調節性T細胞在自身免疫系統中的作用
作用免疫系統的穩態控制對機體至關重要。1970年代,就發現了一種具有免疫抑制性質的T細胞-調節性T細胞(regulatory T cell, Treg),近年來成了免疫學領域研究的熱點。現就調節性T細胞(Treg)在自身免疫系統中作用的相關文獻作一綜述。
1、調節性T細胞的分類及功能
調節性T細胞可分為天然產生的自然調節性T細胞(nTreg)和誘導產生的適應性調節性T細胞(aTreg或iTreg),如Th3、Tr1,另外尚有CD8 Treg、NKT細胞等,與自身免疫性疾病的發生關係密切,其異常表達可導致自身免疫性疾病。
1.1 自然調節性T細胞(nTreg)
主要為CD+4 CD+25 Treg。Sakaguchi等[1]將CD+4 CD+25Treg缺陷的小鼠的T細胞轉移到裸鼠中會導致多種自身免疫性疾病,而預先輸入CD+4 CD+25Treg可預防這類疾病的發生;將正常小鼠脾臟的CD+4 T細胞去除CD+25細胞後轉移給同基因型T細胞缺陷小鼠將導致各種器官特異性自身免疫性疾病(包括Ⅰ型糖尿病、甲狀腺炎和胃炎等)和系統性消耗疾病,而注射CD+4 CD+25細胞群可以抑制這些自身免疫疾病的發生,從而最早證明了該群細胞具備免疫調節能力。CD+4 CD+25 Treg約佔外周血及脾臟CD+4 T細胞的5%~10%,CD+4 CD+25 Treg除表達CD4分子和CD25分子外,其特徵標誌為其高表達轉錄因子Foxp3。Foxp3不僅能作為CD+4 CD+25 Treg的標誌分子,還是決定CD+4 CD+25 Treg功能的關鍵基因。Scurfy小鼠的淋巴細胞增殖病和Foxp3基因除(Foxp3-/-)小鼠引起的疾病與人類的X染色體連鎖的自身免疫性變態反應失調綜合徵(XLAAD)疾病非常相似外,且Foxp3-/-小鼠不顯示CD+4 CD+25 Treg活性。CD127也可作為該群細胞的一個特異性標誌,Foxp3高表達和CD127低表達之間有很好的相關性,即Foxp3的細胞群為CD-127 CD+4 CD+25 Treg分泌TGF-β和IL-10,這兩種細胞因子與其免疫調節功能的發揮相關[2]。
1.2 適應性調節性T細胞(aTreg或iTreg)
它是在小劑量抗原或免疫抑制性細胞因子誘導下由外周幼稚T細胞發育而成,包括Tr1,Th3等細胞,主要分泌IL-10和TGF-β發揮免疫負調控作用。
(1)Tr1型CD+4調節性T細胞:體外以IL-10刺激抗原特異性的CD+4 T細胞克隆,可以獲得一群細胞因子表型區別於Th1和Th2細胞的CD+4 T細胞群[3]。該群細胞主要分泌高水平的IL-10、中等水平的TGF-β和IFN-r,不分泌IL-4和IL-2,被稱為Tr1細胞。Tr1細胞可以通過分泌IL-10和TGF-β抑制幼稚型和記憶型T細胞增殖反應,當把該群細胞和CD+4 CD45 RBhi細胞共同輸給SCID小鼠後,可以防止自身免疫性腸炎的發生。在接受同種幹細胞移植的重症免疫缺陷患者體內,也發現了Tr1細胞,與CD+4 CD+25 Treg相似。Tr1細胞也需要抗原對TCR的啟用以發揮調節作用,其體內抑制作用依賴IL-10,體外抑制作用機制可能是通過細胞間接觸。
(2)Th3型CD+4調節性T細胞:它分泌產生大量的TGF-β,對Th1和Th2都有抑制作用,Th3細胞在抗原特異性啟用後可分泌TGF-β和水平不等的IL-4和IL-10[4]。
1.3 CD+8調節性T細胞
