树突状细胞在免疫应答中的作用及其临床意义.pdf

·179 · 中华妇幼临床医学杂志 (电子版) 2009 年 4 月第 5 卷第 2 期 Chin J Obs/ Gyne & Pediatr ( Electronic Edition) ,April 2009 ,Vol. 5 ,No. 2 ·综述 · 树突状细胞在免疫应答中的作用及其临床意义 祝文峰 袁建辉 李红梅 树突状细胞 ( dendritic cell ,DC) 是指呈典型树突状或伪足状突起 、 膜表面高表达 M HC Ⅱ类分子 、 能移行至次 级淋巴器官和刺激初始型 T 细胞 ( naive T cells) 增殖活化 ,并具有一些相对特异性表面标志的专职抗原提呈细 胞 (p rofessio nal antigen p resenting cell ,p A PC) [ 1 ] 。DC 是目前已知的功能最强抗原递呈细胞 ( antigen p resenting cell ,A PC) ,参与抗原识别 、 加工处理和提呈 ,是机体免疫反应始动者 ,在免疫应答诱导中 ,具独特地位 [ 2 ] 。DC 与 免疫激活和免疫耐受密切相关 ,在抗感染 、 肿瘤 、 移植排斥和自身免疫疾病等过程中发挥重要作用 ,是当今国内外 免疫学界研究的热点 。本文主要就 DC 的生物学特性 、 免疫应答中的作用及其临床意义综述如下 。 1 树突状细胞的生物学特性 DC 广泛分散于全身上皮组织和实质性器官 ,数量不超过局部细胞总数的 11 0 % ; 可迁移到血液与淋巴 ,数量 不超过血液 有 核 细 胞 总 数 的 0. 1 % 。体 内 DC 主 要 分 为 髓 系 DC ( myeboid2drived DC , DC1 ) 和 淋 巴 系 DC ( lymp hoid2related DC ,DC2) 两大类 ,多数为 DC1 。DC1 来源于骨髓中的多能造血干细胞 ,人骨髓中均含有 M HC Ⅱ类分子呈阴性的 DC1 前体细胞 ; 而 DC2 的前体细胞来源于血液或扁桃体中的 CD4 + CD3 - CD11 c - 的浆细胞样 细胞 。DC1 ,DC2 的前体细胞经外周血 ,再分布到全身各组织 ,其分化 、 发育均经历从前体 DC →非成熟 DC →成 熟 DC 的过程 。到达组织中 ( 主要为非淋巴组织) 的 DC 处于非成熟期 , 能摄取和加工处理抗原 , 合成 M HC Ⅱ类 分子 ,并能形成多肽2M HC 复合体 。DC 作为体内专职抗原提呈细胞 , 具有摄取 、 处理和提呈抗原至 T 细胞的功 能 ,具有以下主要特点 : ①不同发育阶段 DC 具有不同的功能 ,可能是完全相反的功能 。未成熟 DC 可诱导免疫 耐受 ,成熟 DC 可诱导免疫激活 。 ②DC 的功能受多种因素的影响 ,即使同一 DC 在不同的微环境下 ,可能表现不 同功能[ 3 ] 。 ③DC 的最大特点是体内惟一能激活静息型 T 细胞 ( naCve T cell ) 产生初次免疫应答的细胞 ,且能点 状放大刺激 ,并激活 T 细胞增殖 。一个 DC 能够激活 100～3 000个 T 细胞 ,是巨噬细胞和 B 细胞激发 T 细胞增 殖及抗原提呈能力的 100～1 000 倍 [ 4 ] 。 2 树突状细胞在免疫应答中的作用 在正常情况下 ,体内绝大多数 DC 处于非成熟 (immat ure) 状态 ,具有很强的抗原捕获 、 处理能力 ,但缺乏激活 T 细胞的能力 。DC 在接受抗原刺激后 ,逐渐成熟 ,并迁移至次级淋巴器官 。次级淋巴器官的成熟 DC 丧失处理 抗原的能力 ,但获得激活初始型 T 细胞的能力 ,可激活 T 细胞而诱发免疫应答 。