树突状细胞的研究进展

杨文博（综述），赵 堃（审校）

（中国人民解放军第八九医院血液肿瘤科，山东潍坊 261021）

树突状细胞（dendritic cells，DCs）是一类具有分支或树突状形态的细胞，它们互相交错，伸展于淋巴细胞之间，能将抗原递呈给邻近的T细胞，它们能高效地摄取、加工处理和递呈抗原，是机体功能最强的专职抗原递呈细胞［1］。未成熟DC具有较强地摄取加工抗原及迁移能力，成熟DC能有效激活初始型T细胞，处于启动、调控、并维持免疫应答的中心环节［2］，它们是机体免疫系统的控制者［3］。

1 DCs的生物学特性

1.1 DCs的发现 有关 DC的最早描述是在1868年，Langerhans将皮内的一种形状特别、呈树突状结构的细胞，命名为朗汉斯细胞（Langerhans cell）［4］。而其作为一类族群被了解和认识是在1973年，Steinman等［5］研究鼠脾免疫功能时发现的一群树枝样突起的星状细胞并将其命名为DCs。后来发现其亚群包括朗汉斯细胞、真皮树状细胞、淋巴结并指状细胞、外周血的DCs、实质性脏器的组织间隙DCs等，广泛分布于除脑外的全身组织器官内，包括淋巴和非淋巴器官。

1.2 DCs的表面分子 DCs表面具有抗原递呈分子，如主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）Ⅰ和 MHC-Ⅱ、共刺激因子（CD80/B7-1、CD86/B7-2、CD40、CD40L 等和黏附因子（细胞间黏附分子1/2/3和淋巴细胞功能相关抗原1/3等）是功能强大的专职抗原递呈细胞。人体内大部分DCs处于未成熟状态，表达低水平的共刺激因子和黏附因子，体外激发同种混合淋巴细胞增殖反应的能力较低，可诱导T细胞的免疫耐受，但未成熟DCs具有极强的抗原吞噬能力，在摄取抗原或受到某些因素刺激时即分化为成熟DCs，而成熟的DCs表达高水平的共刺激因子和黏附因子，具有免疫刺激能力，是目前发现的唯一能激活未致敏的初始型T细胞的抗原递呈细胞。DCs在成熟的过程中，由接触抗原的外周组织迁移进入次级淋巴器官，与T细胞接触并激发免疫应答，当机体遭遇病原微生物侵袭或体内有细胞发生恶变时，DCs很快能获知这些信息，将这些信息及时传递给免疫系统，并将病原微生物或恶变细胞从体内清除出去。活化的DCs不表达T细胞、B细胞和单核巨噬细胞，却表达CD83、S100、CD40、CD80、CD86、CD1a、CD11c、CD45、人类白细胞抗原A/B/C和人类白细胞抗原DR、人类白细胞抗原DQ等，其中CD1a被公认为是DC的重要表面分子［6］。

1.3 DCs的起源及分类 DCs起源于造血干细胞，根据分化来源途径不同分为髓样树突细胞和淋巴样树突细胞，即与吞噬细胞相同的髓系起源及与T细胞相同的淋巴细胞系起源［7］。髓样树突细胞前体细胞在粒单核细胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF）、肿瘤坏死因子 α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和白细胞介素 4（interleukin-4，IL-4）作用下转变成未成熟 DC，然后经CD40L或内毒素刺激而成熟。淋巴样树突细胞前体细胞在 IL-3的作用下转变成未成熟 DC［8］，经CD40L作用成熟为淋巴样树突细胞。按功能的不同可将DC分为CD1和CD2。CD1可产生大量IL-12、TNF-α和少量 IL-6，诱导辅助性 T细胞（helper T cells，Th）向 Th1 分化［9］;而 CD2可分泌大量 IL-6 和少量IL-12，诱导Th向Th2分化［10］。在移植免疫中，Th1可致明显的急性排斥反应使移植物失活，而Th2则对移植具有保护作用。

1.4 DCs的体外诱导及扩增 DCs在组织中分布广，但含量极少，生理情况下半衰期为数天到几周。因此，建立成熟的DCs体外培养技术获得足够数量的有功能的DCs就显得非常重要。Steinman［6］首先于1992年建立了用GM-CSF从小鼠骨髓中大规模培养制备DCs的方法，此后很快成功地用GM-CSF加TNF-α 从 CD34+造血干细胞中扩增到大量的DCs，使DCs的研究获得突飞猛进的进展［11］。1994年，Romani等［12］建立了应用GM-CSF和IL-4从人外周血大规模培养制备DC的方法，使人源DC的研究得以迅速发展。此后人们又建立并完善了多种培养扩增DC的方法，这使得对DC的研究得以进一步深入。体外诱生DC有许多不同的方案，视组织来源而定，应用不同的细胞因子进行诱导培养，而不同的细胞因子发挥着不同的作用［13］:GM-CSF可诱导DC前体扩增，促使其分化，并可在体外维持DC存活;IL-4往往与GM-CSF同时使用，特别是将外周血单核细胞作为前体时，IL-4可抑制巨噬细胞克隆形成，诱导DC生长和成熟;当用骨髓或脐血CD34+细胞作前体时，则用TNF-α代替IL-4，因为TNF-α可降低粒细胞地产生，上调细胞GM-CSF β链的表达，增强其对细胞因子信号的反应能力。在GM-CSF、TNF-α和IL-4刺激的骨髓CD34+细胞培养体系中加入FMS样酪氨酸激酶3配体可使DC的收获率提高，再加入干细胞因子可进一步提高收获率。不同的前体细胞、细胞因子和培养条件可以改变DC的表型和功能。GM-CSF和IL-4有利于髓系DC分化，而IL-3促进向淋巴系DC分化，CD40L则对两种DC的成熟都有促进作用，而 IL-10、间充质干细胞则抑制其成熟［14，15］。

