CD4+CD25+調節性T細胞在寄生蟲感染中的作用研究*

毛人杰,朱玥潔,馬秀敏,丁劍冰

2.新疆醫科大學基礎醫學院,烏魯木齊 830011

CD4+CD25+調節性T細胞在寄生蟲感染中的作用研究*

毛人杰1,2,朱玥潔2,馬秀敏1,2,丁劍冰1,2

2.新疆醫科大學基礎醫學院,烏魯木齊 830011

近年來調節性T細胞(T reg)的發現和成功分離,使人們對免疫應答的機制有了進一步的認識。調節性T細胞具有免疫負向調控作用,參與維持機體的免疫穩定,根據其表面標記、細胞因子分泌和發揮作用的方式,分為多種亞群,其中 CD4+CD25+T reg細胞是在自身免疫疾病、過敏性疾病、器官移植、腫瘤免疫、感染性疾病中起重要作用〔1-2〕。Foxp3常被認為是CD4+CD25+T reg細胞的功能轉錄因子和重要標志,并且是多種細胞因子和TCR調節通路的作用靶點。此外,Liu〔3〕等在外周血T細胞的研究中,發現低表達的CD127也是 CD4+CD25+Treg細胞的生物學標志。寄生蟲感染時,宿主的T reg細胞增殖,產生免疫抑制效應,避免過強的免疫反應對組織的損傷,而寄生蟲也借此躲避宿主對其的免疫攻擊,不利于宿主有效清除寄生蟲。

1 CD4+CD25+Treg細胞在寄生蟲感染中的作用機制

CD4+CD25+Treg細胞通過免疫負向調控實現機體免疫自穩。其在未受抗原刺激時保持一種低水平狀態,有利于機體發揮免疫監視和清除作用,一旦受到合適的抗原刺激,大量活化增殖〔1〕。在宿主抗寄生蟲感染的免疫應答中,CD4+CD25+Treg細胞阻礙了機體有效清除病原體,是寄生蟲難以清除并長期存在的原因之一。鼠鞭蟲感染C57BL/6小鼠,發現T reg細胞上調,在一定程度上保護了鞭蟲誘導的腸組織病理損傷,而鞭蟲借助其免疫抑制作用得以存活〔4〕。馬來絲蟲和旋毛線蟲的研究表明CD4+CD25+T reg細胞還參與形成宿主的伴隨免疫和帶蟲狀態,影響疾病的發生發展〔5-6〕。目前研究認為寄生蟲感染時的CD4+CD25+Treg細胞的作用機制可能有如下特點。

1.1 通過細胞因子來發揮調節作用 IL-10和TGF-β是CD4+CD25+T reg細胞發揮免疫效應的重要細胞因子〔6〕。一些寄生蟲實驗證明,TGF-β是蟲體抗原刺激反應性T細胞和樹突狀細胞產生的,CD4+CD25+Treg細胞的功能依賴于TGF-β的存在,Treg細胞在抑制反應性T細胞的過程中,TGF-β的消耗性減少也限制了其自身的增殖和功能,對穩定Treg細胞的數量和功能起重要作用〔6-7〕。有研究表明CD4+CD25+Treg細胞在約氏瘧原蟲感染BALB/c小鼠早期可能主要通過抑制性細胞因子IL-10 發 揮免疫抑制作 用〔8-9〕,而 Couper〔10〕的研究認為,約氏瘧原蟲感染小鼠的 IL-10與 CD4+CD25+Treg細胞有相關性,但是 CD4+CD25+Treg細胞的上調并不顯著,IL-10的來源也并非僅僅是CD4+CD25+Treg細胞,CD4+T細胞在受到約氏瘧原蟲蟲體抗原的刺激亦可大量產生的細胞因子,IL-10可以通過誘導另一種調節性 T細胞Foxp3-T r1細胞產生來降低約氏瘧原蟲的炎癥反應。在曼氏血吸蟲的研究中,Hesse〔11〕等證明CD4+CD25+Tre細胞通過IL-10發揮抑制作用,認為Treg細胞還可以通過消耗抑制CD4+T細胞凋亡的細胞因子,使其周圍CD4+T細胞發生功能缺陷而抑制免疫。已證實IL-2為調節性T細胞增殖和發揮功能的重要因子,低劑量IL-2維持調節性T細胞功能,而高劑量IL-2逆轉其功能〔12-14〕。細胞因子作用于CD4+CD25+調節性T細胞和多種淋巴細胞的增殖,使抑制過程更為復雜。

