劉朋,邱書奇,胡田勇,曾憲海,劉江琦
[1.遵義醫(yī)科大學珠海校區(qū),廣東 珠海 519041;2.廣東省深圳市耳鼻咽喉研究所(廣東省深圳市龍崗區(qū)耳鼻咽喉醫(yī)院),廣東 深圳518172]
變應性鼻炎是由免疫球蛋白E(immunoglobulin E,IgE)介導的環(huán)境變應原引起的鼻黏膜慢性炎癥,通常表現(xiàn)出一系列臨床癥狀,其中鼻癢、打噴嚏、流涕和鼻塞等較為常見,也可合并眼部及呼吸道癥狀,影響人體健康并帶來經(jīng)濟負擔[1]。樹突狀細胞(dendritic cell,DC)是主要的抗原提呈細胞,可以激活幼稚的T 細胞,并且能選擇性地分化成輔助性T 淋巴細胞(T helper lymphocyte,Th)1 或2 亞群,這在變應性鼻炎的發(fā)展和維持中起重要作用[2]。通過某些特定因素可以使DC 起到免疫抑制作用,不僅能使效應T 細胞免疫應答反應變?nèi)?,還能誘導調(diào)節(jié)性T 細胞(regulatory T cell,Tr cell)抵抗機體吸入變應原后產(chǎn)生的應答反應,此型DC 稱為耐受型樹突狀細胞(tolerogenic dendritic cell,tDC)[3]。并有大量研究表明tDC 能緩解變應性鼻炎等變態(tài)反應性疾病的癥狀和炎癥反應,同時其實用性和安全性可靠,故使用tDC 來調(diào)節(jié)變應性鼻炎免疫應答反應或許會成為將來臨床應用的不錯選擇。目前治療變應性鼻炎的傳統(tǒng)方法主要是針對其臨床癥狀緩解局部癥狀。一些激素的非特異性免疫治療使變應性鼻炎得不到徹底治療,更有少數(shù)患者出現(xiàn)激素耐受或者產(chǎn)生不良反應等。深層闡述tDC 的基本特性、形成必要因素及其刺激、影響因素等,要根據(jù)變應性鼻炎發(fā)病的免疫分子機制來解釋tDC 與變應性鼻炎免疫細胞及其因子之間的相互關(guān)系,這為以后tDC 能應用于臨床變應性鼻炎患者機體內(nèi)免疫調(diào)節(jié)提供堅實的理論依據(jù),同時為變應性鼻炎治療提供新的治療思路。本文綜述近年來tDC 應用于變應性鼻炎的免疫耐受調(diào)節(jié)的相關(guān)研究。
DC 大多來自骨髓造血干細胞,同時單核細胞也會產(chǎn)生少量DC[4]。DC 分為傳統(tǒng)DC、單核細胞性DC 和漿細胞樣DC 三個亞群[4]。依據(jù)分化階段,又分為未成熟的DC、成熟的DC 和調(diào)節(jié)性DC 三種具有不同功能的DC,這三種不同功能的DC 的作用機制也各不相同[5]。眾所周知,DC 具有攝取及呈遞抗原的作用,研究證實,未成熟的DC 能夠捕獲抗原及產(chǎn)生白細胞介素-6(Interleukin,IL-6)、白細胞介素-12(Interleukin,IL-12)和腫瘤壞死因子-α 等炎癥因子,這使主要組織相容性復合物I(major histocompatibility complex class I,MHC I)高表達,而MHC Ⅱ及共刺激分子低表達[6]。同時,未成熟的DC 也可以攝取抗原而活化為成熟的DC,成熟的DC 利用淋巴管途徑轉(zhuǎn)至效應淋巴結(jié),進而將捕獲的抗原呈遞至效應T 細胞,成熟的DC 可以分泌幾種共刺激分子——白細胞分化抗原(clusters of differentitation,CD)CD40、CD70、CD80 和CD86,而表達的這些細胞因子正好能與效應T 細胞的共刺激配體分子相對應,然后與效應T 細胞分泌的CD27、CD28、可溶性CD40 配體(CD40L)和誘導型共刺激分子(inducible co-stimulator,ICOS)產(chǎn)生作用,使得活化的T 細胞參與免疫反應[7]。此外,DC 還能使免疫反應產(chǎn)生耐受,但是DC 的免疫活化及成熟均受制于微循環(huán)中的抑制因子,進而產(chǎn)生具有致耐受性和免疫抑制活性的不同DC 亞群。