朱 麗,何 嵐
(西安交通大學第一附屬醫(yī)院風濕免疫科, 西安 710061)
B細胞為多效性細胞,傳統(tǒng)認為,B細胞主要通過產(chǎn)生抗體及遞呈抗原在免疫相關(guān)性疾病中發(fā)揮致病效應。但是新近的研究發(fā)現(xiàn),B細胞可以產(chǎn)生多種細胞因子,其中產(chǎn)生白細胞介素10(interleukin 10,IL- 10)的B細胞能夠抑制炎癥反應,從而在自身免疫中發(fā)揮負向調(diào)節(jié)功能,這種特殊的B細胞亞群被命名為調(diào)節(jié)性B細胞(regulatory B cells, Bregs)。深入研究Bregs及其在系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus, SLE)中發(fā)揮功能的作用機制,有助于了解B細胞亞群的功能,為探索SLE新的治療策略提供依據(jù),本文就Bregs的來源、表型、功能及其在SLE中的研究進展作一綜述。
早在1974年,Katz等[1]就發(fā)現(xiàn)清除掉B細胞的脾臟細胞移植進入天竺鼠體內(nèi)后,這些脾臟細胞不再能阻礙遲發(fā)型高敏反應癥(delayed-type hypersensitivity,DTH)的皮膚反應,這項研究首次提出了B細胞在免疫反應中具有抑制免疫應答的作用,同時發(fā)現(xiàn),DTH的皮膚反應發(fā)生于抗體產(chǎn)生之前,進一步說明B細胞的抑制功能并非由抑制性抗體發(fā)揮;2002年,Mizoguchi等[2]通過腸炎模型,發(fā)現(xiàn)了一種能夠產(chǎn)生IL- 10的B細胞亞群,這種細胞亞群通過下調(diào)促炎因子IL- 1及阻止信號轉(zhuǎn)導子和轉(zhuǎn)錄活化子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)的活化阻止腸道炎癥的進展;Mizoguchi和Bhan[3]于2006年將這群具有負向調(diào)節(jié)功能的B細胞命名為“調(diào)節(jié)性B細胞”。隨后,在SLE、實驗性自身反應性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)、接觸性過敏性皮炎(allergic contact dermatitis,ACD)和膠原誘導性關(guān)節(jié)炎(collagen induced arthritis,CIA)等免疫相關(guān)性疾病中均發(fā)現(xiàn)了Bregs的存在。
目前對Bregs表型的確定尚存在爭議,不同的研究中確定的Bregs表型不同。目前在動物和人類研究中的表型見表1。Saraiva和O’Garra[11]發(fā)現(xiàn)在野生鼠和人類CD19轉(zhuǎn)基因(human CD19 transgenic,hCD19Tg)鼠脾臟中分泌IL- 10的B細胞主要為表型為CD5+CD19hi的B- 1a細胞,且這些B細胞還高表達CD1d。在人類的CD19+IL- 10+B細胞也表達高水平的CD1d,Blair等[7]發(fā)現(xiàn)表型為CD19+CD24hiCD38hiB細胞中含有豐富的IL- 10+B細胞。而Iwata等[12]通過表型篩選發(fā)現(xiàn),無論在健康對照還是患有自身免疫性疾病的患者體內(nèi)表型為CD19+CD24hiCD27+的B細胞中IL- 10+B細胞所占的比例均最多。
目前還未發(fā)現(xiàn)Bregs的獨特表型,在B細胞發(fā)育的各個階段都存在能夠產(chǎn)生IL- 10的細胞亞群,其表達不同的表型。對Bregs表型的確定還有待進一步研究。
Bregs主要通過分泌IL- 10、白細胞介素35(interleukin 35,IL- 35)及轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor β,TGF-β)發(fā)揮抗炎功能。IL- 10的抗炎作用由多種機制介導,其在先天性免疫和獲得性免疫中均發(fā)揮重要作用。
