
目前针对急性呼吸窘迫综合征(ARDS)失控炎症反应的免疫治疗仍未取得临床效果,调节性树突状细胞由于其负向免疫调节作用可能为ARDS的免疫治疗提供新的思路和手段。
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近年来随着研究的不断深入,急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)的临床治疗取得了长足进步,但其病死率仍高达30%~40%[1]。其根本原因主要由各种损伤因素引起的机体失控的炎症反应造成,但目前针对失控炎症反应的免疫治疗仍未取得预期的临床效果。近年来的研究发现,树突状细胞(dendritic cells,DC)不但可以发挥免疫激活作用,同时也可以发挥负向免疫调节作用。因此深入探讨DC在ARDS炎症损伤中的作用,利用调节性DC(regulatory dendritic cells,DCreg)的负向免疫调节作用可能为DC对ARDS的免疫治疗提供新的思路和手段。
DC是机体最重要的抗原提呈细胞(antigen presenting cells,APC),在免疫应答的诱导和调节中起重要作用。它由一组异质性的细胞群组成,其在表型及功能上有着明显不同。
根据来源,DC至少可以分成两类,髓样DC(myeloid dendritic cells,mDC)和浆细胞样DC(plasmacytoid dendritic cells,pDC)。mDC,又称为常规DC(conventional dendritic cells,cDC),可以捕获抗原并刺激幼稚T、B淋巴细胞增殖,启动适应性免疫应答。它们是主要的APC,成熟后DC高表达主要组织相容性复合体Ⅱ类分子(major histocompatibility complex,MHC)、黏附分子[如LAF-1(CD11a)、LAF-3(CD58)、ICAM-1(CD54)、ICAM-2(CD50)、ICAM-3(CD102)]及共刺激分子CD80和CD86。与其他的APC相比,pDCs抗原提呈能力极低。人pDCs不表达mDC的表面标志物如CD11c,但是表达CD123和CD303。成熟pDCs分泌大量的IFN-α和IFN-β,在抗病毒反应中起重要作用。机体不仅仅存在一群可以激活免疫应答的DC细胞,同时也存在一群诱导免疫耐受、维持免疫平衡的DC。
DC的功能具有巨大的可塑性。近来有研究者从脾脏、外周血等器官中分离出一类具有免疫负向调控作用的DC,称为DCreg。DCreg通过低表达共刺激分子、分泌抑制性细胞因子及抑制T淋巴细胞功能从而发挥免疫调节作用。有研究表明,DCreg保留呈递抗原给特异性T细胞的能力,但是,它们下调共刺激分子(CD80,CD86,CD40)的表达和促炎细胞因子(IL-12)的分泌,上调抑制分子(PDL1,CD95L,IDO)和抗炎细胞因子(TGF-β,IL-10)的表达,并能抵抗成熟诱导信号[2]。DCreg通过以下方式促进免疫耐受:诱导T细胞无反应和Treg细胞的生成,抑制T细胞免疫应答和诱导T细胞凋亡[3]。
肺部DC根据来源可以分成3类:cDC,浆树突样DC和单核细胞衍生的moDCs,其各自代表一个独立的发育谱系,功能上各不相同又相互交叉。由于血循环中存留极少数DC,因此,moDCs成为炎症反应早期肺部DC重要的来源。
DC广泛分布于黏膜、肺泡腔及肺泡间隔、血管旁结缔组织和胸膜内,因此肺部炎症时,局部DC能迅速的作为免疫前哨细胞参与免疫应答。Schon-Hegrad等[4]研究发现,对于人类和啮齿动物肺部DC位于鼻腔及气道的粘膜、肺泡腔及肺泡间隔、血管旁结缔组织和胸膜内。