DC 在摄取和加工外源性抗原 、 免疫激活 、 免疫耐受 、 抗感染免疫及抗肿瘤免疫中的作用如下 。 2. 1 树突状细胞摄取和加工外源性抗原作用 机体内的 DC 大部分处于非成熟状态 ,具有极强的内吞能力 ,通过膜皱缩和形成大囊泡 ,形成液相内吞作用 , 可使极低浓度 ( 10 - 10 mol/ L ) 抗原得到提呈 ,也可通过受体介导对糖基化抗原进行内吞 。抗原被 DC 摄取后 ,经过 M HC Ⅱ类途径处理 、 加工 ,形成抗原多肽 ,与细胞胞内 M HC Ⅱ类分子结合后提呈在 DC 表面 , 并可提呈 24 h ～ 48 h ,以维持较长时间的免疫激发功能 。因此 ,DC 是体内抗原的主要摄取者和 T 细胞激活的主要承担者 。 2. 2 树突状细胞的免疫激活作用 DC 作为体内的 p A PC ,具有很强的免疫激活能力 。当外源性抗原被 DC 摄取 、 加工 、 处理后 ,DC 能将丰富地 M HC Ⅱ类分子/ 肽 ,M HC Ⅱ类分子/ 肽复合物运输到 DC 膜表面 , 为相应地 CD4 + / CD8 + T 细胞的结合提供分子 基础 ,使 T 细胞的 TCR 占据量增加 ,有利于 T 细胞激活 。除向 T 细胞提供 M HC Ⅱ类分子/ 肽复合物的第一信 号 外,DC还可高水平表达B721 ,B722 , CD40 分子 , 为 T 细胞提供充足的第二信号 , 以促进 T 细胞激活 。 实验证明 , 作者单位 :510078 深圳 ,深圳龙岗区妇幼保健医院 ( 祝文峰 、 李红梅) ; 深圳市疾病预防控制中心 ( 袁建辉) 通讯作者祝文峰 ( Email :wfz680418 @126. com) ·180 · 中华妇幼临床医学杂志 (电子版) 2009 年 4 月第 5 卷第 2 期 Chin J Obs/ Gyne & Pediatr ( Electronic Edition) ,April 2009 ,Vol. 5 ,No. 2 DC 还可参与 B 细胞的生长 、 分化与抗体生成 。DC 诱导 T 细胞生成 B 细胞刺激因子 , 作用于 B 细胞 , 使其分泌 Ig G , IgA , IgM [ 5 ] 。 树突状细胞在免疫耐受中的作用 T 细胞应答是机体对抗原产生免疫反应或耐受的关键环节 ,而 DC 是惟一能活化初始型 T 细胞的抗原呈递 细胞 。因此 ,DC 在诱导 T 细胞活化或耐受过程中 , 发挥十分重要的作用 。 T 细胞对自身抗原的耐受 , 通过两条 途径实现 ,一条是通过免疫中枢器官 ,即胸腺对发育过程的 T 细胞进行阴性选择 , 排除对自身反应性克隆 ; 另一 条是从中枢逃逸的一些自身反应性 T 细胞 ,通过外周致耐机制 ,实现对自身抗原的耐受 [ 6 ] 。实验表明[ 7 ,8 ] ,在胸 腺中 ,DC 通过介导 T 细胞凋亡或失能 ,失能的 T 细胞进入循环通过未知途径 ,使外周特异性 T 细胞失活而产生 2. 3 免疫耐受 。但目前 DC 导致 T 细胞免疫耐受的机制尚不十分明确 , 有待进一步研究 。 2. 4 树突状细胞的抗感染免疫作用 近年来 ,有关 DC 在抗感染免疫过程中所扮演的角色越来越受到人们的重视 。在抗细菌免疫中 ,DC 起着重 要的作用 ,尤其在细菌初次侵入机体诱导的免疫应答中 ,DC 表面的共刺激分子 , 如 CD40 , CD54 ,B721 等表达升 高 ,同时还分泌多种炎性细胞因子 ,如 TN F2α , IL21 ,IL212 等 。由于细菌感染使 DC 激活 ,并成熟 ,这种作用有利 于细胞的迁移和抗原提呈 ,也必然有利于机体对细菌产生应答反应[ 9 ] 。