树突状细胞(dendritic cells,DCs)是专职的抗原递呈细胞,在激活Th2细胞和过敏性哮喘的发生中起关键作用[1]。在某些条件下DCs也能发挥免疫抑制作用,如使效应T细胞应答能力降低,通过诱导调节性T细胞(T regulatory cells,Tregs)来阻止对吸入抗原的反应,这类DCs被称为耐受型DCs(tolerogenic dendritic cells,tDCs)[2]。许多动物研究证实了tDCs在改善哮喘等炎症性疾病的有效性和可行性,因而应用tDCs调节哮喘免疫反应成为了理想选择。由于传统的治疗方法主要是针对疾病的效应阶段,例如针对气道高反应性(airway hyperresponsiveness,AHR)(使用支气管扩张剂)或炎症反应(使用类固醇)进行对症治疗,然而激素的非特异性免疫抑制性使哮喘得不到根治,且有部分患者存在激素耐受,甚至激素抵抗。深入阐明tDCs的特征、形成条件等,并从哮喘发病的免疫机制上阐明DCs与哮喘Th2细胞的相互作用,将为tDCs临床应用于调节哮喘患者体内免疫反应提供新的理论基础,从而为激素耐受或激素抵抗的哮喘患者寻求新的治疗方式。本文对近年来tDCs对哮喘免疫调节作用的研究进展作一综述。
DCs的表型和功能特征 DCs是高度异质性细胞群,未成熟DCs(imature DCs,iDCs)摄取及加工处理抗原能力强而抗原递呈功能弱,诱导T细胞无能或免疫耐受[1],例如黏膜DCs处于不成熟状态,抗原递呈效率低,具有典型的免疫耐受性[3];成熟DCs(mature DCs, mDCs)主要由iDCs摄取抗原后转化而来,抗原递呈功能强,mDCs表面CD80、CD86、CD40等共刺激分子及主要组织相容性复合体二类分子(major histocompatibility complex-classⅡ, MHC-Ⅱ)表达上调,通过递呈抗原激活初始T细胞,诱发抗原特异性免疫应答[1, 4],mDCs的激活是TH2和TH17细胞分化的关键[5]。DCs的功能特性取决于成熟状态,然而DCs的成熟状态并不能完全决定其诱导Tregs调节免疫应答的潜力,其表达的共刺激或共抑制分子水平也会影响由此产生的免疫反应[2]。与iDCs相比,mDCs可诱导特定的成熟标记物(如CD83)、共刺激分子(如CD80或CD86)表达上调,也可诱导共刺激分子配体(inducible co-stimulator ligand,ICOSL)表达相对下调[1]。
tDCs常表现为未成熟或半成熟表型,有研究显示未成熟的小鼠骨髓源tDCs特征是低表达MHC-Ⅱ和CD83,高表达吲哚胺-2,3-双加氧酶(indoleamine-2,3-dioxygenase,IDO)、Toll样受体-2(Toll-like receptor,TLR-2),分泌抗炎因子IL-10、TGF-β增多[6]。研究显示ICOS/ICOSL、Oxford 40(OX40)/Oxford 40 ligand(OX40L)共刺激通路能调节人和小鼠免疫耐受,促进tDCs诱导Tregs产生[1, 7-8]。浆细胞样DCs(plasmacytoid DCs,pDCs)是DCs的一种亚型,它在一定条件下能分化成为tDCs,具备诱导免疫耐受的特性。未经过刺激或被选择性激活时,pDCs表达IDO、ICOSL、OX40L、程序性细胞死亡配体1(programmed cell-death 1 ligand 1,PD-L1)增加,对无害抗原形成耐受[9]。在外周组织摄取抗原后的pDCs通过趋化性细胞因子受体9(chemokine cytokine receptor 9,CCR9)迁移到胸腺,诱导抗原特异性T细胞无能,抑制免疫反应[10]。过继转移致敏供者的pDCs能减轻屋尘螨(house dust mite,HDM)介导的气道炎症,给哮喘小鼠过继转移pDCs也能通过诱导Tregs增殖来抑制AHR[11-12]。
tDCs在调节哮喘Th1/Th2免疫平衡中的作用 哮喘的经典发病机制是Th1/Th2细胞比例失衡,Th2型细胞因子(如IL-4、IL-5、IL-13)分泌增加,气道嗜酸性粒细胞浸润。在免疫应答过程中,不同亚群及状态的DCs均能影响Th1/Th2细胞比例及细胞因子和表面分子的表达。其他刺激因素也会影响DCs对Th细胞分化方向的调节,实验发现CD80和CD86双敲除的DCs呈耐受表型,可以调节哮喘模型小鼠Th1/Th2细胞因子分泌水平,表现为分泌IFN-γ增加,IL-4减少,Th1/Th2比例失衡[13]。我们之前的研究证明,活化DCs产生的IL-27能够不依赖于IFN-γ和IL-10抑制Th2细胞分化[14]。上述研究结果表明tDCs在调节和改善哮喘Th1/Th2免疫平衡方面发挥了积极作用。
2型固有淋巴细胞(type-2 innate lymphiod cells,ILC2s)被认为是黏膜组织中Th2型细胞因子的重要来源,可导致气道嗜酸粒细胞浸润和AHR,临床数据显示哮喘患者外周血ILC2s百分比显著增加[15],而活化的pDCs能通过1型干扰素(interferon-1,IFN-1)抑制ILC2s,减轻ILC2s介导的气道嗜酸性炎症和AHR[16]。这些结果均表明在气道炎症中利用tDCs的免疫耐受和抗炎功能,可能是哮喘免疫治疗的潜在新策略。
