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树突细胞在类风湿性关节炎病理机制中的免疫原性和耐受性双重作用_百

发布时间:2023-12-12 作者:admin 来源:讲座

2023年12月12日发(作者:)

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树突细胞在类风湿性关节炎病理机制中的免疫原性和耐受性双重作用_百

中国药理学通报Chinese Pharmacological Bulletin 2012 Sep;28(9):1185~8 ・1 185・ 网络出版时间:2012—8—14 17:19 网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20120814.1719.001.html ◇讲座与综述◇ 树突细胞在类风湿性关节炎 病理机制中的免疫原性和耐受性双重作用 付静静,张玲玲,魏伟 230032) (安徽医科大学临床药理研究所,抗炎免疫药理学教育部重点实验室, 抗炎免疫药物安徽省工程技术研究中心,安徽合肥doi:10.3969/j.issn.1001—1978.2012.09.001 文献标志码:A文章编号:1001—1978(2012)09—1185—04 中国图书分类号:R329.24;R392.12;R593.220.22 摘要:树突细胞(dendritic cells,DCs)是体内功能最强大的 专职抗原提呈细胞(antigen—presenting cell,APC),具有免疫 原性和耐受性双重作用。DCs的免疫原性体现在作为专职 APC对自身抗原异常提呈,引起机体免疫系统紊乱,是参与 类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)发生的一个重要原 因;DCs的耐受性则体现在通过多种机制诱导抗原特异性T 细胞消除、无能及调节性T细胞(regulatory T cells,Tregs)的 产生,导致免疫耐受,发挥对RA的调控作用。该文结合该 课题组的研究结果对DCs参与RA的发病机制以及在RA 病理机制中的调控作用方面进行介绍和评论。 关键词:树突细胞;免疫原性;耐受性;类风湿性关节炎;病理 机制;双重作用 树突细胞(dendritic cells,DCs)是1973年首次从脾脏中 分离出的一类与粒细胞、巨噬细胞和淋巴细胞形态和功能都 不同的免疫细胞,因其细胞膜向外伸出,形成与神经细胞轴 突相似的膜性树状突起,故而命名为树突细胞。DCs广泛分 布于除脑外的全身各脏器,数量较少,仅占外周血单核细胞 的1%以下。此后的研究发现DCs在免疫应答的首要环 节——抗原提呈中扮演着重要的角色,是目前公认的体内功 能最强大的专职抗原提呈细胞(antigen—presenting cell, APC)…。DCs具有免疫原性和耐受性双重作用。DCs免疫 原性体现在激活初始T淋巴细胞,参与细胞免疫和T细胞依 收稿日期:2012—04—23,修回日期:2012—05—29 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No 30973543,31100640, 81173075);安徽省自然科学基金资助项目(No 1 1040606M195) 作者简介:付静静(1988一),女,硕士生,研究方向:抗炎免疫药理 学,E—mail:fujj07@163.eom; 张玲玲(1972一),女,博士,副教授,硕士生导师,研究 方向:抗炎免疫药理学,通讯作者,E—mail:llzhang@ah— mu.edu.cn; 魏伟(1960一),男,博士,教授,博士生导师,研究方向: 抗炎免疫药理学,通讯作者,E—mail:wwei@ahmu.edu.CB 赖的体液免疫反应,处于启动、调控和维持免疫应答的中心 环节 J。DCs耐受性体现在通过多种机制诱导抗原特异性 T细胞消除、无能及调节性T细胞(regulatory T cells,Tregs) 的产生,导致免疫耐受 。类风湿性关节炎(rheumatoid ar- thritis,RA)为一种系统性的、以滑膜组织慢性炎症为特征的 自身免疫病。RA的病因及发病机制仍不完全明了,可能涉 及免疫系统的3个重要改变:过多的自身抗原、大量的抗原 递呈细胞、共刺激信号的增强,DCs作为专职APC对自身抗 原异常提呈,引起机体免疫系统紊乱,导致RA的发生。