最后,調(diào)節(jié)性DC 不僅能將抗原呈遞給效應T 細胞,同時可以抑制T 細胞的激活,調(diào)節(jié)性DC 可以誘導IL-10、一氧化氮(nitric oxide,NO)或吲哚胺-2,3-雙加氧酶(indoleamine-2,3-dioxygenase,IDO)等抑制活性因子來抑制T 細胞激活,從而達到免疫耐受目的[8]。研究發(fā)現(xiàn)牙髓間充質(zhì)干細胞外泌體(hDPSC-exosomes)通過調(diào)控Toll 樣受體4(toll like receptor 4,TLR4)/核轉(zhuǎn)錄因子(nuclear factor-κB,NF-κB)信號通路抑制DC 分化成熟,降低DC 表面共刺激分子的表達及促脾臟細胞增殖的能力,誘導DC 向tDC 發(fā)展,從而誘導機體產(chǎn)生免疫耐受,維持機體免疫平衡[9]。一項關(guān)于間充質(zhì)基質(zhì)細胞衍生的細胞外小泡(extracellular vesicles derived from mesenchymal stromal cells,MSC-sEV)處理成熟DC 的研究表明,經(jīng)MSC-sEV 處理后增強了成熟的DC 的吞噬能力,同時減少IL-4、IL-9 和IL-13 的產(chǎn)生,進而抑制Th2免疫反應,此外,處理后的成熟DC 增加了Tr cell的水平[10]。另外,機體吸入過敏原后,成熟的DC可以通過致癌抑制因子 2(suppression of tumorigenicity 2,ST2)直接對IL-33 產(chǎn)生反應,這表明DC 中的IL-33/ST2 軸在變應性鼻炎的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用[11]。這也為變應性鼻炎治療提供了新的證據(jù)。
通常,具有穩(wěn)定、半成熟表型和耐受性的DC被稱為tDC。在人體外周血和脾臟中發(fā)現(xiàn)了一種具有耐受特性的特定DC 亞群(DC-10s),這些細胞促進異基因CD4+T 細胞的低反應性,產(chǎn)生IL-10,并表達表面 標志物CD163、CD141、CD16 和CD14[12]。漿細胞樣DCs 作為DCs 的常見亞型,可以在特定環(huán)境下被激活生成tDC,同時自身也可以誘導免疫耐受。然而當其未受到刺激時,漿細胞樣DC 表達的IDO、ICOSL 也會增多,這對無害抗原同樣產(chǎn)生耐受[13]。從外周組織捕獲抗原后的漿細胞樣DC 經(jīng)相應細胞因子受體轉(zhuǎn)至胸腺組織,可以使抗原T 細胞去能化,從而達到抑制免疫反應的目的[14]。一項關(guān)于漿細胞樣DC 的相關(guān)研究證實了過繼漿細胞樣DC不僅能緩解屋塵螨引起的小鼠模型上呼吸道炎癥,還能通過誘導Tr cell 的生成來抑制過敏性小鼠的氣道高反應性[15]。同樣,用屋塵螨刺激的單核細胞衍生的tDC 有利于激活Tr cell 生成,并在體外通過轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)/IL-10 依賴的方式抑制效應T 細胞反應,可抑制小鼠模型的過敏性氣道炎癥,而消耗CD25+細胞或阻斷TGF-β/IL-10 信號可消除抑制作用,表明Tr cell參與tDC 的抗炎活性[16],進一步證明了tDC 可以通過TGF-β 和IL-10 依賴性方式誘導免疫抑制性Tr cell 來抑制過敏性呼吸道炎癥。故以分化和/或擴展tDC 為目標的策略,以及在變應性鼻炎中重新建立免疫和耐受之間的平衡,可能在未來的免疫治療應用中具有價值。
Th2 型細胞相關(guān)免疫因子分泌增加而引起的Th1/Th2 細胞因子比例向Th2 方向傾斜是變應性鼻炎的主要發(fā)病機制,同時伴有鼻部黏膜釋放組胺和嗜酸性粒細胞浸潤[1]。在機體產(chǎn)生免疫反應的進程中,DC 的各個亞群及階段都可以引起Th1/Th2 細胞比例及其炎癥因子表達變化。其他外界因素刺激同樣會造成DC 對Th 細胞分化方向的改變,研究[17]發(fā)現(xiàn)過繼回輸tDC 不僅能減輕變應性鼻炎小鼠的癥狀,同時可以調(diào)節(jié)動物模型中Th1/Th2 細胞炎癥因子水平,血清特異性IgE 表達下降,Tr cell 表達上調(diào),從而調(diào)節(jié)Th1/Th2 平衡。