DC介導的Th2細胞免疫紊亂在Th2細胞免疫紊亂相關過敏性疾病中的研究進展

王斌，黃功華，劉新光

(廣東省醫學分子診斷重點實驗室 廣東醫科大學衰老研究所 廣東醫科大學生物化學與分子生物學研究所，廣東 東莞 523808)

在正常生理狀態下，樹突狀細胞(dendritic cell，DC)維持輔助性T細胞(helper T cell，Th細胞)2功能的相對平衡，后者通過參與體液免疫抵御細胞外病原體的入侵。而當DC調節失控，導致Th2細胞過度反應時，則可能引起Th2細胞免疫紊亂相關過敏性疾病，如變應性鼻炎、變應性哮喘、特應性皮炎(atopic dermatitis，AD)、結膜炎、藥物過敏和嚴重變態反應以及食物過敏(food allergy，FA)等[1-2]。上述過敏性疾病的共同特征為過敏性或“2型”免疫疾病[3]。

研究顯示，無論是小鼠或人體內，DC介導的Th2細胞過度反應均受內在的遺傳因素和外在的環境因素影響，前者包括DC特異性表面分子以及一些轉錄因子等；后者包括屋塵螨、細菌、特定的變應原以及某些細胞因子等[4-5]。為了更好地研究這一類過敏性疾病的致病機制，已經開發出許多不同的動物模型。尤其是鼠模型，在變態反應的致敏、誘發以及免疫治療的研究中發揮重要作用。然而，從動物模型獲得的結果可能并不適用于人類免疫性疾病[1]。因此，更深入全面地探索DC介導的Th2細胞免疫紊亂在相關過敏性疾病中的分子機制，是針對以上過敏性疾病的靶向藥物開發和臨床治療的理論基礎。現就DC介導的Th2細胞免疫紊亂在Th2細胞免疫紊亂相關過敏性疾病中的研究進展予以綜述。

1 DC介導的Th2細胞免疫反應機制

根據最新的與功能相關的簡化分類方法，DC主要包含4種：常規DC(conventional dendritic cell，cDC)、漿細胞樣DC(plasmacytoid dendritic cell，pDC)、單核細胞來源的DC(monocyte-derived dendritic cell，MoDC)和朗格漢斯細胞(Langerhans cell，LC)[6]。作為專業的抗原呈遞細胞，體內的DC表達共刺激分子參與促進初始CD4+T細胞向Th細胞極化的過程。DC啟動CD4+T細胞應答的過程需要三個重要信號(信號1、2、3)：①信號1通過載有抗原肽的Ⅱ類主要組織相容性復合體與T細胞受體相互作用，誘導抗原特異性T細胞應答；②DC上的B7共刺激分子與T細胞上的CD28相互作用刺激T細胞形成信號2；③信號3主要是一些極化細胞因子，誘導特異性轉錄因子的表達，最終指導特化的Th細胞亞群產生完成[1,7]。被激活后的CD4+T細胞會分化成不同效應CD4+T細胞亞型并通過分泌主要成分各異的細胞因子介導免疫應答，隨著研究的深入，這些效應細胞亞群從最初的兩類Th細胞，即Th1和Th2細胞，擴展為Th17、Th9、Th22細胞和濾泡輔助性T細胞以及能夠抑制免疫反應的調節性T細胞(regulatory T cell，Treg細胞)[8-9]。

胸腺基質淋巴細胞生成素(thymic stromal lymphopoietin，TSLP)和白細胞介素(interleukin，IL)-33等細胞因子可以促進DC表面分子OX40配體的表達，同時抑制IL-12的表達，從而進一步促進Th2細胞的分化和功能[10]。其中TSLP在AD、變應性哮喘和FA等致敏條件下，會分別由皮膚、肺和腸道的上皮細胞大量產生，對于DC誘導的Th2細胞極化尤為重要[11]。Th2細胞的激活會表達GATA結合蛋白3、信號轉導及轉錄激活因子5和6等轉錄因子，并分泌IL-4、IL-5、IL-13和IL-10等細胞因子，進一步促進過敏性疾病的發生發展[12-13]。