人體內的CD+8 Treg主要來源於CD+8 CD-28T淋巴細胞。體外研究表明,用GM-CSF刺激後,單核細胞分泌的IL-10在產生CD+8 Treg過程中起重要的作用。CD+8 Treg有CD+28和CD-28兩個亞群,目前研究較多的是CD+8 CD-28,CD+8 CD-28是具有免疫抑制作用的Treg,又分為3型,Ⅰ型細胞通過與樹突狀細胞的直接接觸,改變樹突狀細胞共刺激分子的表達併發揮其抑制作用;Ⅱ型細胞則通過細胞因子IFN-r、IL-6等發揮其抑制作用,不需要與抗原遞呈細胞的直接接觸;Ⅲ型細胞主要通過分泌IL-10發揮其抑制作用。
1.4 自然殺傷性T細胞(NKT)
它是一群獨特的αβT細胞,除表達T細胞受體TCRαβ外,還表達NK細胞的受體NK1.1或NK161。NK T細胞一方面啟用的NKT可以迅速分泌大量IL-4,IL-10等Th2型細胞因子,分泌IL-13調節CD+8T細胞功能,從而控制多種自身免疫性疾病的發生,另一方面通過迅速分泌IFN-r,TNF等Th1型細胞因子,又可增強抗腫瘤免疫。
2、調節性T細胞與自身免疫性疾病的關係
2.1 調節性T細胞與Ⅰ型糖尿病
Ⅰ型糖尿病(T1D)是由於自身反應性T細胞持續活化並破壞胰島β細胞,使胰島素分泌功能受損引發的代謝紊亂綜合徵,屬於自身免疫性疾病。T1D的發病與調節性T細胞的數目、功能以及調節性T細胞與效應性T細胞的比例失衡有關[5]。但在大多數易感個體中,環境因素(微生物、化學物質、食物等)和基因異常會影響胸腺內CD+4 CD+25Treg的產生,抑制其發育、改變其調節活性,易引起自身免疫性疾病的發生,CD+4 CD+25 Treg在胸腺產生後,進入外周發揮功能,它在外周的長期存在依賴於自身抗原和CD-28 B7、CD-40 CD40L共刺激分子的慢性刺激[6]。阻斷非肥胖糖尿病(NOD)鼠CD-28B7通路可使CD+4 CD+25 Treg減少而使自身免疫性疾病加重。在自身免疫性糖尿病患者及NOD鼠體內CD+4 CD+25 Treg數量均減少[7],且在發生自身免疫糖尿病之前,就已出現該細胞功能異常,表現為體外不能抑制多克隆活化的CD-25Treg增殖,其作用可能通過TGF-β途徑發揮。NK T細胞不能阻止致病性CD+4 T細胞的最初活化和增殖,但可阻抑其IL-2和IFN-γ的產生和後期增殖,從而使CD+4 T細胞不能致嚴重的胰島炎及破壞β細胞。但是T1D也是一種自身免疫疾病,CD+8 Treg的複雜性和多樣性提示可能與CD+4 Treg一起,在控制T1D發病中起著重要的作用。基因位點Idd6使NO D小鼠有自行發生Ⅰ型糖尿病的傾向,通過使用純化的脾細胞和純化的T細胞進行轉化實驗,發現基因位點Idd6調節糖尿病發病的一個主要機制是通過調控調節性T細胞的活性[8]。
2.2 調節性T細胞與系統性紅斑狼瘡
調節性T細胞在系統性紅斑狼瘡(SLE)中主要與自然調節性T細胞有關:
(1)SLE的發病可能與Treg的減少有關:SLE患者外周血中CD+4 CD+25 Treg數量明顯減少,SLE活動期患者外周血CD+4 CD+25 Treg數量較之SLE非活動期患者及正常人均明顯減少,CD+4 CD+69 T細胞數量較正常人增加[9]。SLE活動期IL-2的產生受到抑制與T細胞數量的變化一致,由此證實CD+4 CD+25 Treg在SLE活動期明顯減少,SLE發生的時候體內自身抗體大量增加,CD+4 CD+25 Treg是被其不適當的誘導至凋亡而清除;
(2)Treg抑制Th細胞的活性及B細胞功能:Treg可通過細胞間直接接觸機制和細胞因子分泌機制抑制Th細胞活性,從而有可能避免SLE的發生;
(3)Treg抑制樹突狀細胞(DC)的成熟和抗原遞呈功能:DC能夠促進SLE的發生;