1.2 通過細胞間直接接觸改變T細胞的表型和功能 Kolar〔15〕研究發現 CD4+CD25+Treg細胞表面的CTLA-4的表達與Foxp3的表達呈正相關,封閉CT LA-4信號導致調節性T細胞抑制功能缺陷,推測CTLA-4的表達控制調節性T細胞的增殖,維持Treg的抑制功能。絲蟲病的研究證實了CT LA-4在CD4+CD25+調節性T細胞抑制保護性免疫中的作用,可能與阻斷 T細胞 CD28/B7信號通路有關〔13,16〕。Nie〔17〕在伯氏瘧原蟲的模型中,發現活化的CD4+CD25+Treg細胞可以通過細胞接觸的方式直接干擾效應性T細胞的活化和增殖,并且效應性T細胞轉錄IL-2受到明顯抑制,而受抑制的 T細胞在去除CD4+CD25+T reg細胞的作用時可恢復其正常轉錄活性,證實 Treg細胞在寄生蟲感染中的抑制作用是多途徑的,其在直接接觸改變效應性T細胞功能的同時,對細胞因子也有一定的間接作用。IL-2間接性下調可以抑制 CD4+CD25+T reg細胞數量,調節免疫應答,避免免疫系統受到過度抑制〔18〕。

1.3 通過抗原提呈細胞發揮作用 抗原提呈細胞(DC)在CD4+CD25+Treg細胞的活化和功能上起著十分重要的作用,但是這種作用是相互的。CD4+CD25+Treg細胞的CTLA-4結合樹突狀細胞的CD80/CD86抑制樹突狀細胞的功能,甚至改變其分化方向,體外研究表明CD4+CD25+Treg細胞可以加強樹突狀細胞對Th1和Th2平衡的調節能力,并使樹突狀細胞向未成熟樹突狀細胞方向分化,從而誘導外周免疫耐受〔8,19〕。約氏瘧原蟲的研究表明樹突狀細胞的功能缺陷與 Treg細胞有關〔20〕。最近在間日瘧原蟲的研究中〔21〕,發現原蟲感染紅細胞的粗抗原可以誘導 Treg細胞數量上升,在急性感染期,髓系樹突狀細胞(mDC)和類漿細胞樹突狀細胞(pDC)的比例有顯著下降,pDC數量的下降被認為是導致低抗體反應的原因之一,推測寄生蟲感染作用于樹突狀細胞,改變 mDC和pDC的比例,導致T reg細胞的活化和IL-10的釋放。曼氏血吸蟲可溶性卵抗原(SEA)處理的NOD小鼠中,發現SEA誘導Foxp3在初始T細胞上表達依賴TGF-β,并通過樹突狀細胞上調C-type外源凝集素、IL-10、IL-2,實驗表明SEA通過樹突狀細胞和T細胞協同誘導NOD小鼠產生Foxp3細胞〔7〕。Hisaeda〔22〕等在瘧原蟲感染小鼠模型中發現樹突狀細胞T LR9傳導信號是T reg細胞活化的關鍵,T reg細胞的活化需要依賴TLR9與樹突狀細胞的相互作用,T LR9缺陷的小鼠可以部分抵抗致死性感染,可能與調節性 T細胞的活化缺陷有關,并且導致了效應性T細胞的上升,因此,T LR9在瘧原蟲活化調節性T細胞,逃避免疫攻擊中起重要作用。

2 CD4+CD25+Treg細胞對Th1/Th2平衡的影響

寄生蟲感染時 Th1/Th2細胞的失平衡與CD4+CD25+調節性T細胞有一定聯系。碩大利什曼原蟲為胞內感染寄生蟲,感染C57BL/6小鼠,主要以Th1細胞反應為主,這種反應通過其分泌的IL-2、IFN-γ等細胞因子有利于清除胞內寄生蟲;感染BALB/c小鼠,出現 Th2細胞反應為主,其分泌的IL-4、IL-10等細胞因子對清除胞內寄生蟲效應不強,介導多種炎癥反應,擴大了組織損傷。清除兩種小鼠體內的 CD4+CD25+Treg細胞后發現以Th1細胞為主要應答細胞的C57BL/6小鼠的免疫應答能力更強,而以 Th2細胞為主要應答細胞的BALB/c小鼠的免疫組織損傷更嚴重〔23〕。在未成熟C57BL/6小鼠感染碩大利什曼原蟲的模型中,輸入CD4+CD25+Treg細胞后,T細胞更易于向Th1方向分化,移除CD4+CD25+T reg細胞后則趨向于Th2方向分化,表明CD4+CD25+T reg細胞在抗碩大利什曼原蟲的過程中,表現出的抗Th2效應作用要高于抗Th1效應作用,這使宿主避免了過強的免疫反應導致的病理損傷,卻為碩大利什曼原蟲的免疫逃逸創造了條件〔23〕。胞外寄生的日本血吸蟲尾蚴感染小鼠,出現CD4+CD25+Treg細胞數量顯著升高,其對T h1細胞的抑制效應要明顯強于對Th2細胞的抑制效應,體外實驗證明 Treg細胞抑制效應細胞分泌IL-4、IFN-γ和IL-10,尤其抑制 Th1型細胞因子所致〔24-25〕。絲蟲感染NOD小鼠糖尿病模型的研究中,發現了I型糖尿病的免疫損害作用受到了抑制,這與T h2細胞的轉化和誘導產生調節性T細胞有關〔26〕。旋毛線蟲小鼠在感染期間去除Treg細胞導致過度的 Th2反應,組織損傷擴大〔6〕。在馬來絲蟲感染的研究中進一步發現,Treg細胞活化所致的宿主免疫失平衡不依賴于伴隨的 Th2細胞反應,而Th1/Th2的失衡則與調節性T細胞有關〔27-28〕。

