樹突狀細胞、過表達細胞因子轉(zhuǎn)導抑制因子1的樹突狀細胞及T細胞在慢性阻塞性肺疾病發(fā)病機制中的研究進展

劉茂茂，陳杰，歐陽瑤

(遵義醫(yī)科大學附屬醫(yī)院呼吸一科，貴州 遵義 563000)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種可防治的常見病，其特征為持續(xù)存在的呼吸道癥狀和氣流受限，通常是由有毒顆粒或氣體導致的氣道和(或)肺泡異常所導致[1]。其致死率僅次于缺血性心臟病及腦卒中，是全球第三大致死性疾病，且其發(fā)病率逐年上升[2]。研究表明自身免疫機制參與了COPD，暗示COPD的發(fā)病過程可能與體內(nèi)存在的免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)紊亂有關[3]。樹突狀細胞(dendritic cells,DCs)被認為是功能最強的專職抗原遞呈細胞(APCs)，能攝取、提呈外源性抗原給初始T細胞，在啟動、調(diào)控及維持特異性免疫應答中發(fā)揮重要作用[4]。細胞因子信號轉(zhuǎn)導抑制因子1(SOCS1)是一類負性調(diào)節(jié)JAK-STAT信號傳導途徑的蛋白，在DCs的活化、形成以及分化中發(fā)揮著重要作用[5]。過表達SOCS1的DCs(DC-SOCS1)表現(xiàn)出未成熟樹突狀細胞(imDCs)活性，能誘導免疫耐受。T淋巴細胞也在COPD的發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用[6]。因此，DCs、DC-SOCS1及T細胞作為重要的免疫細胞，可能參與了COPD的免疫發(fā)病機制。

1 不同成熟狀態(tài)DCs的免疫功能變化

DCs是體內(nèi)功能最強的APCs，在免疫應答的啟動、調(diào)控及維持中扮演重要角色[7]。DCs的功能取決于其成熟及激活狀態(tài)。目前根據(jù)DCs成熟程度，將DCs分為imDCs和成熟DCs(mDCs)，他們通過細胞表面分子及其分泌的細胞因子的改變，在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮免疫應答和免疫耐受的雙重作用。imDCs低表達共刺激分子，主要組織相容性復合物-Ⅱ(MHC-Ⅱ)和輔助T細胞1(Th1)類細胞因子，高表達輔助T細胞2(Th2)類細胞因子轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)，不能有效遞呈抗原，激活T細胞，導致T細胞的無能或低反應，誘導調(diào)節(jié)性T細胞產(chǎn)生，抑制炎癥，進而誘導免疫耐受[8]。mDCs高表達共刺激分子，相容性復合物-I(MHC-I)和Th1類促進炎癥的細胞因子干擾素-γ(IFN-γ)和白細胞介素-12(IL-12)等，將抗原遞呈給初始T細胞，進一步使之激活，誘導細胞免疫應答。DCs的這種雙重作用，參與了炎癥、腫瘤、自身免疫性疾病及移植排斥反應等多種疾病的病理生理過程。其在各種肺部疾病的發(fā)病機制中亦扮演重要的角色，如對特定抗原的過度免疫反應，引起的肺部疾病如哮喘，又如缺乏的免疫反應，即免疫耐受在肺癌及肺移植中的重要作用[9]。

2 SOCS1對DCs功能變化的影響

細胞因子信號傳導抑制因子(SOCS)是近年來新發(fā)現(xiàn)的一類在免疫系統(tǒng)中作用顯著的一類負性調(diào)節(jié)JAK-STAT信號傳導途徑的蛋白，主要傳導細胞因子轉(zhuǎn)導信號，能夠抑制白細胞介素、干擾素等多種因子的細胞內(nèi)信號傳導[10]，至今已發(fā)現(xiàn)8個成員：細胞因子誘導的含SH2區(qū)域的蛋白(CIS)和SOCS1～SOCS7，SOCS1是其重要成員之一[11]。夏鳳君、申鐵兵[12]表明SOCS1高表達可影響細胞對多種細胞因子的敏感性。有研究也表明SOCS1參與多種細胞因子的信號轉(zhuǎn)導及免疫細胞的形成與分化，如SOCS1在調(diào)節(jié)巨噬細胞、T淋巴細胞以及DCs的活化、形成以及分化中發(fā)揮重要作用[13]。因此，SOCS1不僅影響細胞對細胞因子的敏感性，也影響細胞的形成及功能變化。

