天然调节性T细胞与自身免疫性疾病
2011年3月25日 14:55 作者:陈蕾 焦志军【关键词】 调节性T细胞; 自身免疫性疾病; 免疫调节
调节性T细胞（regulatory T cells, Treg）是一类具有较低的增殖能力，能够抑制免疫反应的细胞群，在免疫病理、移植物耐受、阻止自身免疫反应和维持机体免疫平衡方面发挥重要的作用。近年来，调节性T细胞已成为免疫学领域的研究热点，现已证实除了CD4+Treg外，一部分CD8+T细胞,CD4-CD8-T细胞、NKT细胞也具有类似免疫调节功能。本文着重阐述的CD4+CD25+T细胞是最早报道的调节性T细胞，此类细胞占健康个体外周CD4+淋巴细胞的5%～10%。自1995年Sakaguchi等［1］首次报道CD4+CD25+调节性T细胞以来，人们对其产生、发育、分化、成熟、功能及其与各类免疫性疾病的关系进行了大量研究，现对其简要综述如下 。论文发表网
1 调节性T细胞分类、特征
目前认为，Treg 主要包括Tr1,Th3和CD4+CD25+Treg 。根据来源不同将其划分为固有Treg和适应性Treg。固有Treg亦称天然 Treg （natural Treg），是指那些在胸腺发育成熟后进入外周淋巴组织的Treg，在预防病理性自身免疫反应方面起作用；适应性Treg 即获得性Treg，是由成熟T细胞诱导产生的，参与控制微生物感染和移植免疫应答。天然Treg 的抑制机制主要是细胞接触依赖性及细胞因子非依赖性，而获得性Treg 的抑制机制不依赖于细胞间接触而是依赖细胞因子的作用［2］。细胞因子依赖性主要通过分泌白细胞介素?10（IL?10）、转化生长因子?β（TGF?β）等来抑制效应细胞的增殖与功能，而细胞接触依赖性抑制作用的分子机制目前仍不太清楚。通常所谓的CD4+CD25+Treg 属于天然调节性T细胞，Tr1和Th3属于获得性调节性T细胞。
Tr1,Th3是由外周成熟的T细胞在特定条件的诱导下分化而来的，也可由CD4+CD25+Treg 分化而来。在口服诱导耐受过程中，肺部树突细胞产生IL?10，促进Tr1的产生；小肠黏膜树突细胞则产生TGF?β,可促进Th3产生。在大多数情况下, Tr1,Th3是通过抗原反复刺激诱导产生的。Tr1的主要特征是［3］：CD4+CD45RBlow、低增殖能力，分泌高水平的IL?10、低水平的IL?2、正常水平的TGF?β、中度水平的IFN?γ和IL?5、不产生IL?4。Th3区别于Tr1主要在于其分泌高水平的TGF?β。Tr1,Th3均具有免疫抑制功能，体外可下调抗原特异性的T细胞增殖反应，体内可预防和治疗自身免疫性疾病。其免疫调节作用主要是通过它们产生的抑制性细胞因子IL?10和TGF?β来实现的。论文发表网
2 CD4+CD25+调节性T细胞发育、分化及功能特性CD4+CD25+T细胞主要来源于胸腺的CD4+CD25-T细胞，有人把胸腺产生调节性CD4+CD25+T细胞作为胸腺除了阴性选择、阳性选择的第三功能。在胸腺的自然选择过程中，T淋巴细胞受体（TCR）与低密度、高亲和力的MHCⅡ/肽复合物或胸腺内皮细胞递呈的自身抗原肽间反应介导CD4+CD25+T细胞的分化发育［4］。胸腺产生的CD4+CD25+T细胞到达外周淋巴器官后，可能还需要依赖自身抗原和免疫分子如CD28?B7，CD40?CD40L共刺激分子的慢性刺激作用，才能维持其免疫调节功能。此外，CD4+CD25+Treg 也可由外周CD4+CD25-T细胞分化发育而来，CD4+CD25+Treg 胸腺外产生机制可能是机体对其胸腺产生能力逐渐下降及有限扩增能力的弥补［5］。
