孫美麗 李呼倫(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)教研室,哈爾濱 150081)
多發(fā)性硬化(multiple sclerosis,MS)是青少年神經(jīng)功能障礙最常見的原因之一,其特征是持續(xù)的炎癥,脫髓鞘和對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system,CNS)不可修復(fù)的損傷[1-2]。MS經(jīng)典臨床分型包括復(fù)發(fā)緩解型多發(fā)性硬化癥(relapsing remitting multiple sclerosis,RRMS)、繼發(fā)進(jìn)展型多發(fā)性硬化癥(secondary progressive multiple sclerosis,SPMS)和原發(fā)進(jìn)展型多發(fā)性硬化癥(primary progressive multiple sclerosis,PPMS)[3]。其中以RRMS最為常見。MS的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型和MS 患者是其主要的研究對(duì)象。實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encepha?lomyelitis,EAE)是RRMS 的公認(rèn)實(shí)驗(yàn)?zāi)P停?],而泰勒氏鼠腦脊髓炎病毒(TMEV)感染是進(jìn)行性MS 的公認(rèn)實(shí)驗(yàn)?zāi)P停?]。MS 病因尚不清楚,其具有遺傳復(fù)雜性,被認(rèn)為是環(huán)境(例如:低水平的維生素D、感染EB病毒、吸煙和過早肥胖)-遺傳相互作用的結(jié)果[6]。全基因組關(guān)聯(lián)研究MS的200多個(gè)遺傳風(fēng)險(xiǎn)變異,其中許多編碼了參與免疫系統(tǒng)反應(yīng)的分子[7],支持了MS 主要是一種免疫介導(dǎo)性疾病的流行概念。已知固有免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)及其效應(yīng)細(xì)胞(如B 淋巴細(xì)胞、T 淋巴細(xì)胞、活化的小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞)會(huì)影響MS 的發(fā)病機(jī)制[2],且T 細(xì)胞已被普遍認(rèn)為是MS 免疫病理機(jī)制和CNS 定向自身免疫調(diào)節(jié)的核心[8-9]。其中CD4+T 細(xì)胞、CD8+T 細(xì)胞和γδT 細(xì)胞在MS的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮相應(yīng)作用,尤其是CD4+T細(xì)胞[10-13]。已知調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞(Treg)和CNS 反應(yīng)性效應(yīng)T細(xì)胞(Teff)之間的平衡失調(diào)是MS新發(fā)病的基礎(chǔ),并且糾正這種平衡失調(diào)對(duì)MS 具有治療效果[14-15]。但在臨床上針對(duì)CD4+T 細(xì)胞靶向治療MS并沒有達(dá)到預(yù)期效果[16-22]。因此,可能存在其他因素參與MS 發(fā)病機(jī)制。值得注意的是,抗CD20 治療MS 顯著有效的結(jié)果突出了B 細(xì)胞在新的疾病攻擊中的中心作用,包括呈遞抗原、分泌細(xì)胞因子和產(chǎn)生抗體[14,23-24]。同時(shí)也證實(shí)在MS中B 細(xì)胞對(duì)CD4+T細(xì)胞和CD8+T 細(xì)胞存在調(diào)控作用,但與γδT 細(xì)胞的關(guān)系還鮮有報(bào)道,這值得進(jìn)一步探索。但隨著在MS中B 細(xì)胞耗竭治療(B cell depletion therapy,BCDT)的進(jìn)行,其副作用問題也漸漸凸顯出來,且在MS 的動(dòng)物模型EAE 發(fā)病早期和高峰期過程中,BCDT 的應(yīng)用分別出現(xiàn)加劇和抑制疾病癥狀的不同狀態(tài)[25-27]。存在這些現(xiàn)象的原因可能是在EAE 免疫病理過程中存在不同的B細(xì)亞群所致。