肠道粘膜免疫与树突细胞

cao1976

肠道粘膜免疫与树突细胞

张晓明 综述 焦新安 审校

（扬州大学　 江苏扬州 225009）

　　

摘要：象其它部位的免疫应答一样，树突细胞（DCs）在肠道粘膜免疫的诱生中起到关键作用。DCs在肠道粘膜免疫的诱导区派伊尔结（PP）分为三个亚群，分布在不同的区域。各亚群在活化信号作用下分泌不同的细胞因子并受不同趋化因子的趋化。各亚群DCs在不同类型的免疫应答中起着不同的作用。

关键词：肠道相关淋巴组织 粘膜免疫 树突细胞

1. 肠道相关淋巴组织(GALT)的组成（1）

GALT由有组织的淋巴组织（包括派伊尔结PP和肠系膜淋巴结MLN）和大量散在分布于绒毛固有层和上皮细胞间的免疫细胞（B细胞，T细胞， DCs）组成。GALT可分为以PP为代表的诱导区和以固有层为主的效应区；最近研究表明肠系膜淋巴结（MLN）是激活幼稚T细胞的主要场所（2）。滤泡相关上皮细胞(FAE)覆盖PP，特化的M细胞分布于其中。PP含B细胞滤泡和生发中心，大量的T细胞分布其间形成滤泡间T细胞区（IFR）。肠道粘膜免疫的抗原递呈与上皮细胞和M细胞无关（2），DCs才是激活粘膜免疫系统中幼稚T细胞的关键抗原递呈细胞（APCs）（3）。

2．抗原经肠道进入机体的途径

在肠道抗原进入的途径可分为两种：以M细胞为代表的上皮细胞途径和非上皮细胞途径。M细胞具有两个显著的特点，一个是它的顶面只分布了稀疏和不规则的微绒毛，糖萼层很薄，另一个是它的基底面的细胞浆向里凹陷，形成一个“口袋”。M细胞的这两个特点及其特有的穿上皮囊泡转运使其成为重要的抗原进入通道，并成为药物和疫苗设计的靶点（4）。抗原通过M细胞后可被位于上皮下穹隆区（SED）的APCs捕获。Vazquez-Torres等（5）发现CD18+吞噬细胞在肠道可直接吞噬缺乏侵袭力的沙门氏菌并将其运送至脾脏，Rescigno等（6）进一步证明了DCs可打开肠道上皮间的紧密连接直接进入肠腔吞噬沙门氏菌和大肠杆菌，同时DCs能分泌紧密连接蛋白，保证了上皮细胞屏障的完整性。这两个实验提示在肠道抗原进入的非上皮细胞途径的存在。

3．DCs在PP的分布

小鼠DCs分为三个亚群：髓源性DCs（CD11c+CD11b+CD8α-）,淋巴源性DCs（CD11c+CD11b-CD8α+），双阴性（DN）DCs（CD11c+ CD11b- CD8α-）。在PP髓源性DCs分布于SED，淋巴源性DCs分布于IFR，双阴性DCs分布在 SED和IFR（7）。最近研究发现（8） DN DCs还存在于滤泡相关上皮（FAE）内，基底膜之上，一些DN DCs的伪足似伸出肠腔面，一些与M细胞紧密联系并可位于M细胞的"口袋"内。DN DCs在GALT含量丰富，在PP中大约占三分之一，在MLN中占30%，而在脾脏（SP）和外周淋巴组织中仅占9%和13%（8），这说明DN DCs可能在粘膜免疫中发挥着特别的作用。巨噬细胞（Mφ）主要存在于绒毛的固有层中,在IFR也偶有发现，但在SED和滤泡中未能检测到。

4．PP DCs各亚群的活化（8）

采用CD40L（模拟成熟T细胞的刺激分子）作用PP DCs各亚群，淋巴源性DCs和DN DCs均不分泌IL-10，而髓源性DCs能分泌高水平的IL-10，在金黄色葡萄球菌SAC加IFN-γ（微生物的刺激）作用下PP髓源性DCs分泌更高水平的IL-10而不分泌IL-12p40和IL-12p70，PP的淋巴源性DCs和DN DCs均分泌高水平的IL-12p40和IL-12p70而不分泌IL-10。运用同样的方法测定SP DCs各亚群对上述两种刺激的反应，只有SP髓源性DCs仅在SAC加IFN-γ的刺激下分泌低水平的IL-10，在此刺激下IL-12p40和IL-12p70的分泌也只限于淋巴源性DCs和DN DCs。