2 DC介導的Th2細胞免疫紊亂相關過敏性疾病

過敏性疾病是機體對抗外來抗原，產生異常免疫反應所引起的疾病，過敏性疾病發病過程中以2型免疫反應占主導作用，而Th2細胞是許多過敏性疾病發病的核心[13]。人體呼吸道、消化道以及皮膚中的DC在被外來過敏原異常激活后，會導致體內Th2細胞過度活化，從而直接或間接引起嗜酸粒細胞浸潤、肥大細胞脫顆粒、抗原特異性IgE的產生等過敏性炎癥反應，進一步發展為過敏性結膜炎、變應性哮喘、特應性接觸性皮炎、FA等過敏性疾病[14]。

2.1AD AD是發達國家最常見的炎癥性皮膚病，其終生患病率為15%～20%[15]。雖然許多發展中國家AD的患病率較發達國家低，但總體仍呈上升趨勢[16]。有研究者發現，在AD的病變組織中，可以鑒定出兩個特定的CD1a+DC：①表皮中唯一固有的DC亞群LC，其通過攝取抗原并呈遞給T淋巴細胞參與炎癥反應的第一道細胞屏障；②經抗原敏化后從真皮遷移至表皮的炎性表皮DC，參與促進AD的病理進展[17]。在發病機制上，AD被認為是以Th2細胞為主的適應性免疫反應，Th2細胞通過分泌IL-4、IL-5、IL-13等細胞因子促進AD的病理發展[18-19]。在AD的發展過程中，骨髓來源的表皮LC和真皮DC同樣起著關鍵作用，兩者產生的CC趨化因子配體[chemokine (C-C motif) ligand，CCL]17和CCL22是招募Th2細胞并維持其免疫應答的核心因素[20]。通過阻斷IL-4/信號轉導及轉錄激活因子6信號轉導，可以抑制IL-4誘導的CCL17和CCL12上調，從而緩解AD的病理進展[19]。

可見，深入研究DC介導Th2細胞免疫應答的分子機制，是了解AD病理發展的重要途徑。目前針對AD的研究和藥物開發，大多集中在Th2細胞免疫反應相關分子上，如IL-4、IL-31、IL-33、TSLP等[21]。其相關分子機制也有進一步進展，如Li等[22]在卡泊三醇誘導的小鼠AD模型中發現，角質形成細胞產生的IL-33通過基質裂解素2/髓樣分化蛋白88信號激活DC促進Th2細胞免疫反應。Miake等[20]在體外實驗中證實，IL-4介導IL-31受體A表達增強了IL-31/IL-31受體A的相互作用，隨后升高小鼠骨髓來源的DC(bone marrow-derived dendritic cell，BMDC)中CCL17和CCL22的豐度，從而促進AD的Th2細胞免疫應答。雖然骨髓細胞來源的表皮LC和dDC同樣可以產生CCL17和CCL22促進Th2細胞極化引起AD，但因體外實驗中BMDC與體內LC和dDC可能因微環境不同有較大差異，故其具體機制有待進一步驗證。而Liang等[23]在研究中揭示了TSLP可以激活磷酸化信號轉導及轉錄激活因子5，導致TET2(ten-eleven translocation 2)募集到高親和力IgE受體γ亞基基因使其去甲基化，并刺激MoDC成熟和上調Fc受體γ亞基的表達，引起Th2細胞/Th17細胞極化和對應細胞因子上調。有研究顯示，IL-25同樣是可以促進Th2細胞極化的細胞因子，在使用NC/Nga小鼠建立的AD模型中，病變角質形成細胞的內皮素-1和IL-25表現為協同上調，兩者共同促進了Th2細胞免疫應答[24]。Nakahara等[25]使用BALB/c小鼠建立AD模型也發現了病變表皮中內皮素-1的上調，但其引發T細胞產生Th1和Th17細胞因子卻不產生Th2細胞因子。

