樹突狀細胞在結(jié)核分枝桿菌感染中作用的研究進展

許　怡(綜述)，楊　莉，戴二黑(審校)

(石家莊市第五醫(yī)院檢驗科，石家莊 050021)

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樹突狀細胞在結(jié)核分枝桿菌感染中作用的研究進展

許怡(綜述)，楊莉，戴二黑※(審校)

(石家莊市第五醫(yī)院檢驗科，石家莊 050021)

摘要：樹突狀細胞(DC)作為最有效的抗原呈遞細胞(APC),在結(jié)核分枝桿菌(MTB)感染中的作用機制日益受到重視。機體感染MTB后，DC能夠有效攝取加工抗原、分泌多種細胞因子、激活免疫應(yīng)答,在機體的抗結(jié)核免疫中發(fā)揮重要作用。該文詳細介紹MTB感染后DC表面分子的變化、定向遷移及誘導(dǎo)免疫耐受的機制等方面的研究進展。

關(guān)鍵詞：樹突狀細胞；結(jié)核分枝桿菌；細胞免疫

結(jié)核病是一種嚴重威脅人類健康的慢性感染性疾病，主要由結(jié)核分枝桿菌(mycobacterium tuberculosis，MTB)感染引起。世界衛(wèi)生組織最新的研究報告指出，目前全球有近1/3的人口感染了MTB，在受MTB感染的人群中有10%會發(fā)生結(jié)核病，而90%的受感染人群盡管體內(nèi)長期存在病原體，但卻不會發(fā)病[1]。研究發(fā)現(xiàn)，當MTB感染后,結(jié)核病的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸不僅取決于MTB的數(shù)量和毒力,還取決于機體的免疫狀態(tài)[2]。MTB屬于兼性胞內(nèi)寄生菌，機體對結(jié)核病的免疫主要依賴于T細胞介導(dǎo)的細胞免疫[3]。機體對MTB產(chǎn)生的細胞免疫必須由抗原呈遞細胞(antigen presenting cell，APC)介導(dǎo)。樹突狀細胞(dendritic cell，DC)是目前已發(fā)現(xiàn)的人體內(nèi)最活躍、功能最強大的專職APC。近年來，隨著對DC研究的深入，DC在結(jié)核病發(fā)生、發(fā)展中的作用越來越受到人們的重視。

1DC的生物學(xué)特性

1.1DC的發(fā)現(xiàn)1973年，Steinman和Cohn[4]首次從脾臟中分離出一類與粒細胞、淋巴細胞以及巨噬細胞形態(tài)和功能都不相同的白細胞，因其成熟時細胞膜向外伸出許多與神經(jīng)細胞軸突相似的膜性樹狀突起而得名，即DC。研究發(fā)現(xiàn)，DC在免疫應(yīng)答的首要環(huán)節(jié)——抗原呈遞中起重要作用，其在啟動和調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[5]。DC能夠直接激活初始T細胞，促進CD4+T細胞(Th)和CD8+T細胞(Tc)的免疫分化；而另外兩種抗原呈遞細胞——巨噬細胞和B細胞僅能激活已活化的T細胞或記憶性T細胞，因此DC是機體啟動獲得性免疫應(yīng)答的始動者[6]。

1.2DC表面分子的變化DC分化成熟過程分為未成熟DC(immature DC，iDC)與成熟DC(mmature DC，mDC)兩個階段。不同成熟程度的DC具有不同的生物學(xué)功能。正常情況下，體內(nèi)大部分DC處于未成熟階段，廣泛的分布于各外周組織中。iDC高表達免疫球蛋白Fc受體、補體受體、甘露糖受體等與吞噬相關(guān)的受體以及CD86和人白細胞抗原-DR(human leukocyte antigen-DR，HLA-DR)等，iDC攝取和加工處理抗原的能力較強，但呈遞抗原的能力以及活化初始T細胞的能力較弱。iDC經(jīng)抗原攝取、炎性因子活化等一系列過程，遷移到外周淋巴組織，在遷移過程中逐漸發(fā)育成為mDC。mDC表達高水平的共刺激因子和黏附因子，如主要組織相容性復(fù)合物(major histocompatibility complex，MHC)Ⅱ類分子以及CD83、CD86、CD80、CD40等。CD83為mDC的特征性標志物。mDC的抗原攝取能力減弱，但抗原呈遞能力及體外激發(fā)混合淋巴細胞反應(yīng)的能力增強，進而誘導(dǎo)效應(yīng)性T細胞反應(yīng)[7]。