(4)Treg分泌的IL-10可抑制IFN-α的產生:IFN-α誘導產生的抗病毒基因產物RNA依賴的蛋白激酶(PKR)、寡腺嘌呤核苷酸合成酶(OAS)、核糖核酸酶配體(RNASL)、Mx蛋白等與SLE的發病有關。Vigna-Perez等[10]觀察Rituximab(抗CD20)與免疫抑制劑同時使用治療22個活動性狼瘡性腎炎患者(WHO分型主要是Ⅲ和Ⅳ型)的臨床和免疫學效果,第30天CD+4 CD+25 Treg、Tr1和Th3的數量均顯著上升,提示Tr1和Th3與SLE也有一定的關係。CD+8、CD-28 Treg與SLE關係的報道不如CD+4 CD+25 Treg多。有報道認為兩者之間無論是從健康人與SLE患者的CD+8、CD-28 Treg的水平差異,還是從CD+8、CD-28 Treg的水平與疾病活動度上,均無統計學意義[11]。
2.3 調節性T細胞與再生障礙性貧血
再生障礙性貧血(AA)是一種以全血細胞減少、骨髓造血功能衰竭為特徵的血液系統較為常見的疾病。AA時,T細胞功能異常亢進是細胞毒性T細胞的直接殺傷作用引起骨髓衰竭的重要原因,Treg能夠抑制和調節CD+4和CD+8T細胞的活化和增殖,起到負調節作用。Chen等[12]發現Treg與T細胞之間的抑制活化不平衡導致了骨髓的衰竭,輸注CD+4 CD+25FOXP+3 T後逆轉AA發展的事實進一步論證了CD+4 CD+25 Treg在AA發病中的作用。Solomou等[13]證實AA患者CD+4 CD+25 Treg以及CD+4 CD+25 FOXP+3 Treg的相對和絕對數量均低於健康人。AA患者除了外周血迴圈中CD+4 CD+25 Treg數量明顯減少,FOXP3及轉錄因子NFAT1的表達也明顯下降,其中NFAT1在CD+4 CD+25 Treg的免疫抑制方面FOXP3起著協同作用,由此可見CD+4 CD+25 Treg數量和功能的異常是AA疾病發生、發展重要環節之一。
2.4 調節性T細胞與特發性血小板減少性紫癜
特發性血小板減少性紫癜(ITP)患者體記憶體在多種T淋巴細胞異常,尤其是T細胞亞群功能和比例失調,在ITP發病中起著重要的作用[14]。ITP患者外周血CD+4 T細胞、CD+4 CD+25Treg數均低於對照組,CD+4 CD+25/CD+4的比值也顯著降低,使機體內免疫耐受平衡破壞[15]。細胞數量減少,分泌的細胞因子含量降低,可能導致細胞免疫抑制功能減弱,自身免疫耐受平衡被打破,出現啟用的自身反應性T細胞增多,血小板破壞增加;T淋巴細胞啟用增多,還可輔助B細胞產生更多的抗血小板抗體,血小板破壞增加,出現血小板減少、面板及黏膜出血等症狀,提示T細胞在ITP發病機制中可能發揮著重要的作用。
2.5 調節性T細胞與自身免疫性溶血性貧血
自身免疫性溶血性貧血(AIHA)是體內免疫反應發生變異,主要是原、繼發性B細胞功能異常亢進,產生自身抗體或(和)補體,結合在紅細胞膜上,使紅細胞破壞增加而引起的一組溶血性貧血。Mqadmi等[16]應用抗CD25單抗幾乎可以完全去除AIHA模型小鼠的CD+4CD+25 Treg,結果小鼠AIHA的發病率從30%提高到90%,後繼續輸注純化的CD+4CD+25 Treg卻可以阻止AIHA的發生。Ward等[17]發現在一名AIHA患者體內分離培養得到了分泌IL-10的自身抗原(72H-86L肽)特異的Treg克隆,這無疑給T細胞用於臨床治療AIHA提供了重要的理論依據。
2.6 調節性T細胞與多發性硬化
