濾泡輔助T淋巴細胞與HIV感染

黃 磊， 周先志， 貌盼勇

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濾泡輔助T淋巴細胞與HIV感染

黃 磊， 周先志， 貌盼勇

［摘要］濾泡輔助T淋巴細胞（T follicular helper cells， Tfh）是宿主正常體液免疫應答中的重要組成部分，為抗原特異性B細胞提供了關鍵的輔助作用。近年的研究發現，HIV感染可導致Tfh細胞的數量和功能異常，并可能與慢性HIV感染中體液免疫的異常、中和性抗體的產生及疫苗的免疫效果相關。本文對近年來有關Tfh細胞的研究進展進行綜述，以期更好地理解HIV感染的致病機制。

［關鍵詞］艾滋病病毒感染；HIV；濾泡輔助T淋巴細胞

DOI∶ 10.3969/j.issn.1007-8134.2016.03.016

隨著近年來對濾泡輔助T淋巴細胞（T follicular helper cells， Tfh細胞）研究的不斷深入，其在HIV/AIDS致病中的作用越來越受到關注。作為CD4+T淋巴細胞，HIV感染后Tfh細胞群不但沒有萎縮，反而擴張。與濾泡外CD4+T淋巴細胞相比，Tfh細胞具有更高的HIV感染頻率，提示Tfh細胞是HIV的重要儲存庫。病原體感染后，中和性抗體的產生需要Tfh細胞對B細胞的輔助，Tfh的異常可能直接損傷體液免疫。因此，HIV感染如何影響Tfh細胞的生存、功能以及隨后的B細胞發育、分化及抗體的產生是研究者關注的熱點。本文對近年來HIV感染對Tfh細胞影響的有關研究進行綜述，以期對HIV的致病機制和抗HIV中和性抗體的研究有所裨益。

1　Tfh細胞的特征

Tfh細胞是一群定居于淋巴結（lymph nodes，LNs）生發中心的高專業化CD4+T淋巴細胞。在鼠模型的研究中發現，Tfh細胞在B細胞的成熟和病原體特異性體液免疫反應中發揮著重要作用［1-2］。鼠Tfh細胞表面可以表達趨化因子CXC受體5（C-X-C motif receptor 5， CXCR5）、程序性死亡受體1 （programmed death-1， PD-1）和誘導T細胞共刺激分子（inducible T cell costimulatory， ICOS）［1-4］。它們的頻數、功能和定位受抗原、趨化因子如CXC配體13（C-X-C motif ligand 13， CXCL13 ）、間質細胞衍生因子1和受體表達的影響（如ICOS和信號淋巴細胞活化分子家族成員）［3，5-6］。一些研究顯示Tfh細胞可以來源于Th1、Th2或其他CD4+T淋巴細胞系［7-8］。但也有研究認為，Tfh細胞的基因表達特征與Th1、Th2和Th17差異顯著，是一群完全不同于Th1、Th2和Th17的CD4+T淋巴細胞亞群［9-10］。在缺乏B細胞的情況下，即使進行蛋白刺激及病毒或寄生蟲感染，也無法誘導Tfh的產生［10］。雖然Tfh細胞具有一定可塑性，但是B細胞淋巴瘤（B cell lymphoma， Bcl）6蛋白的表達和其他一些可溶性因子（如IL-6、IL-21）的分泌是Tfh細胞所必備的特征［4］。Bcl-6與B淋巴細胞誘導成熟蛋白1（B lymphocyte induced maturation protein， Blimp-1）是一對相互拮抗的調節因子，Bcl-6可以通過拮抗Blimp-1促進CD4+T淋巴細胞向Tfh細胞方向分化，而抑制向Th1、Th2和Th17方向分化［10］。信號轉導和轉錄激活因子 （signal transducer and activator of transcriptions， STATs）蛋白在Tfh細胞的發育中發揮著重要作用。STAT3的活化支持CD4+T淋巴細胞向Tfh細胞方向分化［2，8］，而STAT5活化有利于非Tfh細胞的發育［11］。在鼠模型的研究中顯示，雖然STAT1是Th1的主要誘導者，但在CD4+T淋巴細胞分化的早期階段可支持Tfh細胞的發育［12］。因此，STAT1、 STAT3和STAT5磷酸化狀態可以作為Tfh細胞動態變化的生物學觀察指標。

