徐林杰,吴继雄
(安徽医科大学第二附属医院心血管内科,安徽 合肥 230601)
调节性T细胞在急性冠脉综合征中的研究进展
徐林杰,吴继雄
(安徽医科大学第二附属医院心血管内科,安徽 合肥 230601)
急性冠脉综合征(acute coronary syndrome,ACS)是由于冠状动脉内不稳定的斑块破溃和斑块内出血,继发血栓形成,导致冠脉管腔堵塞的一组临床综合征。免疫细胞尤其是 CD4+T细胞在ACS的发生、发展中发挥着重要的作用,调节性 T细胞(regulatory T cells,Treg)是一组特殊的具有免疫负调节作用的 CD4+T细胞亚群,其通过细胞间接触和分泌具有抑制作用的细胞因子等途径发挥免疫负调节作用,以维持机体内环境的稳定。现对近年来 Treg在 ACS中的研究进展作一综述。
调节性 T细胞;急性冠脉综合征;动脉粥样硬化
急性冠脉综合征(acute coronary syndrome,ACS)包括不稳定型心绞痛(unstable angina,UA)和急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI),其发病急、病情危重、死亡率高,是严重威胁人类尤其是老年人健康的主要疾病。动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是其主要的病理性基础,目前认为AS是一种慢性炎症性疾病,而且炎症反应的起始和持续都有固有免疫及获得性免疫的参与。调节性 T细胞(regulatory T cells,Treg)是一类具有免疫调节活性的 T细胞亚群,具有免疫抑制性和免疫无能性,在免疫炎症、移植耐受、过敏反应、肿瘤及微生物感染等方面均发挥重要的调节作用。动物实验证实过继输注或诱导产生 Treg可以延缓 AS的发展,而针对Treg的疫苗则加速了 AS的进展,表明Treg在 AS炎症反应的调控中起重要作用[1]。现就对近年来Treg的热点问题及其与 ACS的研究进展作一综述。
1.1 Treg的来源 20世纪 60年代,研究者发现新生小鼠体内产生了一群对免疫反应具有抑制作用的 T淋巴细胞,直到 20世纪90年代才将这类细胞命名为Treg[2]。Treg的种类较多,根据其来源不同主要分为两类。一类称为天然 Treg(natural T regulatory cells,nTreg),nTreg在胸腺中发育,可以在外周生存并抑制免疫炎症反应,约占正常人外周血CD4+T细胞的 5%~10%,通常所说的 CD4+CD25+Treg主要是指 nTreg。另一类称之为诱导性Treg(induced T regulatory cells,iTreg),iTreg来源于外周,是CD4+T细胞接受抗原刺激后在多种细胞因子及环境因素的协同作用下发育而来。
1.2 作用机制 Treg发挥免疫负调节作用的具体机制尚未完全明确,但是目前认为其主要通过以下4种途径发挥免疫调节功能:(1)细胞间接触依赖机制:包括直接接触机制和间接接触机制,前者通过细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4)与 CD4+效应性T细胞表面的CD80、CD86受体相结合,改变了效应性T细胞的状态,后者则是通过作用于树突状细胞(DC)下调其共刺激分子、IL-12和主要组织相容性复合物Ⅱ(MHCⅡ)的表达,从而抑制效应性 T细胞的增殖[3]。(2)抑制性细胞因子依赖机制:Treg产生细胞因子比如 TGF-β、IL-10来抑制免疫炎症反应,TGF-β可抑制IL-1和 IL-2的分泌进而影响效应性T细胞增殖;IL-10可以抑制Th1和 Th2细胞合成IL-2等细胞因子,还可以抑制MHCⅡ在 DC及巨噬细胞上的表达,同时阻断 CD28/B7途径对 T细胞增殖和活化的刺激作用,从而起到免疫抑制作用[4]。(3)直接杀伤效应性 T细胞作用机制:活化后的 nTreg表达颗粒酶 A及少量的颗粒酶 B,可以通过穿孔素依赖的细胞毒作用杀伤多种自体靶细胞,包括CD4(+)和CD8(+)T细胞、CD14(+)单核细胞、未成熟及成熟的 DC[5]。(4)抑制靶细胞代谢机制:CD39、CD73可以产生胞外腺苷,这种腺苷一方面可以通过活化腺苷受体 A2A来抑制效应性T细胞,另一方面,通过抑制 IL-6的表达来增强适应性 T细胞[6]。
