調節(jié)性T細胞參與結核分枝桿菌免疫逃逸的機制與意義

CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞參與結核分枝桿菌免疫逃逸的機制與意義汕大一附院摘要:感染結核分枝桿菌,機體通過特異性與非特異性免疫反應有助于控制病原菌播散,但不能將其徹底清除.特異性免疫中細胞免疫在清除結核分枝桿菌感染中起著重要作用,包括抗原特異性CD4+Th1和CD8+T細胞反應以及高水平的細胞因子IL-2與IFN-丫。人體內存在多種調節(jié)性T細胞，其中CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞具有獨特的免疫功能,有研究表明,CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞在參與結核分枝桿菌免疫逃逸中起重要作用?本文就CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞的免疫特性及在結核分枝桿菌感染中意義和作用機制等研究進展作一綜述。關鍵詞結核分枝桿菌免疫逃逸CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞細胞因子綜述目前，結核病仍是世界人均患病率和死亡率最高的傳染?、牛澜缧l(wèi)生組織(WHO)在2009年全球結核控制報告中指出:根據2007年統(tǒng)計數(shù)據顯示，中國結核病發(fā)病病例及耐藥性結核病例數(shù)在全世界196個國家和地區(qū)中排名第二⑵.機體在清除結核分枝桿菌感染中,CD4+Th1及CD8+T細胞介導的細胞免疫及其分泌的細胞因子如IL-2與IFN-y起重要作用⑶,有研究發(fā)現(xiàn)，轉移因子FoxP3表達陽性的CD4+CD25+調節(jié)性T細胞通過細胞與細胞作用以及分泌或促分泌細胞因子如白介素10(IL-10)或轉移生長因子卩(TGF)-卩能抑制機體對結核分枝桿菌的免疫作用，有利于分枝桿菌的潛伏與播散⑷.本文就CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞的分化和免疫特性，以及在慢性結核分枝桿菌感染中的意義和作用機制等研究進展進行綜述如下：一.CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞的分化、免疫特性CD4+CD25+調節(jié)性T細胞(regulatoryTcell,Treg)在參加維持機體免疫平衡中起重要作用，根據免疫來源，可分為兩類:天然Treg(naturallyoccurredregulatoryTcell,nTreg)和獲得性Treg。叉狀頭／翅膀狀螺旋轉錄因子(forkhead/wingedhelixtranscriptionfactor，F(xiàn)oxp3)屬于Foxhead(forkheadboxP3)轉錄因子家族，其結構主要包含F(xiàn)oxhead結構域、一個含C2H2的鋅指結構和一個亮氨酸拉鏈，是nTreg的標志物⑸。Fontenot等⑹通過實驗發(fā)現(xiàn),Foxp3mRNA的表達量在活化的CD4+CD25+T細胞中是CD4+CD25-T細胞的40倍。同時，Treg表面的其他高表達分子，如CD25,CTLA-4,GITR,CCR8,HLA-DR等,在活化的記憶T細胞也可表達,只有Foxp3特異表達于天然Trego因此,不能簡單的將CD4+CD25+的T細胞稱為Treg,應當認為只有Foxp3+的CD4+CD25+的T細胞才是Treg,可以將檢測Foxp3作為判定Treg的手段。CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞主要通過細胞與細胞直接作用以及分泌或促分泌細胞因子發(fā)揮免疫抑制作用。CederbomL等研究發(fā)現(xiàn)［7］，CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞主要是通過直接或間接作用于APC而發(fā)揮對其他效應細胞抑制作用：抑制細胞因子產生和分泌、下調共刺激分子和粘附分子的表達、抑制細胞增殖、誘導細胞失能、通過促進細胞凋亡而清除效應細胞,甚至還能轉化效應T細胞為調節(jié)性T細胞。CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞的細胞因子調節(jié)機制主要通過IL-10、TGF-卩和IL-2等細胞因子發(fā)揮重要作用。