劉會(huì)佳，武志坤，崔 萌，鄧曉紅綜述，宋秀娟，侯慧清，郭 力審校

樹突狀細(xì)胞(dendritic cell,DC)是人類目前已知的免疫系統(tǒng)功能最強(qiáng)大的抗原提呈細(xì)胞(antigen presenting cell,APC)，其功能為高效地識(shí)別、捕獲、呈遞抗原，從而激活抗原特異性T細(xì)胞，啟動(dòng)免疫應(yīng)答，因此在固有免疫應(yīng)答(innate immune response)及適應(yīng)性免疫應(yīng)答(adaptive immune response)中均具有重要作用。

DC自1973年被加拿大科學(xué)家Steinman[1]發(fā)現(xiàn)以來，一直是自身免疫性疾病研究的重點(diǎn)。近來關(guān)于DC代謝的研究越來越多，研究發(fā)現(xiàn)不同類型的DC具有不同的代謝旁路，用以滿足其生物學(xué)代謝功能的需求；同時(shí)，不同的代謝旁路也決定了免疫細(xì)胞的表型及功能。

DC必須在激活或成熟后才能發(fā)揮誘導(dǎo)免疫應(yīng)答的作用。因此，本文通過對(duì)促DC成熟的代謝通路進(jìn)行綜述，以期為研究抑制DC成熟、誘導(dǎo)免疫耐受及自身免疫性疾病的臨床治療提供新的方向。

1 DC分類

DC據(jù)來源分為髓樣DC(myeloid dendritic cell,mDC)與漿樣DC(plasmacytoid dendritic cell,pDC)，在人類即為DC1與DC2。DC1與粒細(xì)胞、單核細(xì)胞有共同的前體細(xì)胞，能分化為巨噬細(xì)胞，分泌白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-2、IL-12、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)；DC2與T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞有共同的前體細(xì)胞，能夠分化發(fā)育為淋巴細(xì)胞，通過Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)識(shí)別病毒和自身核酸結(jié)構(gòu)，分泌干擾素α(interferon-α,IFN-α)[2]。二者均起源于骨髓中CD34+多能造血干細(xì)胞(CD34+Hematopoetic progenitor cell,CD34+HPC)，而后由骨髓遷移到外周血中，到達(dá)各個(gè)淋巴器官。

DC根據(jù)成熟程度分為成熟樹突狀細(xì)胞(mature dendritic cell,mDC)及未成熟樹突狀細(xì)胞(immature dendritic cell,imDC)，二者在表型及功能上均有所不同，DC具有根據(jù)其自身成熟狀態(tài)誘導(dǎo)或抑制免疫反應(yīng)的能力。ImDC表達(dá)一系列的模式識(shí)別受體，包括TLRs以保證當(dāng)炎癥刺激及微生物侵襲時(shí)能夠識(shí)別并快速應(yīng)答，功能主要為識(shí)別、攝取、呈遞抗原。其常規(guī)存在于除腦以外身體的其他非淋巴組織，處于免疫耐受狀態(tài)；當(dāng)受到炎癥信號(hào)如脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)刺激時(shí)，DC遷移至次級(jí)淋巴器官并誘導(dǎo)主要組織相容性復(fù)合體I/II(major histocompatibility complex I/II,MHC I/II)，基因編碼趨化因子受體、共刺激分子、細(xì)胞因子的表達(dá)，活化為mDC，攝取抗原能力下降，加工、提呈抗原能力增強(qiáng)，活化初始T細(xì)胞，誘導(dǎo)免疫應(yīng)答[3]。

DC根據(jù)其分布部位大致可分為淋巴組織中DC：如濾泡樣DC(follicular DC,fDC)、并指狀DC(interdigitating cell,iDC)等；非淋巴組織中DC：如間質(zhì)性DC、朗罕細(xì)胞(langerhans cell,LC)等；以及血液中DC。DC根據(jù)導(dǎo)致的免疫反應(yīng)類型分為啟動(dòng)免疫應(yīng)答DC(immunogenic DC,iDC)和誘導(dǎo)免疫耐受DC(tolerogenic dendritic cell,tol-DC)。

