訓練免疫在膽管疾病中的作用和作為治療靶點的潛力

沈波 陸倫根

膽管疾病是一類以膽管細胞損傷為特征的疾病總稱，包括原發性硬化性膽管炎(PSC)、原發性膽汁性膽管炎(PBC)、膽道閉鎖(BA)和膽管細胞癌(CCA)等[1]。在這一過程中，膽管細胞固有免疫反應激活，免疫細胞浸潤和膽管異常修復共同導致了膽管疾病的進展。目前，膽管疾病仍然缺乏有效治療手段，部分患者從膽管炎癥進展為膽管纖維化甚至膽汁性肝硬化，最終肝移植。由于供體肝臟的稀缺，尋找有效的治療靶點阻止疾病進展是目前膽管疾病研究的重點。

免疫反應與膽管疾病進展密切相關，固有免疫細胞記憶功能與膽管疾病間的關系正日益受到重視。以往研究認為只有適應性免疫具有記憶功能，而固有免疫不具備。但最新研究發現，固有免疫細胞同樣具有免疫記憶功能[2, 3]。這一功能特指固有免疫細胞在第一次被病原體激活后產生了免疫記憶，在被再次激活后會產生更強大和持久的免疫反應，被稱為“訓練免疫”(trained immunity)[4]。鑒于訓練免疫在膽管疾病中作為治療靶點的重要潛力，本文就訓練免疫在膽管疾病中的作用、調控機制和潛在治療潛力等方面作一介紹。

一、訓練免疫在膽管疾病中的重要作用

腸道微生態的改變被認為是膽管疾病中訓練免疫發生的最重要初始因素。目前認為在膽管疾病中，腸道微生態紊亂導致腸黏膜屏障功能下降[5]，腸道菌群及代謝產物通過腸道進入膽管，促進膽管細胞和固有免疫細胞訓練免疫的產生。有研究表明，PSC和PBC患者腸道菌群均發生紊亂。在PSC患者中，腸球菌、梭桿菌和乳酸桿菌比例上升[6]。另一項研究中，Rothia菌、腸球菌、鏈球菌、梭狀芽孢桿菌、韋氏菌和嗜血桿菌比例在PSC患者中也出現異常上升[7]。與此類似，PBC患者中也出現了有益的非致病性細菌減少導致致病性細菌比例上升的情況[8]。此外，Allegretti等[9]研究發現在接受糞菌移植PSC的患者中，33%的受試者堿性磷酸酶水平下降。Bajaj等研究顯示，糞菌移植明顯改善肝性腦病患者的肝臟功能和認知能力。總之，這些研究均表明，失調的腸道微生態再平衡可以改善膽管疾病的惡化。而膽管疾病中腸道穩態的失調又會破壞膽管細胞和固有免疫細胞對于內毒素的免疫耐受，導致訓練免疫的產生。

訓練免疫中的效應細胞包括膽管細胞、巨噬細胞和自然殺傷(NK)細胞。盡管膽管細胞并不屬于固有免疫細胞，但可以發揮類似作用，并產生訓練免疫作用[10]。膽管細胞可以表達多種Toll樣受體(TLRs)，確保其對于病原體能產生免疫反應。在免疫反應過程中，病原體相關分子模式(PAMPs)/損傷相關分子模式(DAMPs)會與TLR4相結合，促進NF-κB激活，分泌炎癥因子和趨化因子，包括IL-1β、IL-6、MCP-1、TNF-α、IFNγ和TNF-β[11]。除了TLRs，膽管細胞還可以表達胞內模式識別受體NLRP3炎癥小體(NLRP3)。NLRP3激活可以導致caspase-1的前體裂解為激活狀態的capase-1，并促進IL-1β和IL-18的分泌，導致細胞焦亡和炎癥反應[12]。

除了膽管細胞，巨噬細胞也是訓練免疫中重要的效應細胞，它在肝臟中分化為單核細胞來源的巨噬細胞和庫普弗細胞。巨噬細胞在外界病原體的刺激下異常激活TLRs。研究表明，PBC患者外周血來源的單核巨噬細胞對TLRs配體的激活更加敏感[13]。PBC患者外周血單個核細胞(PBMC)受到刺激后也可以產生更多促炎因子[14]。研究表明，巨噬細胞也可以在膽道閉鎖中被激活。在膽道閉鎖模型中，巨噬細胞激活后可以迅速產生IFN-γ誘導膽管細胞凋亡。而在膽管細胞癌中，腫瘤相關巨噬細胞也可分化為M1和M2兩個亞型，并且主要轉化為M2型產生抑炎因子IL-10和趨化因子17(CCL17)，促進腫瘤進展[15]。

作為適應性免疫過程中重要一員的NK細胞，也可作為訓練免疫的效應細胞。研究表明，PBC患者膽管受損的程度與NK細胞的數量相關。NK細胞分泌的IFN-γ可以激活CD4+T細胞，導致膽管細胞受損。在膽道閉鎖疾病中，NK細胞更是發病過程中的初始事件，與疾病的進展密切相關。而在CCA動物模型中，NK細胞的浸潤對于膽管細胞有損害作用。其分泌的多種細胞因子IFN-γ和IL4可持續激活CD4+T細胞，導致膽管細胞受損[10]。