本 文结合本课题组的研究对DCs在RA病理机制中免疫原性 和耐受性双重作用的研究进展进行介绍和评论。 1 DCs的分化发育及亚群 1.1 DCs的分化发育DCs起源于骨髓或脐带血CD34 造 血干细胞,是一种异质性APC,其来源、表型、成熟度及功能 呈现高度不均一性 J。DCs的分化发育分为3个阶段:前体 阶段、未成熟期和成熟期。正常情况下绝大多数体内DCs (主要位于非淋巴组织)处于未成熟状态,未成熟DCs(im— mature dendritic cell,iDC)表达低水平的共刺激分子和黏附 分子,体外激发混合淋巴细胞反应(mixed lymphocyte reae— tion,MLR)的能力较弱,但具有极强的抗原摄取和加工处理 能力,在外源性抗原、炎症等刺激因素共同影响下,iDC能从 非淋巴组织迁移进人次级淋巴组织。摄取抗原后iDC表达 的CXCR4(配体为CXCL12)和CCR7(配体为CCL19和 CCL21)增高,淋巴结T细胞区表达的高浓度CXC亚类趋化 因子介导iDC向淋巴结T细胞区迁移。迁移过程中DCs经 过淋巴和血液循环,从输入淋巴管进入淋巴结,进人次级淋 巴组织后,在CIMOL、LPS、TNF—d等的作用下,DCs逐渐成 熟。成熟DC(mature dendritic cell,mDC)高表达共刺激分子 (CD80、CD86)、黏附分子(CD40、CD44、CD54)、MHCII、整合 素及HIJA—DR,并分泌炎症因子IL-12、IL一6和IL一1B。mDC 特征标记为CD1a、CD11C、CD83。 DCs的成熟主要由NF—KB诱导,RelB、pS0和c-Rel是 NF.KB中主要诱导DCs成熟的亚单位。有研究证实阻断 NF—KB能充分阻滞CD40L诱导的DCs的成熟。丝裂原激活 的蛋白激酶(mitogen—activated protein kinase,MAPK)中 ERK1/2、JNK和p38MAPK在DCs成熟过程中也发挥作 用 ]。已有实验表明临床上使用的免疫抑制剂麦考酚酸能 通过阻滞MAPK特别是p38MAPK的磷酸化抑制LPS诱导 ・1 186・ 中国药理学通报Chinese Pharmacological Bulletin 2012 Sep;28(9) 的DCs成熟,降低DCs IL-12、IL-10的分泌、CD83/CD86/ HLA—DR的表达 。 1.2 DCs的亚群DCs主要包括两个亚群:髓样DC(mye— loid DCs,MDC)(CD1c /CD11C /CD45RO )和浆细胞样 DC(plasmacytoid DC,pDC)(CD303 /CD123 /CD45RA )。 pDC以CD8 为主,MDC以CD8一为主,但也有研究认为CD8 不是区分DCs来源的标志,pDC和MDC都存在CD8 和 CD8一两种亚群。在脾脏中pDC和MDC的比例为1:3,在 胸腺两者的比例为1:1 。 2 DCs免疫原性参与了RA发病机制 DCs的免疫原性表现为:成熟pDC能通过产生大量的I 型IFN(IFN.d和IFN.B)和IL-18在固有免疫反应中起重要 作用;pDC能诱导T细胞依赖性和非依赖性B细胞分化成为 浆细胞;并能提呈B细胞来源的抗原给CIM T细胞,调节B 细胞抗体产生。在RA病人外周血(peripheral blood,PB)、 滑液(synovial lfuid,SF)和滑膜组织中都有发现DCs,SF DC 可能是PB DC前体细胞和RA滑膜组织及淋巴结中DCs分 化的中间状态 J。 2.1 DCs参与RA滑膜炎症RA最重要的病理改变是慢 性滑膜炎症。PB DC在趋化因子作用下募集到RA滑膜组 织的炎症部位,RA病人PB中MDC和pDC数量减少,而在 关节滑膜中数量增加。 DCs参与RA滑膜炎症的机制为:第一,滑膜组织和sF 中的DCs通过表面不同受体识别抗原,FeaR捕获免疫复合 物性抗原、模式识别受体(pattern recognition receptor,PRR) 如Toll一样受体(Toll—like recepter,TLR)捕获病原相关分子模 式(pathogen associated molecular pattern,PAMP)如LPS、结合 核苷酸的低聚富含亮氨酸重复序列(nucleotide—binding and oligomerization,leucine-rich repeat,NLRs)识别PAMP。