體內實驗發(fā)現(xiàn)某些細胞因子特別是IL-10和TGF-B，直接或間接參與了CD4+CD25+T細胞的抑制作用，活化的CD4+CD25+T細胞高水平表達TGF-B，使用抗TGF-B抗體可以部分消除其對靶細胞的抑制作用，而且TGF-B基因剔除小鼠體內的CD4+CD25+T細胞不能阻止小鼠結腸炎的發(fā)生［11］.HelmutJ等［12］發(fā)現(xiàn)IL-10基因剔除小鼠或IL-10受體封閉后的小鼠，其CD4+CD25+T細胞的作用受到抑制，可以完全清除感染的碩大利什曼原蟲，同時喪失抗再感染的伴隨免疫力.Setoguchi只等［8］認為IL-2是天然CD4+CD25+調節(jié)性T細胞發(fā)揮外周穩(wěn)定作用必不可少的，抗IL-2的單克隆抗體可選擇性減少胸腺和外周血中Foxp3+CD25+CD4+T細胞的數(shù)目，同時，F(xiàn)eng等［9］研究發(fā)現(xiàn)CD4+CD25+調節(jié)性T細胞分泌IL-10、TGF-卩的水平明顯高于效應T細胞，并且以分泌IL-10的方式對效應T細胞的抑制作用更明顯。CD4+CD25+FOXP3+在體內分化與免疫調節(jié)功能過程如下圖［10］：A+BAniigert-Te4)l!鋼円口出商+uniqueWipn白Ie—A+BAniigert-Te4)l!鋼円口出商+uniqueWipn白Ie—Thymus-derlwednjiluraUy?occurringCQ4+FqxpS+C1D25+TrsgceitsCdtularccinladlIL-10TGF-P1IHO、 TGF-SilInducedCD4+Tregcells(JTregJFig.1.nTregandiTregCD4+cellscontrolTcellresponses.二.CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞與結核分枝桿菌感染CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞與疾病的研究已經越來越深入。女口CD4+CD25+Treg在自身免疫性疾病、腫瘤、移植耐受等起重要作用［13,14,15］。近年來，CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞在慢性感染性疾病中的研究越發(fā)受到重視，研究顯示，在多種病原體的慢性感染中，女瘧原蟲、利什曼原蟲和HIV等，都能夠誘導宿主上調表達CD4+CD25+Treg細胞口6,l7」8】,CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞通過分泌以及誘導分泌某些細胞因子如IL-10和TGF-卩，直接或間接抑制抗原特異性CD4+T細胞反應，下調Thl的功能，而去除CD4+CD25+調節(jié)性T細胞，能夠有效降低病原菌的感染率［17,18］.對結核分枝桿菌感染的研究中，HougardyJM［l9］通過實驗,對健康對照者、潛伏期結核分枝桿菌感染者以及活動期結核病患者外周血CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞研究發(fā)現(xiàn)，活動期結核病患者外周血CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞水平顯著上調，同時，表達低水平的IFN-丫，體外實驗發(fā)現(xiàn)，活動期結核病患者CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞抑制T細胞介導抗結核反應明顯強于健康對照組及潛伏期結核菌感染者。Ribeiro-RodriguesR等［20］和Guyot-RevolV等［21］的研究指出，活動期肺結核患者外周血CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞明顯高于健康對照組，同時，高表達IL-10、TGF-卩，在有效抗結核治療6個月后，CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞、IL-10、TGF-卩水平均明顯下降。此外，QINXJ［22］通過實驗,在肺外結核,炎癥部位和病變組織(如胸水、腹水)也得出相同的實驗數(shù)據。在動物模型中用強毒力結核分枝桿菌株HN878感染小鼠,早期的Th1細胞反應迅速被下調，并伴隨出現(xiàn)CD4+CD25+FoxP3+CD223+IL-10+Treg細胞反應［23］?以上實驗結果均提示，CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞在結核分枝桿菌感染以及抵抗機體抗結核免疫反應過程起重要作用.三.