同济医大 Zhou Jie(周洁)综述
摘要 CD4+CD25+T细胞是CD4+调节性T细胞的一个亚群,在诱导自身耐受、维持T细胞自稳、防止自身免疫病以及抗移植排斥中都起着重要作用。其作用机制可能通过细胞间直接接触和/或抑制性细胞因子。现在已证实在人体内存在这种细胞。
关键词 CD4+CD25+T细胞 免疫耐受 移植排斥
经典的免疫学理论认为,免疫系统的一个重要功能是识别"自我"和"非我",因而成熟的淋巴细胞可以识别外来抗原并与之反应,但并不与自身抗原反应。这对于抵抗外来侵略以及维持自身内环境稳定,都有着极为重要的意义。建立这种识别功能的基本机制,就在于淋巴细胞在胸腺中的发育。
尽管胸腺的阴性选择克隆清除了自身反应性T细胞,并建立了机体的自身耐受,然而仍然有一部分自身反应性T细胞逃脱了这一过程,并与机体的某些保护性机制建立了一个微妙的平衡,从而形成自身耐受(self-tolerance)。最初观点认为,这些机制主要包括T细胞无能以及T细胞忽视。然而,这些引发耐受的被动性机制并不完全充足,直到CD4+CD25+T细胞的发现。
1. CD4+CD25+ T细胞概述
早在上个世纪60年代末70年代初,就有实验证明调节性(或称抑制性)T细胞在阻止器官特异性自身免疫反应中有着非常重要的作用(1)。在这些实验中,3天大的小鼠胸腺切除术(d3Tx)后产生器官特异性自身免疫疾病,而且每只小鼠不止一个器官患病。更为重要的是,1天和7天大的小鼠胸腺切除术后,不会患自身免疫疾病。而3天大的小鼠胸切除术后在它成长到10至15天,给予胸腺移植,便会完全抑止自身免疫病。这些实验提出了如下假设,即小鼠自身反应性T细胞出生3天内从胸腺中产生,而几天后,胸腺中又产生了一群抑止性细胞(suppressor T-cell)来调控自身反应性T细胞。
尽管这些理论给自身免疫的产生提供了一个新的理论依据,然而人们并未找到得以将抑止性T细胞与其他T细胞区分开来的细胞表面标志,直到Sakaguchi等发现在普通的成鼠中将近10%的外周CD4+T细胞表达IL-2受体分子,即CD25分子,而这些细胞与小鼠的免疫耐受有关,他们称之为天然调节性T细胞(natural regulatory T cells)。在实验中,他们预处理裸鼠CD4+T细胞,并使其不表达CD25分子,然后将这种细胞接种于同系裸鼠,结果所有受体鼠都发生了显著的组织学和血清学自身免疫反应,如甲状腺炎、肾上腺炎、胃炎等等,有的小鼠甚至发生类似移植物抗宿主反应的消耗性疾病。然而在一定时间内,给这群小鼠重新输入CD4+CD25+T细胞,则可以抑止这些自身免疫病的发生。同时,进行了同种异体皮肤移植或是给予异种蛋白免疫后的小鼠,接种了CD25+T细胞后,显示出对皮肤或蛋白的高免疫应答,而重输CD4+CD25+T细胞后,则使应答恢复正常。这些实验有效地证明了CD4+CD25+T细胞通过下调针对外来抗原或自身抗原的免疫应答水平,来维持自身耐受。而这一过程,都是非抗原特异性的(2)。
综上所述,天然调节性T细胞为调节性T细胞中的一个独特谱系,细胞表型为CD4+CD25+,出生后3天开始产生,在小鼠占外周CD4+T细胞的10%,在人约占5-15%,具有天然的无能及抑止能力 (3)。在与CD4+CD25-T细胞的混合培养中,可以抑止后者的增殖。它在诱导维持自身耐受、维持T细胞自稳、防止自身免疫疾病、抗移植排斥以及甚至在加强对肿瘤的免疫应答中都起着重要作用(4-5)。
2.CD4+CD25+T细胞作用机制
关于CD4+CD25+T细胞的作用机制,尚存在很多争议,下面是主要的几个观点。
有资料表明CD4+CD25+T细胞产生与调节相关的抑制性细胞因子如IL-10(6), TGF-?等。它们不产生IL-2,但是在体外或体内实验中,它们需要外源性IL-2来生长繁殖。在体外对于超抗原的实验研究中发现,它们抵抗克隆清除,但是可以通过无能导致耐受。另外,它们对于凋亡的敏感性以及抵抗性,可能是它们导致耐受或产生致病性机制的根源(7)。
