趨化因子受體CCR7在免疫系統(tǒng)中的作用分析,免疫學論文

趨化因子受體CCR7在免疫系統(tǒng)中的作用分析,免疫學論文免疫系統(tǒng)的一個重要特點是能夠對外來病原體產(chǎn)生保衛(wèi)性免疫應答，而對本身及環(huán)境中無害的抗原保持免疫耐受。近來研究表示清楚，趨化因子受體CCR7〔CC-chemokinereceptor7〕通過介入胸腺構造和功能的構建，介導免疫細胞歸巢至淋巴器官〔如初始及調節(jié)性T細胞通過高內皮微靜脈歸巢至引流淋逢迎、穩(wěn)態(tài)及炎異常感覺和狀態(tài)態(tài)下樹突狀細胞通過引流淋巴管進入淋逢迎〕及在淋巴器官內的準確定位，在免疫反響及免疫耐受中發(fā)揮重要作用。1CCR7及其配體CCL19、CCL21CCR7屬于趨化因子受體超家族中的一員，與其他趨化因子受體一樣，是具有7個富含疏水氨基酸的螺旋跨膜區(qū)構造，通過異源三聚體G蛋白及其下游分子調節(jié)信號傳導。CCR7表示出在半成熟和成熟DCs、初始B細胞、T細胞、Treg細胞、特定發(fā)育階段的胸腺細胞、中樞記憶性T細胞、，以及其他非免疫細胞〔如各種各樣的腫瘤細胞〕.CCR7的配體為次級淋巴組織趨化因子〔sec-ondarylymphoidchemokine,SLC〕,即CCL21和EB病毒誘導分子-1趨化因子〔Epstein-Barrvirus-inducedmolecule-1ligandchemokine,ELC〕,即CCL19.CCL19、CCL21均為CC類趨化因子，CCL21通常組成性地高度表示出在周圍淋巴器官胸腺依靠區(qū)高內皮微靜脈〔highendothelialvenule,HEV〕周圍，在淋巴管內皮及T細胞富集區(qū)基質細胞也有不同程度表示出。CCL19主要由淋逢迎副皮質區(qū)基質細胞產(chǎn)生，華而不實已遷至該區(qū)的成熟DCs本身可以分泌CCL19,又成為淋逢迎內ELC的重要來源。相比CCL19,CCL21對T細胞[1]和DCs[2]的趨化性更強。對于同時存在CCL19、CCL21的微環(huán)境，CCL19與CCR7結合后能夠有效促使CCR7磷酸化和內化，使受體對CCL21失敏，而CCL21則無此作用，表示清楚CCL19對CCR7的作用時限比CCL21短[1].2CCR7調節(jié)免疫細胞的遷移2.1樹突狀細胞〔dendriticcells,DCs〕DCs作為哨兵細胞存在于皮膚及呼吸道、消化道、泌尿生殖道的黏膜層中。在感染和炎癥的刺激下，血循環(huán)中的未成熟DCs及其前體進入炎癥部位，通過受體介導的胞吞、吞噬和吞飲等作用攝取環(huán)境中的抗原物質，并逐步發(fā)育成熟，抗原攝取、加工和呈遞能力發(fā)生顯著變化，MHCⅡ類分子、CD80、CD86、CD83等共刺激分子及CCR7表示出上調。隨后負載抗原的DCs在CCR7的介導下通過輸入淋巴管進入淋逢迎，并遷移至T細胞富集區(qū)與T細胞相遇并呈遞抗原，激活初始T細胞進而發(fā)動免疫應答。對plt/plt、CCR7-/-和CCR19-/-模型小鼠研究發(fā)現(xiàn)，CCR7和CCL21對于穩(wěn)態(tài)及炎異常感覺和狀態(tài)態(tài)下DCs歸巢至淋逢迎中起著關鍵作用，而CCL19則可有可無[3-4].CCR7-/-小鼠和野生型小鼠的皮膚和黏膜層中DCs數(shù)量無差異不同，表示清楚CCR7在招募DCs前體進入皮膚和黏膜層中沒有作用。