細(xì)胞，可以識(shí)別非經(jīng)典的或者非多態(tài)性的主要組織相容性復(fù)合物(Major histocompatibility complex，MHC)分子，或者不依賴于對(duì)MHC分子的識(shí)別。這類(lèi)細(xì)胞包括iNKT細(xì)胞、MAIT和γδT細(xì)胞[47]。

iNKT(Invariant NKT)細(xì)胞的組織駐留特性在肝臟、脂肪組織、骨髓及肺臟中已被廣泛報(bào)道[48]。NKT細(xì)胞表面表達(dá)多種類(lèi)型整合素，比如淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原(Lymphocyte function-associated antigen 1，LFA1)和ICAM1(Intercellular adhesion molecule 1，ICAM1)，這些分子對(duì)于其組織駐留特性的維持至關(guān)重要[49]。iNKT上也會(huì)表達(dá)獨(dú)特的趨化因子受體，比如CXCR6[50]，而參與到組織駐留特性的塑造中。iNKT細(xì)胞包含半恒定的αβTCR，能夠識(shí)別通過(guò)MHCⅠ類(lèi)樣分子CD1d遞呈的糖脂類(lèi)抗原α-GalCer并作出應(yīng)答[51]。此外，iNKT細(xì)胞在接受炎癥細(xì)胞因子，神經(jīng)遞質(zhì)或Toll樣受體的配體刺激時(shí)也可以分泌多種細(xì)胞因子。iNKT細(xì)胞可以根據(jù)轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)、細(xì)胞因子分泌狀況分為類(lèi)似輔助樣T細(xì)胞的不同亞群，包括NKT-1、NKT-2、NKT-17和NKT-10[52-55]。iNKT細(xì)胞在腫瘤監(jiān)視、控制病毒和細(xì)菌感染中發(fā)揮重要作用，其不僅可以直接通過(guò)分泌細(xì)胞因子發(fā)揮作用，也可以激活其他多種免疫細(xì)胞，從而調(diào)控NK細(xì)胞的活化、DC的成熟、T細(xì)胞的極化以及B細(xì)胞的抗體應(yīng)答等[56-59]。轉(zhuǎn)錄因子PLZF被報(bào)道可以調(diào)控iNKT細(xì)胞的發(fā)育[60]。

γδT細(xì)胞是另一種重要的天然樣T細(xì)胞亞群，能夠識(shí)別非肽抗原和壓力誘導(dǎo)產(chǎn)生的配體。γδT細(xì)胞由胸腺前體發(fā)育而來(lái)，并在機(jī)體發(fā)育早期遷移到組織中并滯留成為組織駐留細(xì)胞。γδT細(xì)胞主要富集在各種黏膜組織中，比如皮膚、呼吸道、消化道及生殖道中。γδT細(xì)胞表面可以表達(dá)組織特異性的TCR，使得其在接受外界刺激時(shí)，能夠迅速做出反應(yīng)，并且表現(xiàn)出不同的發(fā)育、分布和功能特征。目前，γδT細(xì)胞可以根據(jù)分泌IFN-γ和IL-17的不同劃分為至少兩種不同的亞群，而這些細(xì)胞亞群又能夠根據(jù)細(xì)胞表面標(biāo)志進(jìn)行精細(xì)區(qū)別。比如根據(jù)細(xì)胞表面CD27分子的表達(dá)可以分為以產(chǎn)生IL-17為主的CD27-γδT細(xì)胞，以及以產(chǎn)生IFN-γ為主的CD27+γδT細(xì)胞[61]。此外，研究發(fā)現(xiàn)真皮中的γδT細(xì)胞不僅表達(dá)組織駐留T細(xì)胞的標(biāo)記CD69和CD103，同樣也表達(dá)多種皮膚歸巢受體，并且產(chǎn)生IL-17和IL-22。而近期研究發(fā)現(xiàn)肝臟中的γδT細(xì)胞不僅以分泌IL-17為主，而且其活化增殖的維持依賴于腸道微生物[62]。γδT細(xì)胞在機(jī)體的穩(wěn)態(tài)維持中功能呈現(xiàn)多樣化分化，表現(xiàn)在除了發(fā)揮對(duì)破損組織進(jìn)行修復(fù)，對(duì)腫瘤進(jìn)行免疫監(jiān)視以及對(duì)病原微生物進(jìn)行清除的正向維持組織穩(wěn)態(tài)的效應(yīng)外，也可以參與機(jī)體的免疫失衡以及組織病變[63]。比如在腺病毒感染模型中，γδT細(xì)胞會(huì)通過(guò)釋放IL-17以激活后續(xù)適應(yīng)性免疫應(yīng)答的方式發(fā)揮對(duì)病原微生物進(jìn)行清除的正向促進(jìn)作用[64]。但在HBV耐受小鼠模型中，γδT細(xì)胞卻可以通過(guò)產(chǎn)生IL-17來(lái)招募髓系抑制性細(xì)胞(Myeloid-derived suppressor cell，MDSC)以抑制CD8+T細(xì)胞的活化[65]。隨著人們對(duì)γδT細(xì)胞的研究增多，其在多種疾病中的重要性也在不斷走入人們的視線，得到了研究人員的重視[66]。同iNKT一樣，γδT也可以依賴轉(zhuǎn)錄因子PLZF而進(jìn)行發(fā)育分化[67]。