iDC 能有效的摄取抗原(病原体、小分子及可溶性的外来抗原、自 身抗体),多数抗原在富含MHCⅡ类分子的小室中被降解 成多肽,并与MHC H类分子结合为复合物而表达于DCs表 面,提呈给CD4 T细胞,进一步通过MHC/多肽/TCR复合 途径活化T细胞,诱导Thl/T17反应,导致炎症的进行 。 第二,DCs同滑膜细胞、巨噬细胞一起产生固有免疫炎症介 质,这些介质促进RA炎症的产生。在RA病人关节滑膜中, DCs往往被T细胞围绕,而且滑膜T细胞表达高水平的 CIMOL,从而利于CD40L对DCs的活化。研究认为CD40L 通过增加滑膜细胞促炎因子的释放和增强DCs释放的巨噬 细胞迁移抑制性因子而加重RA 。第三,DCs能增加淋巴 再生因子如TNF家族和各种T细胞、B细胞、巨噬细胞归巢 趋化因子产生,促进RA滑膜淋巴组织更新 。 虽然MDC和pDC都在RA关节中积聚,但两者发挥的 作用有所不同,MDC由于能激活初始T淋巴细胞,在滑膜炎 症的激活和维持中起关键作用。MDC能产生IL.12p70、IL一 23p19和高水平的促炎因子TNF. 、IFN. ,导致滑膜炎症的 产生 ;MDC分泌IL一12,作用于Th0,使之向Thl细胞分化 并产生IFN- ,可以与pDC产生的IL一18产生协同作用,介导 细胞免疫应答;MDC分泌IL-23促进Thl7增殖,进而增加 IL一17的分泌,促进RA炎症的持续进行。pDC参与外周Th 的分化,pDC分泌IL-4,作用于Th0细胞,使之向Th2细胞分 化,介导体液免疫应答。RA病人中RF和抗瓜氨酸肽自身 抗体阳性患者pDC数量明显增加,而且pDC数量与血清中 自身抗体数量相关,表明pDC可能通过调节滑膜中自身抗 体的产生而导致固有免疫反应的发生。 2.2 DCs参与RA软骨和骨降解RA关节病理改变中存 在软骨降解和骨质破坏。关节软骨细胞外基质主要为II型 胶原和蛋白聚糖。蛋白聚糖在一些促炎细胞因子作用下可 以迅速从软骨中降解,而Ⅱ型胶原的降解较缓慢,并导致软 骨组织不可逆的持续性的破坏。在正常的软骨组织中,胶原 的稳态是依赖于胶原酶类与组织金属蛋白酶(MMP-1、MMP一 8和MMP一13)相关抑制酶的平衡维持。CD40L激活的mDC 能通过释放MMPs诱导软骨胶原降解。mDC上清并不含有 胶原酶类但能诱导软骨胶原降解,中和mDC上清TNF—Ot会 阻断胶原酶降解胶原的作用,提示CD40L活化的mDC通过 间接机制(产生能诱导软骨细胞降解的细胞因子如TNF.Ot) 诱导软骨胶原的降解。除TNF.0【外,IL一1也能明显增加软 骨细胞MMP-1和MMP一13的表达而对软骨胶原降解起协同 作用。再者在CD40L作用下mDC产生高水平的IL-6和可 溶性IL-6受体(slL-6R),IL-6与其它可溶性介质协同作用于 软骨胶原降解u 。 3 DCs耐受性在RA病理机制中发挥负性调控作用 DCs不仅具有免疫原性,能激活和调节适应性免疫,同 时也具有耐受性 ,在维持中枢和外周耐受中起到重要作 用 J。低表达或不表达共刺激分子,在体内能够下调免 疫应答和维持免疫耐受的细胞群为耐受性树突细胞(tolero— genic dendritic cells,TDC) 。TDC在来源上以pDC为主, 包括表达吲哚胺2,3-双加氧酶(indoleamine 2,3-dioxygen— ase,IDO)的TDC、高表达抑制性免疫球蛋白样转录物(in— hibitory immunoglobulin—like transcript,ILT-4)的TDC以及 iDC。 TDC负性调控RA病理机制中的免疫应答和炎症反应, 其调控作用机制为:TDC表达具有免疫抑制作用的酶IDO。 IDO是色氨酸代谢的限速酶,IDO通过促进色氨酸分解,导 致色氨酸耗竭,缺少色氨酸的T细胞,其增殖被抑制,并且色 氨酸代谢物有细胞毒性作用,可导致T细胞凋亡 。RA病 理机制中,Thl/Thl7反应明显增强,TDC通过IDO抑制T细 胞的增殖并诱导T细胞的凋亡,发挥对RA病理机制中的调 控作用。 其次,TDC也表达抑制性酶类ILT一3、ILT4等。I 4的 配体为MHCI类分子,该受体信号通路激活后,通过募集含 SH2结构的磷酸酶SHP一1抑制胞外信号传递以及胞内钙离 子动员的酪氨酸磷酸化,最终下调依赖NF.kB的共刺激分 子表达,抑制抗原特异性T细胞活化,诱导免疫耐受。