抗原特異性B細胞必須與Tfh細胞在生發中心相互作用才能依次發生激活、分化及表型轉換，并最終形成高親和力的B細胞和漿細胞選擇［1］。在此過程中需要PD-1、ICOS和CD40配體，以及IL-4、IL-10和IL-21等細胞因子的參與［1，3］。Tfh細胞通過ICOS/ICOS配體、CD40/CD40L、IL-21、IL-6以及B細胞表達的CD80等，與生發中心B細胞相互作用、相互調節［13］。近期研究還發現，空間和時間因素會對Tfh細胞與B細胞的相互作用產生顯著影響［14］。因此，相互作用發生在什么時間、什么部位與細胞因子和共刺激分子對其的調節同樣重要。

表型分析顯示，人、非人靈長類（nonhuman primates， NHPs）和鼠的Tfh細胞表型很保守［1，15-16］。與鼠類似，人的Tfh細胞的基因特征明顯不同于Th1和Th2細胞［10，15］。在表型上，Tfh細胞高表達CXCR5、CXCR4、CD95、CD154、B、T淋巴細胞衰減因子、ICOS和CD69。功能上，Tfh細胞可分泌IL-21和IL-4，但不分泌Th1和Th2特征性的細胞因子［16］。Tfh細胞中有一群CD57陽性，并高表達CXCR5的細胞，這群細胞可分泌CXCL13［15］。此外，一群Tfh細胞可分泌調節性T細胞（regulatory T cells， Tregs）的特征細胞因子IL-10， 但并不表達Treg細胞的特征標記物CD25和叉頭框蛋白3［16］。與鼠的Tfh細胞相似，轉錄因子Bcl-6和肌腱膜纖維肉瘤蛋白是人Tfh細胞發育的關鍵因素［17］。而且，STAT3的活化對人Tfh細胞的分化非常重要［18］。這些研究提示，人和鼠的Tfh細胞的調節機制是相對保守的。

2　Tfh細胞在HIV/猴免疫缺損病毒（simian immunodeficioncy viurs， SIV）感染中的改變

慢性HIV感染中，LNs結構和微環境會發生包括纖維化、成纖維網狀細胞減少等改變［19］。在HIV感染中，CD4+T淋巴細胞總體數量減少，但PD-1highCXCR5highTfh細胞卻在一些感染者體內增加了，這些細胞表達Bcl-6并分泌IL-21［20］。有趣的是，HIV 包膜蛋白（envelope protein， Env）特異性的Tfh細胞的頻數明顯低于群特異性抗原（group-specific antigen， Gag）特異性Tfh細胞［20］。在生發中心大量存在HIV的情況下，尚不明確這些改變是否代表著Gag特異性Tfh細胞優先產生或Env特異性Tfh的損失增加［21］。盡管Tfh細胞頻數增加了，但絕大多數HIV感染者并未產生具有廣泛中和性抗體，提示在HIV慢性感染中Tfh細胞的功能受到損傷。近期的研究也提示HIV感染后PD-1/程序性死亡受體配體1（programmed death -ligand 1， PD-L1）相互作用可能導致了Tfh細胞功能受損［22］，特別是生發中心高表達PD-L1的B細胞可能通過PD-1對Tfh細胞的功能進行負調節［22］。與其他CD4+T淋巴細胞相比，Tfh細胞通常高表達PD-1，這也有利于負調節信號選擇性地投遞，進而損傷Tfh細胞的功能甚至其存活［23］。

近期的一些研究對 SIV感染后NHPs體內CD4+T淋巴細胞的動態變化進行了詳細闡述［14，16］。NHPs的Tfh細胞表型、定位和體外對B細胞的輔助能力與人和鼠相似。SIV感染直接影響了NHPs 的Tfh細胞，特別是改變了他們的分子特征。相似于慢性HIV感染，在慢性SIV感染中，NHPs的Tfh細胞也擴張了。但是，這一改變卻可能與高滴度的SIV特異性抗體的產生有關。此外，盡管他們處于激活狀態，與其他LNs內的CD4+T淋巴細胞相比，NHPs的Tfh細胞的遷徙循環能力受到了損傷。除了NHPs的Tfh細胞增加，慢性SIV感染顯著改變了生發中心Tfh細胞的性質。慢性SIV感染中，生發中心Tfh 細胞的IFN γ誘導基因表達上調，這可能是對慢性SIV感染中IFN γ水平升高的反應；而轉化生長因子（transforming growth factor， TGF）-β相關基因的上調，提示TGF-β可能在生發中心Tfh 細胞功能失調中發揮了作用；IL-4基因在生發中心Tfh細胞中的表達顯著下降，進而可能影響了記憶B細胞的生存和表型轉換［16］。