2 DC誘導(dǎo)免疫應(yīng)答的作用

當(dāng)機(jī)體受到炎性刺激信號(hào)如病原體、TNF-α等刺激后，DC主要通過3類信號(hào)向初始T細(xì)胞傳遞信息，激活初始T細(xì)胞，起到誘導(dǎo)免疫應(yīng)答的作用。第一信號(hào)：DC攝取抗原后，處理成抗原肽- MHC復(fù)合物表達(dá)于細(xì)胞表面，被T細(xì)胞表面的T細(xì)胞抗原受體(T cell receptor,TCR)識(shí)別；第二信號(hào)：DC表面表達(dá)共刺激分子80(costimulatory molecules 80,CD80)、CD86、CD40等，必須同第一信號(hào)共同刺激T細(xì)胞才能使其充分活化，誘導(dǎo)免疫應(yīng)答反應(yīng)，故又稱協(xié)同刺激信號(hào)；第3信號(hào)：DC通過分泌IL-6、IL-12、IL-10、轉(zhuǎn)化生長因子β(Transforming growth factor-β,TGF-β)、TNF-γ等決定初始T細(xì)胞分化為效應(yīng)T細(xì)胞還是輔助性T細(xì)胞，激活或抑制免疫反應(yīng)。因此，DC是固有免疫和適應(yīng)性免疫的橋梁。

3 DC的糖酵解代謝旁路(glycolysis pathway)

代謝在免疫細(xì)胞中的作用至關(guān)重要，第一，它是提供能量的一種方式，用于滿足細(xì)胞所需能量，維持其生存、增殖、細(xì)胞因子的分泌等功能。在大部分的細(xì)胞中，氧化磷酸化(oxidative phosphorylation,OXPHOS)提供了其中大部分的能量[4]。第二，提供原料進(jìn)行DNA修飾及蛋白質(zhì)合成。與免疫相關(guān)的代謝途徑包括以下6種：糖酵解、三羧酸(tricarboxylic acid,TCA)循環(huán)、磷酸戊糖途徑(Pentose Phosphate Pathway,PPP)、脂肪酸氧化、脂肪酸合成、氨基酸代謝，可影響免疫細(xì)胞的功能[5]。DC通過發(fā)育、靜止、激活來發(fā)揮其不同階段的生物學(xué)功能。在DC發(fā)育成熟的過程中，不同階段的DC代謝旁路也不同，用以滿足其生物學(xué)功能的需求,這也使得我們通過調(diào)節(jié)DC代謝改變DC表型和功能，達(dá)到誘導(dǎo)免疫耐受的目的具有可能性。

在生物供能的角度講，與氧化磷酸化相比，糖酵解產(chǎn)生ATP的能效低，但產(chǎn)生速度卻較快。在發(fā)生免疫應(yīng)答時(shí)，糖酵解可以維持細(xì)胞的能量供給，并保護(hù)DC的生存能力。當(dāng)感染、炎癥發(fā)生時(shí)，氧供給不足，此時(shí)糖酵解可以更好的發(fā)揮作用，快速提供ATP，進(jìn)而促進(jìn)合成、分泌DC成熟所需物質(zhì)，如：致炎性細(xì)胞因子等。

廣義的糖酵解途徑是指在缺氧或無氧條件下于胞液中將葡萄糖分解代謝為丙酮酸并產(chǎn)生少量三磷酸腺苷(Adenosine triphosphate,ATP)的過程。生成中間代謝產(chǎn)物：6磷酸果糖(glucose-6-phosphate,G6P)后的代謝主要有兩條分支，其中一條為PPP，可以生成核酸和脂肪酸合成所需的重要輔助因子-NADPH。另一條為丙酮酸途徑，生成的丙酮酸一部分進(jìn)一步代謝轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?、NAD+和ATP，反饋?zhàn)饔糜谔墙徒獯x旁路，另一部分進(jìn)入線粒體內(nèi)生成乙酰輔酶A(acetyl-CoA)，參與到TCA循環(huán)中[6]。丙酮酸的代謝方向由PKM1和PKM2決定。PKM1能促進(jìn)丙酮酸在線粒體的氧化；決定缺氧誘導(dǎo)因子1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)可以通過上調(diào)乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase A,LDHA)的表達(dá)促進(jìn)丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸，PKM2可以促進(jìn)HIF1α的表達(dá)。目前，對(duì)于DC中PKM1和PKM2的功能還有待進(jìn)一步研究。

