摘要
过敏性疾病的发展,如过敏性哮喘,依赖于t辅助细胞2型扭曲的过敏原特异性免疫反应的启动和维持。虽然这一过程的易感性是在遗传和环境控制下的,但2型t辅助细胞免疫反应的微调和调节尚不完全清楚。在本系列的第二篇文章中,总结了目前关于t细胞和抗原提呈细胞参与的理解,重点是这两种类型的免疫调节细胞之间通过共刺激分子的相互作用。
迷你系列“T细胞共刺激分子”
由M.Belvisi和K.F.Rabe编辑
本系列中的2号
特异性cd4 + t细胞亚群与变应性气道疾病的发展有关
CD4+t细胞在过敏性气道反应的起始和维持中起着核心作用。通过主要组织相容性复合体(MHC) II类分子和过敏原特异性t细胞受体(TCRs)的表达,它们将先天和过继免疫反应联系起来。它们诱导过敏原特异性免疫球蛋白(Ig)E的合成,招募并激活效应细胞,如嗜酸性粒细胞,通过可溶性因子的分泌它们在控制早期和晚期哮喘反应中的关键作用在人类患者以及变应性气道炎症的动物模型中得到了令人信服的证明。在哮喘患者的支气管组织中发现活化的t细胞数量增加1,2在过敏性气道疾病的小鼠模型中,CD4+ t细胞的消耗显著地阻止了气道高反应性(AHR)的发展和嗜酸性粒细胞进入气道的浸润3..
根据其功能特性,T细胞最初细分为两个偏振子集4.1型T-Helper细胞(Th)主要产生细胞因子肿瘤坏死因子(TNF)-β,干扰素-γ和白细胞介素(IL)-2,刺激强细胞介导的免疫应答,特别是针对细胞内病原体。相反,TH2具有秘密的能力较多的IL-4,-5,-9和IL-13,因此对过敏免疫反应至关重要。
第一个报告的特定细胞因子的t细胞参与人类哮喘的发病机理发表在1990年代早期,表明t细胞在支气管肺泡灌洗液(BALF)哮喘病人主要生产th2型细胞因子集落刺激因子和IL-3, 4和55,6.通过啮齿动物分析进一步说明了这些细胞用于开发过敏气道炎症的功能的功能性。缺乏诱导Th2免疫反应所需的枢轴元素,例如信号转换器和转录激活因子67,8,未出现过敏性气道炎症症状。同样,无功能外周血t细胞的胸腺小鼠也缺乏嗜酸性气道浸润,在过敏原致敏后AHR增加,除非通过全身给药恢复Th2细胞因子IL-5的产生9.虽然Th2细胞因子的参与解释了许多过敏反应特征的生物学基础(例如嗜酸性粒细胞的募集,肥大细胞的激活,气道重塑和IgE的产生),最近已经观察到哮喘个体也可能对过敏原表现出增加的th1样反应10,11,尤其是在已确定的疾病中12- - - - - -15.相反,急性节段性过敏原的挑战导致产生Th1细胞因子的t细胞数量的减少16. 总之,过敏反应纯粹是Th2驱动的疾病的教条,特别是作为解释哮喘病理学的尝试,受到质疑;然而,大量证据证明了Th2细胞因子,如IL-4、-5和-13的重要作用。
通过对过度表达某些Th2细胞因子的小鼠、使用细胞因子阻断剂或无法产生特定细胞因子的基因缺陷小鼠的病理分析,进一步证明了各种Th2细胞因子在过敏性气道炎症发展中的重要作用(表1)⇓).总之,这些数据清楚地强调了Th2亚群在过敏性(气道)疾病发病机制中的重要性。
这些实验鼓励体外和在活的有机体内数据显示,这些试验的目的是在患有持续性哮喘的人类受试者中以Th2细胞因子为治疗靶点(哮喘2期或更糟的全球倡议)。轻度持续性哮喘患者单次静脉应用针对IL-5的人源化单克隆抗体(mAb)(SB-240563/mepolizumab)可显著减少外周血和痰中嗜酸性粒细胞的数量,但对晚期哮喘反应或对组胺的非特异性AHR无显著影响37.后来,在患有轻度/中度哮喘的患者中,经历了一定的重复抗体治疗方案,表明,虽然嗜酸性粒细胞在周边几乎灭绝,但肺组织中仍存在嗜酸性粒细胞激活和脱粒的迹象,可能会计核算缺乏效力38.在另一项针对严重持续性哮喘患者的试验中,使用不同的针对IL-5的人源化单抗SCH55700,循环嗜酸性粒细胞的数量也减少了,但是,除了一秒内基线强迫呼气量(FEV)小幅增加外1),对疾病活动的其他临床指标无影响39.在轻中度哮喘受试者中,在剂量减少和吸入糖皮质激素停药期间通过吸入应用重组可溶性IL-4受体防止FEV下降1或增加哮喘症状40,41.由于缺乏进一步的疗效证据,这种策略已被停用,与抗il -5方法一样。
