滤泡辅助T淋巴细胞与HIV感染

黄 磊， 周先志， 貌盼勇



滤泡辅助T淋巴细胞与HIV感染

黄 磊， 周先志， 貌盼勇

［摘要］滤泡辅助T淋巴细胞（T follicular helper cells， Tfh）是宿主正常体液免疫应答中的重要组成部分，为抗原特异性B细胞提供了关键的辅助作用。近年的研究发现，HIV感染可导致Tfh细胞的数量和功能异常，并可能与慢性HIV感染中体液免疫的异常、中和性抗体的产生及疫苗的免疫效果相关。本文对近年来有关Tfh细胞的研究进展进行综述，以期更好地理解HIV感染的致病机制。

［关键词］艾滋病病毒感染；HIV；滤泡辅助T淋巴细胞

DOI∶ 10.3969/j.issn.1007-8134.2016.03.016

随着近年来对滤泡辅助T淋巴细胞（T follicular helper cells， Tfh细胞）研究的不断深入，其在HIV/AIDS致病中的作用越来越受到关注。作为CD4+T淋巴细胞，HIV感染后Tfh细胞群不但没有萎缩，反而扩张。与滤泡外CD4+T淋巴细胞相比，Tfh细胞具有更高的HIV感染频率，提示Tfh细胞是HIV的重要储存库。病原体感染后，中和性抗体的产生需要Tfh细胞对B细胞的辅助，Tfh的异常可能直接损伤体液免疫。因此，HIV感染如何影响Tfh细胞的生存、功能以及随后的B细胞发育、分化及抗体的产生是研究者关注的热点。本文对近年来HIV感染对Tfh细胞影响的有关研究进行综述，以期对HIV的致病机制和抗HIV中和性抗体的研究有所裨益。

1　Tfh细胞的特征

Tfh细胞是一群定居于淋巴结（lymph nodes，LNs）生发中心的高专业化CD4+T淋巴细胞。在鼠模型的研究中发现，Tfh细胞在B细胞的成熟和病原体特异性体液免疫反应中发挥着重要作用［1-2］。鼠Tfh细胞表面可以表达趋化因子CXC受体5（C-X-C motif receptor 5， CXCR5）、程序性死亡受体1 （programmed death-1， PD-1）和诱导T细胞共刺激分子（inducible T cell costimulatory， ICOS）［1-4］。它们的频数、功能和定位受抗原、趋化因子如CXC配体13（C-X-C motif ligand 13， CXCL13 ）、间质细胞衍生因子1和受体表达的影响（如ICOS和信号淋巴细胞活化分子家族成员）［3，5-6］。一些研究显示Tfh细胞可以来源于Th1、Th2或其他CD4+T淋巴细胞系［7-8］。但也有研究认为，Tfh细胞的基因表达特征与Th1、Th2和Th17差异显著，是一群完全不同于Th1、Th2和Th17的CD4+T淋巴细胞亚群［9-10］。在缺乏B细胞的情况下，即使进行蛋白刺激及病毒或寄生虫感染，也无法诱导Tfh的产生［10］。虽然Tfh细胞具有一定可塑性，但是B细胞淋巴瘤（B cell lymphoma， Bcl）6蛋白的表达和其他一些可溶性因子（如IL-6、IL-21）的分泌是Tfh细胞所必备的特征［4］。Bcl-6与B淋巴细胞诱导成熟蛋白1（B lymphocyte induced maturation protein， Blimp-1）是一对相互拮抗的调节因子，Bcl-6可以通过拮抗Blimp-1促进CD4+T淋巴细胞向Tfh细胞方向分化，而抑制向Th1、Th2和Th17方向分化［10］。信号转导和转录激活因子 （signal transducer and activator of transcriptions， STATs）蛋白在Tfh细胞的发育中发挥着重要作用。STAT3的活化支持CD4+T淋巴细胞向Tfh细胞方向分化［2，8］，而STAT5活化有利于非Tfh细胞的发育［11］。在鼠模型的研究中显示，虽然STAT1是Th1的主要诱导者，但在CD4+T淋巴细胞分化的早期阶段可支持Tfh细胞的发育［12］。因此，STAT1、 STAT3和STAT5磷酸化状态可以作为Tfh细胞动态变化的生物学观察指标。