在此，我們將進一步闡述SOCS1對DCs功能變化的影響。越來越多的實驗研究資料均表明SOCS1敲除的DCs，在體內(nèi)外均能誘導極強的Th1型反應，使初始型T細胞產(chǎn)生大量的IFN-γ，增強其抗腫瘤免疫活性[14-15]。最近有研究也證實了沉默SOCS1能夠增強DCs的成熟及免疫刺激能力，增強其抗真菌等的免疫應答[16]。相反，Xue等[17]發(fā)現(xiàn)toll樣受體-白細胞介素8受體信號蛋白(TLR8)，即單免疫球蛋白白細胞介素-8相關受體(SIGIRR)能夠抑制DCs成熟且誘導免疫耐受。該研究中將高表達SIGIRR的重組腺病毒轉(zhuǎn)染至DCs，構(gòu)建DC-SIGIRR，發(fā)現(xiàn)該類細胞低表達MHC 類分子及共刺激分子，抑制DCs的成熟及功能，增加移植受體體內(nèi)調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)而減少Th17，從而增強受體的耐受，促進移植物的存活。于曉春等[18]發(fā)現(xiàn)經(jīng)SOCS1基因修飾的DCs能夠維持其在穩(wěn)定的不成熟狀態(tài)。而張琦等[19]發(fā)現(xiàn)SOCS1基因能夠調(diào)控未成熟的DCs，介導免疫耐受，進而預防小鼠移植物抗宿主病。同時，王苑等[20]還發(fā)現(xiàn)經(jīng)基因測序及因子表達檢測證實成功構(gòu)建攜帶SOCS1基因的慢病毒載體，并轉(zhuǎn)染DCs獲得SOCS1基因修飾的耐受DCs即DC-SOCS1。細胞表型分析顯示DC-SOCS1均表達低水平的CD80、MHCII、CD86等分子，呈現(xiàn)imDCs表型，且能有效消除脂多糖(LPS)對DCs的成熟誘導作用。成功構(gòu)建并轉(zhuǎn)染攜帶SOCS1基因慢病毒至imDCs，抑制imDCs成熟，進而構(gòu)建耐受DCs。 近來，有研究以高感染性的復制缺陷型病毒載體Ad5F35攜帶SOCS1目的基因轉(zhuǎn)染DCs，發(fā)現(xiàn)Ad5F35可顯著提高DCs的轉(zhuǎn)染效率，并可持續(xù)表達所轉(zhuǎn)染的目的基因即SOCS1，進一步通過MLR檢測顯示DC-SOCS1可誘導T淋巴細胞低反應，最終觀察到經(jīng)DC-SOCS1處理的受體小鼠已經(jīng)出現(xiàn)免疫耐受，可延長移植物的存活時間[21]。

綜上所述，不管是使用物質(zhì)沉默DCs上SOCS1的表達，還是將DCs上SOCS1敲除，均能促進DCs的成熟，使其成為mDCs，增強其免疫原性，增加DCs的免疫能力，從而在抗腫瘤中發(fā)揮重要作用。相反，攜帶有SOCS1目的基因的腺病毒或慢病毒能夠通過感染DCs,使DCs持續(xù)過表達SOCS1，進而低表達MHCⅡ類分子、CD80、CD86等表面分子及共刺激分子，表現(xiàn)出imDCs活性，誘導免疫耐受，促進移植物存活，使各種移植更為成功。

3 DCs細胞、T細胞與COPD發(fā)病機制

越來越多的研究表明自身免疫反應參與了COPD發(fā)病機制，暗示COPD的發(fā)病過程可能與體內(nèi)存在的免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)紊亂有關。巨噬細胞、中性粒細胞、DCs及T細胞作為關鍵的炎癥細胞及免疫細胞，參與了COPD的免疫病理過程，其中較為顯著的是DCs及T細胞[22]。

眾所周知，DCs是體內(nèi)最重要的APCs，捕獲外周抗原，將它們轉(zhuǎn)移到淋巴結(jié)，通過主要的組織相容性復合物提呈給T細胞，刺激初始型T細胞的增殖和活化，是連接固有免疫及獲得性免疫反應的主要抗原提呈細胞[23]。我們團隊前期的研究成功建立了大鼠COPD動物模型，發(fā)現(xiàn)COPD大鼠外周血、BALF及肺組織中DCs明顯增多，說明DCs參與了COPD發(fā)病機制[24-25]。Vassallo等[26]發(fā)現(xiàn)香煙煙霧能夠促進COPD中DCs的聚集，參與其發(fā)病過程。Givi等[27]也發(fā)現(xiàn)香煙煙霧不止能夠促進DCs的積聚，還有利于DCs相關的趨化因子的釋放，進而參與了COPD的發(fā)病機制。目前一些報道顯示DCs不僅參與了COPD的發(fā)病機制，而且在COPD患者和動物模型中DCs的數(shù)量、成熟狀態(tài)和功能有不一致和相互矛盾的結(jié)果。Stoll等[28]發(fā)現(xiàn)吸煙能夠影響COPD患者氣道腔中DCs的表型，而且發(fā)現(xiàn)吸煙能夠?qū)е翪OPD患者DCs成熟標志物CD83以及趨化因子受體CCR5明顯減少。但Tsoumakidou等[29]發(fā)現(xiàn)當非COPD者積極吸煙時，其體內(nèi)成熟DCs是減少的，當其停止吸煙時，成熟DCs又增加。他們也發(fā)現(xiàn)COPD患者中mDCs較非吸煙者、前吸煙非COPD者減少。總之，大量國內(nèi)外研究結(jié)果均證明了DCs作為一種專職抗原遞呈細胞直接或間接參與了COPD的發(fā)病過程，而且存在數(shù)量、成熟及功能差異，因此，我們推測經(jīng)SOCS1修飾的DCs也參與了COPD的發(fā)病過程。

