树突状细胞在肠道黏膜免疫稳态中的作用①

刘 美 赵 敏 王 鹏 综述 刘冬妍 审校

(中国医科大学附属盛京医院实验研究中心，沈阳110004)

树突状细胞在肠道黏膜免疫稳态中的作用①

刘 美 赵 敏 王 鹏②综述 刘冬妍 审校

(中国医科大学附属盛京医院实验研究中心，沈阳110004)

树突状细胞(Dendritic cells,DCs)是抗原提呈作用最强的专职抗原提呈细胞，被认为是连接特异性免疫应答和非特异性免疫应答的桥梁，并且可决定机体特异性免疫应答的类型，在肠道黏膜稳态中扮演着极其重要的角色。肠道DCs具有多种类型，不同类型的DCs功能不同。DCs与周围环境中的多种细胞因子相互作用影响肠道的免疫应答和免疫耐受。DCs在肠道疾病中起关键作用，影响肠道疾病的发生和发展，临床上DCs已成为多种疾病的治疗靶点。本文对DCs的生物学特性、在肠道免疫耐受和免疫应答中的作用及在临床上的应用进行综述。

1 肠道DCs的生物学特性

DCs起源于骨髓前体细胞，经过一系列发育分化为不同亚群，即单核样DCs、浆细胞样DCs(plasmacytoid DCs，pDCs)及经典 DCs(conventional DCs，cDC)[1]。肠道DCs分布在肠道固有层(Lamina propria，LP)和肠道相关淋巴组织中，包括派尔集合淋巴结(Peyer′s patches，PPs)、肠道孤立淋巴结(Isolated lymphoid follicles，ILFs)和远端的肠系膜淋巴结中(Mesenteric lymph nodes，MLNs)。在不同部位DCs暴露在不同的抗原下，有不同的类型、起源和循环特性。依据DCs表面标记将LP中的DCs分为CD11chiCD103+CD11b+CX3CR1-和CD11cintCD103-CD11b+CX3CR1+；又根据表达的CD11b和CD103，进一步将DCs (CD11c+CX3CR1-细胞) 分为CD11b+CD103+、CD11b-CD103+和CD11b-CD103-[2]。多种转录因子如BATF3、IRF8、Id2和IRF4等参与DCs分化，如转录因子IRF8参与CD8a+和CD11b-CD103+DCs的分化发育，IRF4对于肠道LP的 CD11b+CD103+DCs的分化发育亦起重要作用[3-5]。

DCs是机体内抗原提呈能力最强的专职抗原呈递细胞，与其他的抗原呈递细胞，如B淋巴细胞和单核巨噬细胞(macrophages)相比，唯有DCs可以通过活化初始T淋巴细胞激活初始的免疫应答，进而调控免疫反应和免疫耐受。DCs主要通过以下途径识别和摄取抗原：①通过上皮细胞间隙与肠腔内的抗原和微生物直接接触；②PP结顶部的M细胞可将近乎完整的颗粒性抗原运输至PP结内的DC;③杯状细胞可以形成运送低分子量可溶性抗原的通道，将肠腔内的抗原运送到LP的CD103+DCs[6]；④CX3CR1+DCs通过其树突突入肠腔，不断获取正常菌群和肠道微生物[7]；⑤CD103+DCs可移行至上皮基底膜，直接摄取肠腔中的抗原[8]；⑥肠上皮细胞生成 Fc受体(fetal Fc receptor，FcRn)结合免疫球蛋白和(或)抗原抗体复合物，传递至DCs。摄取抗原DCs逐渐发育成熟，在一系列信号分子如CD40/CD40L等作用下移行至PP结和MLN中，激活T细胞触发免疫反应。CD103+DCs是主要的移行DCs，无论在静息状态还是在炎性状态下，DCs移行均依赖CCR7，CCR7与其配体结合，促进DCs在体内和体外的趋化作用[9]。

2 肠道中DCs与其他细胞的相互作用

肠道中的DCs通过与其他细胞的相互作用发挥免疫效应。肠道上皮细胞(Intestinal epithelial cells，IECs)与肠黏膜DCs位置较近，影响DCs在肠道的分布，并决定黏膜DCs的特异性。IECs可以产生胸腺浆膜淋巴素(Thymic stromal lymphopoietin，TSLP)、视黄酸(Retinoic acid，RA)和TGF-β诱导CD103+DCs的产生和调节DCs的功能[10,11]。IECs产生的趋化因子可以促进DCs的移行，此外肠道细菌可通过IECs直接或者间接影响DCs的功能。