ILT.3 抑制酪氨酸磷酸化、NF—KB和MAPK p38活性,抑制CD40、 CD80、CD86和MHCII类分子转录,抑制细胞因子和趋化因 子分泌等,从而使DCs不能有效激活效应T细胞。高表达 ILT一3的TDC和可溶性ILT一3能诱导抗原特异性抑制性 中国药理学通报Chinese Pharmacological Bulletin 2012 Sep;28(9) ・1 187・ CD8 T细胞分化和CD4 Th无能 -20]。通过此种作用, TDC抑制效应性T细胞的活化,参与对RA发病机制中细胞 免疫和T细胞依赖的体液免疫反应的调控作用。 再次,TDC分泌抑制性细胞因子IL一10和TGF—B。IL一10 能通过消除APC的抗原提呈功能间接抑制免疫反应(如通 过下调MHC和共刺激分子的表达或通过抑制这些细胞的细 胞因子分泌)。TGF—B是对细胞分化、增生、炎症过程、免疫 系统具有重要调控作用的细胞因子,目前观点认为TGF—B 通过3种途径参与关节炎组织的修复,调节滑膜炎性反应: Foxp3 Tregs细胞产生,诱导的Tregs细胞可分泌TGF—B和 IL一10,并表达高水平Foxp3,iDC与Thl7细胞共培养,能抑制 Th17增殖反应和IL一17的表达。该研究提示TDC通过调节 T细胞功能发挥其耐受作用。那么TDC在体内是否可能通 过处理和呈递内源性抗原,调控Tregs和Thl7功能,介导免 疫耐受发挥对RA动物模型的治疗作用?这是我们下一步 拟建立TDC细胞免疫疗法治疗RA,进一步探讨免疫耐受机 制要解决的问题。 4结语与展望 ①发挥软骨诱导作用,促进干细胞分化为软骨;②促进软骨 特异性基质的合成,如Ⅱ型胶原蛋白多糖;③参与滑膜炎性 综上所述DCs发挥免疫原性还是耐受性与DCs的来 源、表型、成熟度有关。MDC与pDC可通过免疫原性参与 反应调节,减少炎症介质释放。通过此种作用,TDC参与抑 制RA中的炎性反应,促进炎症组织的修复,调控RA的病理 进程。 另外,TDC产生的TGF—B能诱导Tregs的产生 。 Tregs是一群具有免疫抑制效应的T细胞亚群,能通过细胞 间直接接触(通过CTLA4)、分泌抑制性细胞因子(IL-10、 TGF—B)及竞争性抑制作用(通过表达CD25与IL一2竞争)而 抑制自身反应性T细胞的活化,抑制自身免疫性反应的发 生。有实验表明TDC能促进同种异体初始CD4 CD25一T 细胞分化为产生IL一10的Tregs或Trl细胞,DCs激发的 Tregs通过剂量依赖性方式抑制自身反应性T细胞的增 殖 。Tregs的增高能抑制滑膜巨噬细胞炎性细胞因子的 产生,下行性调节滑膜炎症 。Tregs对破骨细胞具有负调 控作用。已有研究发现,RA患者体内Tregs与患者的局部 和全身骨破坏呈负相关,上调RA患者体内Tregs细胞,能够 阻止或延缓患者的骨质破坏 ,从而明显缓解RA疾病的 进展。 TDC可以通过体外诱生:一是抑制iDC的成熟,一些抗 炎剂(如皮质醇类、水杨酸类)、免疫抑制剂(如15.脱氧精胍 菌素的异构体)以及细胞因子(如TGF—B、IL一10、1,25(OH) 一 Vit D )等都有抑制DCs成熟的作用。二是用基因工程的方 法,如利用生物学方法将具有免疫抑制效应的基因(如CT- LA4一Ig)或将具有诱导T细胞凋亡的基因(FasL)转染DCs, 从而表达具有高效抑制效应的蛋白或诱导T细胞凋亡,进而 诱导耐受。有实验表明用1,25(OH):-Vit D,和地塞米松诱 导的TDC能迅速降低鼠CIA模型关节炎的严重性 。 随着研究进行,近年来发现除了TDC,还有一种调节性 DC即DC.Foxp3,其低表达CD11C、CD11b、MHCII、CD80、 CD86,活化后高表达IL一10,不表达IL一2、IL-4、IFN. ,它能限 制效应性T细胞的增殖和I型免疫反应的发生,引起抗原特 异性细胞免疫耐受。DC.Foxp3诱导的CD4 CD25 Tregs能 通过抑制CD4 和CD8 反应性T细胞的增殖并促进IFN一-,/ 的产生从而发挥免疫抑制功能 。因此应用TDC或DC. Foxp3等细胞免疫治疗为RA等自身免疫病带来了新的希 望。 近年来利用TDC治疗RA等自身免疫性疾病的报道日 渐增多。本课题组通过GM—CSF和IL-4体外诱生小鼠骨髓 来源的iDC,体外iDC与抗原孵育的T细胞共培养、可诱导 RA的发病机制;iDC或表达IDO的TDC能通过耐受性参与 对RA病理机制的调控作用。利用免疫耐受机制,建立细胞 免疫疗法治疗RA等抗原特异性自身免疫性疾病,实现免疫 细胞多靶点和多环节的调控,而达到“一次用药,终身受益” 的目的,具有重要的理论意义和应用价值。 