然而，朗格漢斯細胞和真皮DCs不能歸巢至引流淋逢迎、體液免疫誘導延遲、不能誘導遲發(fā)型過敏反響[5].將CCR7-/-小鼠骨髓源性DCs皮下注射或氣管內滴注至野生型小鼠，不能遷移至引流淋逢迎[6],表示清楚DCs本身需要表示出CCR7以歸巢至淋逢迎，而非由于其他類型免疫細胞缺乏CCR7間接影響DCs的歸巢。除此之外，持續(xù)不斷歸巢至淋逢迎的DCs還可通過提供淋巴毒素[7]和血管內皮細胞生長因子[4]促進高內皮微靜脈的構成、成熟和外周血T細胞歸巢至淋逢迎，維持淋逢迎內T細胞再循環(huán)穩(wěn)態(tài)。然而CCR7并非決定DCs趨化特性的唯一因素。CCR7趨化特性的發(fā)揮還遭到DCs對CCR7配體的反響性調節(jié)，包括白三烯、前列腺素E2、DAP12、CD38等炎癥因子對于保持CCR7對其配體的敏感性均是必需的[8-9].這些信號分子可能通過影響CCR7與其配體結合后信號級聯(lián)瀑布的發(fā)生發(fā)揮調節(jié)作用。2.2淋巴細胞包括初始T細胞、Treg細胞及中樞記憶性T細胞在內的大部分T細胞通過高內皮微靜脈進入引流淋逢迎均需要CCR7的介導。在CCR7-/-小鼠中，淋逢迎和派氏集合淋逢迎中T細胞數(shù)量極度減少[5].將CCR7-/-小鼠的T細胞過繼轉移至野生型小鼠中，其不能歸巢至引流淋逢迎和脾臟白髓。而B細胞固然可以由CCR7介導經(jīng)過高內皮微靜脈進入淋逢迎，且過繼轉移至野生型小鼠的CCR7-/-B細胞歸巢至淋逢迎能力受損，但是其淋逢迎歸巢能力并不完全依靠CCR7,CCR7-/-小鼠淋逢迎B細胞數(shù)量正常[10].CCR7不僅僅是淋逢迎歸巢受體，也介入初始T細胞、中樞記憶性CD8+T細胞在血液和淋巴組織之間的再循環(huán)[11].除此之外，CCR7介入效應T細胞從外周組織遷出，并經(jīng)輸入淋巴管進入引流淋逢迎，進而建立免疫記憶能力的經(jīng)過，而CCR7-/-小鼠的效應T細胞則持續(xù)局限于外周組織的炎癥部位[12-13].3CCR7介導免疫細胞在淋逢迎內定向移動和準確定位穩(wěn)態(tài)或炎異常感覺和狀態(tài)態(tài)下，組織中的DCs在CCR7的介導下歸巢并結合至淋巴管內皮上的CCL21[14],此后隨著淋巴流到達淋逢迎被膜下竇，接著再次在CCR7的介導下由被膜下竇遷移到副皮質區(qū)[15].初始T細胞進入淋逢迎后以隨意行走的方式在淋逢迎副皮質區(qū)網(wǎng)狀基質細胞上移動。當CCR7信號刺激加強時，T細胞在淋逢迎T細胞區(qū)的遷移速度提高，遷移范圍增大，因而與上述遷移到副皮質區(qū)的DCs相遇并互相作用的時機增加[15].CCR7和CXCR5一起決定免疫細胞在次級淋巴器官功能微環(huán)境中的定位。初始淋巴細胞進入淋逢迎后，CCR7介導細胞遷移至T細胞區(qū)，而CXCR5介導細胞遷移至B淋巴濾泡[16].濾泡B細胞被激活后，下調CXCR5的表示出而上調CCR7的表示出[17],使得濾泡B細胞短暫遷移至T細胞區(qū)，進而獲得CD4+輔助性T細胞〔TH〕的幫助。