中性粒細(xì)胞在結(jié)核病免疫領(lǐng)域中的相關(guān)研究綜述,免疫學(xué)論文

中性粒細(xì)胞在結(jié)核病免疫領(lǐng)域中的相關(guān)研究綜述,免疫學(xué)論文結(jié)核病是由結(jié)核分枝桿菌(Mycobacteriumtuberculosis,Mtb)感染引起的以呼吸系統(tǒng)感染為主的慢性感染性疾病。由于結(jié)核病導(dǎo)致的組織損傷主要由機(jī)體的免疫系統(tǒng)介導(dǎo),而且在結(jié)核病患者體內(nèi)往往存在Th1型免疫應(yīng)答受抑,Th2型免疫應(yīng)答水平異常升高的現(xiàn)象,結(jié)核病也被以為是一種免疫紊亂性疾病,機(jī)體免疫應(yīng)答的方向和水平在很大程度上決定著結(jié)核病的發(fā)展與轉(zhuǎn)歸。長(zhǎng)期以來,人們圍繞結(jié)核病免疫相關(guān)的T淋巴細(xì)胞(尤其是CD4+的Th1細(xì)胞)、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞(dendriticcells,DC)進(jìn)行了大量研究,并獲得了一些可喜的進(jìn)展。當(dāng)前,為多數(shù)研究者肯定的觀點(diǎn)以為,Th1型免疫應(yīng)答在結(jié)核病的適應(yīng)性免疫應(yīng)答中起關(guān)鍵作用,是介導(dǎo)結(jié)核病保衛(wèi)性免疫的主要群體;巨噬細(xì)胞作為機(jī)體抗Mtb感染的主要免疫效應(yīng)細(xì)胞,在結(jié)核病的保衛(wèi)性免疫應(yīng)答中也發(fā)揮有重要的作用。但是,對(duì)于介入結(jié)核病免疫的另一個(gè)重要的細(xì)胞群體,也是Mtb感染后最先由外周血遷移至感染病灶的細(xì)胞中性粒細(xì)胞即多形核中性粒細(xì)胞(polymorphnuclearneutrophils,PMN)的研究卻明顯滯后。慶幸的是,近年來PMN在結(jié)核病免疫中的作用遭到越來越多的關(guān)注,相關(guān)的研究也獲得了較大進(jìn)展?，F(xiàn)就近年來PMN在結(jié)核病免疫領(lǐng)域中的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。1、Mtb感染經(jīng)過中PMN的變化及功能很早就有研究發(fā)現(xiàn),Mtb感染后PMN會(huì)迅速從外周血遷移至Mtb感染的局部。研究顯示,無論Mtb是經(jīng)血液還是呼吸道途徑感染人體,PMN均會(huì)很快趨化至感染部位(一般在感染后的1~3h內(nèi)到達(dá)感染部位,并在12~24h時(shí)到達(dá)峰值)。PMN到達(dá)感染部位后會(huì)很快活化并吞噬Mtb。由于PMN本身是機(jī)體主要的免疫效應(yīng)細(xì)胞之一,研究者揣測(cè)PMN可能對(duì)于Mtb感染的早期控制有重要作用。Yang等的研究也證實(shí)PMN能在Mtb感染早期迅速吞噬并殺死Mtb,進(jìn)而促進(jìn)Mtb的去除。但同時(shí)也陸續(xù)有研究提示,PMN可能介入了結(jié)核病導(dǎo)致的組織免疫損傷和Mtb慢性感染的活化經(jīng)過。Eum等在活動(dòng)性肺結(jié)核患者的痰標(biāo)本、支氣管肺泡灌洗液和肺組織壞死空洞的周圍均檢測(cè)到大量的PMN,而且,Eum等的研究發(fā)現(xiàn)被PMN吞噬入的Mtb的復(fù)制速度較細(xì)胞外的Mtb還快。在其他疾病模型中的研究也提示,PMN活化后釋放的一些活性酶類會(huì)對(duì)正常組織造成損傷。關(guān)于PMN在Mtb感染經(jīng)過中扮演的詳細(xì)角色,動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究同樣充滿爭(zhēng)議。同樣是利用PMN的特異性單克隆抗體去除Mtb感染動(dòng)物體內(nèi)的PMN,有些研究者發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的疾病進(jìn)展更快、組織病理損傷更為嚴(yán)重,提示PMN有助于機(jī)體控制Mtb的感染;但有的課題組則發(fā)現(xiàn)去除PMN后實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的組織荷菌量較對(duì)照組顯著減少,組織損傷程度明顯下降,動(dòng)物的存活期顯著延長(zhǎng);還有的報(bào)道以為PMN的去除與否對(duì)結(jié)核病的嚴(yán)重程度無明顯影響。