tDCs发挥免疫耐受作用的机制 tDCs能通过多种免疫抑制机制诱导耐受,包括分泌免疫调节介质,抑制效应T细胞功能以及诱导Tregs产生。抗炎因子IL-10和TGF-β分泌增多是tDCs诱导耐受的因素。Maazi等[16]发现IL-10通过促进信号转导与转录激活因子(signal transducers and activators of transcription 3, STAT3)磷酸化,增强Tregs的表型和功能;此外,IL-10能抑制T细胞的PI3K/Akt信号通路,增强叉头转录因子(forkhead box O1,Fox O1)基因活性,Fox O1则进一步增强Tregs的功能。IL-10培养的DCs(DC10s)表面成熟分子CD83、CCR7和MHC-Ⅱ表达减少, 免疫球蛋白样转录子(immunoglobulin like transcript,ILT)家族中ILT2、ILT3和ILT4表达增加,研究显示这些抑制性受体均参与诱导免疫耐受[18]。Fanny等[19]提出DC10s相关的可溶性CD25能有效抑制活化的T细胞增殖,阻断CD25后DC10s对Tregs的诱导作用明显减弱。tDCs致耐受机制是否依赖于TGF-β尚不清楚[20],但有研究结果表明,TGF-β能使tDCs诱导的耐受作用加强。Sun等[21]研究发现非经典NF-κB信号通路能诱导DCs表达IDO1,从而有效抑制T细胞增殖和由此引起的免疫反应。此外,MHC-Ⅱ和共刺激分子的缺失或减少、免疫调节分子[如PD-L1/2、细胞毒性T淋巴细胞相关性抗原4(cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen-4, CTLA-4)和ILT-3/4]的表达或死亡受体配体[如肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand, TRAIL)及凋亡相关因子配体(factor related apoptosis ligand,FASL)]的表达增加均参与tDCs发挥免疫耐受作用[13, 22-23]。
tDCs在哮喘免疫调节中的应用前景 2001年Steinman团队首次将tDCs应用于人类,结果显示受试者对皮下注射负载抗原的人未成熟DCs耐受良好,该法能有效抑制抗原特异性CD8+ T细胞反应长达6个月,首次证明DCs在人体内的致耐受潜力[24]。多种动物模型研究也证实tDCs在炎症、自身免疫、变态反应性疾病中诱导耐受的重要作用[25-26]。
理论上,免疫调节是有希望根治哮喘的新方法和新热点,干预气道DCs的免疫学活性已成为哮喘免疫学改善的关键。Li等[27]将入组哮喘患者的单核细胞来源DCs与IL-10培养后, 发现其能显著诱导Foxp3+Tregs,从而抑制TH2免疫反应。Escobar等[28]研究发现,来自天然乳胶过敏患者的DCs在地塞米松诱导下能调节过敏原特异性T细胞反应和IgE的产生。Kim等[29]通过动物实验发现,与单纯口服鼠李糖乳杆菌35(lactobacillus rhamnosus,Lcr35)相比,过继转移Lcr35处理的DCs给哮喘小鼠可以显著抑制其气道炎症。魏佳伟等[30]对卵清蛋白(ovalbumin,OVA)致敏小鼠经尾静脉过继骨髓源DCs后发现,小鼠肺泡灌洗液Th2型炎症因子表达下降,肺Tregs表达上调。我们团队预实验也表明,将脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)活化的骨髓源DCs经腹腔过继给受鼠,可以保护小鼠免遭OVA致敏的过敏性气道炎症,证明LPS可诱导tDC, 并可用于OVA-哮喘模型的治疗,提示该方法的有效性及可能的临床应用前景。这些研究结果表明,通过某些特定因素诱导的tDCs更能发挥DCs在哮喘中的免疫调节作用。
tDCs在哮喘领域的Ⅰ/Ⅱ期试验研究正在进行中[31],tDCs应用的安全性和可行性在许多疾病中也得到了普遍证明。如何确定将tDCs应用到哮喘免疫调节中的诱导方案、过继免疫途径和剂量等还有待深入研究。另外,如何在炎症条件下维持tDCs的耐受表型是未来临床应用的一大难点。由于tDCs表达多种模式识别受体及细胞因子受体,这些受体在炎症环境中很可能会被激活,故临床适用的tDCs在输入患者体内前必须进行严格的稳定性测试,以评估炎症信号对tDCs耐受表型的影响[32]。Boks等[18]在临床应用的DCs研究中,分别用维生素D3、IL-10、地塞米松、雷帕霉素、TGF-β诱导tDCs,结果显示DC10s表现出强致耐受性,能产生更多的IL-10,并且在功能抑制实验中只有DC10s诱导的Tregs强烈抑制T细胞反应,因此DC10s可能是最具临床潜力的tDCs。
结语 在哮喘治疗学研究中, tDCs能够通过诱导或增强抗原特异性Tregs来调节免疫平衡,应用tDCs治疗或构建靶向DCs的新型分子药物,将有望给哮喘的防治带来新的方向。目前将tDCs过继给哮喘小鼠来发挥免疫调节作用已取得了令人欣喜的结果,但临床试验的研究尚未成熟。应加强tDCs抑制哮喘过敏性炎症的免疫机制、tDCs的诱导条件、给药途径和趋化方式等方面的基础研究,从而为将来tDCs用于哮喘临床治疗提供理论基础。
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