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CD4+CD25+Treg細胞與缺血性卒中的研究進展

2015-01-21 05:41周晶晶汪青松
中國卒中雜志 2015年6期
關鍵詞:調節(jié)性免疫調節(jié)性反應

周晶晶,汪青松

在中國,腦血管疾病已超過心血管疾病成為中國成年人死亡和致殘的首因[1]。急性缺血性卒中是最常見的腦血管疾病,給社會、經(jīng)濟和家庭帶來了沉重的負擔。因此,尋找一種能有效治療缺血性卒中的方法已成為目前研究的關鍵,并且有著重要的社會效益和經(jīng)濟效益。隨著免疫學和分子生物學的發(fā)展,急性缺血性卒中病理生理機制的研究已取得了重大進步。目前研究證實免疫炎性反應貫穿于缺血性卒中發(fā)生發(fā)展的全過程[2-3],炎性細胞浸潤和相應細胞因子分泌在缺血性腦損傷中發(fā)揮著極為重要的作用。調節(jié)性T細胞(regulatory T cell,Treg)是一種具有獨特免疫調節(jié)功能的T細胞亞群,對于控制自身免疫性疾病的進展、維持機體免疫穩(wěn)態(tài)等方面具有重要的作用[4-5]。其中,CD4+CD25+Treg細胞在維持外周免疫耐受和抑制免疫炎性反應中具有不可替代的作用,并作為內源性負性免疫調節(jié)細胞能夠明顯抑制腦缺血再灌注損傷引起的局部炎性反應,具有一定的腦保護作用[6-10]。本文綜述了近年來CD4+CD25+Treg細胞與缺血性卒中關系的相關研究進展。

1 缺血性卒中與免疫炎性反應

近年來的研究表明,急性缺血性卒中的病理過程中存在著炎癥和免疫反應,這個過程中產(chǎn)生的炎癥介質及細胞因子是導致缺血半暗帶和周圍神經(jīng)損害的重要機制[2-3]。

免疫炎性反應貫穿于缺血性卒中發(fā)生發(fā)展的全過程,腦缺血及缺血后的再灌注所引發(fā)的免疫炎性反應在腦缺血再灌注損傷中發(fā)揮重要作用。腦缺血再灌注損傷過程中,免疫炎性反應首先通過分子模式識別受體,如Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR),來招募和激活先天性免疫[11],聚集固有炎性細胞(如巨噬細胞、淋巴細胞及樹突狀細胞等)。其次,腦缺血再灌注可引起較強的適應性免疫反應,從而引起抗原特異性T細胞的活化,其中CD4+和CD8+T細胞在缺血再灌注區(qū)域積累并參與免疫炎性反應[12]。此外,腦缺血再灌注還可引起自身免疫反應,誘導和激活補體系統(tǒng),來擴大免疫炎性反應從而加重缺血性腦損傷[13]。因此,采取選擇性地抑制免疫炎性反應的措施,調節(jié)自身免疫平衡,可有利于改善腦缺血再灌注損傷引起的神經(jīng)功能缺失。

2 CD4+CD25+Treg細胞及其功能

CD4+CD25+調節(jié)性T細胞是一種高表達CD25與核內轉錄因子Foxp3為特征的CD4+T細胞群[14],主要表面標記有CD25、CD62L、細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4)、糖皮質激素誘導的腫瘤壞死因子受體(glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor,GITR)和組成性表達的叉頭翼狀螺旋轉錄因子(forkhead/winged helix transcription factor P3,F(xiàn)oxp3)等,其中Foxp3被認為是CD4+CD25+Treg細胞最特異性的標志物,它能通過調控多種基因來調節(jié)CD4+CD25+Treg細胞的活性。

按來源的不同,Treg細胞可分為天然性Treg細胞(natural Treg,nTreg)和誘導產(chǎn)生的Treg細胞(induced Treg,iTreg)[15]。