CD4+CD25+调节性T细胞具有免疫无能性及免疫抑制性两大特征。免疫无能性即对高浓度IL?2的单独刺激、固相包被或可溶性抗CD3单抗以及抗CD3单抗、抗CD28单抗的联合作用呈无应答状态，也不分泌IL?2。免疫抑制性表现在经TCR介导的信号刺激活化以后CD4+CD25+T细胞能够抑制CD4+T细胞和CD8+T细胞的增殖，这种抑制作用是非特异性的，且不具有MHC限制性［6］。Sakaguchi等［1］发现未免疫小鼠外周循环中5%～10%的CD4+T细胞表达CD25+表面分子，将移除CD25+的CD4+T细胞（CD4+CD25-T细胞）过继给T细胞缺陷的小鼠，能导致宿主各个器官的自身免疫病，而将CD4+CD25+与CD4+CD25-T细胞一同转移，则不引起自身免疫病。该发现提示CD4+CD25+T细胞具有抑制自身免疫病的作用，与早年发现的抑制性T细胞（Ts）有类似之处。这类细胞与CD4+CD25-T细胞相比，组成性表达IL?2αR（CD25）,CTLA4（CD152）,GITR及高水平的CD44和中/低水平的CD45RB，50%表达HLA?DR，80%表达CD45，经TCR激活后CTLA4表达增高。CD25既是CD4+CD25+Treg 的特征性标志，又是T细胞激活的标志，故用CD25不能将两者鉴别开来。
在体外研究发现，如果CD4+CD25+T细胞不与靶细胞直接接触，则不能发挥抑制靶细胞的功能，而中和抑制性细胞因子IL?4,IL?10和TGF?β并不影响该类细胞的免疫抑制功能。在体内，CD4+CD25+T细胞免疫抑制功能与细胞因子有关。这样的矛盾结果可能与调节性T细胞数量有关，在细胞数量较低时，可能需要借助于细胞因子来介导它的活性，在细胞数量较高时，只通过细胞与细胞直接接触发挥作用。论文发表网
3 转录因子Foxp3在CD4+CD25+T细胞发育和功能发挥中的作用Foxp3称叉状头/翅膀状螺旋转录因子(forkhead /winged helix transcription factor)，在调控Treg细胞发育中起重要作用。Fontenot研究小组在2003年已证明Foxp3在Treg细胞上特异性表达［7］，且Foxp3在Treg细胞的发育和功能上是必需的。Foxp3不是一个简单的激活信号，因为在CD4+CD25-T细胞激活后不表达Foxp3。Fontenot和Khattri研究小组使用了互补的途径证明Foxp3在CD4+CD25+T细胞发育和功能上的作用。由于Scurfy小鼠发生了Foxp3 基因的突变，导致CD4+T细胞介导的淋巴细胞增殖疾病，表现为恶病质和多器官细胞浸润。人类同源的Foxp3突变可引起人类基因性疾病的免疫失调、内分泌疾病、肠病、X染色体性联综合征（IPEX，也称为X染色体性联自身免疫-变态失调综合征，XLAAD），表现为全面的免疫失调，带有自身免疫性内分泌疾病，早期发作的１型糖尿病和甲状腺炎，且在一些病例证明伴有严重的异位特异反应，包括湿疹、食物超敏反应和嗜酸性炎症。
现已证实小鼠Foxp3 的mRNA及其编码蛋白Scurgy仅特异表达于Treg细胞，而其他CD4+T细胞亚群，包括静息CD4+T细胞、活化的Th1/Th2细胞均极少表达。研究人员发现［8］，高表达Foxp3的转基因小鼠Treg细胞数量增加；Foxp3敲除小鼠活化的CD4+T细胞增多，却缺乏独立的CD4+CD25+T细胞，因而导致自身免疫病的发生。Fehervari等［9］将从正常小鼠分离的Treg细胞注入Foxp3缺陷小鼠体内，结果发现能阻止这种小鼠自身免疫性疾病的发生。以上实验充分表明，Foxp3可调控Treg细胞发育及功能效应。论文发表网
4 CD4+CD25+T细胞与自身免疫性疾病
鉴于Treg对维持机体免疫耐受的关键作用, 不难理解, 其数量和（或）功能的异常必定和疾病的发生发展密切相关。在动物实验中, 如果给小鼠注射抗CD4+CD25+T细胞抗体, 或摘除新生小鼠的胸腺或者敲除Treg发生的关键基因Foxp3, 都会导致实验小鼠发生不同程度的自身免疫性疾病和炎症。另一方面, 提高或增强Treg的数量或功能可防止或抑制许多自身免疫性疾病的发生或发展。Treg与常见自身免疫性疾病关系的研究已较为广泛和深入。
4.1 CD4+CD25+T细胞与胰岛素依赖性糖尿病
