CD8+T細胞在多發性硬化發病機制中的作用

隆惜惜， 王 猛， 張青香綜述， 金 濤審校

多發性硬化(MS)是主要由T細胞介導的自身免疫性疾病。以往的研究多關注在CD4+T細胞的致病或調節作用,然而,越來越多的證據表明CD8+T細胞在多發性硬化的發展過程中扮演重要角色。某些MHC-Ⅰ類分子等位基因與MS的易感性有關,表明CD8+T細胞的致病或抑制作用可能取決于遺傳背景。實驗性自身免疫性腦脊髓炎(EAE)是研究MS的經典動物模型。近來研究發現CD8+T細胞在MS/EAE發展過程中不僅扮演致病角色,可能還具有免疫調節作用。

MS(multiple sclerosis,MS)是主要由自身反應性T細胞介導的、以中樞神經系統白質局灶性髓鞘脫失及神經元病變為主要病理特點的自身免疫性疾病。常引起中樞神經系統(CNS)的退行性病變，最終導致患者癱瘓。其臨床癥狀多樣，有視神經炎、眼球震顫、眼肌麻痹、共濟失調、癱瘓、痙攣等，伴隨著復發和緩解。全世界有數百萬人受累,以20～30歲起病多見,是青壯年致殘的第二大病因。目前為止,其發病機制尚未明確,也缺乏特異性免疫治療方法,目前經美國食品藥品監督管理局(FDA)批準可用于MS治療的一、二線藥物主要有9種：干擾素-β、醋酸格拉默、芬戈莫德、米托蒽醌、那他珠單抗、特立氟胺、富馬酸二甲酯、聚乙二醇干擾素β-1α及阿倫單抗。但是，這些非特異性的免疫治療方法僅對部分患者有效，仍有不少患者飽受無藥可治的痛苦。目前，尋找特異性免疫抑制方法治療MS，是亟待解決的問題。在過去幾十年里的研究積累中表明MS可能是遺傳易感性和各種環境因素相互作用的結果。

實驗性自身反應性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)是MS的經典動物模型。其臨床特點及病理特征與MS極為相似，許多能夠改善EAE癥狀的治療方案同樣適用于MS患者，故EAE被廣泛應用于MS發病機制及臨床治療的研究，除EAE，另一種常用的MS模型為泰勒氏小鼠腦脊髓膜炎病毒(TMEV)誘導的中樞神經系統慢性脫髓鞘性疾病，其與MS的臨床癥狀也極為相似。

有關MS及EAE的發病機制方面,以往主要圍繞CD4+T細胞進行研究,而CD8+T細胞的作用一直被忽視。近年來研究發現CD8+T細胞在MS及EAE發病中扮演著重要角色,有報道顯示,無論在疾病的任何階段,MS患者病灶及腦脊液和血液中CD8+T細胞的數量明顯多于CD4+T細胞[1]。僅清除患者體內的CD4+T細胞,并不能使MS癥狀得到明顯改善[2]。還有研究顯示CD8+T細胞在MS發病中可能具有免疫調節作用, CD8+T細胞可直接或間接釋放IL-10、TGF-β等細胞因子調節CD4+T細胞,在EAE發病高峰期轉移這些細胞至EAE小鼠體內,可以明顯改善EAE小鼠的癥狀[3]。因此有關CD8+T細胞在MS/EAE中的作用,值得進一步深入研究。

1 MHC-Ⅰ類分子

主要組織相容性復合體(MHC)是脊椎動物某一染色體上編碼主要組織相容性抗原、控制免疫細胞間相互識別、調節免疫應答的一組緊密連鎖的基因群。經典的Ⅰ類基因和經典的Ⅱ類基因,他們的產物具有抗原提呈功能,分別參與CD8+T和CD4+T細胞的激活和分化,參與調節適應性免疫應答。Hoftberger等人研究了MS患者尸檢標本,通過定量免疫組化的方法發現在MS中樞神經系統內的神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞上的MHC-Ⅰ類分子表達上調,其與疾病的嚴重性和活動性相關[4]。提示CD8+T細胞可能影響MS病變中的脫髓鞘和/或軸突破壞。為執行它們的功能,CD8+T細胞通過T細胞受體(TCR)識別MHC-Ⅰ類分子內呈遞的抗原并與其相互作用。一般來說,某些MHC-Ⅰ類等位基因與MS的易感性和保護性相關。在最早的一項研究中,HLA-A3[5]和HLA-B7[6]與MS密切相關。