DCs分泌的多种细胞因子或膜分子促进不同的T细胞分化。多种病原微生物刺激不成熟的DCs产生IL-12，从而促进初始CD4+T细胞分化成为Th1细胞，IL-12还可以促进初始Th细胞产生IFN-γ，进一步刺激Th1细胞介导的免疫应答[12]。DCs分泌的IL-6和IL-23可以诱导Th17分化，促进Th17细胞分泌IL-17和IL-22[13]。DCs被IECs产生的TSLP激活后[10]，将分泌大量 RA、TGF-β和IL-10，这些因子促进初始CD4+T细胞分化为Foxp3+Treg调节性T细胞，发挥免疫抑制作用，诱导免疫耐受。正常生理条件下，DCs通过对肠道共生菌如梭状芽胞杆菌和脆弱类杆菌的耐受，进而持续活化Treg细胞，促进Treg细胞分化[14]。RA促进 CD4+T细胞表达归巢受体α4β7和CCR9,促进CD4+T细胞归巢。DCs还可以释放吲哚胺2,3-双加氧酶(Indoleamine 2,3-dioxygenase，IDO)，它诱导Foxp3+Treg调节性T细胞发育，但抑制T细胞增生和Th17细胞的生成以及炎性细胞因子IL-17、IFN-γ、IL-10和IL-4释放[11]。

DCs与B细胞的活化、增殖和发挥生物学作用密切相关。DCs可以通过分泌细胞因子和RA激活B细胞产生IgA和促进IgA类型转换[15，16]；还可以通过TLR5与肠道细菌鞭毛蛋白—flagellin结合，刺激DCs分泌肿瘤坏死因子家族B细胞活化因子(B cells-activating factor of the TNF family,BAFF)、增殖诱导配体(Aproliferation inducing ligand,APRIL)和细胞因子激活B细胞，促进B细胞分化和生存[17]，产生IgA。并且DCs与B细胞产生的SIgA亦密不可分：肠黏膜固有层DCs识别SIgA[18]，并中和SIgA，固定SIgA在其表面；SIgA结合微生物后被DCs识别，有利于病原微生物清除；SIgA通过与黏膜DCs的相互作用介导抗炎症功能[19]，通过调节DCs的活化调节黏膜免疫应答，诱导DCs在肠道的迁移以便发挥其生物学作用[20]。DCs产生的RA，还诱导B细胞产生肠道归巢受体CCR9 和 α4β7，促进B细胞的归巢，并促进B细胞转化为调节性B细胞(regulatory B cells，Bregs)[21]。

3 DCs调节肠道免疫耐受和免疫应答

肠道DCs能诱导对致病微生物适应性的免疫应答并对食物抗原和共生菌的免疫耐受，对维持肠道免疫稳态具有重要意义。在静息状态下，肠道DCs主要为耐受性的DCs(tolerogenic DCs，tolDCs)。tolDCs主要通过诱导Foxp3+Treg发挥免疫抑制作用。tolDCs表达低水平的共刺激分子CD80和CD86，其表面表达程序死亡配体1(Programmed death ligand 1,PD-L1)和程序死亡配体2(Programmed death ligand 2，PD-L 2)与T细胞表面的PD-1相互作用，介导免疫抑制[22]。tolDCs分泌大量的细胞因子IL-10 和TGF-β，IL-10能够抑制炎性细胞因子IL-12、TNF-α和IFN-γ的分泌，IL-10可以维持Treg细胞的存活[22,23]，对维持肠道稳态至关重要。除细胞因子外，DCs分泌多种生物活性物质诱导耐受，DCs分泌RA，除可以诱导tolDCs产生，同TGF-β共同作用还可以诱导DCs归巢。tolDCs诱导的免疫耐受过程包含多种分子信号机制，如STAT3 信号通路的活化促进DCs分泌IL-10进而诱导耐受；在NF-κB信号通路中，NF-κB蛋白-p50可以促进IDO的形成同时抑制炎性细胞因子IFN-γ、IL-1β和IL-18分泌发挥免疫抑制效应；Wnt信号通路主要通过释放转录因子β-catenin诱导 tolDCs产生[24]。DCs代谢过程也影响其诱导耐受，应用已糖激酶抑制剂抑制糖酵解途径后，DCs更易成为tolDCs 发挥抑制效应[25]。

DCs除调节免疫耐受外，在微生物的刺激下，DCs移行至肠道上皮、LP和MLN等不同部位，通过诱导不同的T细胞活化及抗体形成调节肠道免疫应答。肠道细菌鞭毛蛋白刺激CD103+CD11b+DCs分泌IL-23，诱导 Th17细胞分化，当敲除Notch2使小鼠缺乏CD103+CD11b+DCs后，小鼠肠道内Th17细胞显著减少，且CD103+CD11b+DCs和CD103+CD11b-DCs也促进Th1活化[26]；移行至淋巴结CD8α+DCs可以促进CD8+效应T细胞的分化[27]。如前所述，DCs通过RA、BAFF和APRIL等参与SIgA的生成，进而调节肠道的免疫应答。