这些试图阻断单一Th2细胞因子的试验结果令人沮丧,可能有多种解释:1)应用的化合物未能分别充分消耗和拮抗嗜酸性粒细胞和IL-4;2)嗜酸性粒细胞在哮喘的临床表现中可能不是完全必需的,甚至不是重要的42; 3) 其他触发因素,如病毒感染、运动或气道污染,可能是哮喘病理和/或加重的原因;4)由于多种细胞因子的效应器功能高度冗余,单个细胞因子的消耗是不够的38.因此,诱人推测消除整个TH2功能或完全预防朝向TH2型分化可以克服冗余细胞因子函数的问题(在本系列中的下一篇文章中讨论43).此外,不同的治疗方案,包括早期和/或长期干预和针对各种细胞因子的抗体鸡尾酒的使用,可能会提高哮喘治疗的疗效。
此外,有新的数据显示,针对与Th1/Th2偏差无关的t细胞和/或t细胞产物的策略可能在治疗哮喘中有效。使用TNF受体-2 Fc融合蛋白依那西普选择性阻断TNF-α,以及应用甲氨蝶呤抑制TNF-α和抗体的产生,导致哮喘严重程度的降低44,45.综上所述,这些数据符合免疫停滞受损是哮喘发生的主要原因的概念,以及过敏原特异性CD4的不希望发生的免疫反应+由于缺乏调节性T细胞(Tr)功能而导致的T细胞可诱导过敏性级联反应,而与Th1或Th2偏倚无关46.
特定T细胞过敏气道炎症调节
术语调节性t细胞(Tr)是指积极控制或抑制其他细胞功能的细胞,通常以抑制的方式。Tr似乎控制自身免疫性疾病和移植排斥反应的发展,并可能在控制哮喘和过敏的表达中发挥关键作用。它们的具体特征以及它们的行动方式仍在进行密切的调查47.但是,可以描述具有某些属性和功能的不同Tr子类型。
自然发生的Tr在胸腺中通过遇到自身抗原而被积极选择。它们占CD4的5-10%+小鼠和人类的t细胞。这些细胞组成表达CD25 (IL-2受体),以及转录因子forkhead box蛋白(Fox) P348- - - - - -50,作为Tr系分化的特异性因子,与细胞的抑制活性密切相关51.
FoxP3的精确功能,直到最近才被认为仅由天然CD25表达+但人类FoxP3缺失会导致免疫调节失调、多内分泌病、肠病和x -连锁(IPEX)综合征52,53,也被称为x连锁自身免疫过敏失调综合征54.IPEX综合征患者与皮屑小鼠有许多共同的表型特征,其中编码FoxP3的基因发生自然突变,缺乏天然CD25+Tr.渣滓小鼠出现腹泻、吸收不良、自身免疫性溶血性贫血、血小板减少、白细胞增多、淋巴结病、肝脾肿大、性腺机能减退和皮肤干燥,这些症状都通过过继转移天然CD25得以纠正+对这些小鼠进行实验55.此外,FoxP3基因的强制表达,编码一个转录抑制因子,将幼稚的小鼠t细胞转化为Tr,表型和功能类似天然CD25+TR。
虽然没有Foxp3.在IPEX综合征患者和皮屑小鼠中的表达消除了天然CD25的发展+Tr, IPEX综合征患者和皮屑小鼠是否也缺乏与CD25外周分化的适应性Tr-t细胞还不清楚。然而,由于IPEX综合征患者会出现湿疹、食物过敏、IgE水平升高和外周嗜酸性粒细胞增多,与Th2细胞因子的产生有关54,本文作者认为IPEX综合征患者同时缺乏天然CD25+Tr和抗原特异性适应性Tr,它们可能在调节Th2对变应原的反应中特别有效。
在小鼠中,是天然的CD25+Tr已被证明能限制变应原诱导的气道炎症,但不能抑制气道高反应性的发展56.在这些实验设置中,为了获得对过敏原诱导的气道炎症的强烈抑制,似乎需要通过非特异性信号预先激活自然Tr57.