黏膜相關(guān)恒定T(Mucosal-associated invariant T，MAIT)細(xì)胞在人類(lèi)中分布非常廣泛，其在胸腺中發(fā)育并遷移進(jìn)入外周組織，成為人類(lèi)免疫系統(tǒng)中最大的抗原特異性的αβT細(xì)胞群。在不同個(gè)體中，MAIT細(xì)胞的比例差異較大。MAIT細(xì)胞在進(jìn)化上高度保守，人與小鼠中該細(xì)胞表型相似，但在小鼠中該細(xì)胞占總T細(xì)胞比例極低。MAIT細(xì)胞分布非常廣泛，主要分布在黏膜組織、肝臟、肺臟、腸道中以及外周血中[68,69]，與iNKT和γδT細(xì)胞發(fā)揮類(lèi)似的天然免疫功能。MAIT細(xì)胞可通過(guò)與其表面的半恒定αβTCR來(lái)識(shí)別細(xì)胞表面的維生素B代謝產(chǎn)物，而這一過(guò)程依賴于主要組織相容性復(fù)合物相關(guān)蛋白1(MHC-related protein 1，MR1)的識(shí)別遞呈[68]。此外，MAIT細(xì)胞也可以在接受炎性信號(hào)刺激時(shí)被激活，在激活后，可以迅速釋放TNF-α和IFN-γ等多種炎性分子，從而在固有免疫與適應(yīng)性免疫應(yīng)答中發(fā)揮橋梁作用。MAIT在機(jī)體內(nèi)具有類(lèi)似效應(yīng)記憶T細(xì)胞的表型(在人類(lèi)中表型為CD45RA-CCR7CD161+，小鼠中為CD44+)，并且表達(dá)多種細(xì)胞因子受體(如IL-7R、IL-12R、IL-15R和IL-18R)，可通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子PLZF和RORγt來(lái)調(diào)控其發(fā)育及功能[70,71]。

圖1 組織駐留淋巴細(xì)胞分類(lèi)Fig.1 Classification of tissue-resident lymphocytes

3 展望

組織駐留淋巴細(xì)胞因其表型差異、發(fā)育分化調(diào)控及功能不同而分為多種類(lèi)型(圖1)，其在獨(dú)特的微環(huán)境中生存，會(huì)受到所處環(huán)境多重因素的調(diào)控，包括營(yíng)養(yǎng)、氧氣、pH、血液供應(yīng)、基質(zhì)蛋白、實(shí)質(zhì)細(xì)胞以及其他相關(guān)的生理因素的參與。同時(shí)，組織駐留淋巴細(xì)胞在組織環(huán)境中的長(zhǎng)期存在，也為其適應(yīng)周?chē)鷧^(qū)域以及發(fā)揮監(jiān)視功能提供了機(jī)會(huì)。雖然人們對(duì)組織駐留淋巴細(xì)胞進(jìn)行研究的時(shí)間并不長(zhǎng)，但其功能的獨(dú)特性已經(jīng)引起了學(xué)界的廣泛關(guān)注。組織駐留淋巴細(xì)胞不僅可以發(fā)現(xiàn)并控制感染，也可以參與代謝調(diào)節(jié)、炎癥應(yīng)答、腫瘤應(yīng)答、損傷修復(fù)、血管及認(rèn)知疾病的發(fā)生，從而維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)。理解組織駐留淋巴細(xì)胞的生物學(xué)特性，掌握其形成、功能或滯留特性，有利于未來(lái)通過(guò)靶向該類(lèi)細(xì)胞為疾病治療奠定基礎(chǔ)。