Gu等[13]發(fā)現(xiàn) IL- 10能夠下調(diào)促炎因子如γ-干擾素(interferon-γ,IFN-γ)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)、IL- 17等的產(chǎn)生;隨后的研究發(fā)現(xiàn)IL- 10降低主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex Ⅱ,MHC Ⅱ)分子和共刺激分子表達[11];并抑制樹突狀細胞(dendrtic cells,DCs)遞呈抗原[14]。另外,由DCs產(chǎn)生的IL- 10對于維持Foxp3的表達和調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cell,Tregs)的功能非常重要[14- 15]。
表1 人及動物外周血中調(diào)節(jié)性B細胞亞群的表型Table 1 Phenotype of Breg subsets in peripheral blood of human and animal
IL- 10:白細胞介素10;TGF-β:轉(zhuǎn)化生長因子β;Tregs:調(diào)節(jié)性T細胞; CTLA- 4:細胞毒T淋巴細胞相關(guān)抗原4
IL- 10改變CD4+T細胞的分化。Ding等[16]發(fā)現(xiàn)IL- 10能夠抑制Th0細胞向Th1分化而促進其向Th2分化,從而影響Th1/Th2細胞平衡。共培養(yǎng)鼠CD1dhiCD5+B細胞和原始CD4+T細胞后,CD4+T細胞向Th17細胞的分化減少[13]。在人類的研究中發(fā)現(xiàn),表型為CD19+CD24hiCD27+的B細胞通過分泌IL- 10阻礙單核細胞產(chǎn)生TNF-α[12]。此外,Bregs還能夠影響Tregs的形成。Tadmor等[17]發(fā)現(xiàn)和野生鼠相比,缺乏CD19+B細胞的μMT鼠的Tregs的數(shù)目明顯下降,且患有EAE的鼠病情明顯加重,由此提出B細胞具有維持Tregs穩(wěn)定的作用。隨后的研究發(fā)現(xiàn),T2-MZP Bregs可通過誘導CD4+CD25+Foxp3+Tregs在肺部的浸潤,從而控制過敏性氣道炎癥,抑制鼠的過敏反應及氣道高反應性[18]。
Bregs首次在Palmerston north鼠中發(fā)現(xiàn),將鼠B細胞經(jīng)過CpG刺激后產(chǎn)生IL- 10的水平明顯增加。對SLE的兩種鼠模型NZB/W F1 和MRL/lpr進行研究發(fā)現(xiàn),在NZB/W F1鼠12~14周時,用單克隆抗體CD20單抗清除成熟B細胞能夠延長NZB/W F1鼠的存活時間,并增加鼠的總體存活率;但是,在NZB/W F1 SLE鼠第4周時,用CD20單克隆抗體消耗B細胞會導致該鼠存活率的下降,同時還導致Tregs水平的下降[19]。這說明B細胞除了產(chǎn)生致病作用外,還存在保護效應。
為了進一步探究具有保護效應的B細胞在SLE中的作用,比較NZB/W F1野生鼠和CD19-/-NZB/W F1鼠的患病情況,發(fā)現(xiàn)CD19-/-NZB/W F1鼠的蛋白尿增加,腎小球性腎炎增加,同時生存率下降,同時比較CD19-/-NZB/W F1鼠和NZB/W F1野生鼠中的Bregs的數(shù)目,發(fā)現(xiàn)CD19-/-NZB/W F1鼠中Bregs數(shù)目明顯減少,且表現(xiàn)在表型CD1dhiCD5+的Bregs的缺失[14]。而將野生型NZB/W F1鼠的脾臟CD1dhiCD5+B細胞轉(zhuǎn)入CD19-/-NZB/W F1鼠中后會導致其病情好轉(zhuǎn),同時Tregs的比例增加[20],Bregs部分通過促進Treg生成發(fā)揮抑炎作用,這為SLE的治療提供新的提示,體外擴增Bregs并將其導入患者體內(nèi)可改善病情。
SLE患者體內(nèi)Bregs功能及變化:Blair等[7]發(fā)現(xiàn)在人類SLE患者的外周血中表型為CD19+CD24hiCD38hiB細胞具有免疫調(diào)節(jié)功能,在健康人群中,經(jīng)CD40刺激后,CD19+CD24hiCD38hiBregs能夠抑制CD4+T細胞促炎因子如IFN-γ、TNF-α的釋放;同樣的研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過金黃色葡萄球菌cowan 1株(staphylococcus aureus cowan 1,SAC)刺激后活化的Bregs(CD19+FSChiB細胞)能夠促進Th細胞的失能和壞死。SLE和健康對照的研究中發(fā)現(xiàn),SLE患者中的CD19+CD24hiCD38hiBregs比例低于健康對照[21],同時發(fā)現(xiàn)SLE患者外周血中的Bregs并不能抑制CD4+T細胞促炎因子的釋放;進一步研究發(fā)現(xiàn)這些細胞可能對CD40的刺激產(chǎn)生抵抗,從而產(chǎn)生更少的IL- 10,以至于其負向免疫調(diào)節(jié)功能受損;但在有腎臟受累的患者中,分泌IL- 10的Bregs水平顯著下降,并和疾病活動度無相關(guān)性[22]。