CD4+CD25+Treg細胞作為一種負性免疫調控細胞,能特異性表達白細胞介素-2(interleukin-2,IL-2)受體CD25,調節(jié)促炎/抗炎因子和Th1/Th2的平衡,介導細胞的增殖與凋亡,從多個途徑維持機體炎性反應和免疫功能的平衡[16]。Treg細胞主要具有免疫抑制性和免疫無反應性兩大功能,免疫抑制性主要是指Treg細胞抑制效應性T細胞,如CD4+、CD8+T細胞的活化、增殖,Treg細胞主要通過細胞間直接接觸和分泌一些抑制性細胞因子,如IL-10、IL-4等發(fā)揮其抑制免疫炎性反應的作用[17-19];免疫無反應性是指Treg對低濃度IL-2特異性抗原及抗原提呈細胞的刺激呈低反應狀態(tài),而在高濃度IL-2的刺激下,可使其活化增殖。因此,Treg細胞可以有效抑制效應性T細胞的過度反應,保護炎癥周圍正常組織免受損害,在維持機體免疫自穩(wěn)、防止自身免疫病中發(fā)揮重要作用[20-21]。

3 Treg細胞與缺血性卒中關系

3.1 Treg細胞在缺血性卒中的腦保護作用及其機制 CD4+CD25+Treg細胞作為內源性負性免疫調節(jié)細胞能夠顯著抑制腦缺血再灌注損傷引起的局部炎性反應,具有一定的腦保護作用[6-10]。Liesz等[6]率先在大鼠腦缺血性再灌注模型中證實Treg細胞是神經(jīng)保護的重要調節(jié)劑。他們預先采用腹腔內注射CD25特異性抗體抑制Treg細胞大鼠為實驗組,注射等量的磷酸鹽緩沖液(phosphate buffered saline,PBS)的大鼠作為對照組,與對照組相比,實驗組梗死灶體積明顯增大,神經(jīng)功能明顯惡化,促炎性因子腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、γ-干擾素(interferon-γ,IFN-γ)和白細胞介素-1β(interleukin-1β)的信使RNA(messenger RNA,mRNA)水平顯著高于對照組,而抗炎性因子L-10明顯低于對照組。本實驗還發(fā)現(xiàn)對照組較實驗組明顯抑制了小膠質細胞和T淋巴細胞侵入損傷腦組織及其活化,其中小膠質細胞和T淋巴細胞分別是TNF-α和IFN-γ的主要來源,因而Treg細胞抑制了缺血性腦損傷中小膠質細胞和T淋巴細胞的入侵與活化。在給予實驗組小鼠腦室注射IL-10后,能夠顯著減小梗死灶體積,并抑制促炎性因子TNF-α、IFN-γ、IL-1β的上調,可見Treg細胞分泌的細胞因子IL-10是其發(fā)揮免疫調節(jié)作用的關鍵分子[5-6,19]。

Frenkel等[7]在缺血再灌注前,注射可分泌IL-10的CD4+T細胞能顯著減少缺血再灌注小鼠的梗死灶體積,對小鼠局灶性缺血再灌注腦組織也具有保護作用。此外,有日本學者報道[8],小鼠局灶性腦缺血損傷后,CD4+CD25+Treg細胞遷移至缺血半暗帶,通過調節(jié)免疫炎性細胞因子,如IL-10和轉化生長因子-β(transforming growth factor beta,TGF-β)在局部發(fā)揮抑制作用,從而保護缺血性腦損傷后新生成的神經(jīng)細胞。

國內李佩盈等[9-10]在缺血性腦損傷小鼠模型發(fā)病后2 h、6 h及24 h后靜脈輸注經(jīng)提純的CD4+CD25+Treg細胞,發(fā)現(xiàn)CD4+CD25+Treg細胞能迅速在血液中發(fā)揮抑制炎癥反應的作用,降低腦缺血后血腦屏障的通透性,使缺血后的梗死灶體積減小約50%,神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙后遺癥的改善持續(xù)至少28 d。這提示CD4+CD25+Treg細胞的腦保護作用并不一定需要其浸潤至腦組織內或抑制小膠質細胞的激活,而是可通過抑制外周免疫炎性細胞達到腦保護作用。