2 DCs在肿瘤、感染、移植及自身免疫病等方面的作用

2.1 DCs在肿瘤方面的作用 肿瘤细胞低表达或不表达MHC分子及共刺激分子，某些肿瘤细胞还能分泌产生细胞因子抑制肿瘤患者体内DCs的成熟及机体的免疫功能，使肿瘤细胞逃脱机体的免疫监视而无限生长［16］。DCs是T细胞介导的原发和继发性免疫反应的最强激发者，成熟DCs高表达的MHC分子与肿瘤抗原结合后，形成MHC抗原复合体将抗原递呈给T细胞，使其分化成具有杀伤能力的细胞毒性T淋巴细胞，可有效抑制肿瘤细胞免疫逃逸［17］。体外诱导扩增DCs，装载肿瘤细胞或肿瘤细胞提取物、肿瘤抗原蛋白、肿瘤抗原肽、肿瘤抗原DNA/RNA等制备疫苗，或肿瘤抗原经脂质体介导在体内转染DCs，可激发特异性免疫应答。

2.2 DCs在感染方面的作用 DCs在感染性疾病中发挥了重要作用。病原体入侵，一般情况下微生物产物激活自然免疫机制，包括被DCs摄取、加工、递呈，产生对宿主有益的反应。但是，病原体可通过多种方式逃避免疫反应，包括抑制抗原递呈细胞成熟和发挥功能，如脓毒血症时DCs表面分子表达减少及其自身凋亡干扰MHCⅠ和Ⅱ表达/递呈途径［18］，人免疫缺陷病毒感染时DCs摄取病原体后不能有效加工递呈抗原［19］，伯氏疟原虫感染时疟原虫感染的红细胞粘连DCs从而抑制其成熟并减少刺激T细胞的能力等［20］，使感染向重症发展或病原体在体内广泛播散。

2.3 DCs在移植方面的作用 DCs在机体外周与中枢免疫耐受维持中发挥重要作用，其以多种机制参与自身免疫耐受的形成，在移植免疫中发挥重要作用［21］。器官移植后一方面供体DCs从移植器官中游走至受者的次级淋巴器官内，递呈抗原特异性MHC分子，激活受者T细胞，启动免疫应答，触发排斥反应;另一方面受者DCs参与移植后初始炎性反应，浸润到移植器官内，加工处理凋亡或坏死细胞崩解碎片并结合自身MHC分子，最终把限制性供体MHC分子及自身MHC分子复合肽呈递给受者T细胞，触发排斥反应［22］。一般认为前者参与急性排斥反应，而后者与慢性排斥有关。而未成熟DCs具有截然不同的生物学特性，其低水平表达MHC、CD40、CD80、CD86、B7等共刺激分子和黏附分子，具有极强的抗原摄取、加工处理能力，而激发免疫应答能力却较弱，未成熟DCs可诱导抗原特异性 T细胞耐受及调节性T细胞的产生［23］;淋巴样树突细胞通过诱导CD8

+的调节性T细胞、Th2型免疫应答进而抑制供体Th1、细胞毒性T淋巴细胞，使其免疫活性降低，从而抑制Th1型细胞介导的免疫应答，抑制移植物排斥反应［24］。

2.4 DCs在自身免疫性疾病方面的作用 免疫自稳是机体免疫系统维持内环境稳定的一种生理功能。该功能正常时，机体可及时清除体内损伤、衰老、变性的细胞和免疫复合物等异物，而对自身成分保持免疫耐受，该功能失调时，可发生生理功能紊乱或自身免疫性疾病。自身免疫性疾病的特点就是机体对自身结构免疫耐受性的丧失，从而导致针对某些特殊器官破坏性的过程。DCs作为免疫应答的启动、调控和维持因素，具有介导免疫性和耐受性的双重功能，由于炎症、肿瘤、创伤等因素，诱导DCs耐受性功能异常，启动了对自身抗原免疫应答，而在诱发因素去除后不能有效终止应答［25］。其机制可能与DCs的不同种类及成熟状态有关。

3 结语

DCs作为机体最重要的专职抗原递呈免疫细胞，参与机体多种生理病理过程，在肿瘤免疫、感染免疫、移植免疫和及自身免疫性疾病中发挥关键作用。人们已经对其生物学特性及功能有了一定的了解，在部分疾病中应用于临床取得了可喜的结果，随着对DCs认识的不断深入，以DCs为靶点的治疗将为与免疫相关的多种疾病提供新的途径。

［1］Banchereau J，Briere F，Caux C，et al.Immunobiology of dendritic cells［J］.Annu Rev Immunol，2000，18:767-811.

