调节性T细胞在慢性阻塞性肺疾病中的免疫调节作用

钱晓君 张 雪 朱代峰 荣光生

调节性T细胞在慢性阻塞性肺疾病中的免疫调节作用

钱晓君 张 雪 朱代峰 荣光生

调节性T细胞；慢性阻塞性肺疾病；免疫失衡；气道炎症

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是呼吸系统最重要的慢性疾病之一，目前已成为世界第四大死亡疾病，每年因COPD死亡的人数在不断增加[1]。COPD的特点为气流持续受限，多种细胞如中性粒细胞、巨噬细胞、T淋巴细胞和上皮细胞以及炎症介质参与气道炎症反应，造成肺实质破坏。研究认为固有免疫和获得性免疫共同参与了COPD的发生、发展[2]。CD4+T细胞是获得性免疫的一个关键成分，调节性T细胞(regulatory T cell,Treg)是CD4+T亚群中一类有免疫抑制功能的细胞，可避免自身或非自身抗原的活化，在调节机体免疫功能和预防自身免疫性疾病发挥重要作用，破坏Treg调节机制可能导致COPD的发展和持续炎症反应[3]。本文就Treg的特征及其在COPD中的可能作用机制做简要综述。

1 Treg的基本特征

1.1 来源与分化 Treg是以负免疫调节功能为主的CD4+T细胞亚群[4]，一般认为它直接起源于胸腺或从外周淋巴器官中发育而来，在小鼠和正常人外周血和脾脏组织中占CD4+T细胞数量的5%～10%。根据Treg的来源不同分为自然性Treg (nTreg)和诱导性Treg(iTreg)。nTreg在胸腺中发育，是天然生成的CD4+CD25+Treg，其抑制作用主要通过细胞与细胞直接接触产生；iTreg来源于外周，是CD4+T细胞接受抗原或细胞因子刺激后诱导产生，其抑制作用主要通过分泌细胞因子产生。两类Treg都可通过抑制潜在的自身免疫应答，在维持免疫耐受和调控抗感染免疫中发挥重要作用[5]。

1.2 表面标记物 Treg有许多表面分子标记物，如叉头翼状螺旋转录因子(Foxp3)、Toll样受体、细胞程序性死亡分子-1、细胞毒T淋巴细胞相关抗原4(CTLA-4)、白细胞共同抗原CD45、L-选择素和白介素2受体β链抗体等。Foxp3属于叉头样转录因子家族，具有调节T细胞分泌细胞因子的能力，Foxp3缺陷的小鼠不能形成CD4+CD25+Treg。Foxp3是Treg分化及功能的关键性转录调控蛋白，且Foxp3仅在CD4+CD25+T细胞中表达，在天然CD4+CD25+T细胞和非成熟的胸腺细胞中不表达，在B细胞和CD8+T细胞中也无明显表达，因此Foxp3被广泛用于特征性标记Treg[6]。Foxp3在体外可抑制其它T细胞的增殖，在体内能抑制自发免疫病的发生及炎性肠病的发展，当Foxp3缺失或者Foxp3基因发生突变时，会产生严重的自身免疫性疾病[7]。

1.3 免疫机制 Treg主要通过抑制自身反应性T细胞、抗原递呈细胞(APCs)及效应性T细胞的功能(Teff)发挥免疫抑制作用，主要表现为：①Treg在外周通过抑制自身反应性T细胞的活性来维持自身免疫耐受，Foxp3表达减少影响Treg的发育，打破Treg与自身反应性T细胞的平衡，使得自身反应性T细胞和自身抗原的亲和力降低，不能被激活，引起免疫失衡[8]；②Treg表面高表达CTLA-4，CTLA-4与APCs上表达的CD80和CD86共刺激分子间的相互作用促使树突状细胞表达吲哚胺2,3双加氧酶，使色氨酸合成受阻，从而抑制T细胞的增殖与分化，调节机体免疫功能[9]；③Treg和Teff细胞竞争结合IL-2，与IL-2结合可促进Treg自身增殖、分化，分泌炎症因子IL-10和TGF-β，抑制Teff细胞的功能，并通过前凋亡因子Bim介导的途径诱导Teff凋亡，失去免疫抑制作用[10]。

1.4 Treg和Th17 Th17也是CD4+T细胞的一个亚群，CD4+T细胞在TGF-β和IL-6的共同诱导下分化为Th17，主要分泌IL-17、IL-21、IL-22等细胞因子参与炎症反应和自身免疫性疾病[11]。原始T细胞向Treg和Th17的分化通过不同的细胞因子及信号途径进行调节,并通过相关转录因子来介导Treg和Th17细胞的平衡。已有研究表明IL-6可通过信号转导与转录激活子3(STAT3)诱导产生IL-21，在TGF-β存在条件下，IL-21促进Th17分化抑制Foxp3+Treg的分化；而IL-2能够促进Foxp3+Treg增殖，通过SATA5介导的信号途径抑制Th17的分化[12]。Th17具有强大的促炎作用，介导免疫耐受的Treg与介导炎症反应的Th17细胞在功能上相互拮抗，在分化过程中密切相关，两者之间的平衡可维持体内的免疫稳态，当机体功能异常时常可表现出Treg/Th17失衡，引起一系列炎症反应损伤机体，导致疾病的发生、发展[13]。