HIV/SIV感染后，分化過程的改變和特殊CD4+T淋巴細胞群對感染的敏感性可能導致特殊淋巴器官中CD4+T淋巴細胞動態改變。早期的研究揭示，LNs中的CD4+T淋巴細胞是HIV感染和播散的根源，濾泡樹突狀細胞在其中發揮著重要作用，它們捕獲HIV并將后者遞呈給CD4+T淋巴細胞［21］。生發中心內的CD4+T淋巴細胞的HIV感染率也明顯高于濾泡外的CD4+T淋巴細胞［24］。近期的研究也顯示，PD-1highCXCR5highTfh細胞內HIV DNA 陽性的頻率明顯高于HIV感染者LNs中非Tfh細胞；而且，Tfh細胞能在體外支持HIV復制［20］。因此，Tfh細胞可能是體內HIV感染和復制的主要靶位。SIV在Tfh細胞復制情況并不完全清楚。早期的一個研究顯示，SIV DNA檢出僅僅在急性感染期的Tfh細胞中增加［16］。然而，近年來的一個研究發現，在慢性SIV感染期，Tfh細胞中的SIV RNA含量也較高，提示感染的各個階段SIV均可在Tfh細胞中復制［25］。上述研究證明，Tfh細胞至少是LNs中一群可讓HIV/SIV在其中活躍復制的CD4+T淋巴細胞，進而可能成為HIV/ SIV的存儲庫。進一步探討Tfh細胞和非Tfh細胞生存狀態、信號通路和轉錄的調節，將有助于理解慢性HIV/SIV感染中Tfh細胞的動態變化，以及他們在淋巴器官的病毒儲存庫建立中的作用。

3　慢性HIV/SIV感染中Tfh細胞與B細胞相互作用的改變

HIV/SIV感染中，伴隨著Tfh細胞聚集的是生發中心B細胞的擴張［14，16，20］。具體表現為：在慢性HIV感染中，無論是否進行了抗反轉錄病毒治療，Tfh細胞和生發中心B細胞的頻數都顯著相關［20］。這種相關性也伴隨著感染過程中的高丙種球蛋白血癥，以及在NHPs中 SIV特異性免疫球蛋白滴度及親和力的升高［14，16］。這些資料表明Tfh細胞和生發中心B細胞在慢性HIV/SIV感染過程中發揮了協同作用［13］。然而，SIV感染所導致的Tfh 細胞功能改變，并沒有影響B細胞對SIV的反應能力［16］，某些可影響B細胞發育的替代信號途徑的上調可能抵消了Tfh細胞功能異常的影響。可以推測，具有廣泛中和作用的抗HIV/SIV抗體的產生需要對生發中心B細胞的精確調節，很多因素在這一過程中具有重要作用，包括HIV/SIV的包膜蛋白、受體的表達、Tfh細胞和生發中心B 細胞的動態相互作用，以及B細胞在生發中心亮區和暗區之間的遷徙等［26］。因此，HIV/SIV可以通過多種途徑影響生發中心B細胞的反應和高親和力抗體的成熟。

為了進一步理解HIV/SIV感染如何影響Tfh細胞和B細胞的相互作用以及中和抗體的產生，還須要就以下幾方面做深入研究：第一，如何定義廣泛免疫激活在這一過程中的角色及其與抗原特異性刺激的差異，這一點在慢性感染中非常重要；第二，HIV/SIV慢性感染中CD4+T淋巴細胞分化的動態改變如何影響不同親和力成熟階段的B細胞發育，尤其是早期選擇出的特殊B細胞克隆成熟前如何在生發中心進行擴張、生存和分化［27］；第三，為什么Tfh細胞和B細胞頻數的增加并沒有導致廣泛中和性抗體的快速產生；第四，一些特殊的共刺激及共抑制網絡在Tfh細胞和生發中心B細胞相互調節中的作用仍須闡明。