有研究者提出，AD中皮膚病變的急性期以Th2細胞炎癥為主，而慢性期則表現為Th22、Th1和Th17細胞混合炎癥[26]。Su等[27]發現，抗轉谷氨酰胺酶3通過DC特異性細胞間黏附分子-3捕獲非整合素結合MoDC，從而導致MoDC中IL-6的產生和核因子κB信號通路的激活，進而促進Th1細胞極化。此外，MoDC也可以通過高表達DC特異性細胞間黏附分子-3捕獲非整合素結合包括屋塵螨、蛋清變應原在內的許多常見變應原，產生腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和IL-6等促炎細胞因子，并促進Th2細胞和Th22細胞極化[28]。Yoon等[29]的研究顯示，機械性皮膚損傷后釋放的內源性Toll樣受體4配體觸發角質形成細胞產生IL-23，后者通過靶向皮膚DC來上調其內源性IL-23以促進IL-22表達。

AD的發生發展在細胞層面是一個異質性且動態變化的復雜過程，如Th2細胞因子和(或)變應原增加了轉谷氨酰胺酶3在角質形成細胞中的表達，而因皮膚瘙癢抓撓等致使組織損傷導致細胞內轉谷氨酰胺酶3的釋放又會促進Th1細胞的極化[27]。因此，對AD的靶向藥物研發可能需要更多地考慮DC在介導不同Th細胞分化時所起的調節作用，而非只聚焦于Th2細胞。

2.2變應性哮喘 哮喘是一種慢性氣道疾病，其主要表現為反復的喘息、胸悶、呼吸困難和咳嗽，并伴有氣道發炎、氣流阻塞等癥狀[30]。據統計，全世界約有3億哮喘患者，而變應性哮喘被認為是最常見的哮喘類型，其通常是由環境變應原致敏引起，如屋塵螨、草、花粉、真菌孢子、動物皮屑等[31-32]。吸入的抗原被氣管腔中的DC攝取，隨后經抗原激活的DC遷移至區域胸腔淋巴結，并呈遞抗原給幼稚CD4+T細胞，同時表達共刺激分子和細胞因子(OX40配體、CCL17等)，誘導Th1細胞、Th2細胞、Th17細胞等細胞生成，而Th2細胞分泌IL-4、IL-5、IL-13等細胞因子進一步促進變應性哮喘的炎癥反應[32-33]。DC的激活，主要依賴于其細胞表面表達的各種先天受體，如模式識別受體C型凝集素受體Dectin-1/2等，這些受體可以被外來抗原激活，進而促進Th2細胞的極化并影響變應性哮喘的進展。如CD11b+DC通過表達Dectin-1[34]和Dectin-2[35]感知屋塵螨提取物中的某些分子，產生趨化因子/趨化因子受體，介導Th2細胞或Th2/Th17細胞分化，最終促進屋塵螨誘導的變應性氣道炎癥。Chen等[36]利用拮抗性單克隆抗體6A4G7和17A1D10在體外實驗中與重組Dectin-2.Fc的特異性結合，競爭性抑制了屋塵螨與Dectin-2.Fc的結合，揭示了抗Dectin-2單克隆抗體治療螨蟲誘導的變應性哮喘的潛能。

小鼠肺部的DC包含兩種不同類型的cDC：cDC1(CD103+)和cDC2(CD11b+)[32,37]。不同的DC亞群，在變應性哮喘病理發展過程中的功能不同，在屋塵螨誘導條件下，CD11b+DC表達Dectin-1，而CD103+DC、pDC卻不表達，表明這一炎癥反應的主要參與者為CD11b+DC[34]。同時DC的異質性也是造成嬰兒患變應性哮喘的風險高于成人的重要原因，Wu等[38]發現pDC通過釋放α干擾素抑制上皮細胞的CCL20、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子和IL-33的表達，導致cDC2和2型先天淋巴細胞募集障礙，而在新生小鼠中缺乏pDC，使得cDC2和2型先天淋巴細胞介導的Th2細胞反應較成年小鼠更強，最終造成新生小鼠對變應原誘發的過敏性氣道炎癥更敏感。但Bachus等[39]發現，幼年小鼠對低濃度脂多糖+屋塵螨更敏感，其主要原因為遷移性CD11b+DC無法誘導TNF-α表達；相反在成年小鼠中，CD11b+DC高表達TNF-α，上調轉錄因子T-bet以促進IL-12表達增加，進而抑制Th2細胞極化。