多年后,基于更大的患者樣本,兩項研究表明,獨立于MHC-Ⅱ類抗原,HLA-A*0301使患MS的風險大約增加了兩倍,而 HLA-A*0201等位基因則起到保護功能,因為其使MS發生的風險降低了50%,HLA-A*0301等位基因與MHC-Ⅱ類等位基因(例如DRB1*1501)同時存在時具有協同作用,可使患病的風險增倍[7]。以上研究數據均支持CD8+T細胞的致病或抑制作用可能取決于遺傳背景。

2 CD8+T細胞在MS炎癥部位的浸潤

Booss等人發現無論MS亞型、疾病進展的速度和持續時間如何,所有MS患者樣本中的CD8+T細胞數量都超過CD4+T細胞亞群[8]。隨后,Hauser等人分析了16名MS患者的尸檢腦組織。該研究組發現,活動性脫髓鞘斑塊邊緣的血管周圍CD8+T細胞數量比CD4+T細胞多50倍[9]。在后來的研究中,CD8+T細胞克隆不僅存在于MS病灶中,而且存在于腦脊液(CSF)和血液中[1]。 來自德國的一個獨立小組分析了36例MS患者的外周血和腦脊液中所分離出CD8+T細胞的TCR可變β鏈(TCRVβ),發現大多數MS患者腦脊液中的CD8+T細胞顯著增加。且CD8+T細胞擴增在數月內均穩定存在[10]。

有確切的證據證明CD8+T細胞克隆在MS病灶中擴增,但其識別的抗原表位仍未明確。這些擴增的CD8+T克隆細胞識別的幾種候選抗原包括髓磷脂抗原以及病毒。髓磷脂特異性CD8+T細胞在小鼠中可導致嚴重的EAE發病[11]。已經提出幾種病毒可能是MS的致病因素,比如EB病毒、HHV-6病毒等,但是沒有可靠的證據證明這些病毒可以引起MS[12,13]。還有研究發現,在MS患者腦組織活檢標本中CD8+T細胞數量和淀粉樣前體蛋白的表達在統計學上存在顯著的正相關[14]。因此,有關CD8+T細胞識別的抗原表位,仍需進一步研究明確。

3 CD8+T細胞參與EAE或MS發病機制

髓鞘少突膠質細胞糖蛋白(MOG35-55)來源肽段誘導的EAE小鼠模型可以產生致病性CD8+T細胞,被動轉移這些MOG35-55特異性CD8+T細胞能誘導嚴重的EAE,抗體阻斷實驗表明,MOG35-55特異性的CD8+T細胞增殖反應能被MHC-Ⅰ類分子的抗體完全阻斷,在缺乏MHC-Ⅰ類分子β2微球蛋白的小鼠中也不能誘導EAE,這些表明CD8+T細胞參與EAE的發病和病理損傷[15]。此外,被動轉移MBP79-87特異性CD8+T細胞到C3H小鼠中所誘導出的EAE模型,較以往CD4+T細胞所誘導出的模型,表現出與MS更為相似的臨床特征[11]。除EAE,另一種常用的MS模型為泰勒氏小鼠腦脊髓膜炎病毒(TMEV)誘導的中樞神經系統慢性脫髓鞘性疾病,其主要機制為CD8+T細胞分泌穿孔素參與血腦屏障的破壞和星形膠質細胞的激活。提示CD8+T細胞在MS發病中可能扮演重要角色[16]。

2004年,Crawford等采用流式細胞技術分析MS患者外周血單個核細胞(PBMC)中抗原特異性CD4+T和CD8+T細胞的增殖反應。發現,RRMS患者CD8+T細胞對MBP等抗原的應答比例高于健康對照組或PPMS患者[17]。在另一項研究中,特異性凋亡表位CD8+T細胞在MS患者中過度表達,這種 CD8+T細胞能夠產生IFN-γ和/或IL-17。有趣的是,在腦脊液中也發現了這些特異性凋亡表位CD8+T細胞,并與疾病殘疾水平相關,提示它們極有可能參與到MS的免疫病理學機制中[18]。Zang等人提取15名MS患者和15名健康志愿者的外周血,使CD8+T細胞與受輻照的PBMC在髓磷脂堿性蛋白存在下孵育,并檢測CD8+T細胞的增殖情況,結果顯示血液中識別MBP蛋白的自體反應性CD8+T細胞比例增加(15名MS患者與15名健康志愿者相比)[19]。這些結果表明CD8+T細胞群可能參與MS的發病,具體機制仍需進一步的研究和探索。

