銀屑病復發的免疫學研究進展

王文秋 王 睿 李承新

1解放軍醫學院,北京,100853;2中國人民解放軍總醫院第一醫學中心皮膚科,北京,100853

銀屑病是一種常見的慢性炎癥性皮膚病,目前認為由遺傳、免疫、環境等因素參與其發病機制。斑塊型銀屑病是臨床上最常見的銀屑病類型,以邊界清楚、干燥凸起、伴銀白色鱗屑的紅色斑塊為特征,常見于肘、膝、頭皮、臍周和腰部［1］。從組織學看,銀屑病的特征是角質形成細胞的過度增殖和異常分化,擴張的增生性血管和炎細胞浸潤［2］。目前銀屑病有多種治療方法,生物制劑在中重度銀屑病患者的治療中發揮了積極的作用,但大部分患者只能獲得臨床緩解,復發仍然是銀屑病治療的難題,這也為患者帶來嚴重的身心傷害,成為社會經濟負擔和公共衛生挑戰。近年來,隨著銀屑病復發機制研究的深入與發展,銀屑病皮損部位“免疫記憶”的概念被提出,尤其是皮膚組織駐留記憶性T細胞(tissue-resident memory T cells,TRM)在其中發揮的作用引起了廣泛關注。目前的研究認為,駐留在皮膚中的記憶性T細胞是銀屑病復發的主要驅動因素［3］。然而,其他免疫細胞以及角質形成細胞(keratinocytes,KCs)、成纖維細胞等皮膚結構細胞是否參與疾病的復發尚不完全明確。本文主要對TRM、KCs、γδT等細胞在銀屑病復發中的潛在機制進行綜述,并提出當前銀屑病研究中尚未解決的問題和面臨的挑戰。

1 銀屑病復發的定義

國際銀屑病協會基金會(international psoriasis association foundation,IFPA)對銀屑病復發事件(包括復發和反彈)提出了標準化定義:銀屑病復發是針對臨床治療有效或者達到臨床治愈的人群而言的,臨床有效被定義為銀屑病皮損面積和嚴重程度指數(psoriasis area and severity index,PASI)從基線處至少有50%的改善。對于治療有效的患者,當其改善的PASI評分從基線升至50%以上時稱為復發［4］。也有學者認為,無論基線PASI是多少,PASI較前增加5分即為復發［5］。此外,復發沒有明確的分級,英國銀屑病生物制劑指南將快速復發定義為治療完成后3個月內PASI評分改善減少50%［6,7］。而銀屑病反彈被認為是新的、更嚴重更廣泛的發作,它可能改變疾病亞型,發生從輕度向中重度的轉變。目前的研究和報道對于銀屑病的復發與反彈未作嚴格區分［8］。

2 銀屑病復發的潛在機制

2.1 組織駐留記憶性T細胞(tissue-resident memory T cells,TRM) 銀屑病復發的特征是,在皮損消退、停止治療后,病變趨向于在原皮損部位出現。現有研究提出,在炎癥消退的已緩解皮損部位持續存在局部“免疫記憶”,并肯定了以CCR4表型為特征、形成局部記憶的特定T細胞亞群的作用。過去的研究也證明,在痊愈皮膚中大量存在的CD8+TRM和CD4+TRM,可以不依賴于從血液中招募T細胞而啟動并延續銀屑病的免疫反應［9］。

2.1.1 皮膚TRM細胞的定義 皮膚是人體最大的器官,在皮膚中建立免疫記憶是適應性免疫反應的重要組成部分。抗原呈遞細胞(antigen-presenting cells,APCs)在受到特異性抗原刺激后激活原始T細胞,被激活的T細胞中一小部分分化為前體記憶性T細胞,進而發展為記憶性T細胞,通過對病原體的快速反應保護宿主。根據分化狀態和遷移方式將記憶性T細胞分為三個亞群:在二級淋巴器官循環的中央記憶性T細胞(central memory T cells,TCM)、存在于血液和外周組織的效應記憶性T細胞(effector memory T cells,TEM)、存在于非淋巴組織的TRM)［10］。