抗原特异性B细胞必须与Tfh细胞在生发中心相互作用才能依次发生激活、分化及表型转换，并最终形成高亲和力的B细胞和浆细胞选择［1］。在此过程中需要PD-1、ICOS和CD40配体，以及IL-4、IL-10和IL-21等细胞因子的参与［1，3］。Tfh细胞通过ICOS/ICOS配体、CD40/CD40L、IL-21、IL-6以及B细胞表达的CD80等，与生发中心B细胞相互作用、相互调节［13］。近期研究还发现，空间和时间因素会对Tfh细胞与B细胞的相互作用产生显著影响［14］。因此，相互作用发生在什么时间、什么部位与细胞因子和共刺激分子对其的调节同样重要。

表型分析显示，人、非人灵长类（nonhuman primates， NHPs）和鼠的Tfh细胞表型很保守［1，15-16］。与鼠类似，人的Tfh细胞的基因特征明显不同于Th1和Th2细胞［10，15］。在表型上，Tfh细胞高表达CXCR5、CXCR4、CD95、CD154、B、T淋巴细胞衰减因子、ICOS和CD69。功能上，Tfh细胞可分泌IL-21和IL-4，但不分泌Th1和Th2特征性的细胞因子［16］。Tfh细胞中有一群CD57阳性，并高表达CXCR5的细胞，这群细胞可分泌CXCL13［15］。此外，一群Tfh细胞可分泌调节性T细胞（regulatory T cells， Tregs）的特征细胞因子IL-10， 但并不表达Treg细胞的特征标记物CD25和叉头框蛋白3［16］。与鼠的Tfh细胞相似，转录因子Bcl-6和肌腱膜纤维肉瘤蛋白是人Tfh细胞发育的关键因素［17］。而且，STAT3的活化对人Tfh细胞的分化非常重要［18］。这些研究提示，人和鼠的Tfh细胞的调节机制是相对保守的。

2　Tfh细胞在HIV/猴免疫缺损病毒（simian immunodeficioncy viurs， SIV）感染中的改变

慢性HIV感染中，LNs结构和微环境会发生包括纤维化、成纤维网状细胞减少等改变［19］。在HIV感染中，CD4+T淋巴细胞总体数量减少，但PD-1highCXCR5highTfh细胞却在一些感染者体内增加了，这些细胞表达Bcl-6并分泌IL-21［20］。有趣的是，HIV 包膜蛋白（envelope protein， Env）特异性的Tfh细胞的频数明显低于群特异性抗原（group-specific antigen， Gag）特异性Tfh细胞［20］。在生发中心大量存在HIV的情况下，尚不明确这些改变是否代表着Gag特异性Tfh细胞优先产生或Env特异性Tfh的损失增加［21］。尽管Tfh细胞频数增加了，但绝大多数HIV感染者并未产生具有广泛中和性抗体，提示在HIV慢性感染中Tfh细胞的功能受到损伤。近期的研究也提示HIV感染后PD-1/程序性死亡受体配体1（programmed death -ligand 1， PD-L1）相互作用可能导致了Tfh细胞功能受损［22］，特别是生发中心高表达PD-L1的B细胞可能通过PD-1对Tfh细胞的功能进行负调节［22］。与其他CD4+T淋巴细胞相比，Tfh细胞通常高表达PD-1，这也有利于负调节信号选择性地投递，进而损伤Tfh细胞的功能甚至其存活［23］。

近期的一些研究对 SIV感染后NHPs体内CD4+T淋巴细胞的动态变化进行了详细阐述［14，16］。NHPs的Tfh细胞表型、定位和体外对B细胞的辅助能力与人和鼠相似。SIV感染直接影响了NHPs 的Tfh细胞，特别是改变了他们的分子特征。相似于慢性HIV感染，在慢性SIV感染中，NHPs的Tfh细胞也扩张了。但是，这一改变却可能与高滴度的SIV特异性抗体的产生有关。此外，尽管他们处于激活状态，与其他LNs内的CD4+T淋巴细胞相比，NHPs的Tfh细胞的迁徙循环能力受到了损伤。除了NHPs的Tfh细胞增加，慢性SIV感染显著改变了生发中心Tfh细胞的性质。慢性SIV感染中，生发中心Tfh 细胞的IFN γ诱导基因表达上调，这可能是对慢性SIV感染中IFN γ水平升高的反应；而转化生长因子（transforming growth factor， TGF）-β相关基因的上调，提示TGF-β可能在生发中心Tfh 细胞功能失调中发挥了作用；IL-4基因在生发中心Tfh细胞中的表达显著下降，进而可能影响了记忆B细胞的生存和表型转换［16］。