另有体外实验表明CD4+CD25+T通过抑止效应细胞的IL-2的产生来抑止其增殖(8)。其机制可能与淋巴细胞的无能相关基因(GRAIL)上调有关,而异常的无能相关基因可作为IL-2的负调节物(9)。
近来有研究发现,体内细胞的功能通过细胞表面表达的CTLA-4/CD152分子发送信号得以实现(10-11)。
还有观点认为,CD4+CD25+T细胞诱导和维持对于异种抗原的耐受是通过封闭协同刺激讯号CD40L/CD40或CD28(CTLA-4)/B7得以实现的(12)。
然而有其它资料表明(13),在自身免疫疾病中,天然调节性T细胞介导的保护机制不需要抑制性的细胞因子,如IL-4,IL-10,或者TGF-?。同时,在体外实验中,CD4+CD25+T细胞可以强烈抑制CD8+以及CD4+T细胞的活化。这种抑制作用可能有赖于细胞间的直接接触,是非细胞因子依赖性的T-T细胞相互作用。CD4+CD25+T细胞通过它们的TCR活化产生抑制性效应器细胞,而后者可以非特异性抑制CD4+或CD8+T细胞活化。这些抑制效应功能活化不需要CD28/CTLA-4分子与CD80/CD86分子介导的协同刺激讯号。
因而,天然调节性T细胞的许多具体作用机制仍然有待阐明。
3.CD4+CD25+T细胞与移植
前面所说的自身反应性T细胞与机体保护性机制建立平衡,形成自身耐受。然而当机体调控出现一点偏差,自身耐受平衡被打破,就会导致自身免疫。所以CD4+CD25+T细胞对自身免疫病,肿瘤免疫以及移植耐受起着重要的作用。在这里,主要谈谈它对移植耐受的影响。
现在,我们主要通过T细胞特异性免疫抑止剂环孢素A,或者使用单克隆抗体封闭CD4分子来建立移植耐受。而这种耐受可以通过CD4+T细胞从耐受供体转移到受体。
而CD4+CD25+T细胞在移植耐受中也起到重要作用(14)。例如,从正常小鼠体内除去CD4+CD25+T细胞可以加强排斥,并降低移植物的存活(2)。相反的,给予缺乏T细胞的移植术后小鼠接种同系CD4+CD25+T和处女T细胞,移植物存活时间明显延长。在体外MLR中,异源刺激下,CD4+CD25+T细胞可以有效地抑制CD4+T细胞和CD8+T细胞的增殖性反应。另外,运用异源性刺激细胞以及高剂量的IL-2,在体外可以扩增异体抗原特异性CD4+CD25+T细胞(3)。
对于异体器官移植物,可以在啮齿类实验动物中通过给予非清除性CD4以及CD8单克隆抗体治疗,来诱导免疫耐受。已有体外实验克隆出针对人类移植物抗原的CD4+T细胞亚群(15),结果表明,与Th1或Th2克隆引起耐受相反,CD4+CD25+T细胞通过过继性转移(adoptive transfer)诱导耐受。
另外,最新资料表明,体外输入活性扩增的CD4+CD25+T细胞可以抑制GVHD,这对于骨髓移植有着重要意义(16)。
因此,与调节自身反应性T细胞类似,CD4+CD25+T细胞可以调控异源的反应性T细胞。而且,加强CD4+CD25+T细胞介导的免疫调节可以建立异体移植物耐受。然而,单克隆抗体和环孢素A诱导的移植物耐受过程是否也由CD4+CD25+T细胞决定还有待确定。
5.小结与展望
现在已经在人类淋巴组织内找到CD4+CD25+T细胞,并且证实其功能与鼠类亚群极其相似,并且提出天然调节性T细胞以未成熟形式离开胸腺,在外周获得活性(17-19)。
越来越多的证据表明,CD4+CD25+T细胞在人类体内对诱导和维持免疫耐受起着重要作用。深入研究CD4+CD25+T细胞,可以帮助我们我们阐述耐受形成机制,并为临床移植耐受的诱导和建立提供更新更好的方案。
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