Yanaba等[20]在SLE患者中發(fā)現(xiàn),CD40刺激后并不能導致 STAT的磷酸化,從而導致基因轉(zhuǎn)錄翻譯受損,以至于Bregs的分化擴增受影響。但對于不同表型的Bregs在SLE中功能及數(shù)量的變化還存在爭議,Yang等[23]研究發(fā)現(xiàn)SLE患者中表型為CD19+CD5+CD1dhi的Bregs的功能并未受損,且和健康對照相比,SLE患者中的CD19+CD5+CD1dhiBregs數(shù)目明顯增加,在活動性SLE患者中的比例高于非活動性SLE患者。
除了以上兩種Bregs亞群,還有研究發(fā)現(xiàn)初發(fā)未治療SLE患者外周血中 CD19+CD24hiCD27+Bregs水平明顯下降,且和SLE患者的疾病活動度指數(shù)(systemic lupus erythematosus disease activity index,SLEDAI)呈反比;而經(jīng)過1年的激素及緩解疾病的抗風濕性藥物作用后,CD19+CD24hiCD27+Bregs的數(shù)目明顯增加[8]。
SLE患者Bregs和漿細胞樣樹突狀細胞(plasmacytoid dendritic cells,pDCs)間存在相互作用,pDCs為重要的抗原遞呈細胞,以分泌Ⅰ型IFN及介導獲得性免疫應答為主要特征。除此以外,pDCs還能夠擴增Tregs,從而導致免疫耐受[24]。Bregs主要通過分泌IL- 10發(fā)揮負向免疫調(diào)節(jié)功能,Zhang等[25]在動物體內(nèi)發(fā)現(xiàn),經(jīng)過Toll樣受體9(Toll-like receptors 9,TLR- 9)激動劑刺激后,pDCs 促進B細胞分泌IL- 10。Menon等[26]純化健康人外周血中的B細胞,共培養(yǎng)pDCs和B細胞后發(fā)現(xiàn),其分泌IL- 10的水平是CpG單獨刺激的4倍,且分泌IL- 10的主要表型為CD24+CD38hi;但是SLE患者的pDCs并不能促進CD24+CD38hiBregs的分化,pDCs 和CD24+CD38hiBregs之間的環(huán)路在SLE患者體內(nèi)受損。隨后的研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過CD20單克隆抗體治療后,pDCs 和CD24+CD38hiBregs之間的環(huán)路又得以恢復。
SLE患者Bregs和濾泡性T細胞間也存在相互作用, 濾泡性T輔助細胞(T follicular helper,Tfh)位于生發(fā)中心,為CD4+T細胞的一個亞群,以分泌細胞因子IL- 21為主要特征[27],可表達趨化因子受體5(C-X-C chemokine receptor type 5,CXCR5),程序性死亡受體1(programmed death- 1, PD- 1)和可誘導共刺激分子(inducible costimulatory molecule,ICOS),Tfh能夠促進B細胞分化發(fā)育為漿細胞,分泌抗體從而促進自身免疫反應。Yang等[23]于2014年發(fā)現(xiàn),SLE患者外周血中CD4+CXCR5+PD- 1+Tfh的水平和Bregs的水平具有非常強的相關(guān)性,說明Tfh可能促進Bregs的擴增;進一步驗證后發(fā)現(xiàn),將B細胞和由Tfh細胞分泌的IL- 21共培養(yǎng)后,其分泌IL- 10的水平顯著增加。
Bregs的發(fā)現(xiàn)及對其作用機制的研究為自身免疫性疾病的研究提供新的視角。但是對于Bregs的表型以及分化發(fā)育過程還需要深入研究。SLE 作為一種常見的自身免疫性疾病,其發(fā)病的主要因素為自身免疫系統(tǒng)的紊亂,其中B細胞在SLE發(fā)病中起重要作用;通過調(diào)節(jié)免疫反應、抑制促炎因子產(chǎn)生以及抑制CD4+T細胞的增殖,Bregs對于SLE的疾病的控制起非常重要的作用;但是Bregs在SLE中的存在狀態(tài)以及與其發(fā)揮功能相關(guān)的具體機制還有待進一步研究。
