記憶性T細胞對移植耐受的影響①

謝 露 劉艷君 余玉明

(廣東省人民醫院，廣東省醫學科學院泌尿外科,廣州 510080)

記憶性是適應性免疫應答的主要特點之一，指機體再次遇到初次致敏抗原后發生的再次免疫應答。記憶性T細胞(memory T cell，Tm)和記憶性B細胞是免疫記憶性的細胞學基礎。在成年人外周血中，40%～50%的T細胞具有記憶表型[1]。Tm細胞攜帶機體在所暴露環境中獲得的全部免疫歷史，因此，增強記憶性T細胞的數量和功能是誘導保護性免疫反應的有效途徑。在移植受者體內，Tm的存在帶來一系列挑戰，雖然其是抵御病原體的必要條件，缺乏Tm將導致移植患者面臨巨大的感染風險，但Tm的某些亞群可能直接攻擊移植物，導致移植排斥反應，威脅移植物存活[2]。近年研究發現，某些中樞型Tm(central memory T cell，Tcm)可表達Foxp3、TGF-β發揮免疫調節功能，誘導免疫耐受[3,4]。人們對Tm的了解逐漸深入，重新評估Tm在移植領域中的作用具有重要意義。本文綜述了近年Tm的研究進展，并探討其對移植耐受的潛在影響。

1 Tm的生物學基礎

1.1Tm的概念及特點 機體初次接受抗原刺激，如細菌、病毒等病原體，輸血、移植、妊娠等過程中攜帶的異體抗原，免疫系統會產生初次免疫應答，初始T細胞分化為效應性T細胞(effector T cell，Te)，在免疫應答后期，大部分Te通過Fas/FasL、TNF/TNFR等途徑而凋亡，少量分化為Tm。一旦相同抗原再次進入機體，Tm被迅速調動，觸發比初次應答更為迅速、強烈、持久的再次免疫應答。Tm在體內分布廣泛，包括淋巴組織和肝、腸道、皮膚等多種非淋巴組織，更易暴露在抗原環境中[5]。多數Tm是初始T細胞的后代，轉錄水平和表觀遺傳學研究均表明Tm在受到抗原刺激后迅速增殖，產生大量Te引起強烈的免疫反應[6]。通常Tm具有較長的壽命，最長可達70年，生存優勢明顯，利用淋巴細胞耗竭療法對移植患者進行治療時發現，大部分初始T細胞可被清除，而多數Tm可存活并再次增殖[7]。此外，Tm的激活閾值比初始T細胞低，Tm對共刺激分子如CD28/CD40的依賴程度較低[8]。同時Tm激活無需次級淋巴器官參與，在某些無法激活初始T細胞的情況下，可被激活。Tm具有分布范圍廣、激活閾值低、迅速、生存時間長等特點，使其能夠更容易、更高效地引起強烈的再次免疫應答。

1.2Tm的產生機制 Tm主要由初次抗原致敏誘導的免疫應答所產生，具有明顯的抗原特異性。研究發現其他機制也能誘導Tm產生，包括穩態增殖和異源免疫。初始T細胞在淋巴細胞減少的條件下，未受到抗原刺激時發生的增殖反應稱為穩態增殖，可能是由細胞因子(如IL-7、IL-15)驅動，可直接將初始T細胞轉化為Tm[9]。當利用衰竭療法治療移植患者時，患者體內淋巴細胞大量減少，殘留的初始T細胞可經歷穩態增殖轉化為Tm，產生免疫記憶性，介導排斥反應，使移植耐受狀態的誘導變得更加困難[10]。由一種抗原誘導產生的Tm也可與其他不相關的抗原反應，被稱為異源免疫[11]。在移植免疫領域，由于機體內存在的抗原特異性Tm數量和種類眾多，因此對移植物中同種異源抗原產生免疫反應的概率提高。

Tm產生的另一個潛在機制是成熟T細胞上的“dual-TCR”，其是基因重排和胸腺細胞發育的共同產物，多達1/3的T細胞群體可在細胞表面表達2種不同特異性的TCR[12]。通過刺激“dual-TCR”T細胞上的1個受體，可促使生成的T細胞對第2個受體針對的特異性抗原產生記憶反應，即使這些細胞之前未接觸過第2個受體所識別的抗原。研究發現與接受同種異體干細胞移植但未發生急性移植物抗宿主病(graft versus host disease，GVHD)的患者相比，急性GVHD患者中表達“dual-TCR”的T淋巴細胞更為常見[13]。“dual-TCR”T細胞是否會在移植患者中生成Tm從而導致急性排斥反應值得進一步研究。