2.1 Foxp3 Foxp3是 CD4+CD25+Treg生长发育和具有免疫抑制功能所必需的核转录因子,其表达与活化的 IL-23/IL-17途径密切相关[7]。研究发现[8],Foxp3通过 mRNA剪切缺陷、点突变及亮氨酸拉链区改变等方式诱导 CD4+CD25+Treg数量下降及功能缺陷,进而导致AS及ACS的发生发展。但是Foxp3表达于细胞内,不能用于细胞分离、提纯及功能测定等进一步研究。
2.2 CD127 CD127是IL-7受体α链,表达于T细胞前体、成熟T细胞、B细胞前体、成熟单核细胞、其他一些髓系和淋系细胞上。CD127在记忆性 T淋巴细胞和效应性 T淋巴细胞活化后仍能持续表达,只在 Treg低表达,联合应用CD25高表达和CD127低表达,能够有效去除效应 T淋巴细胞的影响,从而准确反映Treg的数量[9]。Hartigan-O′connor等[10]研究发现通过 CD4+CD25+CD127low纯化出的Treg与 Foxp3+纯化的 Treg数量相似,并且这部分细胞展现了 Treg的典型特征:抑制其他T细胞的增殖;表达Foxp3及CTLA-4;在CD3+抗体的刺激下增殖。袁向亮等[11]研究证实用 CD127染色操作简便,不需要破膜染色,而且不破坏细胞结构,可用于分选Treg,开展细胞功能试验。
2.3 CTLA-4 CTLA-4也可作为 CD4+CD25+Treg的细胞表面标志,但它并不是Treg所特有的,CD4+CD25+Treg表面的CTLA-4与 DC表面的 CD80/CD86结合,通过逆向转导信号导致 DCs内的免疫抑制调节酶——吲哚胺 2,3双加氧酶(IDO)高表达,IDO是色氨酸代谢所必需的酶,由于色氨酸耗竭及毒性代谢产物形成从而导致 T细胞的活化程度降低[12]。
2.4 GIRT 糖皮质激素诱导的肿瘤坏死因子受体(glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor,GITR)是肿瘤坏死因子受体超家族(tumor necrosis factor receptor superfamily,TNFRSF)中的第18个成员,表达于胸腺来源的 CD4+CD25+Treg上。研究发现[13],GITR可以阻断 Treg的抑制活性和(或)提高效应性 T淋巴细胞对 Treg抑制作用的抵抗,从而增强效应性T细胞的功能,即GITR是Treg发挥免疫抑制作用的负性调节因子。
2.5 其他 Treg表面表达的分子还有很多,例如CD103、OX40、趋化因子受体 CCR4及 Toll样受体TLR4等。最近研究发现[14],Treg表面还表达神经菌毛素-1(Nrp-1)和淋巴细胞活化基因-3(LAG-3),其中 Nrp-1参与血管形成、神经轴突导向以及 T细胞的活化,能够促进Treg和未成熟DC的相互作用,特别是在抗原有限的条件下,能增加 Treg和 DC作用的灵敏性,这显示Nrp-1能够在低剂量抗原或没有危险信号的情况下优先活化Treg。LAG-3是一类与 MHCⅡ分子结合的 CD4相关分子,主要表达在活化的Treg上[15]。
3.1 动物试验 动物实验研究结果表明 Treg对AS有保护作用,可以促进斑块稳定。在 AS发生、发展过程中 Treg的数量和功能发生紊乱。Ait-Oufella等[16]在建立小鼠的 动脉硬 化模型 时发现 CD4+CD25+Treg在 AS的发生、发展中起重要作用,可以显著抑制动脉粥样硬化斑块的形成、斑块的大小及斑块内的炎症程度。Mallat等[17]研究发现在体外扩增 Tr1细胞,再转移到载脂蛋白 E基因敲除(ApoE-/-)的小鼠体内将会导致动脉粥样硬化斑块体积明显缩小,同时伴有干扰素-γ(INF-γ)的降低和 IL-10的升高,推测 Tr1可能是通过抑制 Th1细胞而发挥保护作用。
大量动物实验的研究资料为临床研究 CD4+CD25+Treg在 ACS发生发展中的作用提供了一定的理论基础。