[1]Katz SI, Parker D, Turk JL. B-cell suppression of delayed hypersensitivity reactions[J]. Nature, 1974, 251:550- 551.
[2]Mizoguchi A, Mizoguchi E, Takedatsu H, et al. Chronic intestinal inflammatory condition generates IL- 10-producing regulatory B cell subset characterized by CD1d upregulation[J]. Immunity, 2002, 16:219- 230.
[3]Mizoguchi A, Bhan AK. A case for regulatory B cells[J]. J Immunol, 2006, 176: 705- 710.
[4]Carter NA, Vasconcellos R, Rosser EC, et al. Mice lacking endogenous IL- 10-producing regulatory B cells develop exacerbated disease and present with an increased frequency of Th1/Th17 but a decrease in regulatory T cells[J]. J Immunol, 2011, 186:5569- 5579.
[5]Schioppa T, Moore R, Thompson RG, et al. B regulatory cells and the tumor-promoting actions of TNF-α during squamous carcinogenesis[J]. Proc Natl Acad Sci U S A,2011,108:10662- 10667.
[6]Matsumoto M, Baba A, Yokota T, et al. Interleukin- 10-producing plasmablasts exert regulatory function in autoimmune inflammation[J]. Immunity,2014,41:1040- 1051.
[7]Blair PA, Norea LY, Flores-Borja F, et al. CD19(+)CD24(hi)CD38(hi) B cells exhibit regulatory capacity in healthy individuals but are functionally impaired in systemic Lupus Erythematosus patients[J]. Immunity, 2010, 32:129- 140.
[8]Jin L, Weiqian C, Lihuan Y. Peripheral CD24hiCD27+CD19+B cells subset as a potential biomarker in na?ve systemic lupus erythematosus[J]. Int J Rheum Dis, 2013, 16: 698- 708.
[9]Vadasz Z, Peri R, Eiza N, et al. The Expansion of CD25 high IL- 10 high FoxP3 high B Regulatory Cells Is in Association with SLE Disease Activity[J]. J Immunol Res, 2015, 2015:254245.
[10] Kessel A, Haj T, Peri R, et al. Human CD19(+)CD25(high) B regulatory cells suppress proliferation of CD4(+) T cells and enhance Foxp3 and CTLA- 4 expression in T-regulatory cells[J]. Autoimmun Rev, 2012, 11: 670- 677.