總之，膽管疾病中不僅存在訓練免疫的啟動因素，也存在著固有免疫效應細胞。在受到外界刺激后，膽管細胞和固有免疫細胞可以在第一次受刺激后保持長期高反應，產生免疫記憶效果，即訓練免疫。再次受刺激后，膽管細胞和固有免疫細胞分泌促炎因子和趨化因子破壞免疫平衡，損傷膽管細胞并導致膽管疾病產生。

二、調控訓練免疫的具體分子機制

在膽管疾病中，固有免疫細胞產生訓練免疫主要受代謝重組和表觀遺傳的調控。而PI3K/AKT/mTOR通路在代謝重組調控訓練免疫方面發揮重要作用。研究表明在膽管細胞受損后，PI3K/AKT/mTOR通路激活可以促進膽管細胞增殖并產生大量促炎因子(IL-6和TNF-α)和CXC趨化因子。除此之外，PI3K/AKT/mTOR通路還招募其他固有免疫細胞，包括巨噬細胞和NK細胞，激活其分泌炎癥因子[16]。在PSC和PBC中，mTOR通路通過代謝重組調控細胞生長、增殖、凋亡和蛋白合成，影響膽管疾病的進展。在大鼠膽總管結扎的肝纖維化模型中，膽管纖維化的進展過程伴隨著AKT/mTOR通路的激活，揭示了兩者間密切的聯系。而在膽管細胞癌模型中，mTOR通路也出現了表達上升的情況。Mckay等[17]研究發現，阻斷該通路介導的代謝反應可以抑制腫瘤的生長。而在以肝內外膽管擴張、膽管增生和多囊腫形成為特征的多囊性肝病中，mTOR通路也是介導膽管細胞增殖和肝囊腫形成的重要通路。研究發現，在多囊蛋白缺陷小鼠模型中，雷帕霉素(mTOR通路抑制劑)顯著減少了膽管細胞的增殖和肝囊腫形成。因此，該通路已經成為治療膽管疾病具有潛力的靶點之一。

除了代謝重組可以調控訓練免疫外，表觀遺傳學的改變也可以誘導固有免疫細胞產生長期的高敏反應，也就是訓練免疫的產生。研究發現，膽管疾病中頻繁出現DNA的甲基化和乙酰化修飾。特別是在PBC中，幾個基因頻繁的甲基化已經得到證實。CD40L低甲基化與患者血清學IgM水平相關，也與CD4+T細胞過度表達有關[18]。除了在PBC中，膽管閉塞中也存在著DNA低甲基化。研究表明，DNA低甲基化會激活IFN-γ反應基因的激活，并通過激活IFN-γ下游通路和抑制TGF-β通路起到損傷膽管細胞的作用。除了甲基化修飾之外，CD40L基因也常在CD40L啟動子區域H4發生組蛋白的乙酰化，并導致CD40L表達的增加。而在PSC中，DNA甲基化的改變沒有被觀察到。但另一項臨床研究中，單核苷酸多態性(Single nucleotide polymorphism，SNP)存在富含Th1的乙酰化順式調節元件，顯示了表觀遺傳改變在PSC中的存在[19]。

三、作為治療靶點的潛力

目前針對膽管疾病中訓練免疫調節通路具有治療潛力的靶點分別是：調控代謝重組的PI3K/AKT/mTOR通路和DNA的甲基化。PI3K/AKT/mTOR通路是介導代謝重組調控訓練免疫的重要機制，抑制mTOR通路的激活起到了治療膽管疾病的作用。而mTOR通路的抑制劑雷帕霉素在膽管疾病的動物模型中被證實顯著改善肝內炎癥和肝纖維化，促進肝功能的恢復。除了雷帕霉素外，姜黃素也可以通過抑制mTOR通路中ERK1/2的磷酸化抑制膽管細胞的增殖，并進一步減輕膽管纖維化[20]。除此之外，研究發現在膽管細胞癌的大鼠模型中，二甲雙胍通過AMPK/mTOR/HIF-1α/MRP1和ERK通路抑制膽管細胞的糖酵解，并進一步減少促炎因子的產生，達到治療腫瘤的目的[17]。總之，這些研究均提示了PI3K/AKT/mTOR通路抑制劑治療膽管疾病的潛力。但仍需更多的臨床隨機對照研究提供更多的循證醫學證據。除了代謝重組的調控外，DNA甲基化調控也是重要的研究方向。在斑馬魚的膽道閉鎖疾病模型中，抗炎因子強的松的使用可以逆轉低甲基化導致的膽管缺損，起到治療作用。

綜上所述，膽管細胞和固有免疫細胞可以在正常情況下保持膽管的穩態。但在受到外來刺激的情況后，代謝水平和表觀遺傳的改變會誘導膽管細胞和固有免疫細胞產生訓練免疫，并釋放大量的炎癥因子，破壞膽管細胞，導致膽管疾病的產生。而在這一過程中，mTOR通路介導的代謝重組和DNA的甲基化是調控訓練免疫的主要機制。隨著對于膽管疾病中訓練免疫機制更深入的研究，我們希望更多針對膽管疾病新靶點和藥物的研發會給臨床治療膽管疾病帶來更多的選擇和希望。