体外抗原特异性CD4+ T细胞刺激实验表明PP和SP的DCs各亚群均能诱导T细胞产生IFN-γ，但只有PP的髓源性DCs能刺激抗原特异性T细胞的快速增殖并诱导其分泌高水平的IL-4和IL-10；而SP的髓源性DCs只能诱导T细胞低水平的增殖和分泌低水平的IL-4和IL-10。

以上结果说明PP的髓源性DCs具有分泌IL-10和诱导Th2分化的特性，这可能为粘膜免疫所特有，并提示PP的髓源性DCs与口服耐受有关；而PP的淋巴源性DCs和DN DCs均能分泌IL-12，提示它们在激活Th1通路中的重要性。

5．PP DCs的趋化

趋化因子受体CCR6与配体CCL20（又称为巨噬细胞炎性蛋白MIP-3α,exodus-1）,CCR7与配体CCL19(又称为MIP-3β,exodus-3)和CCL21(又称为SLC,exodus-2)对DCs在机体内的运行（trafficking）起重要作用（9）。CCL20主要表达于上皮细胞，与趋化表达 CCR6的未成熟DCs有关（10）（11），而CCR7在DCs成熟过程中上调（10），CCL19和CCL21被认为在外周DCs向淋巴器官的迁移中起作用（11）。Iwasaki等（8）发现在肠道CCL20只在覆盖SED的FAE中表达，其受体CCR6在PP髓源性DCs（CD11b+CD8α-）和DN DCs（CD11b- CD8α-）中而不在淋巴源性DCs（CD11b-CD8α+）表达。体外实验表明，只有PP髓源性DCs受CCL20的强烈趋化，这与髓源性DCs在PP SED的定位相一致并支持CCL20/ CCR6摹集髓源性DCs至肠道粘膜表面的观点。CCR7及其配体 CCL19，CCL21主要表达于IFR。尽管PP DCs各亚群均表达CCR7并在体外都受CCL19， CCL21的趋化，髓源性DCs在体内集中于SED而不在IFR提示髓源性DCs受CCL20的趋化程度要大于CCL19和 CCL21。经体外刺激，髓源性DCs的成熟伴随着CCR7的表达上调，与此对应的是，小鼠静脉注射弓形体抗原（STAg）后6小时，髓源性DCs从SED消失而大量出现在IFR，提示SED未成熟DCs在捕获微生物抗原后活化，CCR7表达上调并迁移至IFR活化T细胞。Cook等（12）发现CCR6基因被"敲除"的小鼠PP的SED缺乏髓源性DCs且粘膜免疫的功能受到削弱。

一些研究表明，肠道致病菌（致病性沙门氏菌，肠侵袭性大肠杆菌，产单核细胞李斯特菌）（13）（14）和炎性因子（TNF-α，IL-1α）（14）（15）可刺激肠上皮细胞CCL20表达上调和趋化未成熟DCs，而肠道正常寄居菌无此作用（13）。Sierro等（13）进一步证实沙门氏菌鞭毛蛋白特异性的诱导CCL20表达上调，并引起未成熟DCs的迁移。Toll样受体（TLR）5介导鞭毛蛋白依赖的信号转导（16），而CCL20基因的活化是通过NF-κB介导的（14）（15），提示 TLR5很可能参与了上述途径。

6．DCs与肠道免疫应答

正常机体必须区分肠道的"无害"抗原（肠道正常菌群，食物和自身凋亡的细胞等）和"有害"抗原（病原微生物等），并产生相应的免疫应答。DCs在决定免疫应答的类型方面起到关键作用。DCs的功能具有可塑性，它最终诱发免疫应答的结果取决于自身来源（不同的亚群）和分化程度，微环境和抗原的类型等因素的综合影响（17）（18）。正常的肠道微环境是抗炎性的（1），紧密连接的肠上皮细胞，sIgA，粘液素，抗微生物多肽（防御素，三叶肽等）和肠上皮细胞腔面的糖萼共同组成了屏障；一些抗炎性因子如转化生长因子TGF-β，IL-10，前列腺素PGE2也在肠道大量表达。