4　記憶型Tfh細胞

目前，對急性感染清除后和慢性感染期間Tfh細胞的最終結局尚知之甚少。有研究提示，在Tfh細胞的效應階段以后，他們可能轉變為中樞記憶型Tfh細胞或最終死亡［28］。而且，記憶型Tfh細胞可以在LNs或外周組織間往來［29］。近年來，研究人員對外周血能代表記憶型Tfh細胞的CD4+T淋巴細胞進行了探討，多個標記被用來鑒定這群外周Tfh細胞（peripheral Tfh， pTfh），包括CXCR5、CXCR3、CCR6、PD-1、ICOS、IL-21和IFN γ。目前一致認為pTfh細胞表達CXCR5和PD-1［30-33］，但對于其他標記的選擇卻存在較大差異。不難想象，選擇不同的標記會對pTfh細胞的定義以及對這群細胞生物學行為的理解會產生明顯影響。此外，研究發現記憶型Tfh細胞很難與典型的效應Tfh細胞相區別，因為后者也可以在淋巴組織的生發中心之間遷徙［29，34］。因此，pTfh細胞可能只是來源于生發中心前的Tfh細胞的前體，而并非在生發中心發生免疫應答后殘留的記憶型Tfh細胞［31-32］。上述研究還發現，pTfh細胞可以分泌低水平的IL-21［30-33］，而且pTfh細胞主要分泌IL-21和IFN γ［31-32］，這使得確定這些pTfh細胞的來源更加困難。這些研究的中心目標是尋找一群特殊的CD4+T淋巴細胞，能夠在體外支持同源B細胞進行表型轉換［31-32］。在研究中，分別選擇了初始B細胞、記憶型B細胞及總的B細胞與pTfh細胞共培養，由于這些B細胞活化、增生、生存能力和加樣時間點的差異，必然會對這群特殊的pTfh細胞的鑒定和實驗結果產生影響。

因此，目前急須解決的問題是，明確pTfh細胞的定義和確立統一的體外B細胞輔助實驗的實驗體系。同時須要闡明，pTfh細胞是否可以替代Tfh細胞以及HIV/SIV感染或接種疫苗后中和性抗體產生的預測指標。

5　結　　語

綜上所述，Tfh細胞在調節抗原特異性B細胞的發育過程中發揮著關鍵作用。HIV/SIV感染可通過多重機制影響Tfh細胞的數量和功能，最終影響HIV/SIV特異性抗體的發育。

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（2016-02-15收稿 2016-03-29修回）

（責任編委 王永怡 本文編輯 胡 玫）

［文獻標志碼］［中國圖書資料分類號］ R512.91 A

［文章編號］1007-8134（2016）03-0185-04

*Corresponding author. ZHOU Xian-zhi， E-mail： zxz.302@163.com； MAO Pan-yong， E-mail：maopy302@163.com

［基金項目 ］全軍醫學科技“十二五”科研面上項目（CWS11J160）［作者單位］ 100853 北京，解放軍醫學院（黃磊、周先志、貌盼勇）；100039 北京，解放軍第三○二醫院感染性疾病診療與研究中心（黃磊），臨床研究管理中心（貌盼勇）

［通訊作者］周先志，E-mail：zxz.302@163.com；貌盼勇，E-mail∶maopy302@163.com

T follicular helper cells and HIV infection

HUANG Lei， ZHOU Xian-zhi*， MAO Pan-yong*
Medical School of Chinese PLA， Beijing 100853， China

［Abstract］T follicular helper （Tfh） cells are an important component which can help the host induce humoral immune response，and provide crucial support for antigen-specific B cells. Recent studies have shown that HIV infection may result in an abnormality in frequency and function of Tfh cells， which may be associated with dysfunction of humoral immunity， development of neutralizing antibody and vaccination effectiveness in chronic HIV infection. The authors aim to summarize the previous studies on Tfh cells in order to have a better understanding of the pathogenesis of HIV infection.

［Key words］HIV infection； HIV； T follicular helper cells