目前,在MS中根據(jù)起源和功能對(duì)B 細(xì)胞進(jìn)行分類具有相應(yīng)的報(bào)道,但在發(fā)育過程中對(duì)B 細(xì)胞的分類還鮮有報(bào)道[14,28-29]。B 細(xì)胞發(fā)育過程中的調(diào)節(jié)異常會(huì)導(dǎo)致自身免疫性疾病的發(fā)生[30]。本課題組認(rèn)為對(duì)MS 患者不同發(fā)育階段的B 細(xì)胞進(jìn)行研究將為深入探討MS發(fā)病機(jī)制和臨床治療策略提供新思路。因此,本文將從B 細(xì)胞發(fā)育過程中不同的B 細(xì)胞亞群在MS 發(fā)病過程中的作用進(jìn)行描述。
為了更好地了解不同B 細(xì)胞亞群在MS 免疫病理過程中的作用,課題組首先總結(jié)了B 細(xì)胞的發(fā)育過程(圖1)。B 細(xì)胞最早可分為B1 和B2 兩個(gè)亞群,通常所說的B 細(xì)胞都是后天發(fā)育成熟的,統(tǒng)稱為B2細(xì)胞。只有成熟的B細(xì)胞才能進(jìn)入脾臟和淋巴結(jié)的淋巴濾泡,從而有效參與免疫應(yīng)答。為了完成發(fā)育,骨髓中未成熟的B 細(xì)胞作為過渡性B 細(xì)胞(tran?sitional B cells)遷移到脾臟經(jīng)歷T1 B 細(xì)胞和T2 B 細(xì)胞兩個(gè)過渡階段[31]。在進(jìn)入外周免疫器官之前,未成熟的B 細(xì)胞進(jìn)行負(fù)選擇防止自身反應(yīng)性的B 細(xì)胞進(jìn)入外周免疫器官[32]。脾臟中過渡性B 細(xì)胞通過B細(xì)胞受體(B cell receptor,BCR)和其他受體接收的信號(hào)分化為邊緣區(qū)(marginal zone,MZ)B 細(xì)胞或?yàn)V泡(follicular,F(xiàn)O)B 細(xì)胞[33]。MZ B 細(xì)胞和FO B 細(xì)胞在外周淋巴組織經(jīng)歷T 細(xì)胞依賴性抗原(TD-Ag)或T 細(xì)胞非依賴性抗原(TI-Ag)激活后分化為漿母細(xì)胞、漿細(xì)胞和記憶B 細(xì)胞參與體液免疫反應(yīng)[34]。而一種先天發(fā)育成熟的特殊B 細(xì)胞稱為B1細(xì)胞,不同于B2 細(xì)胞的發(fā)育途徑,在無刺激和優(yōu)先接受TI-Ag激活后分別產(chǎn)生天然免疫球蛋白M(IgM)和后天IgM[35]。B1細(xì)胞是具有自我更新能力的CD5+的B細(xì)胞,主要來自腹膜腔和胸膜腔,是天然IgM 分泌的主要來源,并參與固有免疫反應(yīng)[35-36]。值得注意的是,有證據(jù)表明幾乎所有的B細(xì)胞亞型都可以通過涉及炎癥信號(hào)和BCR 識(shí)別的機(jī)制分化為調(diào)節(jié)性B 細(xì)胞(Breg)[37]。
圖1 B細(xì)胞的發(fā)育過程Fig.1 Process of B cell development
1.1 過渡性B細(xì)胞在MS免疫病理過程中的作用過渡性B細(xì)胞過渡性發(fā)育階段是人體對(duì)自身反應(yīng)性B 細(xì)胞存活與凋亡的關(guān)鍵選擇點(diǎn)。共刺激分子CD40、BAFF-R、TACI 和TLRs 可能在表達(dá)自身免疫BCR 的過渡性B 細(xì)胞發(fā)育為成熟的幼稚B 細(xì)胞的過程中發(fā)揮積極作用[38]。KLHL6 基因缺陷有利于過渡性B 細(xì)胞存活和分化為成熟的幼稚B 細(xì)胞,為自身免疫性疾病的治療提供了新的理論基礎(chǔ)[39]。在自身免疫性疾病系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)和干燥綜合征(Sj?gren syndrome,SS)患者血液中,B 細(xì)胞穩(wěn)態(tài)失調(diào)(主要包括過渡性B 細(xì)胞增多)導(dǎo)致各種器官功能障礙[40]。在放射學(xué)孤立綜合征(RIS)和臨床孤立綜合征(CIS)中,過渡性B 細(xì)胞亞群比例改變[41]。以上說明過渡性B 細(xì)胞在自身免疫性疾病過程中發(fā)揮重要作用。因此,自身反應(yīng)性過渡性B 細(xì)胞的清除可能為MS 或自身免疫性疾病治療的對(duì)策。
