沈 林，張 燕 綜述，王昌敏 審校

(1.新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市第一人民醫(yī)院 830011；2.新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院，烏魯木齊 830000)

·綜 述·

微環(huán)境成分對(duì)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞特征的影響研究進(jìn)展

沈 林1，張 燕1綜述，王昌敏2審校

(1.新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市第一人民醫(yī)院 830011；2.新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院，烏魯木齊 830000)

T淋巴細(xì)胞亞群；細(xì)胞因子類；預(yù)后；綜述

調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg細(xì)胞)是CD4+T細(xì)胞中具有抑制功能的細(xì)胞亞群，典型的Treg細(xì)胞表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子叉頭蛋白3(FOXP3)，并且FOXP3基因座Treg細(xì)胞特異性脫甲基化區(qū)(TSDR)出現(xiàn)脫甲基化現(xiàn)象。FOXP3基因座TSDR脫甲基化是Treg細(xì)胞穩(wěn)定、高表達(dá)FOXP3的基礎(chǔ)，對(duì)維持Treg細(xì)胞的抑制功能發(fā)揮關(guān)鍵作用。其他的Treg細(xì)胞標(biāo)志物包括高親和力白細(xì)胞介素2受體(IL-2R)α鏈(CD25)、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4(CTLA-4)，以及白細(xì)胞介素7受體(IL-7R)α鏈(CD127)等[1]。CD4+CD25+FOXP3+Treg細(xì)胞可分為兩類，即胸腺來源Treg細(xì)胞(tTreg細(xì)胞)和外周血來源Treg細(xì)胞(pTreg細(xì)胞)。tTreg細(xì)胞和pTreg細(xì)胞具有相似的細(xì)胞表型，并且二者均具有重要的免疫調(diào)節(jié)功能。由于Treg細(xì)胞具有重要的免疫調(diào)節(jié)功能，因此是多種免疫反應(yīng)相關(guān)疾病的治療靶點(diǎn)[2]。Treg的功能與其所在微環(huán)境中細(xì)胞因子、代謝產(chǎn)物等成分密切相關(guān)。本文就微環(huán)境成分對(duì)Treg細(xì)胞生物學(xué)特征的影響研究進(jìn)展綜述如下。

1 細(xì)胞因子

1.1 細(xì)胞因子對(duì)tTreg的影響 tTreg細(xì)胞在胸腺中的發(fā)育與T細(xì)胞受體(TCR)、CD28和細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路密切相關(guān)，其中最為重要的是通過γ鏈傳遞細(xì)胞信號(hào)的多種細(xì)胞因子。雖然IL-2能夠?yàn)镃D25+FOXP-tTreg細(xì)胞向CD25+FOXP3+tTreg細(xì)胞分化提供重要的誘導(dǎo)信號(hào)，但同時(shí)也需要白細(xì)胞介素15(IL-15)的參與[3]。有研究顯示，γ鏈細(xì)胞因子缺乏時(shí)，機(jī)體無法產(chǎn)生Treg細(xì)胞，但I(xiàn)L-2、IL-15缺乏小鼠模型體內(nèi)仍可產(chǎn)生少量的Treg[4]。由此可見，能夠通過γ鏈傳遞細(xì)胞信號(hào)的細(xì)胞因子可替代IL-2、IL-15誘導(dǎo)tTreg細(xì)胞的產(chǎn)生。除了γ鏈細(xì)胞因子以外，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGF-β)也與tTreg細(xì)胞的產(chǎn)生密切相關(guān)。小鼠模型研究顯示，胸腺細(xì)胞凋亡后，胸腺巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(DCs)、上皮細(xì)胞均可分泌TGF-β，誘導(dǎo)Treg細(xì)胞表達(dá)FOXP3，從而誘導(dǎo)tTreg細(xì)胞的產(chǎn)生[5]。然而，上述胸腺細(xì)胞凋亡現(xiàn)象僅發(fā)生于小鼠出生后。因此，小鼠出生3 d后才可從其體內(nèi)檢出tTreg細(xì)胞。該機(jī)制是否參與人體內(nèi)tTreg細(xì)胞的產(chǎn)生尚未明確，但有研究證實(shí)可從剛出生的新生兒體內(nèi)檢出tTreg細(xì)胞，說明就人類而言，有可能在胎兒體內(nèi)已有tTreg細(xì)胞的產(chǎn)生[6]。