胰岛素依赖性糖尿病( IDDM ) 是由于机体识别胰岛细胞的自身抗原, 过度激活的CD4+和CD8+T细胞引起胰岛β细胞的损害, 导致胰岛素分泌不足。来自幼年非肥胖型糖尿病(NOD ) 小鼠的CD4+CD62L+T细胞可以保护小鼠在转输实验中免受来自糖尿病动物致病性T 细胞的影响, 剔除这些细胞则导致糖尿病的发生。这些细胞的保护作用有赖于TGF?β, 因为在转输CD4+CD62L+T细胞时用两种不同的抗TGF?β mAb, 可以消除这种保护作用。Treg与自身免疫性糖尿病的关系已被许多实验证实, 近年来, 基于对Treg的研究, 在糖尿病的治疗方面有一些新的思路。4.1.1 CD28/B7途径维持NOD 小鼠Treg的稳定 CD28/B7是启动T细胞活化的典型共刺激途径, 然而, 早期来源于NOD小鼠的研究却得到了意想不到的结果。CD28基因敲除和B7?1/B7?2基因敲除(CD28KO 和B7?1/B7?2KO ) 的NOD小鼠与对照组相比, 糖尿病的发病率更高且发生更早。用CD28的拮抗剂-鼠CTLA ?4 Ig处理NOD小鼠可以得到相同的结果。进一步研究揭示, CD28/B7途径被破坏的NOD小鼠外周血Treg细胞的数量明显减少。CD28KO小鼠胸腺内Treg也显著减少。正常小鼠注射CTLA?4 Ig, 或同时注射抗B7?1和抗B7?2 mAb后, 小鼠外周血Treg降低60%～ 80%, 说明CD28对维持外周血Treg的稳定有重要作用。实际上, 已证实CD28对Treg在体内的扩增很重要。基于以上数据, 人们试图针对这个重要的共刺激途径设计药物。CD28/B7?2 是NOD病理反应中的主要共刺激途径, 因此, 选择性抑制CD28/B7也许可以提高Treg活性, 减轻病理性T 细胞反应。另外, Treg有克隆无能的特性,在体外不能有效扩增。当抗CD28 mAb介导的共刺激存在时, 可以逆转这种无能的表型, 使Treg的体外扩增成为可能。
4.1.2 抗CD3 mAb刺激Treg扩增治疗１型糖尿病 抗CD3 mAb是较强的免疫抑制剂, 用小剂量抗CD3 mAb治疗NOD小鼠的新发糖尿病, 可以使80%的小鼠获得持久性的疾病豁免, 可以观察到胰腺内浸润淋巴细胞的凋亡和数目下降, 随后大量保护性T 细胞(主要是产生TGF?β和IL?10 的Treg) 进入胰腺［9］,在患者体内也能观察到相同的结果［10］ 。在以后的实验中, 从受试者分离出来的细胞在体外能抑制同种异体的免疫反应。T 细胞在特定的刺激下(如抗?CD3 mAb), 如何使Treg产生以及扩增, 其具体机制尚不明确。
4.1.3 胰岛抗原特异性Treg的扩增及治疗性疫苗 Treg的免疫抑制特性使人们对其诱导免疫耐受产生兴趣, 然而这种细胞在循环中的数量很少, 抗原特征也没有被完全认识, 因此长期以来人们无法在体外扩增有功能的Treg, Tang 等［11］首次采用有效方法扩增了来自NOD 小鼠的抗原特异性Treg。联合应用抗?CD3, 抗?CD28和IL?2使纯化的Treg在体外扩增了200 倍。扩增的Treg具有典型的细胞表型且在体内外能抑制效应性T细胞的功能。输注扩增的Treg于NOD小鼠体内, 可观察到它阻止糖尿病的发展, 逆转糖尿病并长期维持免疫稳定。这种体外扩增的抗原特异性Treg在体内不依赖CD28共刺激分子而长期存活, 但是需要抗原激活其功能。以上研究对临床治疗有重要意义, 设想如果能从发病不久的自身免疫性疾病(如1型糖尿病) 患者体内分离出Treg,经扩增后在疾病活动期回输到患者体内将缓解炎症反应, 还可以联合抗?CD3 抗体或其他药物清除病理性细胞。少量抗原特异性Treg就可以在疾病发生后抑制自身免疫性疾病, 因此, 开发针对器官特异性自身免疫性疾病的治疗性疫苗, 主要依靠鉴定和选择性扩增抗原特异性Treg。许多胰岛特异性T 细胞抗原被确认与人和小鼠糖尿病的发生有关,结合这些抗原表位的MHC 多聚体已经被识别［12］。这些MHC 多聚体反应物可能被用于扩增胰岛特异性Treg。目前进行的工作是从多克隆的细胞群中鉴定抗原特异性Treg, 并应用固定的抗原肽联合MHC 多聚体, 从正常的NOD 小鼠选择性地扩增胰岛抗原特异性Treg。一旦被成功扩增, 这些高活性的细胞被转输到患病的个体, 将逆转病理过程并促进长期耐受。论文发表网
4.2 CD4+CD25+T细胞与系统性红斑狼疮