4 DCs与炎性肠病

炎性肠病(Inflammatory bowel disease，IBD) 是主要包括克罗恩病(Crohn′s disease，CD)和溃疡性结肠炎 (Ulcerative colitis，UC)由遗传因素和环境因素共同作用导致肠道对正常菌群的异常免疫应答引起的慢性炎症。由于DCs对抗原的识别和递呈作用，DCs的功能异常可导致IBD的发生。DCs在功能上具有可塑性，结肠炎动物模型中DCs在炎症的初始阶段起保护性作用而在之后的病程中促进结肠炎的发生[28,29]。结肠炎时，活化的DCs聚集在肠道LP和MLN中，DCs表面的共刺激分子CD40、CD80和CD86表达增多，分泌IL-6、IL-12和IL-18，促进T细胞发育成Th1细胞[30]，参与炎症反应。DCs通过IL-23/Th17通路参与IBD的形成，尤其是参与CD的发生[31]。DCs产生的IL-23与淋巴细胞表面IL-23R作用后促进Th17细胞分化并维持Th17的生存，Th17细胞可以产生IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22和IL-23等炎性细胞因子，这些细胞因子又会反过来诱导Th1和Th17细胞产生，加剧炎症反应[32]。淋巴细胞异常的归巢过程也是IBD的一个致病因素，结肠炎时LP中归巢受体α4β7和其配体MAdCAM-1表达增多，由于DCs能够诱导T细胞归巢受体CCR9和α4β7产生，因此DCs很可能是IBD中淋巴细胞异常归巢的原因[30]。

DCs通过其表面的模式识别受体(Pattern recognition receptors，PRRs)，包括Toll样受体(Toll-like receptors，TLR)、RIG-I样受体(Retinoic acid-inducible gene I like receptors，RLRs)、C-型凝集素样受体( C-type lectin receptors，CLR)、核苷酸结合寡聚化域(Nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors，NOD)及NOD受体(NOD receptors，NLRs)[33]，与微生物表面的DCs病原相关分子模式(Pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)作用进而识别入侵肠道的微生物。IBD的发生与DCs表面的PRRs变化关系密切，NOD2突变可以导致IBD的发生[34]，高表达的TLR1和TLR5 将增加罹患炎性肠病的危险性[35]。此外DCs自噬功能紊乱也会使炎性细胞因子的产生增多促进IBD的发生[36]。

5 DCs与肠道肿瘤

DCs在机体局部抗肿瘤免疫中亦起重要作用，有研究显示结肠癌基质中CD83+DCs数量少的患者术后预后不良，而结肠癌基质中S100+DCs和HLA-DR+DCs数量多的患者生存期较长[37]。在结肠癌组织中，DCs数量与淋巴结转移、肿瘤侵润深度和复发等关系密切，也就是说，DCs越密集，肿瘤分化程度越高，肿瘤患者预后越好，反之，DCs越少，肿瘤分化越低，恶性程度越高。但最新研究发现结肠癌患者肠道成熟DCs明显减少，而肠道成熟DCs数量增加与肿瘤侵润有关，特别是淋巴结转移[38]。T-bet是DCs表达的转录因子，T-bet敲除后小鼠将罹患无法控制的慢性肠炎继而癌变成肠癌[39]，因此DCs与肠癌息息相关，它的变化影响肠癌的进程。

6 DCs作为肠道疾病治疗靶向

由于DCs是调节肠道免疫应答的关键点，多种以DCs为靶向治疗肠道疾病的手段应运而生。由于DCs提呈肠道细菌并对肠道细菌产生免疫应答，因此可以针对DCs通过益生菌治疗肠炎疾病[40]。通过体内输入tolDCs治疗IBD也是可行的治疗手段。生物制剂如RA和IL-10诱导tolDCs和Treg细胞产生，达到治疗炎症性肠病的目的。肿瘤免疫治疗中，DCs疫苗已经成为研究热点，包括DCs多肽疫苗和DCs基因疫苗。应用肿瘤抗原致敏DCs、肿瘤提取物致敏DCs以及DCs与肿瘤融合的方法是肿瘤治疗中重要的免疫疗法。因此根据DCs在不同疾病和不同疾病阶段中扮演的角色不同进行针对性治疗是将来的发展方向。随着对DCs的认识加深和免疫学、分子生物学等技术的发展，以DCs为靶向的治疗方式必定为肠道疾病的治疗开辟新的途径。

7 结术语

DCs在维持肠道免疫稳态和调节肠道免疫应答中发挥重要的作用。更好地理解肠道DCs在正常肠道和肠道疾病中的作用至关重要。肠道DCs的活化和调节以及DCs与肠道环境相互作用可以帮助我们更好地理解肠道免疫功能的紊乱和肠道疾病的发生原因，同时为肠道疾病的临床治疗提供新思路。

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[收稿2016-04-19 修回2016-06-02]

(编辑 张晓舟)

10.3969/j.issn.1000-484X.2016.12.033

①本文为国家自然科学基金(30871158、81170604)、辽宁省教育厅科学计划研究项目(LK201620)和盛京自由研究者资助项目。

刘 美(1988年-)，女，硕士，主要从事肠道黏膜研究。

及指导教师：刘冬妍(1969年-)，女，研究员，主要从事肠道黏膜研究，E-mail:Liudy19701010@sina.com。

R392

A

1000-484X(2016)12-1870-04

②中国医科大学附属盛京医院泌尿外科，沈阳110004。