2 Treg与COPD

COPD的发生与气道慢性炎症密切相关，长期暴露于香烟烟雾刺激易形成肺气肿，吸烟是COPD发生的重要危险因素。吸烟者体内有一定程度的T细胞激活，在吸烟的重度COPD患者肺内存在CD4+T淋巴细胞的寡克隆现象，提示CD4+T细胞在COPD的发病中有重要作用[14]。已经观察到与不吸烟的健康者相比，吸烟COPD患者的外周血、肺泡灌洗液中CD4+T的数目明显增加[15]。那么Treg作为CD4+T细胞的一个亚群，Treg在COPD患者肺内可能发生变化并影响其发生、发展。根据Treg的免疫学功能推测，COPD患者体内Treg的数量应该是减少的，检测吸烟COPD患者的外周血、肺泡灌洗液，发现Foxp3+Treg比例和Foxp3的mRNA表达均明显减少，这说明吸烟COPD患者的Treg功能可能已经钝化或者失去调节功能，在香烟烟雾等慢性刺激下，COPD患者体内Treg下调及自身抗原暴露启动自身免疫应答，机体免疫调节功能降低，导致机体对香烟烟雾刺激的炎症放大，且炎症反应可在戒烟后持续存在，进一步导致体内免疫失衡[16]。但是肺功能正常的吸烟者体内T细胞可因Treg上调被抑制，表明吸烟COPD患者体内Treg功能失活，不能有效抑制T细胞激活，T细胞在体内过度活化、增殖，进而造成肺组织损伤及肺气肿发生[17]。COPD患者肺内Treg功能异常，使得Treg/Th17比例失衡，可能促进肺内Th17释放IL-17，IL-17刺激上皮细胞、成纤维细胞及气道平滑肌细胞分泌趋化因子CXCL1、CXCL2、CXCL5、CCL2、CCL5、CX3CL1等募集中性粒细胞和巨噬细胞，促进气道炎症反应，致使大量的弹性蛋白溶解和肺气肿的形成，同时可通过释放中性粒弹性蛋白酶和基质金属蛋白酶9、12及相关细胞因子等加重肺组织的破坏[18]。Treg/Th17比例失衡可导致COPD患者体内出现持续炎症反应[19]。

有学者提出COPD可能是一种具有自身免疫性质的疾病，COPD患者体内普遍存在针对肺气道上皮和内皮细胞的IgG抗体，在香烟烟雾等刺激下，COPD患者体内可出现特异性免疫，激活产生自身反应性T细胞或自身抗体，启动自身免疫应答[20]。Treg与自身免疫性疾病的发生密切相关，在机体内充当“保护性记忆细胞”的角色，帮助免疫系统避免攻击自身的分子、细胞和器官[21]。当Treg接触到外周组织中的自身抗原后可被激活，继而增殖，分化形成了更有效的自身免疫抑制细胞，这些活化的Treg可保留在靶组织中，当再次遭遇相同的抗原时，可通过分泌IL-10、IL-35及TGF-β等抗炎因子减轻自身免疫反应，而COPD患者血清中IL-6、IL-23和IL-1β水平显著升高，这些促炎细胞因子亦可抑制Foxp3的表达和Treg的作用[22,23]。动物实验已显示输注Treg可能预防和控制自身免疫性疾病[24]。Yang等[25]研究发现COPD患者吸入糖皮质激素联合β2受体激动剂(沙美特罗氟替卡松)后，其外周血中Foxp3+Treg比例增高，但是仍低于正常健康人。Profita等[26]发现吸入超长效β2受体激动剂(茚达特罗)和(或)抗胆碱能药物(噻托溴铵)的COPD患者外周血单个核细胞中Treg比例上升。故针对Treg的靶向治疗可能为COPD患者的治疗提供新的途径。

综上所述，Treg在维持机体免疫平衡中起重要作用。COPD患者体内Treg数量下调、Treg/Th17比例失衡与COPD的发生、发展及预后密切相关，进一步研究Treg的分化过程和免疫调节机制，可更加深入了解COPD的发病机制。通过调节COPD患者体内Treg的变化可能为治疗COPD提供免疫新策略。

[1] Rycroft CE,Heyes A,Lanza L,et al.Epidemiology of chronic obstructive pulmonary disease:a literature review[J].Int J Chron Obstruct Pulmon Dis,2012,7:457-494.

[2] Faner R,Cruz T,Agusti A.Immune response in chronic obstructive pulmonary disease[J].Expert Rev Clin Immunol,2013,9(9):821-833.

[3] Brusselle GG,Joos GF,Bracke KR.New insights into the immunology of chronic obstructive pulmonary disease[J].Lancet,2011,378(9795):1015-1026.