HIV/SIV感染后，分化过程的改变和特殊CD4+T淋巴细胞群对感染的敏感性可能导致特殊淋巴器官中CD4+T淋巴细胞动态改变。早期的研究揭示，LNs中的CD4+T淋巴细胞是HIV感染和播散的根源，滤泡树突状细胞在其中发挥着重要作用，它们捕获HIV并将后者递呈给CD4+T淋巴细胞［21］。生发中心内的CD4+T淋巴细胞的HIV感染率也明显高于滤泡外的CD4+T淋巴细胞［24］。近期的研究也显示，PD-1highCXCR5highTfh细胞内HIV DNA 阳性的频率明显高于HIV感染者LNs中非Tfh细胞；而且，Tfh细胞能在体外支持HIV复制［20］。因此，Tfh细胞可能是体内HIV感染和复制的主要靶位。SIV在Tfh细胞复制情况并不完全清楚。早期的一个研究显示，SIV DNA检出仅仅在急性感染期的Tfh细胞中增加［16］。然而，近年来的一个研究发现，在慢性SIV感染期，Tfh细胞中的SIV RNA含量也较高，提示感染的各个阶段SIV均可在Tfh细胞中复制［25］。上述研究证明，Tfh细胞至少是LNs中一群可让HIV/SIV在其中活跃复制的CD4+T淋巴细胞，进而可能成为HIV/ SIV的存储库。进一步探讨Tfh细胞和非Tfh细胞生存状态、信号通路和转录的调节，将有助于理解慢性HIV/SIV感染中Tfh细胞的动态变化，以及他们在淋巴器官的病毒储存库建立中的作用。

3　慢性HIV/SIV感染中Tfh细胞与B细胞相互作用的改变

HIV/SIV感染中，伴随着Tfh细胞聚集的是生发中心B细胞的扩张［14，16，20］。具体表现为：在慢性HIV感染中，无论是否进行了抗反转录病毒治疗，Tfh细胞和生发中心B细胞的频数都显著相关［20］。这种相关性也伴随着感染过程中的高丙种球蛋白血症，以及在NHPs中 SIV特异性免疫球蛋白滴度及亲和力的升高［14，16］。这些资料表明Tfh细胞和生发中心B细胞在慢性HIV/SIV感染过程中发挥了协同作用［13］。然而，SIV感染所导致的Tfh 细胞功能改变，并没有影响B细胞对SIV的反应能力［16］，某些可影响B细胞发育的替代信号途径的上调可能抵消了Tfh细胞功能异常的影响。可以推测，具有广泛中和作用的抗HIV/SIV抗体的产生需要对生发中心B细胞的精确调节，很多因素在这一过程中具有重要作用，包括HIV/SIV的包膜蛋白、受体的表达、Tfh细胞和生发中心B 细胞的动态相互作用，以及B细胞在生发中心亮区和暗区之间的迁徙等［26］。因此，HIV/SIV可以通过多种途径影响生发中心B细胞的反应和高亲和力抗体的成熟。

为了进一步理解HIV/SIV感染如何影响Tfh细胞和B细胞的相互作用以及中和抗体的产生，还须要就以下几方面做深入研究：第一，如何定义广泛免疫激活在这一过程中的角色及其与抗原特异性刺激的差异，这一点在慢性感染中非常重要；第二，HIV/SIV慢性感染中CD4+T淋巴细胞分化的动态改变如何影响不同亲和力成熟阶段的B细胞发育，尤其是早期选择出的特殊B细胞克隆成熟前如何在生发中心进行扩张、生存和分化［27］；第三，为什么Tfh细胞和B细胞频数的增加并没有导致广泛中和性抗体的快速产生；第四，一些特殊的共刺激及共抑制网络在Tfh细胞和生发中心B细胞相互调节中的作用仍须阐明。