3.2 临床研究 目前关于Treg在ACS患者外周血中的变化的研究报道较少,并且存在争议。凌佳等[18]通过对Treg表面的 CD127的定量检测发现在心肌梗死后不同时间段内Treg数量发生不同的变化,即在心肌梗死后12、48、72 h Treg的数量以心肌梗死后12 h内减少最为明显,随着心肌梗死后时间的延长而逐渐上升,提示心肌梗死时免疫调节功能受到明显抑制或破坏,并且越接近急性期抑制越明显。丁艳 萍等[19]研 究 发 现 在 AMI患 者 外 周 血CD4+CD25+Foxp3+Treg及 IL-10水平明显低于正常人,推测可能是由于Treg水平的下降降低IL-10的分泌,并加速 Th1细胞的活化,动脉粥样硬化斑块由“静止”变为“易损”的类型,最终导致AMI。李昌义等[20]研究发现 AMI患者 Treg表达百分比较正常对照组下降,统计发现 ST段抬高型心肌梗死患者与非 ST段抬高型心肌梗死患者 Treg表达百分比无统计学差异。但是,另一项研究发现稳定性心绞痛患者与正常对照组相比Treg表达水平相似,并且ST段抬高型心肌梗死患者Treg数量上升、非 ST段抬高型心肌梗死患者 Treg数量下降[21]。造成实验结果不同的原因可能是多方面的,如实验对象、样本量及统计方法等方面的差异,故此结果的真实性还需要更完善、更大样本的临床试验加以证实。
目前相关研究已经证实 Treg的数量和功能与AS程度呈负相关,这提示通过增加Treg数量、增强其功能,可以有效防治 AS,并且已经从基础研究转向临床探讨。
4.1 热休克蛋白(Heat shock protein,HSP)60/65耐受诱导 HSP是一种高度保守的应激蛋白,具有免疫原性,HSP60与 HSP65具有相似的抗原表位,可被机体免疫系统视为抗原,触发自身免疫反应,从而导致血管壁损伤,促进 AS的发生发展。最新研究发现[22],口服免疫耐受 HSP60和载脂蛋白 B (ApoB)复合物可以控制 AS的进展和动脉粥样硬化斑块的不稳定性,这种有益作用的潜在机制可能与Treg分泌细胞因子 TGF-β有关。
4.2 氧化低密度脂蛋白(oxidized-low density lipoprotein,ox-LDL)耐受诱导 ox-LDL可促使巨噬细胞吞噬脂质形成泡沫细胞,泡沫细胞融合、破裂,并释放出大量的总胆固醇,沉积于动脉内皮下,构成动脉粥样硬化斑块的核心[23]。Zhong等[24-25]研究发现经鼻ox-LDL诱导耐受的ApoE-/-小鼠AS进程明 显减慢,这可 能与小 鼠体 内 CD4+CD25+FoxP3+Treg及 CD4+LAP+Treg增加,从而阻止ox-LDL特异性 T细胞反应及改善 AS有关。
4.3 anti-CD3单克隆抗体 anti-CD3单克隆抗体可能通过影响 CD4+CD25+Treg的凋亡、自噬及TGF-β分泌来调节人体的免疫功能,其作为经典的免疫抑制剂,目前广泛应用于临床治疗同种异体或异种器官移植后的急性排斥反应。Sasaki等[26]研究发现小鼠口服 anti-CD3抗体后其肠系膜淋巴结及脾脏中的LAP(+)细胞及CD25(+)Foxp3(+)细胞明显增加,可以显著抑制动脉粥样硬化斑块的大小及斑块内的炎性程度,anti-CD3抗体可能成为治疗心血管疾病的一种新药。
4.4 ApoB-100耐受诱导 ApoB是LDL的主要组成成分之一,在总胆固醇、甘油三酯及 LDL的代谢中起重要作用。Wigren等[27]用ApoB-100多肽片段aBp210免疫 ApoE-/-小鼠后发现小鼠体内 Treg活性增强,脾脏中的 INF-γ、IL-4及 IL-10减少,AS程度明显减轻,这提示经耐受诱导后 ApoB-100可以对抗 AS的发生发展。
4.5 间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)耐受诱导 MSCs具体低免疫原性,可以抑制淋巴细胞增殖、抗原提呈细胞的活化及成熟,具有免疫抑制和炎性调节作用。郝玉瑜等[28]研究发现骨髓 MSCs经5-氮胞苷(5-Aza)诱导后可向心肌细胞分化,分化后的类心肌细胞可用来治疗AMI。
AS是一种慢性炎症性疾病,Treg通过抑制免疫炎症反应对AS及ACS起到保护作用,尽管动物实验几乎一致地提示提高 Treg水平和功能能够减轻AS,但是其在人类中的研究仍十分有限,并且其具体机制尚未完全明确,如何充分利用Treg发挥抗AS将是以后的研究重点。
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2013-07-19,
2013-11-28)
徐林杰,女,硕士研究生
吴继雄,男,主任医师,硕士生导师,研究方向:冠心病的基础与临床研究,E-mail:WJX8261@163.com