分枝桿菌誘導CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞上調產生免疫逃逸的可能機制結核分枝桿菌是一種胞內寄生菌，可借助復雜的“逃逸”機制來逃避機體的免疫清除并能在細胞內長時間存活,其誘導CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞上調的機制不是很清楚，可能與以下機制有關.1.IL-2的作用機制近年來，有研究結果發(fā)現(xiàn)［28］,受結核分枝桿菌感染患者，外周血CD4+T細胞分泌IL-2(Inte-rleukin2,IL-2)水平在活動性結核病的不同臨床時期不同，未治療前水平最高，隨有效治療,IL-2分泌水平逐漸下降?在RobertoBiselli［29］指出，在結核病活動期，血清中IL-2水平上調,且該指標有利于區(qū)別潛伏期結核病?那么結核病活動期CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞水平上調，可能與IL-2水平上調有關.IL-2在CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞的發(fā)生、發(fā)育、遷移和維持中所起的作用?MalekTR等的研究發(fā)現(xiàn)［24］,IL-2或IL-2受體缺陷的小鼠胸腺或外周CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞的數(shù)量大為減少,SetoguchiR的研究指出［25］,IL-2單克隆抗體可使CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞的比例及數(shù)量均下降，F(xiàn)oxp3表達下調.CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞的活化增殖需要IL-2的參與，這一點受到普遍認同。在體外，加入IL-2的CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞對效應細胞的抑制活性是預先加入IL-2抗體組的20倍［26］.IL-2可能與IL-2Ra結合，然后通過STAT5進行信號傳導，從而調節(jié)Treg的增殖與功能。STAT5是IL-2信號途徑的重要分子,SnowJW等研究發(fā)現(xiàn)［27］,與IL-2受體卩亞基缺陷小鼠的表現(xiàn)相似,STAT5A/5B缺陷小鼠可發(fā)生嚴重的多臟器累及的自身免疫紊亂，并且體內CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞的數(shù)量也大為減少。2.結核菌相關的分子位點與TLRs的作用機制隨著Toll樣受體(Toll21ikereceptors,TLRs)的發(fā)現(xiàn)及深入研究，發(fā)現(xiàn)TLRs在天然免疫和獲得性免疫中發(fā)揮關鍵作用，在結核病保護性免疫反應中的作用倍受關注?KaishoT［30］，結核菌相關的TLRs配體分子位點包括脂蛋白(19kD脂蛋白)、磷脂酰肌醇甘露聚糖(phosphatidylinositolmannan,PIM)、阿拉伯甘露聚糖脂(lipoarabinomannan,LAM)等。據Caramalho等［31］報道,小鼠的CD4+CD25+Treg細胞選擇性表達Toll樣受體，如TLR4、TLR5、TLR7和TLR8。在體內用LPS刺激后，能夠促進CD4+CD25+Treg細胞的增殖，且存活時間延長，即使在缺乏APC的情況下也能增強該細胞的抑制效應。Garg等［32］研究指出,結核分枝桿菌通過其組成部分阿拉伯脂多糖以及PBE2途徑誘導CD4+CD25+Treg細胞表達上調。3?樹突狀細胞的作用機機制樹突狀細胞(dendriticcell，DC)包括幼稚型樹突狀細胞(immaturedendriticcell，iDC)和成熟型樹突狀細胞(maturedendriticcell,mDC)。低表達MHC-II、CD80、CD86分子是iDC的表型特點，而在mDC表面，這些分子是高表達的。DC是最有效的抗原呈遞細胞,能夠攝取外來物質,包括結核分枝桿菌(M.TB),并將其呈遞給效應性淋巴細胞，激發(fā)宿主對抗病原微生物感染的免疫反應.DC-SIGN(DC-specificC-typelectin,DC-特異C型凝集素)是DC細胞上重要的受體,DCs通過DC-SIGN和細菌細胞壁成份ManLAM(Mannose-lipoarabinomannan)的相互作用來捕獲和內吞BCG(M.bovisbacillusCalmette-Guerin).實驗表明，有DC-SIGN特異的抗體作用能阻止MTB感染DCs,結核分枝桿菌ManLAM的結合阻止DCs受刺激后的成熟［33］.