由此可見,PMN在結(jié)核病的發(fā)生發(fā)展經(jīng)過中扮演的角色好像一把雙刃劍,它能夠通過吞噬和殺傷效應(yīng)發(fā)揮抗Mtb感染的成效,但同時(shí),活化后的PMN會(huì)通過產(chǎn)生的活性產(chǎn)物造成組織器官的直接損傷,促進(jìn)結(jié)核病的進(jìn)展,可以能通過誘導(dǎo)過度的炎癥性反響導(dǎo)致病理性免疫應(yīng)答,進(jìn)而對(duì)組織器官造成間接損傷。對(duì)于患者最終的臨床表現(xiàn)以及上述研究結(jié)果出現(xiàn)的爭(zhēng)議,當(dāng)前揣測(cè)可能與PMN浸潤(rùn)的數(shù)量、感染機(jī)體整體的免疫學(xué)狀態(tài)、以及感染宿主的遺傳背景有關(guān)。總之,當(dāng)前對(duì)PMN在結(jié)核病免疫中發(fā)揮的功能的認(rèn)識(shí)還很不全面,對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)的研究勢(shì)在必行。2、PMN對(duì)Mtb的吞噬及殺傷作用當(dāng)前的研究發(fā)現(xiàn)PMN主要通過兩種機(jī)制介導(dǎo)對(duì)Mtb的吞噬:直接辨別和調(diào)理作用。直接辨別機(jī)制主要通過形式辨別受體介導(dǎo)。華而不實(shí),Toll樣受體2(Toll-likereceptor2,TLR2)和TLR4的作用非常關(guān)鍵。除此之外,補(bǔ)體受體3、補(bǔ)體受體4以及甘露糖結(jié)合凝集素等也在PMN辨別Mtb的經(jīng)過中發(fā)揮重要作用。除了直接辨別,PMN還能通過調(diào)理作用辨別和吞噬Mtb,研究提示這種作用與抗分枝桿菌抗體相關(guān),如deValliere等的研究發(fā)現(xiàn),注射BCG疫苗的志愿者體內(nèi)的PMN吞噬BCG的能力明顯加強(qiáng)。但當(dāng)前,對(duì)介入Mtb調(diào)理作用的詳細(xì)抗體并不是很清楚。研究發(fā)現(xiàn),PMN吞噬Mtb后會(huì)迅速活化,產(chǎn)生大量活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)和抗菌肽等殺菌物質(zhì),并通過脫顆粒作用釋放大量顆粒酶,但對(duì)于PMN對(duì)Mtb的殺菌能力當(dāng)前仍存大很大爭(zhēng)議。如Yang等的研究提示PMN能通過NADPH氧化酶介導(dǎo)產(chǎn)生大量ROS,對(duì)被吞噬的Mtb進(jìn)行有效地殺傷,姜麗娜等研究發(fā)現(xiàn)IL-12能加強(qiáng)PMN吞噬和殺傷Mtb的活性,但Corleis等的研究則發(fā)現(xiàn)活化PMN產(chǎn)生的ROS不僅不能殺傷Mtb,還會(huì)導(dǎo)致PMN的壞死,進(jìn)而促進(jìn)Mtb的免疫逃逸。Corleis等的研究同時(shí)發(fā)現(xiàn),這種逃逸機(jī)制與Mtb攜帶的差異區(qū)1(regionofdifference1,RD1)基因產(chǎn)物相關(guān),若敲除RD1基因,Mtb則不能誘導(dǎo)PMN壞死且能被PMN殺傷。除此之外,還有的研究提示PMN可能被Mtb脅迫,成為Mtb向遠(yuǎn)處組織播散的特洛伊木馬。通過對(duì)上述研究進(jìn)行分析能夠發(fā)現(xiàn),造成這些矛盾結(jié)果的原因可能與PMN免疫效應(yīng)作用的多樣性、感染宿主及Mtb菌株的遺傳背景等有關(guān)。如Yang等的研究主要從PMN與巨噬細(xì)胞的互相作用方面,討論P(yáng)MN在斑馬魚結(jié)核性肉芽腫構(gòu)成早期的免疫保衛(wèi)作用。而Corleis等的研究則以純化的人外周血PMN為研究對(duì)象,討論離體的人源性PMN對(duì)不同毒力Mtb的殺傷作用。因而這些研究固然都以PMN為研究主體,但研究所采用的PMN的來源、遺傳背景、所處環(huán)境等均有差異,效應(yīng)檢測(cè)時(shí)間及采用的感染菌株也不一樣。