无论是自然产生的或实验诱导DC亚群,均在免疫稳态的维持中发挥关键作用。体外实验可以通过免疫抑制性介质、基因修饰以及组织微环境诱导等外源性方法,诱导DCreg的产生[4]。
DC暴露于抗炎和免疫抑制性因子能诱导其向调节性表型和功能分化。这些药物包括免疫抑制药,例如皮质类固醇、环孢菌素、他克莫司、雷帕霉素、阿司匹林;抗炎因子如IL-10、转化生长因子(TGF-β1)、血管内皮生长因子(VEGF)、PGE2、1,25-(OH)2VitD3、维甲酸、HLAG;组织因子如肝细胞生长因子、血管活性肠肽、胸腺基质淋巴细胞和HDAC抑制剂(丙戊酸钠和MS-275)[5]。暴露于这些药物能诱导DC向调节性表型和功能分化,发挥抑制初始T细胞活化或诱导调节性T细胞的生成。
基因修饰后的DC能通过不同的机制发挥免疫调节作用。研究表明,利用基因工程技术使DC过表达某些基因产物,如IL-10、IL-4、CTLA4,能抑制其抗原呈能力;IDO和Foxp3能抑制T细胞增殖;细胞程序性死亡配体1(PDL1),细胞信号因子1抑制剂(SOCS1),其能维持T细胞的无反应性或低反应性;CD95配体(CD95L),肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)和Fas配体(FasL),其促进T细胞的凋亡;或沉默免疫刺激分子如CD40、CD80、CD86,下调促炎性细胞因子表达,如IL-12[6]。
模拟组织微环境能诱导DCreg产生,并可通过新的机制发挥免疫调节作用。近年来有研究发现,脾、肺和肝脏的基质微环境可诱导具有调节功能的CD11b high Ia low DC生成[7,8,9,10,11]。这些间质诱导出的DCreg可通过新机制发挥免疫功能。并且,有研究发现,肝、肺间质诱导的DCreg通过分泌前列腺素E2(PGE2)可抑制T细胞的增殖。PGE2可上调DC内吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)的表达及内源性IL-10的产生,从而抑制T细胞增殖。综上所述,CD11b high Ia low DCreg被认为是DCreg的一种新的亚型,通过直接分泌可溶性因子抑制T细胞增殖,从而发挥免疫调节作用。另一方面,间充质干细胞(MSC)基质微环境也可以诱导Jagged-2高表达的DCreg生成,抑制T淋巴细胞增殖。
因此,目前可以通过免疫抑制性介质、基因修饰方式诱导DCreg产生,并且,肺脏基质细胞能够模拟肺组织微环境诱导DC发挥免疫调节作用,后者更符合生理,其副作用也更小,但目前仍需进一步的实验证明。
生理情况下,肺DC吞噬处理提呈外界无害抗原及自身抗原,诱导免疫耐受,维持免疫稳态。炎症状态下,DC提呈病原体抗原,激活幼稚T、B细胞,启动免疫应答,打破免疫稳态。
DC作为最重要的专职抗原细胞,在连接固有免疫应答及适应性免疫应答中起桥梁作用。
炎症时,DC向肺部的迁移及成熟。肺部损伤局部释放大量的趋化因子如β-防御素、细菌多肽或补体裂解产物,并不断从循环中招募非成熟DC到损伤部位。在这个阶段,DC高表达内吞受体,包括Fc受体、补体调理受体和凝集素样受体[如甘露糖受体、DC-特定的细胞间粘附分子非整合素(DC-SIGN)、DEC-205、Langerin和BDCA -2][12]。未成熟DC通过受体介导吞噬、巨吞饮作用摄取抗原。此外,未成熟DC表达Toll样受体(TLRs),它们能识别一系列的"危险信号",包括病原体相关分子模式(LPS、CpG寡核苷酸、病毒dsRNA、分支杆菌和真菌壁细胞壁成分,以及危险相关分子模式(例如坏死组织释放的TNF-α、IL-1β、β-防御素、热休克蛋白与细胞外基质的降解产物[13,14,15,16]。随后DCs逐渐丧失捕获抗原能力,高表达趋化因子受体CCR7、CXCR4等,在淋巴结区趋化因子作用下,向淋巴结T细胞区迁移。
