趨化因子受體CCR7在免疫系統(tǒng)中的作用分析,免疫學(xué)論文

趨化因子受體CCR7在免疫系統(tǒng)中的作用分析,免疫學(xué)論文免疫系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)是能夠?qū)ν鈦?lái)病原體產(chǎn)生保衛(wèi)性免疫應(yīng)答，而對(duì)本身及環(huán)境中無(wú)害的抗原保持免疫耐受。近來(lái)研究表示清楚，趨化因子受體CCR7〔CC-chemokinereceptor7〕通過(guò)介入胸腺構(gòu)造和功能的構(gòu)建，介導(dǎo)免疫細(xì)胞歸巢至淋巴器官〔如初始及調(diào)節(jié)性T細(xì)胞通過(guò)高內(nèi)皮微靜脈歸巢至引流淋逢迎、穩(wěn)態(tài)及炎異常感覺(jué)和狀態(tài)態(tài)下樹突狀細(xì)胞通過(guò)引流淋巴管進(jìn)入淋逢迎〕及在淋巴器官內(nèi)的準(zhǔn)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(gè)富含疏水氨基酸的螺旋跨膜區(qū)構(gòu)造，通過(guò)異源三聚體G蛋白及其下游分子調(diào)節(jié)信號(hào)傳導(dǎo)。CCR7表示出在半成熟和成熟DCs、初始B細(xì)胞、T細(xì)胞、Treg細(xì)胞、特定發(fā)育階段的胸腺細(xì)胞、中樞記憶性T細(xì)胞、，以及其他非免疫細(xì)胞〔如各種各樣的腫瘤細(xì)胞〕.CCR7的配體為次級(jí)淋巴組織趨化因子〔sec-ondarylymphoidchemokine,SLC〕,即CCL21和EB病毒誘導(dǎo)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(nèi)皮微靜脈〔highendothelialvenule,HEV〕周圍，在淋巴管內(nèi)皮及T細(xì)胞富集區(qū)基質(zhì)細(xì)胞也有不同程度表示出。CCL19主要由淋逢迎副皮質(zhì)區(qū)基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生，華而不實(shí)已遷至該區(qū)的成熟DCs本身可以分泌CCL19,又成為淋逢迎內(nèi)ELC的重要來(lái)源。相比CCL19,CCL21對(duì)T細(xì)胞[1]和DCs[2]的趨化性更強(qiáng)。對(duì)于同時(shí)存在CCL19、CCL21的微環(huán)境，CCL19與CCR7結(jié)合后能夠有效促使CCR7磷酸化和內(nèi)化，使受體對(duì)CCL21失敏，而CCL21則無(wú)此作用，表示清楚CCL19對(duì)CCR7的作用時(shí)限比CCL21短[1].2CCR7調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的遷移2.1樹突狀細(xì)胞〔dendriticcells,DCs〕DCs作為哨兵細(xì)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(jìn)入炎癥部位，通過(guò)受體介導(dǎo)的胞吞、吞噬和吞飲等作用攝取環(huán)境中的抗原物質(zhì)，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(diào)。隨后負(fù)載抗原的DCs在CCR7的介導(dǎo)下通過(guò)輸入淋巴管進(jìn)入淋逢迎，并遷移至T細(xì)胞富集區(qū)與T細(xì)胞相遇并呈遞抗原，激活初始T細(xì)胞進(jìn)而發(fā)動(dòng)免疫應(yīng)答。對(duì)plt/plt、CCR7-/-和CCR19-/-模型小鼠研究發(fā)現(xiàn)，CCR7和CCL21對(duì)于穩(wěn)態(tài)及炎異常感覺(jué)和狀態(tài)態(tài)下DCs歸巢至淋逢迎中起著關(guān)鍵作用，而CCL19則可有可無(wú)[3-4].CCR7-/-小鼠和野生型小鼠的皮膚和黏膜層中DCs數(shù)量無(wú)差異不同，表示清楚CCR7在招募DCs前體進(jìn)入皮膚和黏膜層中沒(méi)有作用。然而，朗格漢斯細(xì)胞和真皮DCs不能歸巢至引流淋逢迎、體液免疫誘導(dǎo)延遲、不能誘導(dǎo)遲發(fā)型過(guò)敏反響[5].