在隨后的免疫反響中，產(chǎn)生一小群低表示出CCR7的CD4+CXCR5+TH細胞，這些細胞可遷移至B淋巴濾泡為抗體的產(chǎn)生和免疫球蛋白類型的轉換提供幫助[18].4CCR7在免疫反響和周圍耐受中的作用4.1對病原體和同種異體抗原的反響由于CCR7及其配體對免疫細胞多方面的作用，以及對淋逢迎副皮質區(qū)組織構造的重要性，CCR7-/-小鼠在給予單個形式抗原后觀察到微弱和延遲的適應性免疫反響[5].進一步研究觀察到，在給予CCR7-/-小鼠水皰性口膜炎病毒〔vesicularstomatitisvirus,VSV〕時，抗原水平較高時能產(chǎn)生正常的體液免疫反響，而抗原水平低時，其體液免疫反響功能損害。表示清楚這種不依靠于DCs的CCR7介導的B細胞和TH細胞的互相作用在低抗原水平常發(fā)揮重要作用[19].除此之外，破傷風類毒素反復全身給藥時，CCR7-/-小鼠能夠產(chǎn)生全面完好的細胞免疫反響。以上表示清楚，在抗原水平較高時，CCR7對于誘導免疫反響的重要性下降。CCR7及其配體作為同種異體移植免疫治療靶點備受關注。持續(xù)應用高濃度可溶性或穩(wěn)態(tài)CCL19及CCL21,可通過CCR7影響細胞發(fā)育周期，進而引發(fā)小鼠和人CD4+、CD8+T細胞增殖障礙，減弱同種異體混合淋巴細胞反響[20].全身應用CCL19-IgG可延緩心、腎移植物排擠的發(fā)生，阻止T細胞及DC共定位于次級淋巴器官中，且大大影響Ag誘導的T細胞增殖[21].通過慢病毒轉染間充質干細胞進而上調CCR7的表示出水平，可促進其移植后更有效地歸巢至淋逢迎發(fā)揮免疫調節(jié)作用，進而降低經(jīng)致死劑量照射小鼠骨髓移植后GVHD的發(fā)生率，延長存活時間[22].類似的，CCL21體外預處理的Treg細胞可上調CCR7的表示出，其歸巢至淋逢迎的能力增加，進而與抗原提呈細胞共定位于淋逢迎副皮質區(qū)發(fā)揮免疫調節(jié)作用，誘導同種異體角膜移植免疫耐受[23].由于CCR7介導多種免疫細胞的遷移和功能，其對移植排擠反響影響的研究結果也不盡一樣。在CCR7-/-小鼠同種異體心臟或皮片移植模型中，移植物T細胞浸潤減少[24]、TH1細胞反響性降低[21],進而移植物存活時間稍微延長。然而，由于CCR7的缺陷，致耐受性抗原提呈細胞如漿細胞樣樹突狀細胞歸巢至淋逢迎[25]和Treg細胞遷移至移植物受限[26],均對移植物存活產(chǎn)生不利影響。在用抗CD40L單克隆抗體阻斷共刺激途徑聯(lián)合供者特異性脾細胞輸注誘導同種異體移植耐受的實驗中，主要組織相容性復合體錯配的野生型小鼠之間能成功誘導心臟移植物耐受，而以CCR7-/-小鼠為受體時，由于Treg細胞和類漿細胞樣DCs歸巢至淋逢迎受限，其耐受誘導失敗。選擇性輸入受體來源的CCR7+/+Treg或類漿細胞樣DCs則能顯著延長此誘導方案下移植物存活時間[25].4.2對環(huán)境中抗原的耐受在穩(wěn)態(tài)下，外周DCs〔CD11+MHCⅡhighDC〕不斷攝取本身和外來無害抗原并緩慢地持續(xù)不斷地遷往引流淋逢迎，進而誘導對本身和環(huán)境中無害抗原產(chǎn)生免疫耐受[27].DCs的這種自發(fā)遷移機制仍不清楚，然而這種所謂的半成熟或致耐受性DCs通過引流淋巴管進入淋逢迎完全依靠于CCR7[27].