系统性红斑狼疮( SLE)是多器官损伤的炎症性自身免疫疾病,其发病机制十分复杂。研究表明SLE患者体内存在中枢和外周免疫耐受瓦解，体内自身反应性T细胞直接与疾病的发生和发展密切相关。疾病活动期SLE患者外周血CD4+CD25+调节性T细胞显著低于稳定期患者和正常人，这将有助于通过检测SLE患者外周血CD4+CD25+调节性T细胞来了解患者的疾病活动性。CD4+CD25+T细胞可以通过抑制IL?2的产生来抑制童贞T细胞的活化，或者通过细胞与细胞的直接接触来持久性地抑制CD8+T细胞和NK细胞的细胞毒作用，从而抑制自身免疫性反应［ 13-15 ］。当机体内CD4+CD25+T细胞减少时,其抑制IL?2产生的能力下降,维持免疫耐受的能力降低,导致体内自身活化性T细胞大量增殖。研究也证实SLE患者体内CD4+,CD8+细胞群以及T细胞总数都发生了较大变化，活动期患者CD4+细胞群明显降低，而静止期患者CD8+细胞群显著高于正常人。这可能是因为CD4+CD25+细胞可以通过分泌免疫调节因子(主要有IL?4,IL?10和TGF?β)调节Th1 /Th2 T细胞群的发展来控制自身反应性T细胞和直接对效应T细胞产生作用,当体内CD4+CD25+细胞群比例改变时，势必会引起它分泌的细胞因子失衡，从而导致Th1 /Th2 T细胞群比例失调，同时CD4+CD25+细胞的减少将引起CD4+CD25-细胞的大量增殖，导致CD4+/CD8+T细胞群比例严重紊乱,体液免疫亢进,由此导致SLE的发病。
4.3 CD4+CD25+T细胞与类风湿性关节炎
类风湿性关节炎（RA）是一种以关节滑膜炎为特征、免疫紊乱为主的慢性全身性自身免疫性疾病。Cao等［16］对27例RA患者外周血和关节液中的CD4+CD25+T细胞进行了检测，发现RA患者外周血中CD4+CD25+T细胞数量与正常对照组差异无显著性，但关节液中CD4+CD25+T细胞的数量却明显高于对照组。Van Amelsfort等［17］也证实了RA活动期滑膜液的CD4+CD25+T细胞数量显著高于外周血。进一步研究发现，关节液中的CD4+CD25+T细胞能抑制外周血及关节液中的CD4+CD25+T细胞增生。说明它们是一类具有免疫抑制功能的调节性T 细胞亚群。
CD4+CD25+T细胞对动物胶原性关节炎有抑制作用。通过吸入、口服或静脉注射Ⅱ型胶原，均可使实验动物T细胞分泌IL?2和IFN?γ的水平下降，而IL?10和IFN?β分泌增多，胶原性关节炎症状缓解［18］。说明经过上述3种途径均能诱导小鼠体内产生分泌IL?10和IFN?β的抗原特异性调节性T细胞，这类T细胞自身增生能力下降，却通过分泌抑制性细胞因子使关节炎缓解。
5 结语
CD4+CD25+Treg是一种重要的具有免疫调节作用的T淋巴细胞，它的出现打破了以往对免疫耐受机制的认识，受到了越来越多的关注。CD4+CD25+Treg在体内外进行了广泛的研究，并取得重大进展，但目前尚有许多问题有待进一步研究。对该细胞在自身免疫性疾病中的深入研究将有助于了解机体免疫调节的机制和认识自身免疫性疾病的病理、生理机制，从而使 Treg用于治疗自身免疫性疾病尽早变成现实。论文发表网
【参考文献】
［1］ Sakaguchi S, Sakaguchi N, Asano M, et al. Immunological self?tolerance maintained by activated T cells expressing IL?2 receptor α?chains(CD25). Breakdown of single mechanism of self?tolerance causes various autoimmune disease［J］. J Immunol,1995,155(3):1151-1164.［2］ Sojka DK, Huang YH, Fowell DJ. Mechanisms of regulatory T?cell suppression?a diverse arsenal for a moving target［J］. Immunology, 2008,124(1):13-22.