[11] Saraiva M, O’Garra A. The regulation of IL- 10 production by immune cells[J]. Nat Rev Immunol, 2010,10:170- 181.
[12] Iwata Y, Matsushita T, Horikawa M, et al. Characterization of a rare IL- 10-competent B-cell subset in humans that parallels mouse regulatory B10 cells[J]. Blood,2011,117:530- 541.
[13] Gu Y, Yang J, Ouyang X, et al. Interleukin 10 suppresses Th17 cytokines secreted by macrophages and T cells[J]. Eur J Immunol,2008,38:1807- 1813.
[14] Matsushita T, Horikawa M, Iwata Y, et al. Regulatory B cells (B10 cells) and regulatory T cells have independent roles in controlling experimental autoimmune encephalomyelitis initiation and late-phase immunopathogenesis[J]. J Immunol,2010,185:2240- 2252.
[15] Murai M, Turovskaya O, Kim G, et al. Interleukin 10 acts on regulatory T cells to maintain expression of the transcription factor Foxp3 and suppressive function in mice with colitis[J]. Nat Immunol,2009,10:1178- 1184.
[16] Ding Q, Yeung M, Camirand G, et al. Regulatory B cells are identified by expression of TIM- 1 and can be induced through TIM- 1 ligation to promote tolerance in mice[J]. J Clin Invest, 2011, 121:3645- 3656.
[17] Tadmor T, Zhang Y, Cho HM, et al. The absence of B lymphocytes reduces the number and function of T-regulatory cells and enhances the anti-tumor response in a murine tumor model[J]. Cancer Immunol Immunother, 2011, 60:609- 619.
[18] Mangan NE, Fallon RE, Smith P, et al. Helminth infection protects mice from anaphylaxis via IL- 10-producing B cells[J]. J Immunol,2004,173:6346- 6356.
[19] Haas KM, Watanabe R, Matsushita T, et al. Protective and pathogenic roles for B cells during systemic autoimmunity in NZB/W F1 mice[J]. J Immunol, 2010. 184:4789- 800.
[20] Yanaba K, Bouaziz JD, Haas KM, et al. A regulatory B cell subset with a unique CD1dhiCD5+phenotype controls T cell-dependent inflammatory responses[J]. Immunity,2008,28:639- 650.
[21] 蔡小燕, 李欣穎, 林小軍,等. 調(diào)節(jié)性B細胞在系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者外周血中的表達[J]. 中華醫(yī)學雜志, 2015, 95:1310- 1313.
[22] Heinemann K, Wilde B, Hoerning A, et al. Decreased IL- 10(+) regulatory B cells (Bregs) in lupus nephritis patients[J]. Scand J Rheumatol,2016,45:312- 316.
[23] Yang X, Yang J, Chu Y, et al. T follicular helper cells and regulatory B cells dynamics in systemic lupus erythematosus[J]. PLoS One, 2014, 9: e88441.
[24] Gai XD, Song Y, Li C, et al. Potential role of plasmacytoid dendritic cells for FOXP3+ regulatory T cell development in human colorectal cancer and tumor draining lymph node[J]. Pathol Res Pract, 2013, 209:774- 778.
[25] Zhang X, Deriaud E, Jiao X, et al. Type I interferons protect neonates from acute inflammation through interleukin 10-producing B cells[J]. J Exp Med,2007,204:1107- 1118.
[26] Menon M, Blair PA, Isenberg DA, et al. A Regulatory Feedback between Plasmacytoid Dendritic Cells and Regulatory B Cells Is Aberrant in Systemic Lupus Erythematosus[J]. Immunity, 2016, 44:683- 697.
[27] Nurieva RI, Chung Y, Hwang D, et al. Generation of T follicular helper cells is mediated by interleukin- 21 but independent of T helper 1, 2, or 17 cell lineages[J]. Immunity, 2008, 29:138- 149.