訓(xùn)練免疫在膽管疾病中的作用和作為治療靶點的潛力

沈波 陸倫根

膽管疾病是一類以膽管細胞損傷為特征的疾病總稱，包括原發(fā)性硬化性膽管炎(PSC)、原發(fā)性膽汁性膽管炎(PBC)、膽道閉鎖(BA)和膽管細胞癌(CCA)等[1]。在這一過程中，膽管細胞固有免疫反應(yīng)激活，免疫細胞浸潤和膽管異常修復(fù)共同導(dǎo)致了膽管疾病的進展。目前，膽管疾病仍然缺乏有效治療手段，部分患者從膽管炎癥進展為膽管纖維化甚至膽汁性肝硬化，最終肝移植。由于供體肝臟的稀缺，尋找有效的治療靶點阻止疾病進展是目前膽管疾病研究的重點。

免疫反應(yīng)與膽管疾病進展密切相關(guān)，固有免疫細胞記憶功能與膽管疾病間的關(guān)系正日益受到重視。以往研究認為只有適應(yīng)性免疫具有記憶功能，而固有免疫不具備。但最新研究發(fā)現(xiàn)，固有免疫細胞同樣具有免疫記憶功能[2, 3]。這一功能特指固有免疫細胞在第一次被病原體激活后產(chǎn)生了免疫記憶，在被再次激活后會產(chǎn)生更強大和持久的免疫反應(yīng)，被稱為“訓(xùn)練免疫”(trained immunity)[4]。鑒于訓(xùn)練免疫在膽管疾病中作為治療靶點的重要潛力，本文就訓(xùn)練免疫在膽管疾病中的作用、調(diào)控機制和潛在治療潛力等方面作一介紹。

一、訓(xùn)練免疫在膽管疾病中的重要作用

腸道微生態(tài)的改變被認為是膽管疾病中訓(xùn)練免疫發(fā)生的最重要初始因素。目前認為在膽管疾病中，腸道微生態(tài)紊亂導(dǎo)致腸黏膜屏障功能下降[5]，腸道菌群及代謝產(chǎn)物通過腸道進入膽管，促進膽管細胞和固有免疫細胞訓(xùn)練免疫的產(chǎn)生。有研究表明，PSC和PBC患者腸道菌群均發(fā)生紊亂。在PSC患者中，腸球菌、梭桿菌和乳酸桿菌比例上升[6]。另一項研究中，Rothia菌、腸球菌、鏈球菌、梭狀芽孢桿菌、韋氏菌和嗜血桿菌比例在PSC患者中也出現(xiàn)異常上升[7]。與此類似，PBC患者中也出現(xiàn)了有益的非致病性細菌減少導(dǎo)致致病性細菌比例上升的情況[8]。此外，Allegretti等[9]研究發(fā)現(xiàn)在接受糞菌移植PSC的患者中，33%的受試者堿性磷酸酶水平下降。Bajaj等研究顯示，糞菌移植明顯改善肝性腦病患者的肝臟功能和認知能力。總之，這些研究均表明，失調(diào)的腸道微生態(tài)再平衡可以改善膽管疾病的惡化。而膽管疾病中腸道穩(wěn)態(tài)的失調(diào)又會破壞膽管細胞和固有免疫細胞對于內(nèi)毒素的免疫耐受，導(dǎo)致訓(xùn)練免疫的產(chǎn)生。

訓(xùn)練免疫中的效應(yīng)細胞包括膽管細胞、巨噬細胞和自然殺傷(NK)細胞。盡管膽管細胞并不屬于固有免疫細胞，但可以發(fā)揮類似作用，并產(chǎn)生訓(xùn)練免疫作用[10]。膽管細胞可以表達多種Toll樣受體(TLRs)，確保其對于病原體能產(chǎn)生免疫反應(yīng)。在免疫反應(yīng)過程中，病原體相關(guān)分子模式(PAMPs)/損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)會與TLR4相結(jié)合，促進NF-κB激活，分泌炎癥因子和趨化因子，包括IL-1β、IL-6、MCP-1、TNF-α、IFNγ和TNF-β[11]。除了TLRs，膽管細胞還可以表達胞內(nèi)模式識別受體NLRP3炎癥小體(NLRP3)。NLRP3激活可以導(dǎo)致caspase-1的前體裂解為激活狀態(tài)的capase-1，并促進IL-1β和IL-18的分泌，導(dǎo)致細胞焦亡和炎癥反應(yīng)[12]。