將CCR7-/-小鼠骨髓源性DCs皮下注射或氣管內(nèi)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(xì)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(guò)提供淋巴毒素[7]和血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子[4]促進(jìn)高內(nèi)皮微靜脈的構(gòu)成、成熟和外周血T細(xì)胞歸巢至淋逢迎，維持淋逢迎內(nèi)T細(xì)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(duì)CCR7配體的反響性調(diào)節(jié)，包括白三烯、前列腺素E2、DAP12、CD38等炎癥因子對(duì)于保持CCR7對(duì)其配體的敏感性均是必需的[8-9].這些信號(hào)分子可能通過(guò)影響CCR7與其配體結(jié)合后信號(hào)級(jí)聯(lián)瀑布的發(fā)生發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。2.2淋巴細(xì)胞包括初始T細(xì)胞、Treg細(xì)胞及中樞記憶性T細(xì)胞在內(nèi)的大部分T細(xì)胞通過(guò)高內(nèi)皮微靜脈進(jìn)入引流淋逢迎均需要CCR7的介導(dǎo)。在CCR7-/-小鼠中，淋逢迎和派氏集合淋逢迎中T細(xì)胞數(shù)量極度減少[5].將CCR7-/-小鼠的T細(xì)胞過(guò)繼轉(zhuǎn)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(xì)胞固然可以由CCR7介導(dǎo)經(jīng)過(guò)高內(nèi)皮微靜脈進(jìn)入淋逢迎，且過(guò)繼轉(zhuǎn)移至野生型小鼠的CCR7-/-B細(xì)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(xì)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(xì)胞、中樞記憶性CD8+T細(xì)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(yīng)T細(xì)胞從外周組織遷出，并經(jīng)輸入淋巴管進(jìn)入引流淋逢迎，進(jìn)而建立免疫記憶能力的經(jīng)過(guò)，而CCR7-/-小鼠的效應(yīng)T細(xì)胞則持續(xù)局限于外周組織的炎癥部位[12-13].3CCR7介導(dǎo)免疫細(xì)胞在淋逢迎內(nèi)定向移動(dòng)和準(zhǔn)確定位穩(wěn)態(tài)或炎異常感覺(jué)和狀態(tài)態(tài)下，組織中的DCs在CCR7的介導(dǎo)下歸巢并結(jié)合至淋巴管內(nèi)皮上的CCL21[14],此后隨著淋巴流到達(dá)淋逢迎被膜下竇，接著再次在CCR7的介導(dǎo)下由被膜下竇遷移到副皮質(zhì)區(qū)[15].初始T細(xì)胞進(jìn)入淋逢迎后以隨意行走的方式在淋逢迎副皮質(zhì)區(qū)網(wǎng)狀基質(zhì)細(xì)胞上移動(dòng)。當(dāng)CCR7信號(hào)刺激加強(qiáng)時(shí)，T細(xì)胞在淋逢迎T細(xì)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(zhì)區(qū)的DCs相遇并互相作用的時(shí)機(jī)增加[15].CCR7和CXCR5一起決定免疫細(xì)胞在次級(jí)淋巴器官功能微環(huán)境中的定位。初始淋巴細(xì)胞進(jìn)入淋逢迎后，CCR7介導(dǎo)細(xì)胞遷移至T細(xì)胞區(qū)，而CXCR5介導(dǎo)細(xì)胞遷移至B淋巴濾泡[16].濾泡B細(xì)胞被激活后，下調(diào)CXCR5的表示出而上調(diào)CCR7的表示出[17],使得濾泡B細(xì)胞短暫遷移至T細(xì)胞區(qū)，進(jìn)而獲得CD4+輔助性T細(xì)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(xì)胞，這些細(xì)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(zhuǎn)換提供幫助[18].4CCR7在免疫反響和周圍耐受中的作用4.1對(duì)病原體和同種異體抗原的反響由于CCR7及其配體對(duì)免疫細(xì)胞多方面的作用，以及對(duì)淋逢迎副皮質(zhì)區(qū)組織構(gòu)造的重要性，CCR7-/-小鼠在給予單個(gè)形式抗原后觀察到微弱和延遲的適應(yīng)性免疫反響[5].