可以看出，分枝桿菌將DC-SIGN作為侵入DCs的靶點，使DCs不能完全成熟，不能殺滅病原體，為細菌提供潛伏場所,有利于細菌進一步入侵［34］.Hanekom等研究［35］表明，受結核分枝桿菌感染的DCs表達CD14、CD25、CD40、CD80、CD83、CD86、MHCI、MHCII和CCR7下降，出現(xiàn)成熟受抑.iDC可能參與了CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞的發(fā)生、維持與活化。NOD小鼠可發(fā)生自身免疫性1型糖尿病。將NOD小鼠的樹突狀細胞分離出來，在體外，通過針對CD40、CD80、CD86轉錄復合物的反義寡合苷酸，下調這些分子的表達，然后回輸給NOD小鼠，發(fā)現(xiàn)其體內天然Treg的數(shù)量增加了［36］.活動期結核病患者外周血CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞水平上調，可能與分枝桿菌感，引起DCs成熟障礙機制有關?分枝桿菌感染DCs后抑制其成熟可能是細胞逃避機體免疫反應的一種機制?4.HBHA的可能作用機制肝素結合血凝素(Hpparin-bindingHaemagglutinin,HBHA)是結核分枝桿菌分泌的黏附素.它是由致病性結核分枝桿菌產生的一種糖蛋白，分子量為28kDa，主要表達于細菌表面，參與細胞間的相互作用,結核分枝桿菌hbha基因編碼的HBHA蛋白能啟動紅細胞的凝集，誘導分枝桿菌的凝集.研究證實[37],HBHA介導的黏附作用是針對于非吞噬細胞,這種黏附依賴于通過HBHA賴氨酸豐富的碳末端功能區(qū)與非吞噬細胞(如上皮細胞等)上含硫酸乙酰肝素的受體結合，從而介導肺結核和肺外播散性結核的發(fā)生[38].但HBHA在結核病中介導的免疫作用研究較少.ChantalM等[39]研究指出，以HBHA作為抗原刺激結核病病人與健康者，發(fā)現(xiàn)，健康者對HBHA的反應明顯高于結核病患者,T與B淋巴細胞對HBHA的刺激，產生特異性HBHAIFN-r明顯高于結核病病人.HBHA是否對CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞的免疫作用，以及其機制尚不清楚，有待進一步研究。四.展望CD4+CD25+FoxP3+調節(jié)性T細胞是一群表型和功能特異的T細胞亞群，在體內外均能誘導產生免疫耐受，其參與結核分枝桿菌的免疫調控機理尚不清，有待進一步研究，如果能夠通過抑制調節(jié)性T細胞的增生和分化或阻斷其調控途徑，或許能夠阻斷分枝桿菌誘導的免疫逃逸作用，為臨床結核分枝桿菌感染的免疫治療尋找一條新途徑.參考文獻.WorldHealthOrganization:WHOannualreportonglobalTBcontrol—summary.WklyEpidemiolRec2003;78:122—128.WHO,世衛(wèi)組織2009年報告?全球結核病控制：流行病學、戰(zhàn)略、供資.⑶.FlynnJA,ChanR.Ituberculosis.AnnuRevImmunol.2001;19:93—129.[4].BoehmerH.MechanismsofsuppressimmunologybysuppressorTcells.[J]Nat.Immunol.2005.6:338—344.⑸.BachJF.RegulatoryTcellsunderscrutiny.[J]NatRevImmunol,2003;3:189—198FontenotJD，GavinMA，RudenskyAY.Foxp3programsthedevelopmentandfunctionofCD4+CD25+regulatoryTcells.[J]NatImmunol,2003;4:330—336..CederbomL，HallH，IvarsF.CD4+CD25+regulatoryTcellsdownregulatecostimulatorymoleculesonantigen-presentingcells.[J].EurJImmunol，2000，30(6):1538-1543..SetoguchiR，HoriS，TakahashiT，etal.HomeostaticmaintenanceofnaturalFoxp3+CD25+CD4+regulatoryTcellsbyinterleukinIL-2andinductionofautoimmunediseasebyIL-2neutralization.[J]JExpMed，2005，201(5):723-735..FengNH,WuF,WuJ,etal.ImmunologymechanismofCD4+CD25+TregulatorycellsactingoneffectorTcells.[J].JournalofNanjingMedicaluniversity,200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