屋塵螨Derp1 抗原修飾的DC 增加了CD4+CD25+叉頭蛋白p3(forkhead box protein p3,Foxp3)+Tr cell 的百分比,升高IL-10,減少IL-4 及IL-13,進而影響了Th1/Th2的平衡,顯示出對變應性鼻炎的免疫治療作用[18]。經(jīng)鼻給予卵清蛋白(Ovalbumin,OVA)脈沖CD40 沉默的tDC 可顯著上調(diào)IL-10、IL-35 和Foxp3 的表達,并提高頸部淋巴結(jié)內(nèi)CD11c+CD40-和CD4+CD25+細胞的百分比[19]。通過上述研究結(jié)果可以推測tDC 在調(diào)節(jié)和恢復變應性鼻炎患者的Th1/Th2 平衡時起至關(guān)重要的作用(見圖1)。
最近研究[20]表明,通過服用免疫抑制藥物來調(diào)節(jié)免疫耐受,受體小鼠體內(nèi)產(chǎn)生干擾素-γ(Interferon-γ,IFN-γ)和Foxp3+Tr cell 均增多,增強tDC 的免疫耐受性。DEAK 等[21]用耐受性藥物組合(地塞米松、辛伐他汀和SC-514)與toll 樣受體(toll-like receptor,TLR)激動劑結(jié)合使用時,可誘導活躍的tDC 表型,這些tDC 在體外和體內(nèi)均誘導特異性Tr cell 的分化。有研究[22]還發(fā)現(xiàn),miR-223 可以通過Irak1 靶點抑制抗原呈遞,使tDC 能有效誘導Tr cell,同時IL-10 水平顯著升高。以上均表明tDC 在調(diào)節(jié)Tr cell 分化及耐受作用方面值得進一步研究。
2 型固有淋巴細胞(type-2 innate lymphiod cell,ILC2)與適應性免疫中的Th2 細胞相對應,是Th2 細胞因子的主要起源之一,而且對于各種過敏性疾病來說是不可或缺的,研究提示過敏性氣道疾病患者外周血ILC2 比例明顯升高[23]。已經(jīng)證實變應性鼻炎患者的鼻黏膜中確實存在ILC2、成熟的DC和調(diào)節(jié)性DC,發(fā)現(xiàn)同種自體或異體成熟的DC 都可以引起變應性鼻炎患者的ILC2 活化,并提高GATA結(jié)合蛋白3(GATA-binding protein-3,GATA3)和信號轉(zhuǎn)導子及轉(zhuǎn)錄信號通路激活子的水平,IL-33 誘導生成的成熟的DC 可以與ST2 聚集,從而發(fā)揮ILC2的重要作用。有實驗同時證實了在抗原激發(fā)下,變應性鼻炎患者高表達成熟的DC、IL-33 和ILC2,活化的調(diào)節(jié)性DC 可以通過生成IL-6 來限制變應性鼻炎患者ILC2 產(chǎn)生細胞因子,成熟的DC 能通過IL-33/ST2 途徑促使ILC2 發(fā)揮作用[24]。這為tDC 和ILC2 在變應性鼻炎免疫調(diào)節(jié)中的相互作用提出了新的見解。
tDC 可以通過分泌免疫調(diào)節(jié)因子、抑制效應T細胞的功能和誘導Tr cell 的生成等途徑來誘導免疫耐受(見圖2)。其中抗炎因子IL-10、TGF-β 升高是tDC 引起免疫耐受的重要機制。
圖2 tDC誘導免疫耐受的簡要機制
MAAZI 等[25]研究表明,抗炎因子IL-10 可以促使信號通路的轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化來強化Tr cell 的生物學特性,還能降低效應T 細胞的信號轉(zhuǎn)導通路磷脂酰肌3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,PKB/Akt)活性,強化叉頭轉(zhuǎn)錄因子(forkhead box O1,FoxO1)的活性,而FoxO1 能夠持續(xù)強化Tr cell 的免疫作用。