Tm的產生與代謝途徑密切相關[14]。從初始T細胞到Te，再到Tm具有不同的代謝方式。初始T細胞是靜息性的，主要依賴脂肪酸氧化(fatty acid oxidation，FAO)作為其能量來源；當T細胞被激活后，為滿足其增殖分化所需能量，T細胞代謝方式迅速轉換為糖酵解和谷氨酸分解，通過TCR激活PI3K-Akt-mTOR軸調節；當活化的T細胞分化為Tm后，FAO又成為細胞的能量來源，否則其將作為Te走向死亡[15]。研究表明，在T細胞反應階段，通過抑制Akt-mTOR通路抑制糖酵解過程可顯著促進Tm生成[16]。上述發現為Tm在移植背景下的研究提供了新方向。

1.3Tm亞群 Tm為非均一細胞群體，利用細胞表面分子CD45亞型的表達情況可鑒別人初始T細胞和Tm。初始T細胞表達CD45RA或CD45RB亞型，而Tm表達CD45RO。根據趨化因子受體CCR7和血管L-選擇素(CD62L)的表達情況，可進一步將Tm分為Tcm和效應型Tm(effector memory T cell，Tem)[17]。Tcm表達CCR7和CD62L，參與從血液到次級淋巴器官T細胞區再到淋巴液的循環，不直接發揮作用，但可在抗原再次刺激時重新分化為效應細胞。Tem不表達或低表達CCR7和CD62L，可直接進入外周非淋巴組織，在再次記憶性應答中發揮速發性效應功能。近年研究發現了Tm的第3個亞群，即組織定居Tm(tissue-resident memory T cell，Trm)，Trm表達分化抗原CD69和整合素 E 鏈CD103[18]。Trm的特點主要是不參與血液和淋巴液再循環而停留于非淋巴組織，包括腸道、皮膚、生殖道、腦、肺、肝、腎、胰腺等，且活躍在保護性記憶應答第一線。CD8+CD122+T細胞是新近發現的一群細胞，具有Tcm的表型特征(CD45RA-CD62LhiCCR7+)。這群細胞可以參與調節T細胞穩態，抑制自身免疫反應和異源性免疫反應[19]。Liu等[20]的實驗證明，將CD8+CD122+T細胞轉移至自身免疫性腦脊髓炎疾病模型(experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)小鼠中可抑制效應細胞CD4+T活化，顯著改善EAE小鼠的臨床癥狀。目前，CD8+CD122+T細胞已被證明是一群記憶性調節性T細胞。綜上所述，Tm是一群具有不同功能和效應的異質性群體。

2 Tm與移植耐受

2.1Tm與器官移植 供體特異性Tm可引發急性排斥反應，且造成嚴重后果[21]。移植術后早期，部分Tm可浸潤移植物，引發移植排斥反應[22]。研究表明，通過體內穩態增殖或異源免疫產生的Tm是心臟和皮膚移植排斥反應的效應細胞[10]。此外，Tcm和Tem均可介導同等強度的移植排斥反應。近年來，De Leur等[23]發現發生排斥反應的同種異體移植腎臟中存在Trm，且主要為CD8+T細胞，可通過產生IFN-γ和TNF-α產生毒性。因此，無論Tm的產生機制和表型如何，絕大多數的Tm都能夠介導移植排斥反應的發生。

Tm增加誘導移植耐受的難度。采用細胞毒性T淋巴細胞相關抗原-4免疫球蛋白(CTLA-4 Ig)和抗CD40L抗體阻斷共刺激信號，可在正常小鼠體內誘導免疫耐受，但該方案不能在經感染誘導腦膜炎病毒的小鼠中誘導耐受狀態[24]。采用供體特異性輸血(donor specific transfusion，DST)和抗CD154抗體誘導野生型小鼠免疫耐受，將具有供體特異性的Tm過繼轉移到該小鼠體內，小鼠免疫耐受狀態被破壞。Koyama等[25]通過給予雄性食蟹猴人源化抗CD8單克隆抗體cM-T807，使其體內CD8+Tm完全清除，可有效誘導移植耐受并改善移植物的存活狀態。研究發現給予臨床腎移植患者常規免疫抑制劑治療的前提下，Tm出現的頻率越高，患者預后越差[26]。說明Tm是臨床誘導移植耐受的挑戰之一。

此外，Tm通常不受Foxp3+調節性T細胞(regu-latory T cell，Treg)介導的抑制作用影響。器官移植后利用Treg誘導免疫耐受，但Tm可能會阻礙這種耐受狀態的形成并促發移植排斥反應。研究發現過繼轉移Foxp3+Treg可有效抑制由初始CD4+T 細胞引起的免疫排斥反應，而對記憶性CD4+T細胞引起的移植排斥反應無明顯抑制作用[27]。Treg也不會對異體反應性記憶性CD8+T細胞產生抑制作用。因此，將Treg過繼轉移作為誘導耐受狀態的策略對Tm來說是無效的。同種機制引起Tm逃避Treg的調節作用，如何避免逃避值得探討和解決。