[4] Sakagnchi S,Sakagnchi N,Asano M,et al.Immunologic self-tolerance maintained by activated T cells expressing IL-2 receptor alpha chains(CD25).Breakdown of a single mechanism of self-tolerance causes various autoimmune diseases[J].J Immunol,1995,155(3):1151-1164.

[5] Josefowicz SZ,Lu LF,Rudensky AY.Regulatory T cells: mechanisms of differentiation and function [J].Annu Rev Immunol,2012,30:531-564.

[6] Okada M,Hibino S,Someya K,et al.Regulation of regulatory T cells: epigenetics and plasticity[J].Adv Immunol,2014,124:249-273.

[7] Litjens NH,Boer K,Betjes MG.Identification of circulating human antigen-reactive CD4+FOXP3+natural regulatory T cells[J].Immunol,2012,188(3):1083-1090.

[8] Littman DR,Rudensky A.Th17 and regulatory T Cells in mediating and restraining inflammation[J].Cell,2010,140(6):845-858.

[9] Munn DH.Indoleamine 2,3-dioxygenase, Tregs and cancer[J].Curr Med Chem,2011,18(15):2240-2246.[10]Chen Y,Adams E,Regateiro FS,et al.Activation rather than Foxp3 expression determines that TGF-β-induced regulatory T cells out-compete native T cells in dendritic cell clustering[J].Eur J Immunol,2012,42(6):1436-1448.

[11]Shabgah AG,Fattahi E,Shahneh FZ.Interleukin-17 in human inflammatory diseases[J].Postepy Dermatol Alergol,2014,31(4):256-261.

[12]Ju JH,Heo YJ,Cho ML,et al.Modulation of STAT-3 in rheumatoid synovial T cells suppresses Th17 differentiation and increases the proportion of Treg cells[J].Arthritis Rheum,2012,64(11):3543-3552.

[13]Noack M,Miossec P.Th17 and regulatory T cell balance in autoimmune and inflammatory diseases[J].Autoimmun Rev,2014,13(6):668-677.

[14]Paats MS,Bergen IM,Hoogsteden HC,et al.Systemic CD4+and CD8+ T-cell cytokine profiles correlate with GOLD stage in stable COPD[J]. Eur Respir,2011,40(2):330-337.

[15]Chen C,Shen Y,Ni CJ,et al.Imbalance of circulating Tlymphocyte subpopulation in COPD and its relationship with CAT performance[J].J Clin Lab Anal,2012,26(2):109-114.

[16]Hou J,Sun Y,Hao Y,et al.Imbalance between subpopulations of regulatory T cells in COPD[J].Thorax,2013,12(7):956-968.

[17]Limòn-Camacho L,Solleiro-Villavicencio H,Pupko-Sissa I, et al.Regulatory T cells in chronic obstructive pulmonary disease[J].Arch Cardiol Mex,2013,83(1):45-54.

[18]Vargas-Rojas MI,Ramírez-Venegas A,Limòn-Camacho L,et al.Increase of Th17 cells in peripheral blood of patients with chronic obstructive pulmonary disease[J].Respir Med,2011,105(11):1648-1654.

[19]Wang HY,Ying HJ,Wang S,et al.Imbalance of peripheral blood Th17 and Treg responses in patients with chronic obstructive pulmonary disease[J].Clin Respir J,2014, 2014 Apr 11.doi:10.1111/crj.12147.[Epub ahead of print]

[20]Stefanska AM,Walsh PT.Chronic obstructive pulmonary disease：evidence for an autoimmune component[J].Cell Mol Immunol,2009,6(2):8l-86.

[21]Michael D,Rosenblum,Iris K,et al.Response to self antigen imprints regulatory memory in tissues[J].Nature,2011,480(7378):538-542.

[22]Bonarius HP,Brandsma CA,Kerstjens HA,et al.Antinuclear autoantibodies are more prevalent in COPD in association with low body mass index but not with smoking history[J].Thorax,2011,66(2):101-107.

[23]Zhang L,Cheng Z,Liu W,et al.Expression of interleukin (IL)-10, IL-17A and IL-22 in serum and sputum of stable chronic obstructive pulmonary disease patients [J].COPD,2013,10(4):459-465.

[24]Miyara M,Ito Y,Sakaguchi S.TREG-cell therapies for autoimmune rheumatic diseases[J].Nat Rev Rheumatol,2014,10(9):543-551.

[25]Yang L,Ma QL,Yao W,et al.Relationship between the anti-inflammatory properties of salmeterol/fluticasone and the expression of CD4+CD25+Foxp3+regulatory T cells in COPD[J].Respir Res,2011,12(1):142.

[26]Profita M,Albano GD,Riccobono L,et al.Increased levelsof Th17 cells are associated with non-neuronal acetylcholine in COPD patients[J].Immunobiology,2014,219(5):392-401.

(2014-11-19 收稿 2015-01-09修回)

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