［2］Hart DN.Dendritic cells:unique leukocyte populations which control the primary immune response［J］.Blood，1997，90（9）:3245-3287.

［3］Banchereau J，Steinman RM.Dendritic cells and the control of immunity［J］.Nature，1998，392（6673）:245-252.

［4］Tamaki K，Stingl G，Katz SI.The origin of Langerhans cells［J］.J Invest Dermatol，1980，74（5）:309-311.

［5］Steinman RM，Cohn IA.Identification of a novel cell type in peripheral lymphoid organs of mice［J］.J Exp Med，1973，137（5）:1142-1162.

［6］Steinman RM.The dendritic cell system and its role in immunogenicity［J］.Annu Rev Immunol，1991，9:271-296.

［7］Davis TA，Saini AA，Blair PJ，et al.Phorbol esters induce differentiation of human CD34+hematopoietic progenitors to dendritic cells:evidence for protein kinase C-mediated signaling［J］.J Immunol，1998，160（8）:3689-3697.

［8］Schwarz FS.Positive and negative regulation of the myeloid dendritic cell lineage［J］.J Leukoc Biol，1999，66（2）:209-216.

［9］Macatonia SE，Hosken NA，Litton M，et al.Dendritic cells produce IL-12 and direct the development of Th1 cells from naive CD4+T cells［J］.J Immunol，1995，154（10）:5071-5079.

［10］Liu YJ.Dendritic cell subsets and sineages，and their functions in innate and adaptive immunity［J］.Cell，2001，106（3）:259-262.

［11］Caux C，Dezutter-Dambuyant C，Schmitt D，et al.GM-CSF and TNF-alpha cooperate in the generation of dendritic langerhans cells［J］.Nature，1992，360（6401）:258-261.

［12］Romani N，Gruner S，Brang D，et al.Proliferating dendritic cell progenitors in human blood［J］.J Exp Med，1994，180（1）:83-93.

［13］Chapuis F，Rosenzwajg M，Yagello M，et al.Differentiation of human dendritic cells from monocytes in vitro［J］.Eur J Immunol，1997，27（2）:431-441.

［14］Katsikis PD，Chu CQ，Brennan FM，et al.Immunoregulatory role of interleukin 10 in rheumatoid arthritis［J］.J Exp Med，1994，179（5）:1517-1527.

［15］Jiang XX，Zhang Y，Liu B，et al.Human mesenchymal stem cells inhibit differentiation and function of monocyte-derived dendritic cells［J］.Blood，2005，105（10）:4120-4126.

［16］Halliday GM，Le S.Transforming growth factor-beta produced by progressor tumors inhibits，while IL-10 produced by regressor tumors enhances，Langerhans cell migration from skin［J］.Int Immunol，2001，13（9）:1147-l154.

［17］Schuurhuis DH，Ioan-Facsinay A，Nagelkerken B，et al.Antigenantibody immune complexes empower dendritic cells to efficiently prime specific CD8+CTL responses in vivo［J］.J Immunol，2002，168（5）:2240-2246.

［18］Efron PA，Martins A，Minnich D，et al.Characterization of the systemic loss of dendritic cells in murine lymph nodes during polymicrobial sepsis［J］.J Immunol，2004，173（5）:3035-3043.

［19］Shen R，Richter HE，Smith PD.Early HIV-1 target cells in human vaginal and ectocervical mucosa［J］.Am J Reprod Immunol，2011，65（3）:261-267.

［20］Lundie RJ，Young LJ，Davey GM，et al.Blood-stage Plasmodium berghei infection leads to short-lived parasite-associated antigen presentation by dendritic cells［J］.Eur J Immunol，2010，40（6）:1674-1681.

［21］Young JW，Merad M，Hart DN.Dendritic cells in transplantation and immune-based therapies［J］.Biol Blood Marrow Transplant，2007，13（1 Suppl 1）:23-32.

［22］Illigens BM，Yamada A，Fedoseyeva EV，et al.The relative contribution of direct and indirect antigen recognition pathways to the alloresponse and graft rejection depends upon the nature of the transplant［J］.Hum Immunol，2002，63（10）:912-925.

［23］Min WP，Zhou D，Ichim TE，et al.Inhibitory feedback loop between tolerogenic dendritic cells and regulatory T cells in transplant tolerance［J］.J Immunol，2003，170（3）:1304-1312.

［24］Gilliet M，Liu YJ.Generation of human CD8T regulatory cells by CD40ligand-activated plasmacytoid dendritic cells［J］.J Exp Med，2002，195（6）:695-704.

［25］Torres-Aguilar H，Blank M，Jara LJ，et al.Tolerogenic dendritic cells in autoimmune diseases:crucial players in induction and prevention of autoimmunity［J］.Autoimmun Rev，2010，10（1）:8-17.