對(duì)PMN在結(jié)核病發(fā)生、發(fā)展經(jīng)過中的作用進(jìn)行系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)的研究將有助于客觀、全面地了解PMN在結(jié)核病免疫中的功能。3、Mtb感染經(jīng)過中PMN的免疫調(diào)節(jié)作用長(zhǎng)期以來,人們以為PMN僅僅作為一種吞噬細(xì)胞,在Mtb感染的早期介入抗結(jié)核病的固有免疫應(yīng)答,因而較早期的研究大都局限在PMN對(duì)Mtb的吞噬和殺傷能力的討論方面,在很大程度上限制了人們對(duì)PMN在抗結(jié)核病免疫中的認(rèn)識(shí)。然而當(dāng)前越來越多的證據(jù)顯示,PMN在抗結(jié)核病免疫中的作用遠(yuǎn)非先前以為的那樣簡(jiǎn)單,其不僅介入了Mtb感染早期的固有免疫應(yīng)答,也介入了結(jié)核病適應(yīng)性免疫的誘導(dǎo)和調(diào)節(jié),對(duì)結(jié)核病免疫的發(fā)展有重要影響。已有的研究顯示,PMN在Mtb感染經(jīng)過中發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)的途徑和機(jī)制至少包括下面幾個(gè)方面。3.1分泌細(xì)胞因子研究發(fā)現(xiàn),感染Mtb后PMN可分泌一系列細(xì)胞因子,如IL-8、IL-10、IL-12、腫瘤壞死因子-(tumornecrosisfactor,TNF-)、巨噬細(xì)胞炎性蛋白1、單核細(xì)胞趨化蛋白1等。通過這些細(xì)胞因子,PMN至少可通過下面2種機(jī)制介入結(jié)核病免疫的調(diào)節(jié):誘導(dǎo)或趨化更多的其他免疫細(xì)胞至感染部位。如PMN產(chǎn)生的IL-8、巨噬細(xì)胞炎性蛋白1和單核細(xì)胞趨化蛋白1等是多種炎性細(xì)胞的趨化因子,可吸引更多炎性細(xì)胞到感染灶部位。調(diào)節(jié)其他免疫細(xì)胞的分化方向和活化水平。如IL-12是經(jīng)典的Th1型細(xì)胞因子,可誘導(dǎo)初始T淋巴細(xì)胞向Th1方向分化;TNF-是介導(dǎo)結(jié)核病保衛(wèi)性免疫的關(guān)鍵細(xì)胞因子之一,可促進(jìn)巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞等的活化,在機(jī)體去除和控制Mtb感染的應(yīng)答經(jīng)過有重要的調(diào)節(jié)作用。Swant等通過建立PMN和巨噬細(xì)胞的共培養(yǎng)體系發(fā)現(xiàn),感染了Mtb的PMN可分泌大量TNF-,當(dāng)采用特異性單克隆抗體中和PMN分泌的TNF-后,巨噬細(xì)胞的活化水平明顯下降,直接證實(shí)了PMN產(chǎn)生的TNF-可促進(jìn)巨噬細(xì)胞的活化。除此之外,有研究證實(shí),Mtb感染后病灶局部微環(huán)境中的IL-10主要來源于PMN。一方面,這些IL-10可能在限制機(jī)體的免疫病理反響方面發(fā)揮作用,但另一方面又可能抑制巨噬細(xì)胞對(duì)Mtb的反響性,并限制機(jī)體的獲得性免疫應(yīng)答。3.2通過釋放細(xì)胞內(nèi)容物介入對(duì)其他免疫細(xì)胞的調(diào)控PMN發(fā)生活化后可通過脫顆粒作用釋放大量的細(xì)胞內(nèi)容物,如彈性蛋白酶、乳鐵蛋白、堿性磷酸酶、抗菌肽、人中性粒細(xì)胞多肽(humanneutrophilpeptides,HNP)等。近年的研究發(fā)現(xiàn),這些釋放至胞外的生物活性物質(zhì)除直接介入殺菌作用外,還可能作用于周圍的免疫細(xì)胞,介入抗結(jié)核病免疫的調(diào)節(jié)。如Tan等的研究發(fā)現(xiàn),發(fā)生凋亡的PMN可被鄰近的巨噬細(xì)胞吞噬,并將其攜帶的HNP等殺菌物質(zhì)釋放至巨噬細(xì)胞中,顯著加強(qiáng)巨噬細(xì)胞殺滅Mtb的能力。其后,利用PMN釋放的亞組分進(jìn)行的研究進(jìn)一步肯定了這種作用。如體外研究證實(shí),PMN釋放的游離HNP可被巨噬細(xì)胞和DC吞噬,而吞噬HNP后,巨噬細(xì)胞對(duì)Mtb的殺菌能力明顯加強(qiáng),DC提呈Mtb抗原、激活抗原特異性T細(xì)胞的功能也獲得很大提高。