TRM細胞的顯著特征是低遷移性和長存活性［10］。大多數TRM細胞低表達淋巴結歸巢分子CD62L和趨化因子受體7(chemokine receptor 7,CCR7),高表達兩個重要標記物-CD69(C型凝集素受體家族)和CD103(E-鈣黏蛋白受體),使其能夠停留在皮膚組織中［11］。CD69拮抗鞘氨醇-1-磷酸受體(sphingosine-1-phosphate receptor,S1PR1),CD103則與上皮細胞上高表達的E-鈣黏蛋白結合,兩者共同阻止TRM細胞從皮膚組織中遷出［12］。當再次遇到同種抗原刺激時,皮膚中TRM細胞在局部微環境中立即觸發免疫反應,為宿主提供第一道防線。然而,TRM細胞的過度激活可能參與了炎癥性疾病的發生,在銀屑病的復發中也發揮十分重要作用。TRM細胞在外周組織中的壽命具有組織特異性,皮膚中TRM細胞可以穩定存活數月至數年［12］,這也為其在疾病復發中發揮的作用奠定了基礎。

皮膚TRM細胞可分為CD8+和CD4+亞群,其中CD8+TRM細胞主要分布在表皮,而CD4+TRM細胞分布于真皮［9］。目前的研究發現,CD8+TRM細胞的性質較好辨別和定義,因此本文中主要關注和討論CD8+TRM細胞。

2.1.2 皮膚TRM細胞的前體 原始CD8+T細胞在識別抗原后增殖并分化為效應CD8+T細胞,效應CD8+T細胞可分為短壽命效應細胞(short-lived effector cells,SLEC)和記憶前體效應細胞(memory-precursor effector cells,MPEC),SLEC的表型為KLRG1hiCD127lo,MPEC為KLRG1loCD127hi。效應期后幾乎所有SLEC都發生凋亡,而MPEC在感染清除后變成長壽命記憶CD8+T細胞的異質群體［13］。過去的研究已證明,記憶性T細胞為CD45RO+CD45RA-［14］。因此,皮膚TRM細胞具有KLRG1-CD127+CD45RO+CD45RA-的記憶前體表型［12］。

2.1.3 皮膚TRM細胞的歸巢分子 皮膚浸潤的記憶性T細胞表達一種獨特歸巢受體-皮膚淋巴細胞相關抗原(cutaneous lymphocyte-associated antigen,CLA),CLA能夠與E-選擇素、P-選擇素結合,使記憶性T細胞進入皮膚并長期駐留［14］。趨化因子受體10(chemokine receptor 10,CCR10)是T細胞皮膚歸巢的重要趨化因子受體之一,研究發現,CCR10缺乏的小鼠皮膚中CD8+T細胞明顯減少并削弱其皮膚TRM形成能力［15］。趨化因子C-X-C-基元受體6(chemokine C-X-C-motif receptor 6,CXCR6)在人皮膚TRM細胞上表達,趨化因子C-X-C-基元配體16(chemokine C-X-C-motif ligand 16,CXCL16)作為CXCR6的配體在KCs上表達,實現皮膚中TRM細胞的保留。缺乏CXCR6的T細胞在皮膚中形成TRM細胞的能力降低,這表明CXCR6對于皮膚CD8+TRM細胞的保留十分很重要［16,17］。另外,CCR4也是T細胞遷移到皮膚的重要皮膚歸巢分子,在皮膚TRM細胞上高表達［18］;CXCR3對于TRM前體細胞進入表皮也是必需的［19］;CCR8則可能參與TRM細胞在皮膚中的定位［20］。

總體來說,CCR10、CCR4、CCR8和CXCR3都參與記憶性T細胞遷移進皮膚的過程,CLA把關他們進入皮膚組織的過程,CCR10和CXCR6協助皮膚中TRM的形成［12］。