2DC-特異性細胞間黏附分子3結(jié)合的非整合素分子在MTB感染中的作用

2.1DC-特異性細胞間黏附分子3結(jié)合的非整合素分子(dendritic cell-sepecific intercellular adhesion molecule-3 grabbing nonintegrin，DC-SIGN)的作用機制DC-SIGN是近年來研究發(fā)現(xiàn)的一種主要表達于DC表面的Ⅱ型跨膜蛋白，屬于C型外源性凝集素家族成員。在機體感染MTB的過程中，DC-SIGN 是DC識別MTB的主要受體[8]。DC-SIGN在機體抗結(jié)核免疫應(yīng)答中的作用很復(fù)雜，一方面，其可以接受抗原信號進行抗原呈遞、內(nèi)化并誘導(dǎo)T細胞活化，正向調(diào)節(jié)機體的免疫反應(yīng)；另一方面，MTB可通過其細胞壁成分，一種帶甘露糖帽的脂阿拉伯甘露聚糖(mannose-caped lipoarabinomannan,ManLAM)與DC-SIGN結(jié)合，然后釋放細胞因子抑制iDC的成熟、進而抑制其對T細胞的活化。

2.2DC-SIGN在MTB感染中抑制DC成熟研究發(fā)現(xiàn)，iDC主要通過Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)和C型凝集素這兩種細胞表面模式識別受體(pattern-recognition receptors，PRR)與MTB相互作用[9]。MTB通過ManLAM與TLR識別后，將信號轉(zhuǎn)導(dǎo)至iDC內(nèi)，刺激iDC成熟并活化T細胞，產(chǎn)生免疫應(yīng)答。當ManLAM與DC-SIGN結(jié)合后，阻止了受感染的iDC通過TLR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑被誘導(dǎo)成熟。Geijtenheek等[10]用脂多糖、卡介苗和MTB誘導(dǎo)體外培養(yǎng)的iDC成熟時發(fā)現(xiàn)，ManLAM與DC-SIGN結(jié)合后可抑制iDC成熟[11-13]。

2.3DC-SIGN在MTB感染中誘導(dǎo)免疫耐受ManLAM與DC-SIGN 結(jié)合后通過調(diào)節(jié)細胞因子的分泌，誘導(dǎo)機體產(chǎn)生免疫耐受。Tanne等[14]和Gupta等[15]發(fā)現(xiàn)，ManLAM與DC-SIGN結(jié)合后可導(dǎo)致脂多糖活化的DC分泌interleukin 12(IL-12)的量降低，分泌IL-10 的量增加，DC成熟受阻。IL-10分泌的增加可使MTB的毒力增強，iDC或IL-10處理的DC刺激T細胞反應(yīng)的能力降低，并誘導(dǎo)機體形成抗原特異性耐受[16-18]。MTB或其可溶性成分ManLAM與DC-SIGN分子結(jié)合，協(xié)助MTB進入DC，進而形成非溶酶體酸性隔室，使DC成為其藏身的場所，逃脫免疫監(jiān)視，為以后MTB的復(fù)發(fā)埋下隱患[18-19]。

由目前的研究結(jié)果可知，DC-SIGN與結(jié)核病的發(fā)生密切相關(guān)，但 DC-SIGN表達量的高低是否與MTB的感染存在聯(lián)系，還有待于進一步的研究。

3MTB感染后DC的定向遷移

iDC主要存在于多種器官及非淋巴組織的上皮中。當機體感染MTB后,在炎癥反應(yīng)初期，iDC廣泛分布于肺泡區(qū)域[20]。iDC表面的DC-SIGN與TLR是識別MTB的主要受體，當DC-SIGN和TLR與MTB的抗原成分結(jié)合后，通過啟動細胞核因子κB、促分裂原活化蛋白激酶途徑誘導(dǎo)iDC成熟，并在此過程中使iDC從外周感染組織遷移至次級引流淋巴結(jié)(draining lymph node，DLN)[21]。Rajashee等[22]研究發(fā)現(xiàn)，MTB感染后主要影響感染部位趨化因子及其受體C-C家族趨化因子受體(C-C chemokine receptor，CCR)、C-X-C家族趨化因子受體(CXCR)的表達，通過改變趨化因子及其受體的表達，介導(dǎo)iDC的定向遷移。iDC高表達CCR5、CCR6，隨著iDC的成熟，其表面CCR5的表達量下降，而CCR7的表達量上升，CCR7對外周組織CC類趨化因子的反應(yīng)性下降，但對DLN CXC類趨化因子的反應(yīng)性增強，從而使iDC攜帶抗原向DLN定向遷移[22]。可見，在iDC的遷移過程中趨化因子及其受體發(fā)揮了重要的作用。

4MTB感染后DC在誘導(dǎo)細胞免疫中的作用

4.1MTB感染后DC活化初始T淋巴細胞當機體感染MTB時，iDC可通過PRR識別MTB的脂蛋白、ManLAM、肽聚糖以及MTB菌體的主要抗原成分。iDC受MTB的刺激后，由外周組織向DLN遷移，在遷移過程中iDC的功能和表型逐漸發(fā)育成熟，細胞表面分子如MHCⅡ類分子、協(xié)同刺激分子CD80、CD86、CD40以及黏附分子的表達量增加[23]。DC表面的MTB抗原肽-MHCⅡ類分子、CDl-MTB脂類抗原與CD4+T細胞、CD8+T細胞、γδ細胞及自然殺傷細胞表面的TCR結(jié)合，在DC-SIGN、細胞間細胞黏附分子3、CD80/86-CD28等共刺激分子的作用下，活化初始T淋巴細胞，促進細胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答[21]。