除了膽管細胞，巨噬細胞也是訓(xùn)練免疫中重要的效應(yīng)細胞，它在肝臟中分化為單核細胞來源的巨噬細胞和庫普弗細胞。巨噬細胞在外界病原體的刺激下異常激活TLRs。研究表明，PBC患者外周血來源的單核巨噬細胞對TLRs配體的激活更加敏感[13]。PBC患者外周血單個核細胞(PBMC)受到刺激后也可以產(chǎn)生更多促炎因子[14]。研究表明，巨噬細胞也可以在膽道閉鎖中被激活。在膽道閉鎖模型中，巨噬細胞激活后可以迅速產(chǎn)生IFN-γ誘導(dǎo)膽管細胞凋亡。而在膽管細胞癌中，腫瘤相關(guān)巨噬細胞也可分化為M1和M2兩個亞型，并且主要轉(zhuǎn)化為M2型產(chǎn)生抑炎因子IL-10和趨化因子17(CCL17)，促進腫瘤進展[15]。

作為適應(yīng)性免疫過程中重要一員的NK細胞，也可作為訓(xùn)練免疫的效應(yīng)細胞。研究表明，PBC患者膽管受損的程度與NK細胞的數(shù)量相關(guān)。NK細胞分泌的IFN-γ可以激活CD4+T細胞，導(dǎo)致膽管細胞受損。在膽道閉鎖疾病中，NK細胞更是發(fā)病過程中的初始事件，與疾病的進展密切相關(guān)。而在CCA動物模型中，NK細胞的浸潤對于膽管細胞有損害作用。其分泌的多種細胞因子IFN-γ和IL4可持續(xù)激活CD4+T細胞，導(dǎo)致膽管細胞受損[10]。

總之，膽管疾病中不僅存在訓(xùn)練免疫的啟動因素，也存在著固有免疫效應(yīng)細胞。在受到外界刺激后，膽管細胞和固有免疫細胞可以在第一次受刺激后保持長期高反應(yīng)，產(chǎn)生免疫記憶效果，即訓(xùn)練免疫。再次受刺激后，膽管細胞和固有免疫細胞分泌促炎因子和趨化因子破壞免疫平衡，損傷膽管細胞并導(dǎo)致膽管疾病產(chǎn)生。

二、調(diào)控訓(xùn)練免疫的具體分子機制

在膽管疾病中，固有免疫細胞產(chǎn)生訓(xùn)練免疫主要受代謝重組和表觀遺傳的調(diào)控。而PI3K/AKT/mTOR通路在代謝重組調(diào)控訓(xùn)練免疫方面發(fā)揮重要作用。研究表明在膽管細胞受損后，PI3K/AKT/mTOR通路激活可以促進膽管細胞增殖并產(chǎn)生大量促炎因子(IL-6和TNF-α)和CXC趨化因子。除此之外，PI3K/AKT/mTOR通路還招募其他固有免疫細胞，包括巨噬細胞和NK細胞，激活其分泌炎癥因子[16]。在PSC和PBC中，mTOR通路通過代謝重組調(diào)控細胞生長、增殖、凋亡和蛋白合成，影響膽管疾病的進展。在大鼠膽總管結(jié)扎的肝纖維化模型中，膽管纖維化的進展過程伴隨著AKT/mTOR通路的激活，揭示了兩者間密切的聯(lián)系。而在膽管細胞癌模型中，mTOR通路也出現(xiàn)了表達上升的情況。Mckay等[17]研究發(fā)現(xiàn)，阻斷該通路介導(dǎo)的代謝反應(yīng)可以抑制腫瘤的生長。而在以肝內(nèi)外膽管擴張、膽管增生和多囊腫形成為特征的多囊性肝病中，mTOR通路也是介導(dǎo)膽管細胞增殖和肝囊腫形成的重要通路。研究發(fā)現(xiàn)，在多囊蛋白缺陷小鼠模型中，雷帕霉素(mTOR通路抑制劑)顯著減少了膽管細胞的增殖和肝囊腫形成。因此，該通路已經(jīng)成為治療膽管疾病具有潛力的靶點之一。