2.1.4 皮膚TRM細胞的駐留機制 前面提到,CD103和CD69是皮膚TRM細胞普遍表達的重要標記物。CD103是整聯蛋白αEβ7的α鏈,與KCs表達的E-鈣粘蛋白結合,是最常見和最廣泛接受的TRM標記,介導細胞與表皮的粘附,從而促進局部保留［21］。CD8+TRM細胞上CD103的表達依賴于轉化生長因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)［22］。CD69在記憶性T細胞到達皮膚后上調,絕大多數皮膚TRM細胞都高表達CD69,其通過下調S1PR1介導的淋巴組織遷出途徑參與TRM細胞的駐留狀態［23］。抗原刺激和炎性介質強烈誘導CD69的表達［24］,然而,最近的研究表明,僅僅CD69的表達不足以實現穩定駐留［25］。

除了CD103和CD69,皮膚TRM細胞的另一個重要標志物是CD49a,又稱極晚期抗原(very late antigen-1,VLA-1),是α1β1整合素的α鏈,參與細胞與細胞外基質中Ⅳ型膠原的粘附,介導TRM細胞在皮膚組織中的保留［26］。白介素12(interleukin-12,IL-12)和TGF-β能夠上調CD8+T細胞上CD49a的表達［27］。

健康人的CD8+CD103+CD49a-TRM細胞主要存在于真皮和表皮,而CD8+CD103+CD49a+TRM細胞則位于表皮［19］。表皮CD8+CD103+CD49a-TRM細胞是主要的白介素17(interleukin-17,IL-17)生產者,而CD8+CD103+CD49a+TRM細胞則產生穿孔素和對抗病毒感染的關鍵細胞因子干擾素γ(interferon-γ,IFN-γ)［28］,在白介素15(interleukin-15,IL-15)刺激后迅速獲得細胞毒性能力。

總的來說,CD69對于T細胞進入皮膚后TRM細胞的初始形成至關重要,而CD103對于T細胞粘附和TRM細胞的長期保留是必需的。CD49a則調節皮膚中CD8+TRM細胞的形態、持久性和效應功能［12］。

2.1.5 皮膚TRM細胞的維持 TRM細胞具有很高的可塑性和發育潛能,在響應抗原刺激后可以原位增殖,進一步維持其未分化的狀態［29］。TRM細胞的維持需要多種因素,這取決于組織特異性［30］。皮膚CD8+TRM細胞的長時間維持主要依賴于局部抗原、細胞因子和代謝物。

皮膚從循環中募集的CD8+T細胞不依賴局部抗原獲得TRM表型,但抗原暴露會極大地增加CD8+TRM細胞的數量［31］。皮膚TRM細胞的初始激活需要抗原識別,進而誘導抗原特異性TRM細胞的增殖。隨后,通過局部抗原依賴性的自我擴增和交叉競爭機制塑造皮膚中的多克隆TRM細胞庫,調節局部TRM的組成,以響應各種入侵者并負責維持皮膚TRM細胞群［32］。

前面提到,IL-15能夠強烈誘導CD8+CD103+CD49a+TRM細胞中穿孔素和顆粒酶B的表達,研究發現,IL-15缺陷小鼠的CD8+TRM細胞數量顯著減少。毛囊角質形成細胞負責分泌IL-15維持皮膚CD8+TRM細胞。此外,來自毛囊的IL-7也影響皮膚中持續存在的CD8+TRM細胞和CD4+TRM細胞［33］。活化的TGF-β誘導CD8+TRM細胞表達CD103,這對它們在皮膚中的保留和長期持久性十分必要［19］。總之,KCs通過提供IL-15、IL-7等局部介質和活化TGF-β,在建立長期皮膚TRM細胞群方面發揮重要作用［17］。