4.2MTB感染后DC分泌的細胞因子DC在MTB感染過程中的作用不是孤立的，其與其他免疫細胞形成了一個復(fù)雜的免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，相互影響、相互作用[24]。iDC在其成熟和抗原呈遞過程中可以分泌多種細胞因子,如腫瘤壞死因子α、IL-12等促炎性細胞因子，誘導(dǎo)Th0向Th1細胞分化，誘導(dǎo)免疫應(yīng)答；同時也分泌IL-10、轉(zhuǎn)化生長因子 β(transforming growth factor β，TGF-β)、IL-4等抗炎細胞因子，誘導(dǎo)Th0向Th2細胞分化，誘導(dǎo)免疫耐受[25]。活化后的效應(yīng)細胞在發(fā)揮免疫效應(yīng)的同時也會分泌一系列的細胞因子,如IL-2、干擾素α、IL-12等，從而影響DC的活化[26]。

5MTB感染后DC誘導(dǎo)免疫耐受的機制

研究表明，iDC是引起免疫耐受的基礎(chǔ)[27]。iDC具有較強的抗原攝取能力，但由于iDC表面低表達共刺激分子，不能有效活化T細胞發(fā)揮免疫效應(yīng)；iDC通過調(diào)節(jié)CD4+T細胞和CD8+T細胞分泌細胞因子IL-10和TGF-β抑制免疫反應(yīng)；iDC還可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細胞的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)性T細胞與DC相互作用，進一步加強了免疫耐受狀態(tài)[28]。

病原菌通常能促進DC的成熟，從而將抗原呈遞給T細胞，激活T細胞、B細胞、單核-吞噬細胞等發(fā)揮免疫效應(yīng)，但是MTB感染DC后抑制其成熟。Wo1f等[20]發(fā)現(xiàn)，MTB感染DC后，DC的成熟標志物CD83的表達水平下降，提示MTB可抑制DC的成熟。如前所述，MTB將DC-SIGN作為侵入DC的靶點，MTB通過ManLAM與DC-SIGN結(jié)合，干擾TLR信號途徑，從而抑制iDC成熟[29]。成熟受阻的DC不能有效活化初始T細胞，繼而影響T淋巴細胞的增殖以及巨噬細胞活化，從而抑制了機體的抗結(jié)核免疫應(yīng)答。

MTB還可內(nèi)化進入DC的內(nèi)部藏身，這不僅不能將侵入體內(nèi)的MTB徹底殺滅，反而使MTB逃避機體的免疫監(jiān)視，成為復(fù)發(fā)和反復(fù)感染的根源。Alaniz等[30]用H37RvMTB感染小鼠后，單純增加小鼠體內(nèi)DC的數(shù)量并不能有效控制MTB的感染，主要表現(xiàn)為小鼠體內(nèi)MTB的數(shù)量增多、小鼠死亡率上升，分析原因可能與MTB隱藏在DC內(nèi)部有關(guān)。MTB內(nèi)化進入DC后，隨著DC的遷移，還有可能造成MTB在體內(nèi)的播散。

6結(jié)語

DC在結(jié)核病的致病機制中具有重要作用。DC不僅誘導(dǎo)免疫激活，而且在誘導(dǎo)和維持免疫耐受及免疫調(diào)節(jié)中也發(fā)揮了重要作用。由于抗生素的濫用，結(jié)核病的耐藥率也越來越高。近年來由于沒有更有效的新型抗生素問世，免疫治療受到了更多的關(guān)注。采用免疫治療提高感染部位DC的數(shù)量和成熟度，使DC的抗原呈遞能力增強、促炎性細胞因子的表達量增加，以上是否有利于控制MTB的持續(xù)感染，成為目前免疫治療研究的熱點。相信隨著DC參與結(jié)核病免疫調(diào)節(jié)機制的闡明，將為開展結(jié)核病免疫治療提供重要理論依據(jù)。

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Effect of Dendritic Cells on Immunity of Mycobacterium Tuberculosis InfectionXUYi,YANGLi,DAIEr-hei.(DepartmentofClinicalLaboratory,ShijiazhuangFifthHospital,Shijiazhuang050021,China)

Abstract：As one of the most effective antigen presenting cells (APC),the effects of dendritic cells(DCs) on mycobacterium tuberculosis(MTB) infection have attracted more and more attention.When body is infected by MTB,DC can ingest antigens,secrete cytokines and actate the immune response,so it plays an important role in anti-tuberculosis.Here is to make a review of the progress about the changes of DC surface molecules,directional migration and immune tolerance mechanisms.

Key words:Dendritic cell; Mycobacterium tuberculosis; Cellular immune

收稿日期：2014-12-22修回日期：2015-04-28編輯：辛欣

基金項目：河北省醫(yī)學(xué)科學(xué)研究課題計劃項目(20130650)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.21.007

中圖分類號：R392

文獻標識碼:A

文章編號：1006-2084(2015)21-3858-03