对于已经长大超过牛奶敏感性的儿童,循环自然Tr频率的增加与牛奶敏感性的降低有关体外对特异性变应原牛β-乳球蛋白的增殖反应58.天然CD25+非变态反应性而非变态反应性供体的Tr可抑制变应原刺激CD4细胞的增殖和IL-5分泌+CD25-这表明天然Tr也可能抑制对吸入变应原的过敏免疫反应,例如猫过敏原或草花粉59.有趣的是,在过敏供体中,CD25+ Tr对Th2细胞因子产生的抑制活性在特定季节花粉计数最高时受到最大抑制。因此,来自过敏和非过敏个体的天然Tr在外界对桦树过敏原的反应中最有效地抑制了t细胞增殖和Th2细胞因子的产生,但不是在桦树花粉季节60.
虽然很明显,在与自身抗原接触后,胸腺中的天然Tr被积极选择,但很可能在与外源性过敏原接触后,过敏原特异性适应性Tr在外周形成(例如从食物或植物)。自适应Tr没有明确定义的标记,使其易于识别或分离;因此,对他们的进一步描述是很难完成的。
几项研究分析了共刺激途径在TR的产生和扩展中的重要性。首先,证明RAT TR的响应不如CD25-t细胞接受传统的共刺激,但很容易扩张体外通过超激动cd28特异性单克隆抗体,这种单克隆抗体对所有t细胞都是有效的有丝分裂原,而不需要TCR的参与61.在活的有机体内,在CD28刺激下,功能性Tr优先扩展到其他t细胞亚群。这些数据表明,cd28驱动的Tr激活可能在炎症和自身免疫性疾病的治疗中有效,但应仔细考虑副作用62.
此外,协同刺激CD4+具有抗CD52 mAb的T细胞导致抑制CD4的多克隆反应的TR的发育+t细胞63.这些Tr具有抑制移植物生长的作用相对人外周血单个核细胞注射严重联合免疫缺陷综合征小鼠的宿主病样病理这表明,抗cd52诱导的Tr可以扩增并赋予抗原特异性,有可能成为细胞免疫治疗的理想工具。
过敏性气道炎症中T细胞表现出特异性分化和迁移
t细胞功能的分化依赖于对抗原提呈细胞(APCs)结合其他共刺激信号提出的特定肽的识别,如本系列的第一篇文章所述64.近年来,各种研究拓宽了对细胞相互作用导致过敏气道炎症中T细胞分化的了解。
过敏性免疫反应由肺树突状细胞(dc)发起,dc来源于低粒细胞分化抗原(Gr)-1和高CX的血液单核细胞3.C趋化因子受体1密度65.它们位于气道上皮基膜的下面,在那里它们遇到并合并了变应原并迁移到引流的胸部淋巴结(图1)⇓)66.一旦携带过敏原肽的DCS到达局部淋巴结的T细胞区域,它们通过增加共刺激和MHC II类分子的表达来刺激特异性幼稚或内存T细胞。在过敏原伴有炎症刺激伴有炎症刺激的条件下,诱导致函数效应器T细胞的分化,TR或记忆T细胞67.活性效应效应T细胞离开淋巴结并进入肺组织,进一步抗原沉积的部位,其中它们以抗性状态保留,识别由局部DC呈现的抗原68.它们进一步增强了参与过敏级联反应的其他免疫细胞的招募和成熟,如嗜酸性粒细胞和肥大细胞,通过细胞因子和趋化因子的分泌
先天免疫对t细胞分化和哮喘表型发展的影响
先天免疫系统将环境因素与适应性免疫的特定反应联系起来。一个进化上高度保守的受体家族,被称为toll样受体(TLRs),由APCs表达并识别病原体相关的分子模式。这种相互作用导致APCs分泌不同的细胞因子,包括IL-12,特别是促进Th1的发育69.流行病学观察:在西化区域中的微生物颗粒的微生物颗粒与特方向性疾病的普及率降低相关,所谓的“卫生假设”可以通过减少IL-12将免疫应答转化为a的主要是th2类型。最近发现遗传变化的最新结果支持了这一假设TLR2,TLR4,TLR6和TLR10基因与儿童的特异反应有关70- - - - - -74.