在抗病毒免疫过程中 ,DC 有正反两种作 用 ,首先 ,DC 作为最强的 A PC ,可有效提呈病毒抗原 ,激活机体产生保护性抗病毒免疫应答 ,最终将病毒消除 ; 其 次 ,由于本身的生物学特点 ,在某些病毒 ( 如 H IV ,MV 等) 感染过程中 ,DC 又是病毒复制 、 感染的避难所 [ 10 ] ,DC 与 T 细胞的相互作用 ,甚至成为病毒在体内播散及导致机体免疫功能受抑制的重要因素 。最近研究表明 [ 11 ] ,高 度表达于 DC 表面的 DC 特异性 C 型凝集素 ( DC2SI GN ) 在黏膜组织可结合入侵的人类免疫缺陷病毒 ( human immuno deficiency virus , H IV ) 21 膜糖蛋白 gpl20 , 将其结合的病毒颗粒呈递给 T 细胞表面的 CD4 / CCR5 复合 体 ,促进病毒进入这些细胞内 ,通过 DC 在组织内迁移到富含 T 细胞的次级淋巴组织 ,引起病毒在体内播散 ,从而 造成免疫功能的恶化 。 2. 5 树突状细胞在抗肿瘤免疫中的作用 肿瘤细胞的免疫逃逸机制在于其免疫原性和具有抗原调变能力 ,致使肿瘤抗原不能有效提呈 , T 细胞介导的 免疫不能被有效激活 ,或因缺乏共刺激信号而导致 T 细胞失能 。DC 是体内已知抗原提呈功能最强的 A PC 。用 肿瘤细胞刺激 DC ,则其表面不仅表达 M HC2抗原肽 ,而且也表达丰富的协同刺激因子 ,所以能有效激活细胞毒 T 淋巴细胞 ( cytoto xic T lymp hocyte ,C TL ) 发挥特异性杀瘤作用[ 12 ] 。除了产生强大的抗肿瘤免疫反应 ,DC 可能也 具有直接杀伤肿瘤的作用 。研究发现 [ 13 ] ,DC 可通过表达细胞死亡受体的配体 , 杀死肿瘤细胞 。最近的研究表 明 [ 14 ] ,DC 可被致炎因子或脂多糖 ( lipopolysaccharides ,L PS) 激活直接抑制肿瘤细胞系的生长 。因此 ,DC 在肿瘤 特异性免疫反应中起着中心的作用 ,在肿瘤特异性免疫的初始和整个免疫反应过程中起重要作用 。 3 树突状细胞的临床应用意义和前景 近 20 余年对 DC 功能特性及异质性的深入研究 ,积累了大量动物及人体试验资料 , 使 DC 的临床应用成为 可能 ,从而为临床许多疾病的免疫治疗提供了新的技术方法与策略 。DC 在感染免疫 、 自身免疫性疾病 、 免疫缺 陷、 肿瘤治疗及疫苗设计等方面得到广泛应用 。 3. 1 树突状细胞与抗感染免疫 DC 是机体抗感染免疫的中心环节 ,通过有效摄取 、 提呈抗原物质 ,DC 能诱导机体对病原进行特异性免疫 。 DC 与大多数细菌 、 病毒 、 原虫感染的免疫病理机制和保护性免疫反应的形成密切相关 。麻疹病毒 ( measles virus ,MV ) 感染中 ,DC 数量和功能的改变 ,是导致机体免疫抑制的重要原因 。因此 ,在 MV 感染的治疗中 ,可采 用以特异性抗原冲击外体扩增的 DC 再回输体内 ,以诱导机体对病原体特异的免疫 [ 15 ] 。目前以 DC 为基础的抗 感染免疫临床治疗 ,主要分为以抗原冲击的 DC 过继免疫治疗和基因修饰的 DC 免疫治疗两类 。大量基础和临 床试验表明 ,以 DC 为基础的抗感染免疫治疗 ,对治疗因 DC 数量和功能缺失导致的感染具有广阔的应用前景 。 3. 2 树突状细胞与自身免疫性疾病 自身免疫性疾病的发生与机体免疫耐受调控异常关系十分密切 ,而 DC 在此调控中发挥着重要作用 。DC 分 泌细胞因子的不平衡及基因突变 ,可导致自身免疫性疾病的发生 。