2.2Tm誘導移植耐受狀態的新策略 移植術后，患者需要長期服用免疫抑制劑預防排斥反應。免疫抑制劑可通過不同途徑發揮抑制作用，誘導移植耐受狀態。臨床常見的有阻斷共刺激信號(如CTLA4-Ig)、阻斷TCR與細胞因子受體的信號傳導(如環孢素A)、耗竭T細胞(如抗胸腺淋巴細胞球蛋白)等，針對上述途徑的免疫抑制劑主要靶向作用于初始T細胞，對Tm介導的排斥反應療效較差。以腎移植患者為例，采用抗胸腺淋巴細胞球蛋白治療后，T細胞迅速減少90%，殘留的T細胞主要為CD45RO+CD62LloTm[28]。移植環境中的Tm可能成為誘導耐受的新靶點。

阻斷Tm的轉運可能是潛在的免疫抑制策略。與初始T細胞相比，Tm表達更高水平的CD2和CD11，通過啟動效應蛋白促進Tm遷移，迅速進入移植器官并介導排斥反應發生。抗白細胞功能相關抗原(LFA-1)單克隆抗體可抑制LFA-1與CD11a的相互作用，阻斷Tm遷移。在小鼠移植模型中抗LFA-1單克隆抗體可顯著減少T細胞向同種異體移植物的轉運，減弱供體特異性記憶反應[29]。通過阻斷與細胞活化和功能相關的信號傳導也能對移植環境中的Tm進行干預。研究表明4-1BB/4-1BBL、OX40/OX40L通路對Tm的生成非常重要。在傳統共刺激阻斷方案下同種反應性Tm不受影響，抗OX40L抗體對Tm產生抑制作用[30]。此外，研究發現抑制NF-κB也是抑制Tm的有效手段。硼替佐米是NF-κB抑制劑，可抑制靈長類動物對雷帕霉素耐藥的Tm增殖[31]。研究證明硼替佐米在抑制Tm活化的同時不影響Treg功能，有望成為Tm的靶向抑制劑。

目前研究多數是通過抑制Tm或記憶性反應達到誘導移植耐受狀態的目的。最近關于調節性Tm方面的研究對移植背景下靶向Tm治療提出了新的方向。研究發現，與CD4+CD25+T 細胞相比，CD8+CD122+Tm 細胞對于同種異體排斥反應有更強的抑制作用，不僅具有調節作用，還能夠增強Treg所引起的抑制作用，提示其可能幫助機體建立移植耐受狀態[9]。CD8+CD122+Tm可以通過分泌IL-10、TGF-β1、IFN-γ抑制異源性免疫反應，但發揮調節性作用的具體機制尚未闡明。研究表明PD-1在CD8+CD122+Tm表達對于其發揮調節作用至關重要[32]。將具有抗原特異性的CD8+CD122+PD-1+Tm過繼轉移與CD40/CD154共刺激信號阻滯協同使用，可延長同種異體移植皮片的存活時間[33]。提示Tm中CD8+CD122+PD-1+Tm可能是誘導移植耐受和延長移植物存活時間最有潛力的一群細胞。

衰竭型Tm的發現也給靶向Tm移植耐受誘導策略提供了新的研究方向[34]。Sarraj等[35]研究表明，在慢性同種異體移植排斥模型中，移植物的存活與外周血中衰竭的CD4+T細胞有關。CTLA-4在衰竭的T細胞上過度表達，而CTLA-4信號通路是移植耐受的必要條件。Tim-3、PD-1、LAG3等信號也參與T細胞的衰竭過程，被證明與移植耐受和自身免疫有關[34]。這些證據都提示T細胞衰竭可改善移植物存活和誘導移植耐受。以誘導Tm衰竭為切入點可作為預防同種異體移植排斥反應和誘導耐受的有效策略。

3 總結

Tm在產生機制、亞群異質性、穩態調控及記憶衰竭等方面的研究已取得重大進展，而Tm在移植領域的研究仍面臨諸多挑戰。不同亞群的Tm在移植排斥反應和移植耐受誘導中發揮不同功能，對于靶向Tm既是挑戰也是機會。當考慮以Tm為靶點誘導移植耐受時，必須考慮Tm的亞群異質性，既不可忽視其帶來的排斥反應風險，也不能盲目抑制所有Tm。

Tm的生存優勢從何而來，記憶性T細胞如何逃避Treg介導的抑制作用，Treg對Tm究竟有何影響，移植患者體內有多少調節性Tm，其發展變化規律如何，如何誘導具有抗原特異性且穩定存在的調節性或衰竭型Tm以期更深入地了解Tm與移植耐受的關系，闡明以上問題將有助于Tm的靶向治療在移植領域的應用。