与TLRs类似,CD14是某些微生物分子的模式识别受体,由APCs表达。不同多态性之间的关联CD14基因和特应性疾病的主要特征,如IgE水平75、湿疹76、哮喘严重程度77和支气管高反应性78,被确定。相反,其他研究没有重复这些关联72,79,可能是由于不同研究群体的遗传差异或微生物暴露动力学的差异80.
共刺激信号调节过敏气道炎症
变应原诱导的气道炎症和AHR的发展是由几个共刺激因子的微调调控的。第一个激活幼稚t细胞的共刺激信号是通过CD28与DCs上表达的配体CD80 (B7.1)和CD86 (B7.2)的相互作用传递的(图1)⇑)81.这种相互作用诱导b细胞白血病/淋巴瘤基因产物(Bcl)家族抗凋亡分子的表达,允许活化的t细胞克隆扩增82并诱导细胞因子IL-2、-4和-5的产生。CD28与CD80或CD86的差异连接是否有利于分化为Th1或th2型t细胞,目前仍有争议83,84.当然,抗原呈递时的细胞因子环境对t细胞分化的类型至关重要;DCs增加IL-12的产生有利于th1介导的细胞免疫反应的发展,而定位于粘膜表面的DCs (DC2细胞)优先合成IL-4和-6可能触发向Th2表型的极化85,86.
利用从支气管肺泡灌洗液和哮喘患者支气管活检标本中获得的T细胞研究CD28在人类哮喘发病机制中的作用87- - - - - -90.有趣的是,人balf衍生的t细胞增殖后,从特应性哮喘患者体外通过添加抗CD86,但不抑制过敏原的刺激,但不是抗CD80 mAb90,强调了CD86在变应原诱导的t细胞(Th2)应答中的关键作用。
通过CD28激活的t细胞是由诱导分子细胞毒性t淋巴细胞抗原(CTLA)-4负调控的。因此,通过CTLA-4-Ig抑制CD28共刺激可抑制IL-5、-13和-16的产生,并可抑制过敏原特异性的RANTES(调节激活、正常t细胞表达和分泌)体外由哮喘受试者从支气管活检标本中分离的T细胞刺激88,89.对这些实验的更详细分析表明,在支气管活检标本中,变应原介导的th2型细胞因子的产生依赖于信号转导通过都是CD80和CD8687.
在人类支气管哮喘中,某些单核苷酸多态性(SNPs)与CTLA-4血清总IgE水平升高(+49A/G)91)、支气管高反应性(BHR) (-1147C/T和+49A/G92)和哮喘严重程度(-318C/T92)了。在另外两个队列中,没有发现+49A/G和-318C/T多态性与哮喘表型的发展相关93,94.
CD28信号在过敏性气道疾病发展中的关键作用在缺乏这种共刺激途径的小鼠中得到进一步证实。缺乏CD86的小鼠与正常同龄小鼠相比,对过敏原致敏和气道挑战的反应较少发生气道炎症95.在同一品系中,cd28缺陷或CD80/CD86双敲除小鼠几乎没有过敏性气道炎症的迹象(例如在过敏原致敏和气道挑战之后,IgE的产生、嗜酸性气道炎症和AHR的发展(表2)⇓)95,97.CTLA-4缺陷的小鼠发生了致命的淋巴增生性疾病,这反映了该分子在限制t细胞介导的免疫反应中的重要性109.