因此,CD4+CD25+Treg細胞調節(jié)缺血性卒中的免疫炎性反應可能的作用機制有:①Treg細胞分泌抗炎因子IL-10和TGF-β來降低外周和腦中的促炎性因子水平;②抑制小膠質細胞的激活,減輕局部炎性反應[6,22-23]。

3.2 Treg細胞與缺血性卒中的治療 目前關于缺血性卒中的發(fā)病機制研究已經(jīng)有了很大進展[24],但缺血性卒中的有效治療方案仍十分有限[25]?,F(xiàn)在國際上唯一獲得美國食品和藥品管理局(Food and Drug Administration,F(xiàn)DA)批準用于治療急性缺血性卒中的是重組組織型纖溶酶原激活物(recombinant tissue plasminogen activator,rt-PA)溶栓治療,但其有效治療時間窗短(發(fā)病3~4.5 h)、破壞血腦屏障誘發(fā)腦出血等缺點嚴重限制rt-PA在臨床上的廣泛應用,僅能使小部分患者從中獲益[26]。因此,尋找一種能拓寬有效治療時間窗和靶向腦神經(jīng)保護而非溶栓的治療方法已成為目前研究的關鍵,并且有著重要的社會效益和經(jīng)濟效益。

研究表明,急性缺血性卒中患者外周血中CD4+CD25+Treg細胞數(shù)量在缺血性腦損傷急性期降低,在恢復期其數(shù)量明顯升高[27-29],同時進行神經(jīng)功能缺損評分,則發(fā)現(xiàn)急性期神經(jīng)功能缺損較嚴重,隨著Treg細胞數(shù)量的增加,神經(jīng)功能缺損逐漸改善[30-32]。實驗證實通過靜脈輸注Treg細胞能顯著減少大腦中動脈栓塞模型(middle cerebral artery occlusion,MCAO)大鼠的梗死灶體積,并促進神經(jīng)功能缺損的恢復[6]。

在缺血性腦損傷的早期Treg細胞通過減弱血腦屏障的破壞發(fā)揮神經(jīng)保護作用,此外,Treg細胞能抑制大腦內的炎癥反應,并減少外周炎癥細胞向腦梗死中心浸潤[9,33-34]。CD4+CD25+Treg細胞在缺血性腦損傷中發(fā)揮重要的免疫調節(jié)作用,抑制腦缺血再灌注損傷引起的免疫炎性反應,從而發(fā)揮腦保護作用。因此,通過對CD4+CD25+Treg進行有效的調控,抑制缺血性卒中的免疫炎性反應,調節(jié)自身免疫平衡,為缺血性卒中的治療提供了新的方向。目前這方面的研究仍處于實驗狀態(tài),尚未應用于臨床。

綜上,CD4+CD25+Treg細胞作為調節(jié)性T細胞的一個重要亞群,在缺血性卒中的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的免疫調節(jié)作用,CD4+CD25+Treg細胞能夠明顯抑制腦缺血再灌注損傷引起的局部炎性反應,具有一定的腦保護作用,因此為缺血性卒中的治療開辟了新的方向。然而,關于Treg細胞在缺血性卒中中的作用尚有爭議,Christopher Kleinschnitz等[35]的研究表明預先用白喉毒素選擇性地消除Foxp3+Treg細胞,可顯著減少腦缺血模型小鼠的腦梗死體積,改善神經(jīng)功能,而將Treg細胞過繼性轉移至缺乏淋巴細胞的Rag1-/-小鼠體內,會導致微血管功能紊亂和血小板形成,從而增加梗死灶體積,使缺血性腦損傷加重[36]。目前關于CD4+CD25+Treg細胞在缺血性卒中的作用機制尚未完全清楚,仍有爭議之處,還需要更深一步的研究。

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【點睛】本文綜述了CD4+CD25+Treg細胞及免疫炎性反應在缺血性卒中發(fā)病機制中的作用。

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