3.1 P13K-AKT-mTOR通路 磷脂酰激酶3羥基酶(phosphoinositide 3 kinase,PI3K)-AKT是一類廣泛存在于細(xì)胞質(zhì)中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，主要參與細(xì)胞分化和抑制凋亡。AKT是一種絲/蘇氨酸蛋白激酶，其活性主要與磷酸化水平相關(guān)。AKT作為PI3K下游的主要目標(biāo)因子，刺激細(xì)胞膜表面的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體1的表達(dá)，從而促進(jìn)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)葡萄糖聚集，促進(jìn)糖酵解快速發(fā)生[7]，增強(qiáng)細(xì)胞無氧糖酵解水平。AKT下游激酶雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)也是一種絲/蘇氨酸蛋白激酶，有兩種亞型mTOR C1和mTOR C2，在調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝中具有重要作用。P13K-AKT信號(hào)通路激活后，活化mTOR促使AKT磷酸化，進(jìn)一步解除增強(qiáng)內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子HIF-1α的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)線粒體氧化磷酸化轉(zhuǎn)向糖酵解來提供能量[8]。除了通過HIF-1α直接在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)糖酵解，mTOR可以通過表達(dá)依賴一氧化氮合酶iNOS(inducible nitric oxide synthase,iNOS)：抑制OXPHOS，產(chǎn)生NO：下調(diào)線粒體的功能[9]，使細(xì)胞在缺乏線粒體呼吸作用的情況下轉(zhuǎn)化為糖酵解代謝，間接調(diào)節(jié)TLR誘導(dǎo)炎性DC的糖酵解作用[10]。正如Everts等人[9]研究發(fā)現(xiàn)LPS刺激infDC后24 h內(nèi)，iNOS表達(dá)增加，內(nèi)源性NO生成增多，NO抑制線粒體內(nèi)電子傳遞鏈，并且5’腺苷一磷酸激活蛋白激酶(5’adenosine monophosphate-activated protein kinase,AMPK)途徑被抑制，從而抑制OXPHOS，糖酵解代謝增強(qiáng)。而為驗(yàn)證該通路，該小組應(yīng)用己糖激酶抑制劑：2-脫氧葡萄糖(2-deoxyglucose,2-DG)抑制糖酵解后，發(fā)現(xiàn)iNOS infDC的數(shù)目明顯減少，而其他DC亞群無明顯變化。Wei等人[11]研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用2-DG抑制DC糖酵解后促使了Th17細(xì)胞向調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell,Treg)方向轉(zhuǎn)化。另有研究應(yīng)用PI3K抑制劑LY294002后發(fā)現(xiàn)LPS誘導(dǎo)的糖酵解顯著降低[12]。生長因子受體如GM-CSF可以激活PI3K/Akt。當(dāng)GM-CSF用于未成熟的靜息狀態(tài)的DC細(xì)胞中時(shí)，Akt被活化。