在初始T细胞活化后,效应器T细胞功能似乎不太依赖于CD28的参与110,111.其他只在t细胞激活时表达的共刺激分子接管并似乎在持续的免疫反应的控制中发挥主导作用。
第二t细胞控制线的一个突出的成员是诱导共刺激抗原(ICOS)。对其功能性质的初步研究表明,共刺激通过在初始启动和效应t细胞应答过程中,ICOS主要导致IL-10和-4的高表达和其他Th1和Th2细胞因子的少量产生112- - - - - -114. 进一步证明,某些细胞因子的产生与ICOS在细胞表面的表达密度相关115.中间ICOS表达与高产量的TH2细胞因子相关,而高水平的ICOS主要被翻译成高IL-10生产。符合这些发现,显示在暴露于呼吸过敏原的小鼠支气管淋巴结中的成熟肺DC,诱导TR的发育,在需要T细胞共刺激的过程中通过ICOS−ICOS配体(ICOS- l)途径。Tr产生IL-10并表现出较强的抑制活性;当移入致敏小鼠时,Tr可阻断AHR的发展。调节细胞的发育和抑制功能都依赖于IL-10的存在和ICOS- ICOS- l的相互作用。这些研究表明,Tr和ICOS−ICOS- l信号通路在哮喘的呼吸耐受和下调肺部炎症中发挥了重要作用116,117.
其他的作者已经证明了收养转移的ico+在随后的变应原气道挑战中,细胞能够诱导气道炎症,突出了ICOS在过敏性气道炎症发展中的重要作用115.
一项研究表明单核苷酸多态性与ICOS.基因(-693A/A和-1413A/A)增加总IgE和对空气变应原的过敏反应。此外,-1413 SNP位于核因子-κ b结合位点,与a等位基因纯合的外周血单个核细胞(-1413A/ a)产生大量的细胞因子IL-4、IL-5、IL-13和TNF-α。这表明了ICOS在人类过敏性疾病中的作用118.
缺乏ICOS或ICOS-L表达的小鼠在T细胞IL-4生产中受到强烈损害,导致生产抗原特异性分类抗体的产生受损,例如IgG1,IgG2a,IgA和,特别是IgE(表2⇑)One hundred.,101,103. 有趣的是,ICOS缺陷小鼠在变应原致敏和随后的气道激发后仍会出现严重的IL-5介导的嗜酸性气道炎症,这表明ICOS可能并不主要参与Th2的整体分化,而是IL-4在效应期的表达所必需的One hundred.,119.
另一个参与过敏性气道反应发病机制的可诱导共刺激分子是CD134 (OX40)。该分子主要通过活化的Th2表达。OX40是Bcl-xL和Bcl-2转录因子的细胞质表达所必需的,这两种转录因子为预激活的t细胞传递抗凋亡信号120.这些信号对于初级免疫反应期间t细胞的积累以及随后记忆细胞池的形成都是必不可少的。在缺乏OX40信号的小鼠中,观察到过敏性气道炎症严重受损,AHR、Th2细胞因子产生和IgE合成显著减少(表2)⇑)105,107.
共同刺激也是下调T细胞功能的有效手段。通过负性共刺激分子程序性细胞死亡(PD)-1发出信号,导致细胞周期G期阻滞0- g1,从而限制持续的免疫反应121.pd -1缺陷小鼠发生自身免疫性疾病的观察结果支持了pd -1介导的t细胞抑制对外周耐受的重要性,例如心肌病122,自身免疫性肾小球肾炎和关节炎123.
在气道炎症的小鼠模型中,过敏原致敏和气道攻击导致PD-1配体1(PD-L1)的表达增加,从肺组织中分离的肺部DC,巨噬细胞和B细胞表达124.尽管PD-L1的丰富表达,但该分子似乎不参与过敏气道炎症的控制,因为MAB阻断并未改变过敏表型124.相比之下,另一种PD-1配体PD-L2在未受刺激的小鼠淋巴细胞中仅表达非常低的量,在过敏原刺激后仅中度增加。然而,阻断这种特定配体显著抑制AHR的发展、肺嗜酸性粒细胞增多和Th2细胞因子的产生124.这给出了PD-L2在过敏原诱导的气道反应的负调节中的迄今为止的作用。
总结
一个复杂的增强和抑制共刺激信号网络调节t细胞分化和效应功能。由于其在变应原介导的气道炎症中的中心作用,t细胞共刺激分子成为新的治疗干预的有希望的靶点。艺术的状态对实验数据的使用这些信号在调制allergen-induced t细胞反应,和未来前景的方法针对co-stimulation干预过敏性气道疾病的更详细的讨论在本系列的第三部分,也是最后一部分43.
脚注
本系列的前一篇文章:1号:T细胞活化与分化的主开关。欧洲呼吸杂志2007;29日:804 - 812。
- 收到了2006年7月18日。
- 接受2007年1月6日。
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