DC細胞亞群及功能的異質性，在細胞內部表現為不同信號通路的激活狀態。Han等[40]研究發現，BMDC中Fas缺失會使胞外信號調節激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)活性增強從而抑制IL-12的表達，進而促進Th2細胞相關細胞因子(IL-4、IL-13等)的產生，導致小鼠肺部黏液增加和嗜酸粒細胞炎癥增強。而Jiang等[41]研究表明，ERK1/2抑制劑U0126能夠抑制香煙煙霧提取物誘導的哮喘，其機制為香煙煙霧提取物通過激活ERK促進DC中的T細胞免疫球蛋白及黏蛋白域蛋白(T cell immunoglobulin and mucin domain protein，TIM)-4基因表達，從而影響DC誘導Th2細胞分化的能力。隨著研究的深入，也有其他一些可能的關鍵分子被學者發現，如Zhang等[42]發現，Gab1是CCL19介導的CC趨化因子受體7信號通路的關鍵信號轉導組分，有助于哮喘炎癥發展過程中DC的遷移。另外，DC中核因子κB[43]、Notch[44]、IL-33-基質裂解素2-p38[45]等其他信號通路，均不同程度地影響著變應性哮喘的炎癥反應。

雖然目前將哮喘的發病機制歸因于Th2細胞的過度激活，且抑制Th2細胞因子的靶向藥物也取得了一定效果[46]，但是Th2細胞主要導致嗜酸粒細胞的浸潤，而近年來研究發現，Th17細胞誘導的中性粒細胞以及IL-17的分泌，可以促進Th2細胞的免疫反應，從而加重變應性哮喘的嚴重程度[47]。由此產生的Th2/Th17細胞混合型免疫反應及其潛在的調控機制，在變應性哮喘的研究中備受關注。可見，充分利用好DC在介導Th2細胞免疫反應促進變應性哮喘中的關鍵作用，更多地解析其病理發生發展的分子機制，可以為研發更多、更有效的藥物提供理論基礎。

2.3FA FA是以Th2細胞免疫反應為主，對特定食物不耐受的免疫紊亂性疾病，主要累及胃腸道[48-49]。常見的對攝入食物的變態反應有惡心、嘔吐、腹瀉、腹痛、吞咽困難等。FA可以分為速發型(IgE介導的過敏反應、慢性嗜酸胃腸道疾病等)和細胞介導的遲發型(如食物蛋白誘導的小腸結腸炎綜合征)兩種[50]。在消化過程中，植物和動物來源的常見天然食物蛋白質被水解酶分解，進一步由抗原呈遞細胞(如DC)加工并激活幼稚抗原特異性Th細胞分化為效應Th2細胞，后者分泌大量細胞因子(IL-4、IL-5和IL-13等)誘導B細胞產生抗原特異性IgE。當再次暴露于抗原時，這些與肥大細胞結合的特異性IgE抗體會誘導肥大細胞脫粒并釋放包括細胞因子、組胺和蛋白酶在內的介質，導致過敏癥狀[49]。而Th2細胞能協調食物特異性IgE抗體的產生、誘導腸道肥大細胞的擴增以及增強FA相關的大分子跨越腸上皮細胞的運輸[51]。腸道DC廣泛分布于腸固有層、集合淋巴結和腸系膜淋巴結，對FA中Th2細胞炎癥反應起著重要的調節作用[52]。DC通過C型凝集素受體或其他模式識別受體識別食物變應原，導致Toll樣受體誘導的IL-12生成減少，以及OX40配體、TIM-4表達上調，后兩者分別與幼稚T細胞上的OX40和TIM-1結合，最終促進食物特異性Th2細胞免疫應答[53]。