1.2 細(xì)胞因子對(duì)pTreg的影響 細(xì)胞因子對(duì)pTreg細(xì)胞的產(chǎn)生亦有重要作用。小鼠模型研究結(jié)果顯示，TGF-β、IL-2均與CD4+CD25-FOXP3+T細(xì)胞分化為CD4+CD25+FOXP3+pTreg細(xì)胞密切相關(guān)[7]。然而，TGF-β在其中發(fā)揮的作用可能最為重要。促炎性細(xì)胞因子，例如白細(xì)胞介素1β(IL-1β)、白細(xì)胞介素6(IL-6)、白細(xì)胞介素21(IL-21)等則可抑制TGF-β誘導(dǎo)的FOXP3表達(dá)，并通過增強(qiáng)維甲酸相關(guān)核孤兒受體γt(RORγt)的表達(dá)，促進(jìn)輔助性T細(xì)胞17(Th17)細(xì)胞的產(chǎn)生[8]。

細(xì)胞因子具有誘導(dǎo)幼稚CD4+T細(xì)胞分化為體外FOXP3+Treg(iTreg細(xì)胞)的作用，因此細(xì)胞因子在疾病治療中的應(yīng)用日益受到重視。TGF-β、IL-2可通過TCR信號(hào)通路誘導(dǎo)小鼠表達(dá)FOXP3，但人體內(nèi)的T細(xì)胞僅瞬時(shí)表達(dá)FOXP3，而且，雖然TGF-β和IL-2可誘導(dǎo)人CD4+T細(xì)胞表達(dá)FOXP3，但T細(xì)胞中的TSDR仍處于甲基化狀態(tài)，無法轉(zhuǎn)化為功能穩(wěn)定的Treg細(xì)胞[9]。與此同時(shí)，關(guān)于經(jīng)上述方法誘導(dǎo)形成的Treg細(xì)胞是否具有確切的免疫抑制功能也有不同報(bào)道[10]。尤其需要的是，細(xì)胞體外培養(yǎng)基的消耗和細(xì)胞殺傷效應(yīng)可導(dǎo)致非特異性效應(yīng)，進(jìn)而難以對(duì)Treg細(xì)胞免疫抑制功能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行正確的分析。因此，相比功能分析實(shí)驗(yàn)，細(xì)胞TSDR甲基化狀態(tài)分析更能有效反映iTreg細(xì)胞的功能狀態(tài)。TGF-β對(duì)小鼠和人類pTreg細(xì)胞在體內(nèi)的分化具有重要作用，但其中必定需要其他相關(guān)微環(huán)境因素的輔助作用。

活化的人類Treg細(xì)胞高表達(dá)隱性TGF-β，且同時(shí)表達(dá)隱性相關(guān)肽，并與細(xì)胞表面跨膜蛋白糖蛋白A主導(dǎo)重復(fù)序列相結(jié)合。因此，Treg細(xì)胞可通過分泌TGF-β，不斷刺激pTreg細(xì)胞的生成，而Treg細(xì)胞的這一功能可能與存在于動(dòng)物移植實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷摹案腥拘阅褪堋爆F(xiàn)象密切相關(guān)[11]。黏膜DCs表達(dá)整合素αvβ8，而整合素αvβ8可將細(xì)胞外的隱性TGF-β轉(zhuǎn)化為活性TGF-β。因此，黏膜DCs可能參與了腸組織pTreg細(xì)胞的分化，進(jìn)而對(duì)維持腸組織的自身穩(wěn)態(tài)具有重要作用。

在人體內(nèi)，僅僅依靠TGF-β無法誘導(dǎo)功能狀態(tài)穩(wěn)定的Treg細(xì)胞的大量產(chǎn)生，例如全反式維甲酸(ATRA)、雷帕霉素均在誘導(dǎo)Treg細(xì)胞產(chǎn)生方面具有重要的輔助作用。DCs可產(chǎn)生大量的ATRA，可增強(qiáng)TGF-β誘導(dǎo)產(chǎn)生pTreg的作用[12]。在ATRA和TGF-β的聯(lián)合作用下，輸注至人體內(nèi)的iTreg細(xì)胞具有免疫抑制功能，但其功能狀態(tài)與TSDR甲基化狀態(tài)的關(guān)系尚未明確。雷帕霉素則不僅可增強(qiáng)TGF-β誘導(dǎo)FOXP3表達(dá)的作用，也可增強(qiáng)Treg細(xì)胞的體外穩(wěn)定性[13]。