DCs和具有免疫抑制作用的T调节细胞（Tr）被认为共同调节肠道对自身抗原和口服可溶性抗原的耐受。Huang等（19）报道在没有炎性刺激的正常情况下，大鼠固有层和PP的未成熟DCs吞噬凋亡的肠上皮细胞，并迁移至MLN的T细胞区。未成熟DCs这种组成型地迁移被认为与维持机体的外周耐受有关。Sauter等（20）指出吞噬有凋亡产物的未成熟DCs在没有接受成熟信号的情况下不能成熟，而吞噬坏死细胞的未成熟DCs可以成熟和有效激活CD4+和CD8+　T细胞。这说明机体有自己的识别机制，即在正常情况下未成熟DCs吞噬凋亡的细胞不引起DCs的成熟并维持外周耐受；在感染等刺激下未成熟DCs活化，产生相应的免疫应答（21）。目前认为，未成熟DCs诱生Tr是维持外周耐受的一个关键（22）。未成熟Dcs可诱生分泌IL-10的CD4+（23）和CD8+ Tr细胞（24）。Tr的分类还不明确，CD4+CD25+　Tr现已被确立为一类职业抑制T细胞（25），它占正常小鼠的外周CD4+　T细胞的5-10%，组成型表达细胞毒T细胞相关抗原CTLA-4(CTLA-4能与CD80和CD86高亲和力地结合传递抑制信号)，在控制自身免疫性疾病（26）和肠道炎症（27）中起作用。CD4+CD25+　Tr在肠道的作用依赖于TGF-β和CTLA-4。 口服可溶性抗原常产生耐受，Thorstenson等（28）报道口服OVA可激活特异性的CD4+CD25+　Tr。人和小鼠的CD4+　T细胞在IL-10的反复刺激下产生一类能分泌高水平IL-10的具有免疫抑制作用的Tr1细胞，它的作用具有IL-10和TGF-β依赖性(29)，选择性地抑制体内Th2反应，IgE分泌减少而IgG1和IgG2a不受影响(30)。Weiner（31）最近强调了IL-10和TGF-β在粘膜构成独特的耐受微环境的重要性，PP SED的髓源性DCs能产生分泌IL-10和TGF-β（8），而Akbari等（32）报道了具有成熟表型的耐受性DCs的存在：小鼠鼻腔免疫OVA可产生分泌IL-10的肺脏DCs的成熟，该DCs诱导生成分泌IL-10和IL-4的Tr1；小鼠口服免疫OVA后在MLN分离到分泌TGF-β的DCs，该DCs诱导生成分泌TGF-β的Th3。IL-10和TGF-β 可能在维持粘膜免疫耐受中起协同作用（31）。

机体是如何对"外源"抗原作出必要的免疫应答的呢？ APCs上的模式识别受体（PRRs）通过识别微生物的病原体相关分子模式（PAMPs）从而激活机体的特异性的免疫反应。TLRs是一类很重要的PRRs，被认为是连接天然免疫和获得性免疫的桥梁（33）。PAMPs并非病原微生物所独有，肠道的正常菌群也存在，机体通过至少两个机制来避免对正常菌群作出应答：肠道屏障和针对正常菌群的IgA通路（1）。DCs又是怎样辨别不同病原体而作出不同应答的呢？目前尚不很清楚，至少不同的DCs亚群在免疫应答中起到一定作用。如人类髓源性DCs1和淋巴源性DCs2表达不同的TLRs，凝集素分子和MHCⅠ样分子（18）。

7．结语

对DCs各亚群在GALT尤其在PP的分布及其不同的生理作用加深了我们对肠道粘膜免疫的认识。但各亚群在免疫应答和耐受中所起的具体作用，它们之间关系以及它们和免疫系统其它组分的联系目前还不很清楚，解决上述问题必将促进口服免疫的发展和肠道疾病的治疗。

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作者详细通讯地址：张晓明　扬州大学80225信箱　邮编 225009