此外,CIS和RRMS患者外周血中的過渡性B 細(xì)胞減少,但CD80 陽(yáng)性活化狀態(tài)的過渡性B 細(xì)胞增加,同時(shí)在腦脊液(CSF)中發(fā)現(xiàn)存在過渡性B 細(xì)胞[42]。在CIS 和MS 患者體內(nèi),過渡性B 細(xì)胞中整合素α4 和β1 鏈表達(dá)均升高(僅MS 患者α4 鏈的升高沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)[42-43],說明過渡性B 細(xì)胞高表達(dá)CD80 和黏附分子的特殊狀態(tài)可能是其穿越血腦屏障的必備條件,是MS 疾病早期階段的一個(gè)特征?;诖碎_發(fā)的抗VLA-4 抗體Natalizumab 阻斷整合素α4β1 已被保留用于高度活躍的RRMS 患者[44]。因此尋找抑制整合素α4、β1或CD80的方法可能是抑制過渡性B細(xì)胞進(jìn)入早期MS患者CNS和分化為自身反應(yīng)性成熟的幼稚B細(xì)胞治療MS的另一重要方向。
相反,在EAE 中過渡性B 細(xì)胞能作為Breg 產(chǎn)生IL-10 發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用[45-46]。未來在充分理解自身免疫性過渡性B細(xì)胞存活與凋亡的具體信號(hào)通路和過渡性B細(xì)胞發(fā)育調(diào)節(jié)機(jī)制及其遷移和逃逸途徑的基礎(chǔ)上,研發(fā)過渡性B細(xì)胞清除和阻礙遷移的藥物可能是治療MS或其他自身免疫性疾病的重要策略。
1.2 濾泡B細(xì)胞在MS免疫病理過程中的作用 淋巴濾泡生發(fā)中心是活化的FO B 細(xì)胞發(fā)生體細(xì)胞超突變、類轉(zhuǎn)換重組和親和力成熟選擇分化為記憶性B細(xì)胞或分泌高親和力抗體的漿細(xì)胞的微環(huán)境[47-48]。有報(bào)道稱在CNS 自身免疫性疾病慢性炎癥條件下,免疫特權(quán)較低的腦膜腔室是異位淋巴濾泡優(yōu)先發(fā)育的部位,致病性B 細(xì)胞反應(yīng)可在此維持[49]。MS患者的腦膜中包含帶有生發(fā)中心的異位淋巴樣結(jié)構(gòu),包括增殖B 細(xì)胞、T 細(xì)胞和漿細(xì)胞以及產(chǎn)生CXCL13的濾泡樹突狀細(xì)胞網(wǎng)絡(luò),其形成可能是維持體液自身免疫和疾病惡化的關(guān)鍵步驟[50-51]。SPMS 患者軟腦膜的蛛網(wǎng)膜下腔中,濾泡樣結(jié)構(gòu)與皮質(zhì)脫髓鞘增加、神經(jīng)元丟失、腦膜浸潤(rùn)和CNS 炎癥以及發(fā)展為嚴(yán)重殘疾和死亡有關(guān)[52]。綜上說明,F(xiàn)O B 細(xì)胞在活化后既可分化為產(chǎn)生抗體的漿細(xì)胞參與適應(yīng)性體液免疫應(yīng)答,又能作為成熟B 細(xì)胞發(fā)揮抗體非依賴性功能。因此,深入了解FO B細(xì)胞向漿細(xì)胞分化的機(jī)制和作為成熟B 細(xì)胞發(fā)揮的功能可能有助于MS或自身免疫性疾病發(fā)病機(jī)制的解析和治療對(duì)策的研究。轉(zhuǎn)錄因子B 淋巴細(xì)胞誘導(dǎo)成熟蛋白1(Blimp1)在協(xié)調(diào)漿細(xì)胞分化中發(fā)揮多種功能[53]。激活的B 細(xì)胞的增殖需要促進(jìn)Blimp1 表達(dá),但需要終止增殖以避免過度的免疫反應(yīng)[54]。B 細(xì)胞特異性激活蛋白1(AP-1)轉(zhuǎn)錄因子Fra1缺失的小鼠體內(nèi)漿細(xì)胞分化和抗體反應(yīng)增加,證實(shí)Fra1 通過抑制Blimp1的表達(dá)來抑制漿細(xì)胞分化[54]。目前還沒有相關(guān)報(bào)道闡明Fral對(duì)MS或其他自身免疫性疾病的影響,值得進(jìn)一步探索。