而在自身免疫性疾病中,過度表達的肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān) 轉(zhuǎn)錄物 1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT1)通過miR-155/DC-sign/IL-10 軸誘導tDC 和免疫耐受[26]。XU 等[27]的研究發(fā) 現(xiàn),在體外,DC-IL-10 中MHCII、CD80 和CD86 的表達受到顯著抑制,與DC-IL-10 孵育的同種CD4+T 細胞顯示出較低的增殖反應,分泌到DCIL-10 培養(yǎng)上清液中的IL-10 和IL-12(p70)水平分別顯著升高和降低,而體內(nèi)的Tr cell 顯著增加。有研究[28]發(fā)現(xiàn),DCs 內(nèi)在的蛋白酪氨酸磷酸酶非受體2型(protein tyrosine phosphatase non receptor type 2,PTPN2)可能是免疫系統(tǒng)中維持免疫耐受性核心作用的關(guān)鍵,PTPN2 的激活將是經(jīng)DC 增強機體免疫耐受的途徑。而tDC 耐受機制對TGF-β 的依賴性缺乏研究,但tDC 的免疫耐受可以通過TGF-β 的誘導而明顯增強。而且DC 衍生的TGF-β 會增加炎癥反應中的Tr cell,進而增強免疫耐受[29]。OLIVEIRA等[30]研究發(fā)現(xiàn),TLR 誘導可以通過IDO1 依賴性形式增強CD4+CD25+Foxp3+Tr cell 的表達,增加了IL-10的分泌,也可以通過IDO1 獨立形式增強Tr cell 的表達,這些發(fā)現(xiàn)為TLR 誘導的DC 中自由度表型及耐受機制提供了新的理解。另一項試驗證實了通過非標準NF-κB 信號轉(zhuǎn)導通路可以誘導DC 生成IDO1,進而能遏制T 細胞分化及其參與的免疫應答[31]。tDC 可以通過細胞相互間的接觸依賴信號、產(chǎn)生靶向蛋白和免疫因子等機制來誘導Tr cell 的生成[32]。此外,Tr cell 對DC 具有較強的黏附性,使免疫突觸形成過程中的重要肌動蛋白FasCIN 不能有效的與DC 結(jié)合[33],這對維持DC 的未成熟狀態(tài)和免疫耐受性至關(guān)重要。研究表明,IFN-γ/IL-27 軸誘導單核細胞衍生的DCs 中的程序性死亡配體-1(programmed death-ligand 1,PD-L1)表達,可以恢復自身的免疫耐受性[34],這豐富了tDC 誘導耐受機制的多樣性。而且,tDC 和Tr cell 之間的相互作用對機體免疫穩(wěn)態(tài)的維持起到關(guān)鍵作用,也可以阻止自身免疫反應[35]。
同時,tDC 免疫耐受的維持包括依賴免疫球蛋白樣轉(zhuǎn)錄物(immunoglobulin-like transcript,ILT)ILT2、ILT3、ILT4、ICOSL 和PD-L1 等分子的接觸依賴機制和免疫調(diào)節(jié)因子IL-10、TGF-β 及相關(guān)的酶如IDO、精氨酸酶1(arginase 1,Arg1)相關(guān)的非接觸依賴機制[36]。
tDC 于2001 年首次應用于人體,研究顯示機體對人未成熟DC 的耐受未見不良反應,能長時間地遏制CD8+T 細胞反應,并初次提出了DC 在機體內(nèi)強大的致耐受性[37]。以往大量實驗充分闡述了tDC 在炎癥反應、免疫調(diào)節(jié)以及過敏性疾病中誘導免疫耐受的關(guān)鍵性,這使得tDC 調(diào)節(jié)免疫耐受有望徹底治療變應性鼻炎,而且其干預鼻黏膜DC 的免疫相關(guān)活性將成為控制變應性鼻炎免疫調(diào)節(jié)的重要一環(huán)。