T細胞，尤其是CD4+T細胞，作為重要的炎癥及免疫細胞，參與了自身免疫炎癥性疾病的多個方面。最近有研究也發(fā)現(xiàn)COPD患者存在T細胞亞型參與的免疫紊亂[30]。尤其是Th1、Th2、輔助T細胞17(Th17)以及Treg的失衡及紊亂。Th17及Th1均是CD4+輔助性T細胞的亞系，分別通過分泌IL-17及IFN-γ發(fā)揮促炎功能，引起支氣管周圍、血管周圍的炎癥反應，促進肺泡腔的擴大和肺部的炎性反應，從而在慢性香煙暴露及COPD患者發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用[31]。Th2分泌抗炎性細胞因子如IL-4，參與COPD的發(fā)病機制。Zhang等[32]發(fā)現(xiàn)慢性阻塞性肺疾病急性加重期(AECOPD)患者Th1及Th17是增加的，然而在慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期(SCOPD)中Th2細胞的比例是減少的。Treg在誘導免疫耐受和維持免疫穩(wěn)態(tài)中起重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)Treg的主要功能是對免疫反應的抑制并且維持對自身抗原的耐受。因此，這種細胞免疫調(diào)節(jié)機制的失衡將導致COPD自身免疫炎癥的進展與持續(xù)[33]。 Afzali等[34]在早期研究中已證實，Th17/Treg失衡可加重自身免疫性疾病的炎性反應，從而導致COPD急性加重過程。Jin等[35]發(fā)現(xiàn)在AECOPD患者血清中Th17分泌的IL-17是明顯高于COPD及非COPD患者，而Treg則是減少的。Wang等[36]發(fā)現(xiàn)COPD患者存在Th17和Treg的失衡，并且血清中IL-6和IL-7水平升高，這與FVC，F(xiàn)EV1，F(xiàn)VC/FEV1的下降密切相關，并且他們的改變也與COPD的嚴重程度密切相關。Bhat等[37]發(fā)現(xiàn)COPD患者Th1相關的促炎性細胞因子IFN-γ及IL-12的明顯增加是與FEV1呈負相關。另有研究發(fā)現(xiàn)COPD肺功能的下降與氣道炎癥和Th1/Th2的失衡相關[38]。總之，T細胞亞型及其分泌的細胞因子直接或間接參與了COPD的發(fā)病機制。

4 展望

imDCs介導機體免疫耐受，可能使Treg增多，Th17減少。Aldrich等[39]研究發(fā)現(xiàn)，髓系imDCs由于表面缺乏CD40、B7等黏附輔助分子，表現(xiàn)出顯著的免疫耐受性，可誘導T細胞失能、低反應，且可誘導Treg產(chǎn)生，在器官移植免疫穩(wěn)態(tài)的維持中扮演重要的角色。而SOCS1修飾的DCs能夠維持在穩(wěn)定的不成熟狀態(tài)，表現(xiàn)出耐受性DCs活性。Fu等[40]發(fā)現(xiàn)DC-SOCS1預處理能夠誘導免疫耐受，明顯促進胰島移植物的存活并且增加Treg。Lu等[21]也發(fā)現(xiàn)DC-SOCS1能夠削弱DCs上MHC類分子及共刺激分子的表達，誘導T淋巴細胞無能，誘導免疫耐受，從而保護小鼠移植物。近年來，以DCs為治療手段的免疫療法在免疫性疾病如移植物抗宿主疾病、惡性腫瘤中發(fā)揮重要作用。結(jié)合DCs和T細胞在COPD發(fā)病機制中的重要作用及SOCS1對DCs細胞免疫功能的影響。因此，我們推測經(jīng)SOCS1基因修飾的imDCs可能誘導T淋巴細胞無能或低反應，誘導免疫耐受，延緩COPD病情進展及改善肺臟病理變化，進而為以DC-SOCS1為免疫療法的COPD的靶向治療提供新思路、新手段。