3.2 TBK1/IKKε-AKT途徑 然而，DC細(xì)胞成熟早期所須的糖酵解代謝旁路并非在缺氧或無氧條件下發(fā)生的。近期研究表明，早期TLR誘導(dǎo)糖酵解支持DC激活的合成代謝需求并不依賴mTOR 或HIF-1α信號(hào)通路，而是取決于AKT。Everts等人[13]采用光譜-色譜分析法追蹤1,2-13C葡萄糖，從而證明了與對(duì)照組相比，當(dāng)脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)刺激BMDC 1 h后，葡萄糖更加迅速的將其碳源傳遞給了丙酮酸鹽和乳酸鹽，體外培養(yǎng)CD24+DC，以TLR刺激并觀察其細(xì)胞外酸化率(extracellular acidification rate,ECAR)快速增長，這代表乳酸生成增多，糖分解代謝增加。氧耗率(oxygen consumption rate,OCR)和ECAR能夠分別用于評(píng)價(jià)線粒體呼吸作用和糖酵解[14]。研究揭示了以下代謝途徑：以LPS作用于DC后數(shù)分鐘內(nèi)，TLR被激活，通過其下游TANK結(jié)合激酶1(TANK-binding kinase 1,TBK1)/核因子-κB激酶ε亞基(nuclear factor-κB kinase subunit-ε,IKKε)，致Akt發(fā)生磷酸化，從而促進(jìn)糖酵解的限速酶之一：己糖激酶(hexokinase,HK)-Ⅱ與電壓依賴性陰離子通道結(jié)合，HK-Ⅱ易位至線粒體外膜，啟動(dòng)糖酵解，而快速增加的糖酵解最終生成檸檬酸鹽，通過slc25a1轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞液內(nèi)進(jìn)行脂肪酸合成。易位后，HK-Ⅱ可直接獲得高濃度的ATP，從而進(jìn)一步增強(qiáng)其酶活性。增加的糖酵解通過作為PPP和TCA循環(huán)的碳源支持來補(bǔ)充NADPH和檸檬酸，促進(jìn)利用二者進(jìn)行脂肪酸的從頭合成。脂肪酸合成增加是為了提供內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體擴(kuò)張所需的膜結(jié)構(gòu)，以滿足DC對(duì)早期激活標(biāo)記物的翻譯、轉(zhuǎn)運(yùn)和分泌以及分泌促炎細(xì)胞因子的需求。因此，TBK1/IKKε-AKT通路才是快速誘導(dǎo)有氧糖酵解的通路。與此一致的是：在透射電子顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)在被激活的DC中糖酵解迅速增強(qiáng)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體以一種依賴脂肪酸從頭合成的方式在擴(kuò)大。被激活后，DC保持糖酵解這個(gè)過程對(duì)于持續(xù)其存活是必不可少的，并且通過mTOR和HIF-1α被控制[6]。而無論在體外還是體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，抑制這一早期的代謝途徑改變將會(huì)抑制DC的激活、遷移、及T細(xì)胞激活[10]。這一過程可以被AMPK抑制，AMPK是脂肪酸β氧化的中樞調(diào)節(jié)器。

IKKε和TBK1是非經(jīng)典IKB激酶家族(IKB kinases,IKKs)的成員，二者結(jié)構(gòu)相似，N端為激酶區(qū)域，C端為NEMO結(jié)合域，此外，還包括羧基端的亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)和螺旋-環(huán)螺旋結(jié)構(gòu)。在經(jīng)典的核因子-κB (nuclear factor-κB,NF-κB)信號(hào)通路中，IKKε與TBK1形成異源二聚體，磷酸化并激活NF-κB和IFN調(diào)節(jié)因子(IRF)，導(dǎo)致促炎性細(xì)胞因子、趨化因子和Ⅰ型干擾素(type Ⅰ interferon,IFN Ⅰ)產(chǎn)生增加，促進(jìn)免疫應(yīng)答及炎性疾病的發(fā)生，因此又稱為NF-κB的額外活化激酶[15]。IKKε/TBK1的活化依賴自身磷酸化和經(jīng)典IKK復(fù)合物介導(dǎo)途徑兩種方式激活，其中作用最強(qiáng)的炎性刺激因子為TLR3、TLR4、RIG-Ⅰ[16]。