進(jìn)一步研究觀察到，在給予CCR7-/-小鼠水皰性口膜炎病毒〔vesicularstomatitisvirus,VSV〕時(shí)，抗原水平較高時(shí)能產(chǎn)生正常的體液免疫反響，而抗原水平低時(shí)，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(dǎo)的B細(xì)胞和TH細(xì)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(fēng)類毒素反復(fù)全身給藥時(shí)，CCR7-/-小鼠能夠產(chǎn)生全面完好的細(xì)胞免疫反響。以上表示清楚，在抗原水平較高時(shí)，CCR7對(duì)于誘導(dǎo)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(diǎn)備受關(guān)注。持續(xù)應(yīng)用高濃度可溶性或穩(wěn)態(tài)CCL19及CCL21,可通過(guò)CCR7影響細(xì)胞發(fā)育周期，進(jìn)而引發(fā)小鼠和人CD4+、CD8+T細(xì)胞增殖障礙，減弱同種異體混合淋巴細(xì)胞反響[20].全身應(yīng)用CCL19-IgG可延緩心、腎移植物排擠的發(fā)生，阻止T細(xì)胞及DC共定位于次級(jí)淋巴器官中，且大大影響Ag誘導(dǎo)的T細(xì)胞增殖[21].通過(guò)慢病毒轉(zhuǎn)染間充質(zhì)干細(xì)胞進(jìn)而上調(diào)CCR7的表示出水平，可促進(jìn)其移植后更有效地歸巢至淋逢迎發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，進(jìn)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(zhǎng)存活時(shí)間[22].類似的，CCL21體外預(yù)處理的Treg細(xì)胞可上調(diào)CCR7的表示出，其歸巢至淋逢迎的能力增加，進(jìn)而與抗原提呈細(xì)胞共定位于淋逢迎副皮質(zhì)區(qū)發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，誘導(dǎo)同種異體角膜移植免疫耐受[23].由于CCR7介導(dǎo)多種免疫細(xì)胞的遷移和功能，其對(duì)移植排擠反響影響的研究結(jié)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(xì)胞浸潤(rùn)減少[24]、TH1細(xì)胞反響性降低[21],進(jìn)而移植物存活時(shí)間稍微延長(zhǎng)。然而，由于CCR7的缺陷，致耐受性抗原提呈細(xì)胞如漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞歸巢至淋逢迎[25]和Treg細(xì)胞遷移至移植物受限[26],均對(duì)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(xì)胞輸注誘導(dǎo)同種異體移植耐受的實(shí)驗(yàn)中，主要組織相容性復(fù)合體錯(cuò)配的野生型小鼠之間能成功誘導(dǎo)心臟移植物耐受，而以CCR7-/-小鼠為受體時(shí)，由于Treg細(xì)胞和類漿細(xì)胞樣DCs歸巢至淋逢迎受限，其耐受誘導(dǎo)失敗。選擇性輸入受體來(lái)源的CCR7+/+Treg或類漿細(xì)胞樣DCs則能顯著延長(zhǎng)此誘導(dǎo)方案下移植物存活時(shí)間[25].4.2對(duì)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(lái)無(wú)害抗原并緩慢地持續(xù)不斷地遷往引流淋逢迎，進(jìn)而誘導(dǎo)對(duì)本身和環(huán)境中無(wú)害抗原產(chǎn)生免疫耐受[27].DCs的這種自發(fā)遷移機(jī)制仍不清楚，然而這種所謂的半成熟或致耐受性DCs通過(guò)引流淋巴管進(jìn)入淋逢迎完全依靠于CCR7[27].