除了代謝重組可以調(diào)控訓(xùn)練免疫外，表觀遺傳學(xué)的改變也可以誘導(dǎo)固有免疫細胞產(chǎn)生長期的高敏反應(yīng)，也就是訓(xùn)練免疫的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)，膽管疾病中頻繁出現(xiàn)DNA的甲基化和乙酰化修飾。特別是在PBC中，幾個基因頻繁的甲基化已經(jīng)得到證實。CD40L低甲基化與患者血清學(xué)IgM水平相關(guān)，也與CD4+T細胞過度表達有關(guān)[18]。除了在PBC中，膽管閉塞中也存在著DNA低甲基化。研究表明，DNA低甲基化會激活I(lǐng)FN-γ反應(yīng)基因的激活，并通過激活I(lǐng)FN-γ下游通路和抑制TGF-β通路起到損傷膽管細胞的作用。除了甲基化修飾之外，CD40L基因也常在CD40L啟動子區(qū)域H4發(fā)生組蛋白的乙酰化，并導(dǎo)致CD40L表達的增加。而在PSC中，DNA甲基化的改變沒有被觀察到。但另一項臨床研究中，單核苷酸多態(tài)性(Single nucleotide polymorphism，SNP)存在富含Th1的乙酰化順式調(diào)節(jié)元件，顯示了表觀遺傳改變在PSC中的存在[19]。

三、作為治療靶點的潛力

目前針對膽管疾病中訓(xùn)練免疫調(diào)節(jié)通路具有治療潛力的靶點分別是：調(diào)控代謝重組的PI3K/AKT/mTOR通路和DNA的甲基化。PI3K/AKT/mTOR通路是介導(dǎo)代謝重組調(diào)控訓(xùn)練免疫的重要機制，抑制mTOR通路的激活起到了治療膽管疾病的作用。而mTOR通路的抑制劑雷帕霉素在膽管疾病的動物模型中被證實顯著改善肝內(nèi)炎癥和肝纖維化，促進肝功能的恢復(fù)。除了雷帕霉素外，姜黃素也可以通過抑制mTOR通路中ERK1/2的磷酸化抑制膽管細胞的增殖，并進一步減輕膽管纖維化[20]。除此之外，研究發(fā)現(xiàn)在膽管細胞癌的大鼠模型中，二甲雙胍通過AMPK/mTOR/HIF-1α/MRP1和ERK通路抑制膽管細胞的糖酵解，并進一步減少促炎因子的產(chǎn)生，達到治療腫瘤的目的[17]。總之，這些研究均提示了PI3K/AKT/mTOR通路抑制劑治療膽管疾病的潛力。但仍需更多的臨床隨機對照研究提供更多的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。除了代謝重組的調(diào)控外，DNA甲基化調(diào)控也是重要的研究方向。在斑馬魚的膽道閉鎖疾病模型中，抗炎因子強的松的使用可以逆轉(zhuǎn)低甲基化導(dǎo)致的膽管缺損，起到治療作用。

綜上所述，膽管細胞和固有免疫細胞可以在正常情況下保持膽管的穩(wěn)態(tài)。但在受到外來刺激的情況后，代謝水平和表觀遺傳的改變會誘導(dǎo)膽管細胞和固有免疫細胞產(chǎn)生訓(xùn)練免疫，并釋放大量的炎癥因子，破壞膽管細胞，導(dǎo)致膽管疾病的產(chǎn)生。而在這一過程中，mTOR通路介導(dǎo)的代謝重組和DNA的甲基化是調(diào)控訓(xùn)練免疫的主要機制。隨著對于膽管疾病中訓(xùn)練免疫機制更深入的研究，我們希望更多針對膽管疾病新靶點和藥物的研發(fā)會給臨床治療膽管疾病帶來更多的選擇和希望。