1.3 漿母細(xì)胞和漿細(xì)胞在MS 免疫病理過程中的作用 在RRMS 中,外周血濾泡輔助性T 細(xì)胞(TfH)與濾泡調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞(Tfr)比值(TfH/Tfr)增加,且與血液和CSF 中的異常IgG 產(chǎn)生相關(guān),表明源自外周生發(fā)中心反應(yīng)失調(diào)的抗體產(chǎn)生細(xì)胞(漿母細(xì)胞/漿細(xì)胞)在CNS 上定殖[55]。除了產(chǎn)生抗體,在小鼠中漿母細(xì)胞/漿細(xì)胞是產(chǎn)生細(xì)胞因子IL-10、IL-35、TNF-α、IL-17 和GM-CSF 的活化B 細(xì)胞的主要類型,表明存在不同的漿母細(xì)胞/漿細(xì)胞亞群,這些亞群可通過細(xì)胞因子的表達(dá)模式來區(qū)分[56]。此外,在EAE 中漿細(xì)胞通過IL-10、IL-35細(xì)胞因子的產(chǎn)生調(diào)節(jié)免疫[56]。
1.4 記憶B細(xì)胞在MS免疫病理過程中的作用 在MS 中,自身反應(yīng)性B 細(xì)胞逃避了外周選擇,并可能在次級(jí)淋巴器官淋巴濾泡內(nèi)分化為記憶群,然后進(jìn)入CNS[57-58]。與外周血相比,MS 患者CNS 記憶B 細(xì)胞顯著升高[59]。MS 患者CSF 中存在的寡克隆區(qū)帶(OCB)提示這些記憶B 細(xì)胞在局部發(fā)生反應(yīng)從而再活化,進(jìn)一步發(fā)展為產(chǎn)生免疫球蛋白(Ig)的記憶細(xì)胞或漿細(xì)胞[50]。Atacicept(阿塞西普)可增強(qiáng)記憶B 細(xì)胞反應(yīng),并促使MS 復(fù)發(fā),說明記憶B 細(xì)胞在復(fù)發(fā)性MS 中至關(guān)重要[60],同時(shí)臨床上Atacicept 的應(yīng)用帶來疾病的復(fù)發(fā)值得進(jìn)一步關(guān)注。在MS 中記憶B細(xì)胞接受BCR和CD40刺激后分泌LT和TNF-α[61]。MS 患者的記憶B 細(xì)胞能有效地向T 細(xì)胞呈遞神經(jīng)抗原,激活T 細(xì)胞[62-63]。有報(bào)道指出,在MS 患者不同的CNS 隔室中選擇性富集CXCR3+IgG1+記憶B 細(xì)胞,并且IFN-γ 和TLR9 信號(hào)能觸發(fā)該細(xì)胞群分化[64],因此,確定MS 患者CNS 這些記憶細(xì)胞群特點(diǎn),并尋找能夠調(diào)節(jié)它們形成,進(jìn)行招募和局部反應(yīng)性的外界因素并加以抑制可能有效緩解MS 的病理變化。B 細(xì)胞淋巴瘤-6蛋白(Bcl-6)對(duì)記憶B 細(xì)胞的生成和維持其更新的能力是必需的[65-66]。此外,TfH分化受Bcl-6調(diào)控,且TfH調(diào)節(jié)異常與自身免疫性疾病SLE、MS 和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)有關(guān)[67-68]。已有報(bào)道指出Bcl-6可通過調(diào)控Tfr和巨噬細(xì)胞活性來影響自身免疫的發(fā)生與發(fā)展[69-70]。目前尚無Bcl-6通過記憶B細(xì)胞對(duì)MS或其他自身免疫性疾病影響的相關(guān)報(bào)道,值得進(jìn)一步探索。
1.5 B1 細(xì)胞與MZ B 細(xì)胞在MS 免疫病理過程中可能存在的作用 盡管B1細(xì)胞與MZ B細(xì)胞的發(fā)育關(guān)系尚不明確,二者可能來源于不同的譜系,但二者在某些功能上似乎有相同的作用[71-73]。B1 細(xì)胞與MZ B 細(xì)胞能夠通過TLR 快速對(duì)脂多糖刺激進(jìn)行反應(yīng),并分化為短壽命的漿母細(xì)胞,產(chǎn)生大量的IgM 及同型轉(zhuǎn)換抗體,這些與生俱來的淋巴細(xì)胞的特殊功能彌補(bǔ)了早期固有免疫反應(yīng)和較慢的適應(yīng)性抗體反應(yīng)之間的差距[74]。
在B 細(xì)胞非依賴性EAE 中,IFN-β 改善了神經(jīng)炎癥,而在依賴B 細(xì)胞的EAE 中,IFN-β 對(duì)疾病沒有影響,且在兩種EAE 模型中,IFN-β 均增加了MZ B細(xì)胞[75],這些發(fā)現(xiàn)表明增加的MZ B 細(xì)胞可能影響EAE 中IFN-β 的功效。MZB1 是B 細(xì)胞特異性ER 分子伴侶復(fù)合物的一部分,在MZ B 細(xì)胞和B1 細(xì)胞中高表達(dá),能調(diào)節(jié)成熟IgM 的適當(dāng)組裝和分泌[76-77]。在自身免疫性疾病SLE 患者淋巴結(jié)和RA 患者滑膜組織標(biāo)本中的MZB1+MZ B 細(xì)胞增加,因此MZB1 可能是SLE 和RA 潛在的治療靶標(biāo)[78]。在MS 中MZB1是否存在異常和是否能夠作為潛在的治療靶標(biāo)值得進(jìn)一步探索。