誘導免疫耐受、恢復免疫穩(wěn)態(tài)是治療變應性疾病的新熱點。目前已發(fā)現(xiàn),中藥、小分子藥物,以及調(diào)節(jié)腸道菌群等治療在誘導免疫耐受改善變應性鼻炎中具有良好效果。一項針對4 種益生菌菌株(包括唾液乳桿菌、雙歧桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌和納豆枯草桿菌)的研究結(jié)果表明,這4 種益生菌菌株均能誘導刺激體內(nèi)DC 產(chǎn)生IL-10 和TGF-β,雙歧桿菌和凝結(jié)芽孢桿菌表現(xiàn)出的誘導能力更強[38]。tDC 的半成熟表型能表現(xiàn)出低水平的T 細胞共刺激特性,與抗炎分子相比,產(chǎn)生促炎細胞因子的能力降低,尤其是通過Tr cell 的擴增和/或誘導[39]。tDC被誘導產(chǎn)生TGF-β、IL-10,并刺激Tr cell 的產(chǎn)生,抑制Th2 免疫反應,能緩解小鼠模型的過敏性上呼吸道炎癥,而CD25+細胞的耗竭或阻斷和TGF-β、IL-10 信號可消除這種抑制作用,表明Tr cell 參與了tDC 的抗炎活性調(diào)控[16]。一項關(guān)于DC 誘導的對比性研究選擇了IL-10、TGF-β、地塞米松、維生素D3 分別誘導tDC,結(jié)果表明DC-10s 誘導生成的IL-10 最多,表現(xiàn)其強致耐受性,同時唯有DC-10s 在其效能抑制試驗中誘導的Tr cell 能夠體現(xiàn)出極強抑制T 細胞反應的作用,從而得出DC-10s 或許是極有臨床研究價值的tDC[40]。過往研究還表明,NFκB 抑制劑、生長因子、丙酮酸乙酯(ethyl pyruvate,EP)、組蛋白脫乙?;福╤istone deacetylase,HDAC)等能誘導產(chǎn)生tDC[41],這些都可能是治療變應性鼻炎的方法。以上研究結(jié)果提示,使用特定刺激因素誘導的tDC 相對容易激活DC 對變應性鼻炎產(chǎn)生免疫調(diào)節(jié)作用。
目前tDC 在治療變應性鼻炎領(lǐng)域的試驗研究正在不斷進行,在許多免疫相關(guān)疾病的應用中已經(jīng)很好地證明了其可行性和安全性。此外,tDC 子集的數(shù)量不斷增加,通過對體外分化的不同tDC 群體進行比較分析的結(jié)果表明,所有不同的髓系調(diào)節(jié)細胞亞群在維持耐受性方面都具有有益的特性[42]。在針對變應性鼻炎的免疫耐受調(diào)節(jié)中,如何篩選出最有效的tDC 類型將是目前研究的熱點和難題,進一步研究可充分聯(lián)合利用tDC 的體外誘導。最近的研究還表明,免疫代謝和微環(huán)境在控制tDC 的功能和性質(zhì)方面起著關(guān)鍵作用,未來治療的表觀遺傳學改變可能提供新的靶點來調(diào)節(jié)tDC 的狀態(tài)[43]。并已有研究證實經(jīng)鼻給藥后調(diào)節(jié)性DC 滲入頸部淋巴結(jié),比皮下、腹腔或靜脈給藥能更有效地誘導鼻黏膜耐受[19]。如何選擇更有效及穩(wěn)定的微環(huán)境,在不同環(huán)境下去維持tDC 的耐受表型及其功能將是未來臨床應用研究的關(guān)注點。而且基于tDC 的誘導治療可以將免疫系統(tǒng)恢復到更穩(wěn)定的水平,從而減少傳統(tǒng)免疫抑制劑帶來的不良反應[44],在臨床運用中非常有實用價值。下一個目標是更好地了解與免疫性疾病有關(guān)的tDC 的性質(zhì)和應用,從單細胞分析的新方法去解釋與免疫細胞之間的明確信號通路[45],這也將為tDC 和免疫細胞之間更深層的研究提供理論支持。
綜上所述,在變應性鼻炎免疫治療相關(guān)應用研究中,tDC 可以通過誘導免疫耐受調(diào)節(jié)Th1/Th2相關(guān)免疫因子的平衡,也能夠強化Tr cell 的功能來調(diào)節(jié)免疫耐受,從而進一步維持機體免疫穩(wěn)定。而從DC 中構(gòu)建新靶點,會給能預防和治療變應性鼻炎的新藥物研發(fā)帶來新思路。當前將tDC 過繼給變應性鼻炎小鼠模型來影響免疫調(diào)節(jié)作用的實驗獲得了許多成果,但臨床研究尚需進一步探索。將來應增強對tDC 抑制變應性鼻炎發(fā)生的免疫分子機制、誘導tDC 的具體方案及相應條件、給藥方式及劑量等各個方面的系統(tǒng)性研究,這也將為tDC 未來能更好地應用于臨床變應性鼻炎的防治提供理論依據(jù)。