1.3 細(xì)胞因子對(duì)Treg細(xì)胞自生穩(wěn)態(tài)的影響 IL-2在維持Treg細(xì)胞自身穩(wěn)態(tài)方面具有重要作用。IL-2的刺激上調(diào)髓細(xì)胞性白血病細(xì)胞分化蛋白1(MCL1)的表達(dá)，而MCL1作為促存活蛋白，能夠中和FOXP3誘導(dǎo)產(chǎn)生的促凋亡蛋白，即Bcl-2相互作用細(xì)胞死亡介導(dǎo)因子(BIM)所具有的誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用。因此，IL-2可間接維持Treg細(xì)胞的存活。IL-2可增強(qiáng)小鼠體內(nèi)Treg細(xì)胞的存活能力，抑制促凋亡蛋白[含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3(Caspase-3)]的表達(dá)[14]。此外，IL-2也可通過誘導(dǎo)FOXP3 的表達(dá)維持Treg細(xì)胞的功能。

IL-2可促進(jìn)Treg分化為具有促炎性反應(yīng)功能的效應(yīng)細(xì)胞。例如，IL-2與Treg細(xì)胞結(jié)合后產(chǎn)生的刺激信號(hào)可促進(jìn)GATA結(jié)合蛋白3(GATA3)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)。雖然GATA3被認(rèn)為是Th2細(xì)胞的細(xì)胞系特異性蛋白，但GATA3同樣也具有上調(diào)FOXP3蛋白表達(dá)的作用。因此，IL-2在維持Treg細(xì)胞功能方面具有重要作用。

雖然尚未明確細(xì)胞因子能否通過γ鏈信號(hào)通路取代IL-2在pTreg細(xì)胞生成、存活中的作用，但已有研究證實(shí)，存在于小鼠皮膚組織的Treg細(xì)胞和隨著時(shí)間推移不斷增多的Treg細(xì)胞均依賴于IL-7和IL-15維持細(xì)胞自身穩(wěn)態(tài)[15]。在IL-15的刺激作用下，人Treg細(xì)胞可不斷增殖，但I(xiàn)L-7對(duì)人Treg細(xì)胞的作用機(jī)制尚未完全明確，因?yàn)槿薚reg細(xì)胞不表達(dá)IL-7受體(IL-7R)α鏈。

2 代謝產(chǎn)物

機(jī)體微環(huán)境中的食物代謝產(chǎn)物對(duì)Treg細(xì)胞的分化和功能也有重要的影響。關(guān)于食物代謝產(chǎn)物對(duì)Treg細(xì)胞的影響，主要涉及維生素A和維生素D。

2.1 維生素A ATRA是維生素A在人體內(nèi)具有生物活性的主要代謝產(chǎn)物，對(duì)pTreg細(xì)胞的分化具有重要作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，體內(nèi)的ATRA主要由表達(dá)CD103的黏膜DCs產(chǎn)生[16]。黏膜DCs同樣也表達(dá)整合素αvβ8，而整合素αvβ8誘導(dǎo)隱性TGF-β轉(zhuǎn)化為活性 TGF-β。因此，黏膜DCs對(duì)FOXP3+細(xì)胞具有協(xié)同誘導(dǎo)作用，可誘導(dǎo)FOXP3+細(xì)胞表達(dá)腸組織歸巢標(biāo)記物，例如CC趨化因子受體9(CCR9)和整合素α4β7。在人體內(nèi)，全反式維甲酸(ATRA)可反饋?zhàn)饔糜贒Cs，使其能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生具有腸組織歸巢活性的Treg1細(xì)胞和能夠分泌白細(xì)胞介素10(IL-10)的FOXP3-Treg細(xì)胞。經(jīng)DCs誘導(dǎo)產(chǎn)生的Treg1細(xì)胞具有體外免疫抑制活性，表達(dá)腸組織歸巢標(biāo)記物CCR9 和整合素α4β7，并具有分泌干擾素γ(IFN-γ)的功能。

2.2 維生素D 維生素D 可結(jié)合表達(dá)于免疫細(xì)胞表面的維生素D受體，因此是重要的免疫調(diào)節(jié)劑。 進(jìn)入人體內(nèi)的維生素D可經(jīng)代謝作用產(chǎn)生鈣三醇，而鈣三醇可誘導(dǎo)FOXP3+Treg細(xì)胞和IL-10分泌性Treg細(xì)胞的產(chǎn)生，從而抑制Th17細(xì)胞的產(chǎn)生。此外，鈣三醇可誘導(dǎo)Treg細(xì)胞表達(dá)皮膚組織和炎癥組織歸巢受體，且TGF-β可促進(jìn)鈣三醇誘導(dǎo)產(chǎn)生FOXP3+Treg細(xì)胞的作用[17]。鈣二醇作為維生素D的另一種代謝產(chǎn)物，具有促進(jìn)DCs誘導(dǎo)產(chǎn)生抑制性IL-10、IFN-γ分泌性Treg1細(xì)胞的作用。

3 短鏈脂肪酸(SCFAs)