MS 患者的腦脊液中表達(dá)CD5 的B 細(xì)胞增加并且具有致病作用,RRMS 患者的外周血中B1 細(xì)胞亞群減少[79-80]。這些現(xiàn)象表明MS 患者外周血B1 細(xì)胞可能進(jìn)入CNS 后影響疾病病理變化。先天性反應(yīng)激活劑IRA-B細(xì)胞(來源于B1a細(xì)胞)產(chǎn)生的GM-CSF能加速病原體的清除,預(yù)防敗血性休克[81]。在動(dòng)脈粥樣硬化中IRA-B 細(xì)胞以GM-CSF 依賴的方式激活Th1 適應(yīng)性免疫進(jìn)而加重疾病進(jìn)展[82]。GM-CSF 是罕見的MS 發(fā)病機(jī)制中必需的細(xì)胞因子之一[83],目前尚無IRA-B 細(xì)胞與MS 相關(guān)的報(bào)道,值得進(jìn)一步思考。
此外MZ B細(xì)胞和B1細(xì)胞是脾臟中B細(xì)胞IL-10的主要來源[84]。在狼瘡小鼠中,TLR-9 激活的MZ B細(xì)胞通過分泌IL-10調(diào)節(jié)T細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[85]。在膠原蛋白誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎(collagen-induced arthritis,CIA)(常用的RA 模型)緩解階段,表達(dá)T-bet 的MZ B細(xì)胞向CXCR3配體遷移并在炎癥刺激后(anti-IgM、CpG 和IFN-γ)分泌IL-10 調(diào)節(jié)CIA 的緩解[86]。目前激活的MZ B 是否也存在同樣的緩解MS 的作用鮮有報(bào)道,值得進(jìn)一步探索。
1.6 Breg 在MS 免疫病理過程中的作用 在慢性炎癥疾?。ㄈ鏜S)過程中,免疫系統(tǒng)被持續(xù)激活,其特征是Breg 在循環(huán)和炎癥部位的數(shù)量與功能不足[87]。在MS 和其他自身免疫性疾病中,Breg 在抑制疾病活動(dòng)和發(fā)生與發(fā)展中發(fā)揮重要作用[88]。在MS 中Breg 通過抑制樹突狀細(xì)胞(dendritic cells,DCs)產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子間接地抑制致病性T 細(xì)胞分化[89];Breg 通過同源相互作用誘導(dǎo)Treg 生成而抑制自身免疫性疾病的發(fā)生與發(fā)展[90];此外,Breg 通過分泌細(xì)胞因子IL-10、IL-35、TGF-β1 抑制炎癥反應(yīng)[91]。有證據(jù)表明,幾乎所有的B 細(xì)胞亞群都可以通過涉及炎癥信號(hào)和BCR 識(shí)別的機(jī)制分化為Breg[37]。MS 的未來研究和治療策略中,識(shí)別誘導(dǎo)B細(xì)胞成為Breg 必需的刺激物是一個(gè)重要的考慮因素,如TLR 和/或CD40 激活是已知誘導(dǎo)其分化的最有特征的信號(hào)[92]。當(dāng)然不能排除將來可能會(huì)發(fā)現(xiàn)定義Breg功能的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。
綜上所述,不同B細(xì)胞亞群在MS中的相對(duì)貢獻(xiàn)存在差異,每種B 細(xì)胞亞群同時(shí)具有致病作用和保護(hù)作用,兩種作用失衡可能是導(dǎo)致疾病發(fā)展的主要原因。因此,消除或抑制致病性B 細(xì)胞亞群或?qū)ふ乙种圃搧喨盒纬傻囊蛩乜赡軐?duì)MS具有治療作用。
在MS的發(fā)病過程中B細(xì)胞發(fā)揮重要作用,然而BCDT 存在一定的副作用,這使研究者的關(guān)注點(diǎn)集中在B 細(xì)胞亞群上。然而不同B 細(xì)胞亞群的相對(duì)貢獻(xiàn)存在差異,是否存在其他對(duì)MS有影響的B細(xì)胞亞群還未知。目前在MS 中靶向特異B 細(xì)胞亞群的治療方法很少,在臨床上,針對(duì)不同B細(xì)胞亞群開發(fā)和應(yīng)用特異性的靶向致病性B細(xì)胞亞群的藥物來治療MS是未來需要解決的重要問題。