隨后,研究證實(shí)PMN釋放的乳鐵蛋白同樣能加強(qiáng)抗原提呈細(xì)胞對(duì)分枝桿菌抗原的提呈功能,促進(jìn)特異性T細(xì)胞的活化和增殖。同樣,PMN釋放的顆粒酶也能被巨噬細(xì)胞攝取,加強(qiáng)巨噬細(xì)胞殺傷和去除Mtb的能力。如Jena等研究發(fā)現(xiàn),PMN的嗜苯胺藍(lán)顆粒被巨噬細(xì)胞吞噬后能加強(qiáng)巨噬細(xì)胞內(nèi)Mtb吞噬體與溶酶體的融合水平,大大加強(qiáng)巨噬細(xì)胞對(duì)Mtb的殺傷能力。因而,通過釋放的顆粒酶和HNP等生物活性物質(zhì)調(diào)節(jié)其他免疫細(xì)胞的功能也是PMN介入結(jié)核病免疫的重要機(jī)制之一。3.3通過直接接觸調(diào)控其他免疫細(xì)胞的功能人體試驗(yàn)及動(dòng)物模型中的研究均已證實(shí),CD4+T細(xì)胞介導(dǎo)的Th1型免疫應(yīng)答在結(jié)核病的保衛(wèi)性免疫中起主要作用,是機(jī)體去除或控制Mtb的主要獲得性免疫機(jī)制。但對(duì)活動(dòng)性結(jié)核病患者的研究同時(shí)發(fā)現(xiàn),T細(xì)胞免疫應(yīng)答可能也介入了結(jié)核病的組織免疫損傷。因而,適度的T細(xì)胞免疫應(yīng)答對(duì)控制Mtb的感染至關(guān)重要,但對(duì)于怎樣維持這種精到準(zhǔn)確的免疫平衡當(dāng)前我們?nèi)匀徊皇呛芮宄?。根?jù)當(dāng)前公認(rèn)的免疫雙信號(hào)學(xué)講,T細(xì)胞的活化需要2個(gè)信號(hào)系統(tǒng)共同介入。第一信號(hào)由抗原提呈細(xì)胞(antigenpresentingcell,APC)外表的MHC/Ag復(fù)合物與T細(xì)胞抗原辨別受體(Tcellreceptor,TCR)/CD3結(jié)合后提供,第二信號(hào)則由APC上的共刺激分子與T細(xì)胞上相應(yīng)的受體結(jié)合后介導(dǎo)。研究證明,T細(xì)胞接觸MHC/Ag復(fù)合物后可能產(chǎn)生2種截然不同的后果:增殖、分化為不同的效應(yīng)細(xì)胞;無反響性或凋亡。這2種結(jié)果的出現(xiàn)以及T細(xì)胞分化的方向主要決定于APC所傳遞的共刺激信號(hào)。因而,APC外表共刺激分子的類型和表示出水平對(duì)T細(xì)胞免疫應(yīng)答的性質(zhì)及強(qiáng)度至關(guān)重要。而近年的研究發(fā)現(xiàn),在PMN中同樣表示出有APC相關(guān)的外表分子和共刺激分子。如AbiAbdallah等的研究發(fā)現(xiàn),在體外與T細(xì)胞進(jìn)行混合培養(yǎng)后,小鼠PMN可同時(shí)高表示出MHCⅡ類分子和共刺激分子如CD80和CD86,具備專職APC的雙信號(hào)系統(tǒng)表型。以O(shè)VA激發(fā)小鼠PMN后,PMN可高效處理OVA抗原并通過MCHⅡ類分子依靠的方式將OVA肽抗原提呈給OVA特異性的T細(xì)胞,啟動(dòng)抗原特異性Th1和Th17細(xì)胞的免疫應(yīng)答,證實(shí)PMN可發(fā)揮專職APC的類似功能。McNab等發(fā)現(xiàn),活動(dòng)性肺結(jié)核病人的PMN外表程序性死亡配體1(programmeddeathligand-1,PD-L1)表示出顯著升高,由于PD-L1與T細(xì)胞外表程序性死亡分子1(programmeddeath-1,PD-1)結(jié)合后,產(chǎn)生共抑制信號(hào),抑制T細(xì)胞增殖分化和細(xì)胞因子的分泌。因而,揣測(cè)PD-L1升高可能是結(jié)核病的一種致病因素。除了通過共刺激分子調(diào)控T細(xì)胞的分化和活性外,研究發(fā)現(xiàn)PMN還能通過其他直接接觸的方式介入其他免疫細(xì)胞的功能調(diào)控。如Hedlund等的研究發(fā)現(xiàn),與直接用Mtb感染DC相比,采用感染Mtb的PMN與DC混合培養(yǎng)能更有效地促進(jìn)DC成熟,極大提高DC提呈Mtb抗原的能力。該研究同時(shí)發(fā)現(xiàn),這種促進(jìn)DC細(xì)胞成熟的作用依靠于感染Mtb的PMN與DC細(xì)胞的直接接觸,華而不實(shí)DC特異性細(xì)胞間黏附分子-3-結(jié)合非整合素分子(dendri