一直以來,都普遍認為CD4+Th17細胞是IL-17的主要來源,近年來發現CD8+T細胞也可產生IL-17。在MS患者外周血及腦脊液中均發現可以產生IL-17的CD8+T細胞,且腦脊液中該CD8+T細胞數量在MS早期即明顯增多[20]。與典型的細胞毒性CD8+T細胞相比,分泌IL-17的CD8+T細胞分泌顆粒酶B減少。后來研究表明,幾乎所有循環中的產生IL-17的細胞都屬于非細胞毒性、促炎性CD161highCCR6+CD8+T細胞亞群,這些CD161highCCR6+CD8+T細胞約占MS病灶中所檢測到的所有CD8+T細胞的10%,表明CD161highCCR6+CD8+T細胞在MS的發病中的可能起到致病作用[21,22]。隨后,Larochelle等人發現另一種表達IL-17的細胞,即為表達黑色素瘤細胞黏附分子(MCAM)的CD8+T細胞,其MCAM表達量在MS復發時明顯增高,MCAM+CD8+T細胞相比MCAM-CD8+T細胞表達更多的IL-17、IFN-γ、GM-CSF及TNF,對少突膠質細胞表現出更大的殺傷力,阻斷或消耗EAE體內的MCAM,可以明顯減少EAE模型的神經功能缺陷[23]。

4 CD8+T細胞在EAE或MS發病中起調節作用

CD8+T細胞在MS的發病中既有致病性又有免疫調節作用,CD8+T細胞的免疫調節作用是Qa-1限制性的。Qa-1是一個非典型MHC-Ⅰ類分子,調節性CD8+T細胞誘導表達TCRVβ8.2的MBP反應性CD4+T細胞的凋亡缺失。Qa-1對免疫調節至關重要,在研究中發現Qa-1缺陷型小鼠不能阻止致病的自身反應性CD4+T細胞的擴增,因此導致嚴重的EAE[24]。日本的一個研究小組提出,CD8+/CD122+調節性T細胞在EAE恢復階段發揮重要作用,CD8+/CD122+T細胞可直接或間接的釋放IL-10,IFN-γ和TGF-β來調節自身反應性CD4+T細胞,在EAE發病高峰期轉移這些細胞至EAE小鼠體內,可以明顯改善EAE小鼠的癥狀[3]。此外,表達潛伏相關肽(latency-associated peptide,LAP)的CD8+T細胞(LAP+/CD8+T細胞)也可通過產生IFN-γ、TGF-β改善EAE小鼠的癥狀[25]。

Correale等人通過分析MS患者的CSF和外周血CD8+/ CD25+/FoxP3+T細胞對MS發病的潛在影響。發現CD8+/ CD25+/FoxP3+T細胞抑制IFN-γ和IL-17的分泌以及抑制自體反應性CD4+T細胞的增殖。如果FoxP3被小干擾RNA沉默,這種抑制作用則被消除[26]。近年來,在正常人血液中發現了一種獨特的CD8+/CD161-/CD56+T細胞群,當被激活時,CD8+/CD161-/CD56+亞群能夠在體外裂解活化的CD4+T細胞。這種新的調節性CD8+T細胞亞群可能在MS中起到一定調節作用[27]。總的來說,調節性CD8+T細胞可能通過直接殺傷反應性CD4+T細胞或者間接通過細胞因子來抑制炎癥的發展。

5 展 望

多發性硬化是一種發病機制較為復雜的神經系統自身免疫性疾病，可能是遺傳、環境等多種因素相互作用的結果。以往人們對MS的研究主要集中在CD4+T細胞這一亞群,但針對CD4+T細胞這一靶點藥物僅對部分患者有效,對一部分患者無效甚至產生更為嚴重的副作用。

隨著對CD8+T細胞研究的逐漸深入,發現 CD8+T細胞參與了MS的損傷及修復過程。一方面CD8+T細胞在MS的發病過程中起致病作用;另一方面也具有一定的免疫調節作用。

因此,針對CD8+T細胞的免疫治療可能為MS的治療提供新的策略。相信隨著對MS中CD8+T細胞作用的進一步研究,我們將更深刻地理解MS的免疫病理機制,從而可以找到更有效的預防和治療MS等自身免疫病的藥物和方法。