DC迁移至淋巴结区后,活化初始T淋巴细胞启动适应性免疫应答。在向淋巴结去迁移过程中,DC逐渐成熟,并高表达粘附分子(如ICAM-1)和多种共同刺激分子(如CD80、CD86等)。在淋巴结区,T细胞的TCR及CD28分别与DCs的抗原肽-MHC分子复合物及共刺激分子结合,产生IL-12及CD40L,CD40L与DCs的CD40结合,进一步增加细胞因子及共刺激分子产生,导致T细胞活化、增殖、分化进而向炎症部位迁移。
在受到病原体或变应原的刺激后,肺DC数量早期即显著增加,肺DC的稳态被打破。McWilliam等[17,18]报道,小鼠吸入病原体(细菌或病毒)后,可引起DC在气道的迅速聚集,甚至在吸入后2 h即出现高峰,提示肺DC的聚集早于中性粒细胞在病灶的浸润。同时Liu等[19]研究发现,通过气管内注射LPS复制小鼠ALI模型后6 h,外周血DC数量减少,随后逐渐增多,功能逐渐呈成熟状态,而6 h后肺中cDC数量增加和成熟程度增加,并可能通过增强Th1型免疫反应及促炎性细胞因子的分泌启动及加剧ALI早期肺部炎症反应。
抑制DC的增殖和成熟,可以减轻ARDS炎症损伤。Kim等[20]研究表明,用磷酸肌醇激酶-3(phosphoinositide3-kinases,PI3K-γ)抑制剂AS 605240可以减少LPS-ALI小鼠肺部DC的浸润,减轻肺部病理损伤。Liu等[21]及Dong等[22]的研究显示:通过采用酪氨酸激酶3配体(Flt3L)预处理进一步刺激肺cDC增殖和成熟,可加重肺部炎症反应和肺损伤程度;而采用来他替尼(CEP-701)阻断Flt3L途径能减少肺cDC的数量并抑制成熟,从而减轻肺部炎症反应和肺损伤。
因此,DC在ARDS早期炎症反应的启动中扮演关键角色。减少促炎DC的数量,可以减轻ARDS炎症损伤;诱导DC向免疫调节分化或体外全身/局部给予DCreg可能改善ARDS的炎症损伤,但仍需进一步的研究证实。
在肺部,DC不仅仅可以诱导适应性免疫反应,同时也可以诱导免疫耐受。近年来许多研究显示,DCreg因其具有负向免疫调节作用,对自身免疫性疾病、感染、移植排斥反应等方面具有潜在的治疗作用。
DCreg可能通过诱导免疫耐受从而减轻ARDS过度活化的炎症反应导致的组织损伤。在TNBS诱导的小鼠结肠炎模型中,用血管活性肠肽产生诱导产生的调节性DC(DC-VIP)重建小鼠对自身抗原的免疫耐受,能显著改善小鼠的临床症状并减轻结肠病理组织学损伤[23]。此外,用地塞米松和1a,25-(OH)2VitD3处理后的DC在不同小鼠结肠炎模型中都显示治疗效果[24,25]。
DCreg可能通过减轻ARDS气道炎症反应,从而消除内源性呼气末正压。在卵白蛋白(OVA)诱导的小鼠哮喘模型中,细胞毒性T淋巴细胞抗原4免疫球蛋白(CTLA4Ig的)基因修饰的树突状细胞(DC-CTLA4Ig)通过过继回输的方式能够降低气道高反应,减轻哮喘气道炎症[26]。
因此,利用具有负向免疫调节作用DCreg的过继回输,一方面可能通过诱导免疫耐受,减轻ARDS的炎症损伤;另一方面,也可能通过减轻ARDS气道炎症反应,从而消除内源性PEEP,但这些仍需进一步研究证实。
总之,DCreg是一组异质性的DC细胞群,无论是自然产生或采用实验诱导的方法,利用其负向免疫调节作用,可能为ARDS免疫调节治疗提供新的方法和途径,但是未来仍需要进一步的研究来证实。
