在無菌條件下飼養(yǎng)的野生型小鼠，約2%~4%淋逢迎細胞外表表示出CD11+MHCⅡhigh的DCs標志，而CCR7-/-小鼠則缺乏這群細胞[27].由于負載抗原的DCs不能從腸黏膜固有層遷移至腸系膜淋逢迎，CCR7-/-小鼠不能用卵白蛋白〔OVA〕誘導口服免疫耐受[28].直接吸入或經(jīng)氣管內滴入OVA,CCR7-/-小鼠淋逢迎中同樣存在DCs負載從肺臟來源的可溶性抗原，但不能將之呈遞給CD4+和CD8+T細胞。因而，野生型小鼠能夠誘導全身耐受，而CCR7-/-小鼠則不能[6].在暴露OVA氣溶膠之前，CCR7-/-小鼠氣管內過繼轉移野生型骨髓來源DCs可避免免疫耐受誘導的失敗[6].存在于黏膜層的DCs在穩(wěn)態(tài)下不斷攝取本身及外來無害性抗原并CCR7依靠地呈遞給引流淋逢迎中的T細胞，進而誘導免疫耐受。5CCR7對Treg細胞發(fā)育和功能的作用FOXP3+CD4+CD25+Treg細胞對本身及外來抗原的免疫抑制是外周耐受的有效機制之一。Treg細胞能在CCR7-/-小鼠的胸腺中發(fā)育，并且數(shù)量與野生型小鼠無差異不同[29].CCR7-/-小鼠的Treg細胞在體外抑制T細胞增殖的能力與野生型小鼠相當[29].然而，Treg細胞在體內遷移至淋逢迎及在淋逢迎T細胞區(qū)定位的能力受損，CCR7-/-小鼠的淋逢迎中Treg細胞數(shù)量顯著減少，導致CCR7-/-Treg細胞體內的免疫抑制作用嚴重損害，其帶來的結果比CCR7-/-初始T細胞淋逢迎歸巢障礙更嚴重[29].與野生型相比，CCR7-/-小鼠及plt/plt小鼠均表現(xiàn)出延遲而愈加劇烈的接觸致敏反響[29-30].Treg細胞在淋逢迎內發(fā)揮免疫抑制效應的機制仍存在爭議，可能是多種不同機制共同介入的結果。血循環(huán)中天然存在的Treg細胞均表示出CCR7,在其介導下Treg細胞通過高內皮微靜脈進入淋逢迎并遷移至T細胞區(qū)進而發(fā)揮免疫抑制效應：①與同樣由CCR7介導的攝取抗原并通過引流淋巴管進入淋逢迎的DCs發(fā)生接觸，接受DCs提呈的抗原后增殖[29].②抑制同樣辨別DCs提呈的抗原而引起的Th細胞的增殖。同時，Treg細胞還可通過干擾Th細胞的歸巢及誘導其凋亡而減少Th細胞的數(shù)量[29].產(chǎn)生免疫應答后，淋逢迎中的CCR7配體表示出下調[31],其支持所有CCR7+/+T細胞歸巢和生存的能力缺乏。因而，Treg細胞和Th細胞在淋逢迎中可能存在互相競爭T細胞歸巢和存活的信號，而CCR7配體則可提供這種信號[32].③抑制效應性T細胞的增殖和分化。以上Treg細胞發(fā)揮免疫抑制效應的所有機制，不管是與DCs或T細胞互相作用，均發(fā)生在淋逢迎T細胞區(qū)，因而不可避免的依靠于CCR7介導的Treg細胞、DCs、Th細胞的歸巢。6CCR7對胸腺構造和功能的影響CCR7介入胸腺對骨髓造血祖細胞的招募[33]及特定發(fā)育階段的胸腺細胞的遷移，CCR7-/-小鼠和plt/plt小鼠由于胸腺細胞的遷移受損，其胸腺形態(tài)和構造紊亂、胸腺細胞數(shù)量減少及T細胞發(fā)育不良、TH1/TH2平衡毀壞[34]、陰性選擇受損[35]伴隨中樞耐受的缺失及導致本身免疫性疾病[35].總之，CCR7及其配體CCL19、C