4 調(diào)節(jié)DC代謝與免疫性疾病的治療

操縱細(xì)胞代謝以達(dá)到治療目的已經(jīng)不是一個(gè)新興的觀點(diǎn)了。在腫瘤領(lǐng)域，人們傾向于應(yīng)用藥理學(xué)方法抑制合成代謝或糖酵解來抑制腫瘤的生長[17,18]。近年來，對(duì)于誘導(dǎo)離體DC產(chǎn)生免疫刺激性自體DC疫苗的研究成為了重點(diǎn)，其中一些疫苗已經(jīng)應(yīng)用于腫瘤、感染性疾病、自身免疫性疾病、變態(tài)反應(yīng)性疾病等領(lǐng)域的臨床研究或疾病治療中。如：已有一項(xiàng)Ⅰ期臨床試驗(yàn)開始應(yīng)用tol-DC治療Ⅰ型糖尿病[19]；應(yīng)用地塞米松、維生素D3加載上滑液及自體DC治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[20]；聯(lián)合維生素D3通過增強(qiáng)CD4+CD25+抑制性T細(xì)胞治療牛皮癬[21]等。而其中前列腺癌DC疫苗作為第一個(gè)針對(duì)癌癥的DC疫苗，已經(jīng)被美國FDA批準(zhǔn)上市[22]。多發(fā)性硬化(multiple sclerosis,MS)是T細(xì)胞介導(dǎo)的，以白質(zhì)脫髓鞘、軸索損傷為主要病理特點(diǎn)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)慢性炎性疾病。在MS患者腦脊液循環(huán)中可檢測到分泌促炎因子的DC，此DC水平已經(jīng)成為了MS患者的一項(xiàng)臨床檢測指標(biāo)。除了通過對(duì)Th1/Th2細(xì)胞平衡的調(diào)節(jié)治療疾病，已有研究應(yīng)用tol-DC誘導(dǎo)復(fù)發(fā)緩解型多發(fā)性硬化(relapsing-remitting multiple sclerosis，RRMS)患者體內(nèi)產(chǎn)生抗原特異性低反應(yīng)性T細(xì)胞[23]。目前，已有兩項(xiàng)Ⅰ期臨床試驗(yàn)在臨床試驗(yàn)上登記，評(píng)估負(fù)載MS患者NCT02618902和NCT02903537髓鞘肽段的tol-DC的可行性與安全性[24]。

此外，地塞米松、維生素D3、雷帕霉素等多種藥物可以通過調(diào)節(jié)代謝途徑誘導(dǎo)DC向耐受性DC轉(zhuǎn)變[25]。白藜蘆醇通過激活組蛋白去乙?；?(histone deacetylase Sirtuin 1)，抑制HIF-1α功能，同時(shí)增強(qiáng)過氧化物酶增值活化受體協(xié)同刺激分子1α(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1α,PGC-1α)的活性而增強(qiáng)分解代謝，促進(jìn)氧化磷酸化代謝，誘導(dǎo)耐受性DC[26]。羅格列酮可促進(jìn)線粒體生物合成、上調(diào)脂肪酸氧化、干擾TLR介導(dǎo)的DC活化[27]、誘導(dǎo)免疫耐受。實(shí)驗(yàn)證明，雷帕霉素作為絲/蘇氨酸蛋白酶抑制劑，可抑制mTOR，誘導(dǎo)tol-DC，減輕器官移植術(shù)后的排異反應(yīng)[28]。研究表明在TLR誘導(dǎo)激活的DC中直接抑制糖酵解可以下調(diào)Th1細(xì)胞表達(dá)，上調(diào)Foxp3+的輔助T淋巴細(xì)胞生成，從而促進(jìn)免疫耐受[13]。

5 前景展望

研究表明轉(zhuǎn)變代謝途徑在誘導(dǎo)DC表型和功能的改變中具有舉足輕重的作用，目前已有一些研究應(yīng)用DC疫苗、tol-DC治療自身免疫性疾病、改善移植后免疫排斥反應(yīng)等，但通過調(diào)節(jié)DC代謝途徑誘導(dǎo)免疫耐受還需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)及臨床研究，但隨著研究不斷深入，必將推動(dòng)自身免疫性疾病的治療不斷發(fā)展。