4　记忆型Tfh细胞

目前，对急性感染清除后和慢性感染期间Tfh细胞的最终结局尚知之甚少。有研究提示，在Tfh细胞的效应阶段以后，他们可能转变为中枢记忆型Tfh细胞或最终死亡［28］。而且，记忆型Tfh细胞可以在LNs或外周组织间往来［29］。近年来，研究人员对外周血能代表记忆型Tfh细胞的CD4+T淋巴细胞进行了探讨，多个标记被用来鉴定这群外周Tfh细胞（peripheral Tfh， pTfh），包括CXCR5、CXCR3、CCR6、PD-1、ICOS、IL-21和IFN γ。目前一致认为pTfh细胞表达CXCR5和PD-1［30-33］，但对于其他标记的选择却存在较大差异。不难想象，选择不同的标记会对pTfh细胞的定义以及对这群细胞生物学行为的理解会产生明显影响。此外，研究发现记忆型Tfh细胞很难与典型的效应Tfh细胞相区别，因为后者也可以在淋巴组织的生发中心之间迁徙［29，34］。因此，pTfh细胞可能只是来源于生发中心前的Tfh细胞的前体，而并非在生发中心发生免疫应答后残留的记忆型Tfh细胞［31-32］。上述研究还发现，pTfh细胞可以分泌低水平的IL-21［30-33］，而且pTfh细胞主要分泌IL-21和IFN γ［31-32］，这使得确定这些pTfh细胞的来源更加困难。这些研究的中心目标是寻找一群特殊的CD4+T淋巴细胞，能够在体外支持同源B细胞进行表型转换［31-32］。在研究中，分别选择了初始B细胞、记忆型B细胞及总的B细胞与pTfh细胞共培养，由于这些B细胞活化、增生、生存能力和加样时间点的差异，必然会对这群特殊的pTfh细胞的鉴定和实验结果产生影响。

因此，目前急须解决的问题是，明确pTfh细胞的定义和确立统一的体外B细胞辅助实验的实验体系。同时须要阐明，pTfh细胞是否可以替代Tfh细胞以及HIV/SIV感染或接种疫苗后中和性抗体产生的预测指标。

5　结　　语

综上所述，Tfh细胞在调节抗原特异性B细胞的发育过程中发挥着关键作用。HIV/SIV感染可通过多重机制影响Tfh细胞的数量和功能，最终影响HIV/SIV特异性抗体的发育。

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（2016-02-15收稿 2016-03-29修回）

（责任编委 王永怡 本文编辑 胡 玫）

［文献标志码］［中国图书资料分类号］ R512.91 A

［文章编号］1007-8134（2016）03-0185-04

*Corresponding author. ZHOU Xian-zhi， E-mail： zxz.302@163.com； MAO Pan-yong， E-mail：maopy302@163.com

［基金项目 ］全军医学科技“十二五”科研面上项目（CWS11J160）［作者单位］ 100853 北京，解放军医学院（黄磊、周先志、貌盼勇）；100039 北京，解放军第三○二医院感染性疾病诊疗与研究中心（黄磊），临床研究管理中心（貌盼勇）

［通讯作者］周先志，E-mail：zxz.302@163.com；貌盼勇，E-mail∶maopy302@163.com

T follicular helper cells and HIV infection

HUANG Lei， ZHOU Xian-zhi*， MAO Pan-yong*
Medical School of Chinese PLA， Beijing 100853， China

［Abstract］T follicular helper （Tfh） cells are an important component which can help the host induce humoral immune response，and provide crucial support for antigen-specific B cells. Recent studies have shown that HIV infection may result in an abnormality in frequency and function of Tfh cells， which may be associated with dysfunction of humoral immunity， development of neutralizing antibody and vaccination effectiveness in chronic HIV infection. The authors aim to summarize the previous studies on Tfh cells in order to have a better understanding of the pathogenesis of HIV infection.

［Key words］HIV infection； HIV； T follicular helper cells