3 CD4+CD25+Treg細胞與寄生蟲病的發生發展

在日本血吸蟲的研究中,發現在成蟲產卵前CD4+CD25+Treg細胞的數量比例并沒有增高,蟲卵抗原是誘導 Treg細胞增加的主要因素,在急性感染期,感染小鼠體內的CD4+CD25+Treg細胞在整個單個核細胞中的相對比例及其在CD4+T細胞中的相對比例均顯著低于未感染的小鼠,直至慢性期,開始出現CD4+CD25+Treg細胞相對比例高于未感染的小鼠,并且慢性期來源的Treg細胞的抑制率要高于急性期來源的Treg細胞和未感染組的Treg細胞。感染初期,T reg細胞的增長速率要低于炎癥細胞,且效能低,在轉為慢性期的過程中,CD4+CD25+Treg細胞在炎性反應中的作用逐漸增強,并參與慢性肉芽腫的形成,這與日本血吸蟲病的慢性化有關〔24-25,29〕。Couper〔30〕等以弓形蟲感染的C57BL/6小鼠為模型,加入CD25抗體,以封殺調節性T細胞,由于反應性T細胞活化時也能短暫表達CD25,所以成為CD25抗體潛在的靶細胞。在感染急性期表現為效應性T細胞產生IFN-γ顯著減少,急性晚期和慢性早期表現為宿主難以控制弓形蟲感染,組織寄生蟲量增加,CD25抗體可能在炎癥反應期抑制了保護性T細胞的功能,使其未能有效控制寄生蟲感染。該實驗表明在寄生蟲感染的急性期,CD25抗體無法應用于對抗調節性T細胞的抑制作用,所以控制CD4+CD25+T reg細胞在慢性期的作用成為寄生蟲治療的關鍵。

綜上所述,CD4+CD25+Treg細胞與宿主體內多種免疫效應相互作用,機制復雜。細胞因子途徑能夠較好地解釋CD4+CD25+Treg細胞寄生蟲感染中產生的免疫效應,是近年來研究的熱點;抗原提呈細胞途徑可以在一定程度上解釋寄生蟲感染對CD4+CD25+Treg細胞免疫效應的作用。在寄生蟲感染過程中,Treg細胞的免疫抑制性不利于宿主有效地清除寄生蟲,并為帶蟲狀態提供了條件,如何抑制T reg細胞在寄生蟲感染過程中的作用,是抗寄生蟲治療的一個重要課題。在對其主要作用機制的研究中,CD4+CD25+T reg細胞在疾病發生發展過程中復雜的量效動態變化和其關系不明確,樹突狀細胞在活化調節性T細胞中所起作用的深入研究,有助于揭示寄生蟲感染所產生的多種免疫效應。目前CD4+CD25+Treg細胞的刺激劑已被正式用于臨床,一些免疫抑制劑,如糖皮質激素和環孢霉素A對于CD4+CD25+T reg細胞的效應也已進行了初步探索,如果能夠準確完善的解釋寄生蟲在T reg細胞激發作用的整個過程和內在聯系,那么在抗寄生蟲的治療上可能會有一個突破。

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R53

A

1002-2694(2010)07-0680-03

*國家自然科學基金資助(No.30860263;30560146)

丁劍冰,Email:djbing002@163.com

1.新疆醫科大學第一附屬醫院,新疆包蟲病重點實驗室,烏魯木齊 830011;

2009-11-16;

2010-03-29