多發性硬化(MS)是一種發生於中樞神經系統(CNS)白質的炎性脫髓鞘疾病,是T細胞介導的自身免疫性疾病,主要出現在青壯年,其臨床症狀多樣,有視神經炎、眼球震顫、眼肌麻痺、共濟失調、癱瘓、痙攣等,伴隨著復發和緩解。病理損傷的主要特徵是發生在中樞神經系統白質的髓鞘脫失,並伴有T淋巴細胞的浸潤。近來研究證明了儘管I型輔助性T細胞(Th1)起重要作用,但其他免疫細胞,包括B細胞、CD+8 Treg、NKT和CD+4 CD+25 Treg等也能通過誘導或調控MS患者CNS內的免疫應答過程而可能參與了其發病過程[18]。去除CD28基因小鼠的CD+8 Treg後增加這些小鼠患自身免疫性腦脊髓炎的機會,此外,在CD8和CD28基因都去除的小鼠發生自身免疫性腦脊髓炎的機率顯著增高,說明在CD28基因去除的小鼠中,CD+8 Treg在該病的發病的程序中起著一定的作用[19]。MS患者無CD+4 CD+25 Treg數量的異常,可能存在免疫活性的改變而發生自身免疫性腦脊髓炎[20]。
2.7 調節性T細胞與炎症性腸病
炎症性腸病(IBD)是一類病因未明、侵及胃腸道的自身免疫性疾病,包括潰瘍性結腸炎(UC)和克羅恩病(CD),目前認為與免疫、遺傳、感染等多種因素相互作用有關,其中免疫因素起著關鍵作用[21]。正常腸黏膜組織中,效應T細胞和調節性T細胞處於動態平衡狀態,以維持腸道內環境的穩定,如果效應T細胞過度增生或免疫原性增強,或者調節性T細胞數量減少或功能異常,均可打破兩者平衡,導致腸黏膜損傷,從而誘發炎症性腸病的發生。CD+4 CD+25 Treg數量的減少、表面分子表達的缺陷、抑制功能的受損,都與IBD的發生相關。其機制可能為:CD+4 CD+25 Treg直接與靶細胞接觸而發揮作用,下調細胞IL-2Ra鏈的表達,以致靶細胞增殖;可通過分泌抑制性細胞因子來減輕炎症反應;TCR介導自身反應性T細胞對自身肽段的識別,如內環境穩定與免疫調節具有相關性,表明調節性T細胞可能與致病T細胞共同競爭抗APC而被活化。IBD患者體內促炎細胞因子水平增高,抗炎因子水平下降,兩者平衡失調是導致發病的主要原因。CD+4 CD+25 Treg通過分泌產生抗炎細胞因子IL-10和TGF-β發揮其免疫抑制效應,阻止和下調CD+4 CD+25 Treg細胞導致促炎性反應。Th3細胞能抑制TNBS誘導的結腸炎[22]。也有實驗顯示Tr1具有預防和治療CD+4 CD45 RBhigh誘導的IBD作用,且顯示CD+4 CD+25 Treg的免疫耐受作用部分歸功於通過Tr1的分化而間接起作用[23]。在IBD患者的腸黏膜中存在CD+8調節細胞的缺陷,表現為腸黏膜中CD+8調節細胞體外抑制淋巴細胞增殖作用幾乎消失,並可能出現TCR Vβ5.1-陽性的CD8明顯降低,但CD+8 CD-28 Treg的變化不明顯[24]。
2.8 調節性T細胞與重症肌無力
重症肌無力(MG)是一種T細胞依賴的,抗體介導的神經系統自身免疫病,大量乙醯膽鹼受體的抗體(AchRAb)蓄積於神經肌肉接頭處,干擾正常神經遞質的傳遞,從而導致肌無力的發生。MG患者胸腺的異常可能導致CD+4 CD+25 Treg數量減少和(或)功能失常,從而使自身反應性CD+4 Treg大量被啟用,輔助B細胞產生自身抗體,參與MG的發病過程。重症肌無力的發病機制與CD+4 CD+25 Treg表型與功能缺陷有關[25]。胸腺切除的MG患者外周血中存在高比例的CD+4 CD+25 Treg表達,可能與病情的緩解有關。當異常的胸腺被切除後,機體能產生足夠量的CD+4 CD+25 Treg來對抗自身反應性T細胞時,MG病情就趨於穩定或緩解[26]。
調節性T細胞與類風溼性關節炎、自身免疫性甲狀腺炎,自身免疫性肝病、多種腎臟疾病等很多自身免疫性疾病的發病也有關。調節性T細胞對於自身免疫性疾病的發生和發展都具有重要意義,對其進行深入研究將有助於瞭解自身免疫性疾病的發病機制,對疾病預後判斷、進一步的治療有著深遠的意義。
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