尽管目前对TDC已经进行了广泛的研究并取得的重大 进展,但将TDC作为细胞治疗的疫苗治疗RA的研究还较 少,而且如何选择TDC的种类、来源,如何保证TDC的稳定 性,如何确定治疗的最佳途径、时间、剂量、频率以及如何联 用其它的免疫抑制剂达到最佳的治疗效果等都是所面临的 问题,这些问题的更深入的研究将有利于在临床使用中对 TDC进行更可靠的控制。我们完全有理由相信,随着研究的 不断深入,必有可能在TDC作为疫苗治疗RA方面取得突破 性进展。 参考文献: [1] Gierut A,Perlman H,Pope R M.Innate immunity and rheuma- toid arthritis[J].Rheum Dis Clin North Am,2010,36(2):271 —96. [2] Ohnmacht C,Pullner A,King S B,et a1.Constitutive ablation of dendritic cells breaks self-tolerance of CD4 T cells and results in spontaneous fatal autoimmunity[J].J Exp Med,2009,206(3): 549—59. [3]Khan S,Greenberg J D,Bhardwaj N.Dendritic cells as targets for therapy for rheumatoid arthritis[J].Nat Rev Rheumatol,2009,5 (10):566—71. 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Dual role of dendritic cells in the pathological mechanism of rheumatoid arthritis:immunogenicity and tole ̄ogenicity FU Jing-jing,ZHANG Ling-ling,WEI Wei (Institute of Clinical Pharmacology,Anhui Medical University,Key Laboratory f oAnti—inlammatfory and lmmunopharmacology f oEducation Ministry of China,Hefei 230032,China) Abstract:Dendritic cells(DCs)are the most powerful profes— sional antigen presenting cell(APC),which have immunogenic and tolerogenic function in immune system.As a professional ergy and produce regulatory T cells(Tregs),which make DCs play a regulatory role in RA.This paper makes an introduction about how DCs are involved and play a regulatory role in the pathogenesis of RA. Key words:dendritic cells;immunogenicity;tolerogenicity; rheumatoid arthritis;pathological mechanism;dual role APC,the immunogenic DC presents self-antigen abnormally and resuhs in immune system disorder.The immunogenic function may be one pathogenesis of RA.On the other hand,the tolero— genicity of DC could induce antigen speciifc T cell deletion,an— 

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