［3］ Groux HA, O`Garra M, Bigler M, et al . A CD4 T cell subset inhibits anigen?specific T?cell responsives and prevents colitis［J］. Nature, 1997,389(6652):737-742.
［4］ Rafal P, Piofr K, Leszek I. Peptide specificity of thymic selection of CD4+CD25+T cell［J］. J Immunol,2002,168(2):613-620.
［5］ Taams L, Vukmanovic?Stejic M, Salmon M. Immune regulation by CD4+CD25+ regulatory T cells: implications for transplantation tolerance［J］.Trans Immunol,2003,11(3/4):277-285.
［6］ Sakaguchi S .The origin of Foxp3?expressing CD4 regulatory T cells : thymus or periphery［J］.J Clin Invest,2003,112(9):1310-1322.
［7］ Fontenot JD, Gavin MA, Rudensky AY. Foxp3 programs the development and function of CD4+CD25+regulatory T cells［J］.Nat Immunol,2003,4(4):330-336.
［8］ Belghith M, Bluestone JA, Barriot S, et al. TGF?beta?dependent mechanisms mediate restoration of self?tolerance induced by antibodies to CD3 in overt auto?immune diabetes［J］. Nat Med,2003, 9(9): 1202-1208.
［9］ Fehervari Z,Sakaguchi S .Development and function of CD25+CD4+ regulatory T cells［J］.Curr Opin Immunol,2004,16(2):203-208.
［10］ Hering BJ, Kandaswamy R, Harmon JV, et al. Transplantation of cultured islets from two?layer preserved pancreases in type 1 diabetes with anti?CD3 antibody［J］. Am J Transplant, 2004, 4(3):390-401.
［11］ Tang Q, Henriksen KJ,BiM, et al. In vitro?expanded antigen?specific regulatory T cells suppress autoimmune diabetes［J］. Exp Med, 2004, 199(11): 1455-1465.
［12］ Chentoufi AA, Binder NR, Berka N, et al. Advances in type I diabetes associated tolerance mechanisms［J］. Scand J Immunol, 2008, 68(1):1-11.
［13］ Jiang S, Lechler RI. CD4+CD25+regulatory T?cell therapy for allergy, autoimmune disease and transplant rejection［J］. Inflamm Allergy Drug Targets, 2006, 5(4):239-242.
［14］ Roncarolo MG, Battaglia M. Regulatory T?cell immunotherapy for tolerance to self antigens and alloantigens in humans［J］. Nat Rev Immunol, 2007,7(8):585-598.
［15］ Costantino CM, Baecher?Allan CM, Hafler DA. Human regulatory T cells and autoimmunity［J］. Eur J Immunol, 2008, 38(4):921-924.
［16］ Cao D, Malmstrom V,Baecher?Allan C,et al.Isolation and functional characterization of regulatory CD25+CD4+T cells from the target organ of patients with rheumatoid arthritis［J］.Eur J Immunol,2003,33:215-233.
［17］ Van Amelsfort JM,Jacobs KM,Bijlsma JW,et al. CD4+CD25+regulatory T cells in rheumatoid arthritis:differences in the presence, phenotype, and function between peripheral blood and synovial fluid［J］.Arthritis Rheum, 2004,50(9):2775-2785.
［18］ Luross JA, Heaton T,Hirst TR, et al .Escherichia coli heat labile enterotoxin B subunit prevent autoimmune arthritis through induction of regulatory CD4+T cells［J］.Arthritis Rheum, 2002,46(2):1671-1682论文发表网
发给朋友
分享到朋友圈
回顶部