雖然不同個(gè)體間的體內(nèi)微生物菌群有一定差異，但多數(shù)個(gè)體腸道中的細(xì)菌為擬桿菌門和厚壁菌門細(xì)菌。由于人體腸道中具有大量的厭氧菌菌群，且腸道保持低氧濃度水平，因此人體腸道中微生物代謝以發(fā)酵作用和厭氧呼吸為主[18]。食物中的碳水化合物經(jīng)發(fā)酵作用后，生成氣體、有機(jī)酸，包括SCFAs乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽。近側(cè)結(jié)腸是發(fā)生發(fā)酵反應(yīng)的主要場(chǎng)所，因此此處的SCFAs濃度最高，而在外周血中，僅乙酸鹽可以保持較高的濃度水平。

SCFAs可促進(jìn)結(jié)腸組織中Treg細(xì)胞的分化。有研究顯示，無菌小鼠結(jié)腸組織中的Treg細(xì)胞數(shù)量較普通小鼠明顯減少，而在飲水中加入乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽，可明顯提高無菌小鼠結(jié)腸固有層中的Treg細(xì)胞數(shù)量，并同時(shí)增強(qiáng)Treg分泌IL-10的能力。

4 多糖A(PSA)

另一種可增強(qiáng)Treg功能的微生物來源物質(zhì)是由腸道脆弱類桿菌共生菌群產(chǎn)生的PSA。在經(jīng)脆弱類桿菌定植處理或經(jīng)純化PSA處理的無菌小鼠體內(nèi)，CD4+T細(xì)胞可分泌IL-10，從而抑制腸道炎性反應(yīng)。也有研究證實(shí)，表達(dá)IL-10的CD4+T細(xì)胞為FOXP3+Treg細(xì)胞，且PSA可促進(jìn)此類Treg細(xì)胞的增殖及其分泌多種效應(yīng)分子的能力，包括IL-10、TGF-β2等[19]。另有研究顯示，即使沒有抗原遞呈細(xì)胞的輔助作用，PSA亦可通過Toll樣受體2(TLR2)直接作用于Treg細(xì)胞，從而發(fā)揮上述作用[20]。

PSA如何被黏膜免疫系統(tǒng)所識(shí)別而發(fā)揮作用尚未明確。脆弱類桿菌缺乏抑制的細(xì)菌分泌系統(tǒng)編碼基因，且PSA屬于一類較大的莢膜多糖，因此，有學(xué)者認(rèn)為脆弱類桿菌可能是通過外膜囊泡(OMVs)的方式分泌PSA，并制備了純化自脆弱類桿菌的含有PSA的OMVs，以口服OMVs的方式處理小鼠，結(jié)果顯示PSA能夠抑制大腸炎的發(fā)生，并且證實(shí)表達(dá)于DCs的TLR2與PSA促進(jìn)Treg細(xì)胞分泌IL-10的作用密切相關(guān)[21]。后續(xù)有研究證實(shí)，經(jīng)PSA處理的類漿細(xì)胞DCs，而不是傳統(tǒng)意義的DCs，能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生分泌IL-10的Treg細(xì)胞[22]。因此，雖然純化的PSA能夠直接作用于Treg細(xì)胞，但細(xì)胞膜結(jié)合性PSA誘導(dǎo)產(chǎn)生免疫反應(yīng)仍需TLR2+DCs的參與。與PSA相比，其他類型的TLR2配體則可抑制Treg細(xì)胞的功能。

5 小 結(jié)

微環(huán)境的刺激影響著Treg細(xì)胞的多種生物學(xué)活性，包括細(xì)胞發(fā)育、分化和功能活性。細(xì)胞因子是微環(huán)境中對(duì)Treg細(xì)胞生物學(xué)活性影響最大的成分。其他主要存在于腸道組織中的影響Treg細(xì)胞生物學(xué)活性的微環(huán)境成分主要包括食物及體內(nèi)微生物的代謝產(chǎn)物。維甲酸作為重要的代謝產(chǎn)物，在維持Treg細(xì)胞增殖能力方法發(fā)揮著較為重要的作用，說明維甲酸在免疫系統(tǒng)相關(guān)疾病的治療方面具有較大的應(yīng)用前景。關(guān)于Treg細(xì)胞的深入研究將進(jìn)一步闡明T細(xì)胞的生物學(xué)活性特點(diǎn)，也有助于研究基于Treg細(xì)胞的疾病治療方法。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2015.22.050

沈林(1956-)，副主任檢驗(yàn)師，大專，主要從事生化、免疫等方向研究。

R392.7

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1671-8348(2015)22-3146-04

2015-02-08

2015-07-10)