如在内分泌自身免疫性患者和自发的器官特 异性自身免疫性动物病理模型 (BB 大鼠和 NOD 小鼠) 中 , 均发现髓系 DC 的成熟缺陷 ,从而导致调节性 T 细胞 中华妇幼临床医学杂志 (电子版) 2009 年 4 月第 5 卷第 2 期 Chin J Obs/ Gyne & Pediatr ( Electronic Edition) ,April 2009 ,Vol. 5 ,No. 2 ·181 · 的功能缺陷 [ 16 ] 。自身免疫疾病模型表明 [ 17 ] ,通过破坏共刺激信号途径和封闭病原的方法 ,可有效抑制自身免疫 反应 。目前临床上将 DC 作为对于自身免疫性疾病治疗靶点的策略 ,主要通过探讨增强其免疫耐受 ,如采用不成 熟 DC 或药物对成熟 DC 的干预 ; 基因水平上对 DC 进行修饰 ,使其表达免疫抑制分子 ; 采用基因工程的方法 ,使 同种基因型 DC 表达抗炎细胞因子等 。 3. 3 树突状细胞与移植免疫耐受 诱导同种异体移植耐受的研究 ,目前以胸腺作为基础 。所用诱导方法是向胸腺内注射供者特异性抗原 ,或进 行供者胸腺移植 ,发展到向受者胸腺内注入用供者特异抗原肽冲击的受者 DC1 。 Garrovillo 等 [ 18 ] 通过大鼠实验 证实 ,DC 可诱导产生获得性特异性免疫耐受提示 ,DC 通过 T 细胞阴性选择产生免疫耐受 。Ayoola 等 [ 19 ] 的研究 也证实 ,将供者 W 大鼠抗原肽激活的特异反应性 T 细胞从外周静脉注入受者 ACI 大鼠体内 ,亦可诱导获得性心 脏移植免疫耐受 。这进一步支持外周循环中抗原特异性 T 细胞与 DC2 通过 T 细胞清除或失能机制 , 诱导特异 性移植免疫耐受 ,为诱导临床器官移植免疫耐受开辟新思路 。 3. 4 树突状细胞与肿瘤治疗 DC 细胞疗法为主动性免疫细胞疗法 , 一直是肿瘤治疗研究的热点 。通过体外用肿瘤抗原负载和细胞因子 活化 DC ,促进 DC 成熟 ,增强 DC 功能 ,回输体内诱导产生特异性细胞免疫应答 。临床首例 DC 治疗肿瘤的文献 报道[ 20 ] ,应用特异性抗体体外冲击致敏 DC 后 ,回输给 B 细胞淋巴瘤患者 ,收到良好效果 。目前 ,类似的研究已 扩展到患者体内 。DC 疗法进入肿瘤临床治疗的时间并不长 ,仅短短两三年 ,因此尚不能对患者的长期治疗结果 进行评价 ,且尚存在如选择最佳免疫途径等问题 ,但是多种资料表明 ,这是一种极有前途的抗肿瘤治疗方法 。 3. 5 树突状细胞与疫苗设计 新一代疫苗设计已瞄准 DC 为靶点 。目前许多存在的疫苗和佐剂对 CD8 + T 细胞和 Th1 细胞的刺激作用均 较弱 。在体外 ,DC 是惟一能有效呈递灭活病毒的细胞 ,因此新一代减毒疫苗的效力以 DC 为特异性靶细胞而得 以改善 。DNA 疫苗仅能直接转染较小一部分的 DC ,但试验研究发现 ,在引流淋巴结中的所有 DC 被广泛激活 , 从而为效应 T 细胞的活化提供最佳条件 。因此 ,DNA 疫苗若以 DC 为载体 ,能得到良好的免疫效果 。 综上所述 ,对 DC 在免疫应答中的作用和与临床疾病的发病机制中的研究 ,已取得重要进展 ,DC 在免疫系统 中的重要位置日益显现 ,并为许多临床疾病的免疫治疗提供了新策略 。但是目前在 DC 处理抗原及迁移和活化 T ,B 细胞的过程中仍存在很多难题 。另外 ,许多研究结果或结论来源于动物实验 , 尚有待于临床研究确证 。随 着分子免疫学和分子生物学理论发展及其相关技术日趋完善 ,对 DC 在机体免疫应答中的重要作用 ,将会有新的 认识 。其中 ,通过对选择性调节 DC 功能调节免疫应答的深入了解 , 将对感染 、 肿瘤 、 移植排斥 、 自身免疫性疾病 等的治疗和预防产生深远意义 。 参 考 文 献 1 Schuler G ,Steinman RM. 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