皮膚具有獨特的微環境,脂質含量豐富。研究發現,皮膚TRM細胞中促進細胞外游離脂肪酸獲取及代謝的基因強烈表達,表明皮膚TRM細胞具有顯著的適應局部皮膚微環境的的能力。相對獨立于血液循環,它們需要利用皮膚外源性脂質作為能量來源［34］。缺乏脂肪酸結合蛋白4(fatty acid binding protein 4,FABP4)和FABP5的T細胞不能攝取和利用外源性游離脂肪酸,導致體內CD8+TRM細胞的存活和功能受損。而且,脂質代謝對TRM存活的重要性隨時間的推移而增加［35］。

2.1.6 皮膚TRM細胞與銀屑病復發 越來越多的證據表明,已消退銀屑病皮損中含有豐富的TRM細胞群,與局部復發密切相關。有研究發現,移植了含有T細胞及其他免疫細胞的人類銀屑病樣皮膚后,免疫缺陷的AGR129小鼠能自發銀屑病,這表明駐留在皮膚中的免疫細胞足以誘發銀屑病,且駐留T細胞可能是銀屑病復發的主要驅動細胞［36］。之后,在接受3個月依那西普治療后的銀屑病患者消退皮損中發現保留的免疫細胞,表皮CD8+TRM細胞被確定為保留的主要免疫細胞。該CD8+TRM細胞群的表型為CD49a-CD103+,能產生IL-17［37］。最近的研究通過對TCR CDR3區域的高通量篩選分析,發現攜帶銀屑病特異性抗原受體的產IL-17的T細胞存在于臨床消退的銀屑病皮損中,也部分存在于非病變皮膚中,但不在健康對照中［39］。隨后證實,這些產IL-17的致病性T細胞是CD49a-CD103+CD8+TRM細胞,介導KCs的激活和表皮增生,促進產生趨化因子和抗菌肽,進而引起銀屑病炎癥反應和病情復發［39］。

正如前面所提到,皮膚組織中的CD8+CD103+TRM細胞可分為兩種類型:與銀屑病復發相關的CD49a-IL-17A+型和與白癜風密切相關的CD49a+IFNγ+型。在銀屑病已消退皮損中產生IL-17A的CD49a-IL-17A+TRM細胞與早期復發有關,而在非病變部位具有產生IL-17A潛能的CD8+TRM細胞與疾病持續時間相關［40,41］。因此,表皮中產IL-17A的CD8+CD103+CD49a-TRM細胞參與銀屑病的臨床病程和復發。

2.2 其他細胞與銀屑病復發 免疫系統可以分為固有性免疫和適應性免疫,過去認為,固有免疫發揮作用迅速且廣泛,但不具備免疫記憶,僅適應性免疫能夠建立免疫記憶,遇到二次抗原刺激時產生更強烈的應答反應［42］。近年來的研究發現,天然殺傷細胞(natural killer cells,NKs)、單核巨噬細胞等固有免疫細胞和KCs、成纖維細胞等非免疫細胞也能產生免疫記憶,這種新型免疫應答被稱為訓練免疫(training immunity,TI)或天然免疫記憶,其機制涉及表觀遺傳學和代謝重編程,能夠在二次刺激時有效增強宿主防御能力,但也參與慢性炎癥和自身免疫性疾病的發生［43］。銀屑病作為一種慢性炎癥性疾病,一旦停止治療,皮損優先在原來的部位復發。最新研究表明,位于表皮基底層、可自我更新或終末分化形成表皮屏障的皮膚表皮干細胞(epidermal stem cells,EPSCs)能夠在銀屑病樣皮膚炎癥背景下獲得長期炎癥記憶,在受到二次刺激時產生強烈的炎癥反應,參與銀屑病的復發［44］。有研究通過檢測EPSCs的表觀遺傳變化,發現銀屑病背景下EPSCs中炎癥和過度增殖相關基因的染色質可及性明顯增加,隨后進一步揭示了EPSCs炎癥記憶建立、維持和回憶的分子機制［44］,證明銀屑病中具有干細胞特性的EPSCs或基底KCs能夠獲得長期的表觀遺傳記憶,使EPSCs對廣泛應激源的反應更迅速更穩健,進而導致銀屑病皮膚炎癥的復發［3］。