在無(wú)菌條件下飼養(yǎng)的野生型小鼠，約2%~4%淋逢迎細(xì)胞外表表示出CD11+MHCⅡhigh的DCs標(biāo)志，而CCR7-/-小鼠則缺乏這群細(xì)胞[27].由于負(fù)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(dǎo)口服免疫耐受[28].直接吸入或經(jīng)氣管內(nèi)滴入OVA,CCR7-/-小鼠淋逢迎中同樣存在DCs負(fù)載從肺臟來(lái)源的可溶性抗原，但不能將之呈遞給CD4+和CD8+T細(xì)胞。因而，野生型小鼠能夠誘導(dǎo)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(nèi)過(guò)繼轉(zhuǎn)移野生型骨髓來(lái)源DCs可避免免疫耐受誘導(dǎo)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(lái)無(wú)害性抗原并CCR7依靠地呈遞給引流淋逢迎中的T細(xì)胞，進(jìn)而誘導(dǎo)免疫耐受。5CCR7對(duì)Treg細(xì)胞發(fā)育和功能的作用FOXP3+CD4+CD25+Treg細(xì)胞對(duì)本身及外來(lái)抗原的免疫抑制是外周耐受的有效機(jī)制之一。Treg細(xì)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(wú)差異不同[29].CCR7-/-小鼠的Treg細(xì)胞在體外抑制T細(xì)胞增殖的能力與野生型小鼠相當(dāng)[29].然而，Treg細(xì)胞在體內(nèi)遷移至淋逢迎及在淋逢迎T細(xì)胞區(qū)定位的能力受損，CCR7-/-小鼠的淋逢迎中Treg細(xì)胞數(shù)量顯著減少，導(dǎo)致CCR7-/-Treg細(xì)胞體內(nèi)的免疫抑制作用嚴(yán)重?fù)p害，其帶來(lái)的結(jié)果比CCR7-/-初始T細(xì)胞淋逢迎歸巢障礙更嚴(yán)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(xì)胞在淋逢迎內(nèi)發(fā)揮免疫抑制效應(yīng)的機(jī)制仍存在爭(zhēng)議，可能是多種不同機(jī)制共同介入的結(jié)果。血循環(huán)中天然存在的Treg細(xì)胞均表示出CCR7,在其介導(dǎo)下Treg細(xì)胞通過(guò)高內(nèi)皮微靜脈進(jìn)入淋逢迎并遷移至T細(xì)胞區(qū)進(jìn)而發(fā)揮免疫抑制效應(yīng)：①與同樣由CCR7介導(dǎo)的攝取抗原并通過(guò)引流淋巴管進(jìn)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(xì)胞的增殖。同時(shí)，Treg細(xì)胞還可通過(guò)干擾Th細(xì)胞的歸巢及誘導(dǎo)其凋亡而減少Th細(xì)胞的數(shù)量[29].產(chǎn)生免疫應(yīng)答后，淋逢迎中的CCR7配體表示出下調(diào)[31],其支持所有CCR7+/+T細(xì)胞歸巢和生存的能力缺乏。因而，Treg細(xì)胞和Th細(xì)胞在淋逢迎中可能存在互相競(jìng)爭(zhēng)T細(xì)胞歸巢和存活的信號(hào)，而CCR7配體則可提供這種信號(hào)[32].③抑制效應(yīng)性T細(xì)胞的增殖和分化。以上Treg細(xì)胞發(fā)揮免疫抑制效應(yīng)的所有機(jī)制，不管是與DCs或T細(xì)胞互相作用，均發(fā)生在淋逢迎T細(xì)胞區(qū)，因而不可避免的依靠于CCR7介導(dǎo)的Treg細(xì)胞、DCs、Th細(xì)胞的歸巢。6CCR7對(duì)胸腺構(gòu)造和功能的影響CCR7介入胸腺對(duì)骨髓造血祖細(xì)胞的招募[33]及特定發(fā)育階段的胸腺細(xì)胞的遷移，CCR7-/-小鼠和plt/plt小鼠由于胸腺細(xì)胞的遷移受損，其胸腺形態(tài)和構(gòu)造紊亂、胸腺細(xì)胞數(shù)量減少及T細(xì)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(dǎo)致本身免疫性疾病[35].總之，CCR7及其配體CCL19、C