有研究者認為，FA的發展可能主要取決于體內組織穩態的破壞產生的免疫應答信號，而非食物固有的致敏性，前者導致先天免疫系統激活，并與食物變應原共同誘導變應原特異性Th2細胞免疫反應[54]。在正常情況下，腸道上皮的完整性、耐受性DC以及Treg細胞的存在，可以將腸道免疫系統對食物抗原和共生菌的反應維持在一個相對較弱的水平[55]。腸道組織細胞以及DC的功能穩態失衡，則可能導致對特定食物蛋白的不耐受，并產生以Th2細胞應答為主的炎癥反應。Yang等[56]在體內體外實驗中發現，葡萄球菌腸毒素B可以促進腸道DC中TIM-4的表達，進而破壞腸道DC的穩態，楊慧敏等[57]在體外實驗中也得出一致結論。當葡萄球菌腸毒素B和卵清蛋白(ovalbumin，OVA)同時存在時，腸道DC成熟并導致OVA特異性Th2細胞分化，同時IgE和Th2細胞因子水平升高，最終形成食物過敏性腸道炎癥。Li等[58]也發現在OVA誘導的結腸炎小鼠模型中，腸道黏膜DC中TIM-4的表達增加，而當以霍亂毒素為佐劑與OVA再次致敏小鼠時，霍亂毒素會進一步促進DC的TIM-4表達水平升高，致使結腸黏膜中炎癥細胞大量浸潤，小鼠體重減輕，髓過氧化物酶升高，TNF-α、IL-4、OVA特異性IgE水平升高等一系列類似于人炎性腸病的癥狀。

cDC1和cDC2是腸道DC的兩種亞型，目前認為cDC2主要引起FA，而cDC1在食物耐受的建立中起重要作用[52]。Castan等[59]的研究顯示，脫酰胺化的麥醇溶蛋白能增加cDC2的富集，從而增加Th2和Th17細胞的極化，促進FA的過敏反應。De Kivit等[60]在小鼠體內實驗中發現，短鏈半乳糖低聚糖、長鏈低聚果糖和短雙歧桿菌聯用的飲食干預可以抑制口服OVA介導的FA癥狀。進一步實驗證明，短鏈半乳糖低聚糖、長鏈低聚果糖和短雙歧桿菌聯用不但能夠抑制小腸固有層DC激活并恢復其吞噬能力和CD103表達量至正常水平，而且還可使活化的Th2細胞的比例降低和Treg細胞數量增加。

目前，除尚處于臨床試驗階段的變應原免疫治療外，無其他食品藥品管理局批準的治療FA的方法[61]。在基礎研究中，與變應原免疫治療有關的免疫學機制尚未完全清楚，需進一步研究FA和耐受性的相關機制，以期開發出更加安全有效的治療方法。Samadi等[62]為了使免疫調節趨向于對FA的耐受，將OVA硝化后預處理小鼠，當再次使用OVA對小鼠致敏時發現，最大程度硝化OVA預處理小鼠模型組的IgE、IgG1和IgG2a水平下降，并誘導產生調節性DC(CD86活性降低，IL-10表達增加)，同時記憶Treg細胞數量增多而2型細胞因子明顯減少。可見，作為食物變應原的主要入口，胃腸道組織中的DC、Th2細胞以及Treg細胞之間的平衡在FA發展過程中至關重要。深入了解其內在作用機制，可以更好地理解FA的病理進程，也能為針對FA的藥物開發奠定理論基礎。

3 小 結

Th2細胞是適應性免疫的重要組成部分，在正常生理狀態下，其在清除寄生蟲感染和促進切口愈合的過程中均表現出積極作用。相反，Th2細胞功能異常則會導致諸多炎癥性疾病的發生，如AD、變應性哮喘、潰瘍性結腸炎、Omenn綜合征、春季結膜炎、硬化癥、隱源性纖維化肺泡炎、慢性牙周炎等[1]。傳統觀念上，AD、變應性哮喘、FA均是以Th2細胞免疫應答為主的過敏性疾病，但近年Th17、Th22、Treg等細胞在這些疾病的病理進展中也被發現發揮重要作用，而DC是介導不同T細胞分化的關鍵。隨著研究的深入，pDC、cDC1、cDC2以及MoDC等不同DC亞型在不同疾病中的功能共性和差異被進一步了解。AD、變應性哮喘、FA的發病部位不同，所涉及的組織器官差異較大，受局部組織微環境(腸道微生物等)和DC細胞分布的異質性影響，DC所接受的外界刺激以及自身的功能變化不盡相同。因此，要弄清楚DC在不同環境中參與免疫反應的具體功能和機制，還需大量研究進一步驗證。