研究發現,在已消退的銀屑病皮損中存在少量γδT細胞(約1%),這群γδT細胞可能具有記憶能力,參與銀屑病的復發［38］。隨后,Vγ4+Vδ4+T細胞(一個γδT細胞群)被確定為咪喹莫特(imiquimod,IMQ)誘導的銀屑病模型小鼠中具有長期記憶的TRM細胞,當再次給予IMQ刺激時可以快速產生IL-17A,介導快速的、明顯的繼發性銀屑病樣炎癥反應［45］。在銀屑病患者中,γδT細胞參與既往受累皮膚處銀屑病復發的具體機制以及γδT細胞與TRM細胞的關系尚不完全清楚,需要進一步的研究以明確γδT細胞在銀屑病不同臨床階段的具體作用。

已知三種樹突狀細胞-漿細胞樣DCs(plasmacytoid DCs,pDCs)、朗格漢斯細胞(langerhans cells,LCs)和髓樣DCs(myeloid DCs,mDCs)參與銀屑病的發生發展［46］。研究發現,與健康對照相比,銀屑病患者的皮損和非皮損皮膚中均觀察到pDCs浸潤增加,pDC釋放的IFN-α刺激單核細胞分化為CD11c+CD1c-CD141-炎性DCs(inflammatory dendritic cells,iDCs),iDCs通過產生TNF-α、IL-23、誘導型一氧化氮合酶(inductible nitric oxide synthase,iNOS)以及腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體(TNF-related apoptosis inducing ligand,TRAIL)等炎性介質參與銀屑病發病機制［47］。Lowes等在銀屑病皮損中發現了產生高水平TNF-α和iNOS的DC(TNF-iNOS producing dendritic cells,TIP-DCs),TIP-DCs被認為是iDCs的一個重要亞群,TNF-α誘導角質形成細胞表達ICAM-1、CXCL 8以及IL-1b、IL-6等促炎因子,iNOS則催化產生一氧化氮,導致患者病變皮膚處的真皮血管舒張［48］。研究發現,TIP-DCs在復發皮損中大量表達,可能與銀屑病復發密切相關,參與介導復發處的皮膚病變［4］。

3 小結

近年來,出現一種超越過去適應性免疫記憶的全新的組織記憶概念---訓練免疫或天然免疫記憶,它可以通過各種細胞類型和記憶之間跨細胞譜系的相互作用介導對組織的適應和適應不良。在銀屑病中,我們將焦點集中到在復發過程中發揮重要作用的TRM細胞、γδT細胞和皮膚結構KCs上,希望找到這些細胞類型在復發中的具體角色和關鍵機制。TRM細胞或帶有TRM標記的細胞參與銀屑病的復發是眾所周知的,然而,這些細胞活性和駐留等信息在銀屑病患者的臨床研究中十分有限,需要對其來源、維持、詳細功能進一步探索和明確。

首先,TRM細胞具有異質性,參與不同炎性皮膚病的TRM細胞亞群在表面標志物和生物學行為皆有所不同。例如前面提到,參與白癜風的是組成型表達穿孔素和顆粒酶B的CD8+CD49a+TRM細胞,而銀屑病中是產生IL-17的CD8+CD49a-TRM細胞。因此,識別皮膚中不同亞群的TRM細胞有助于確定未來的精準治療策略。其次,在銀屑病復發過程中應當注意不同細胞類型之間的串擾作用。KCs和γδT細胞在一定程度上也參與了疾病的復發,可以形成長壽命的皮膚駐留記憶亞群。明確TRM與這些細胞之間的相互作用有助于我們對疾病復發的理解,為高效治療方法的提出奠定基礎。此外,皮膚TRM細胞具有突出的適應局部環境的能力,而銀屑病又常常伴隨糖尿病等代謝相關疾病發生。因此,明確TRM細胞在皮膚炎癥和代謝紊亂之間發揮的作用為我們將從細胞代謝的新視角提供臨床治療策略。