CD8+T细胞在多发性硬化发病机制中的作用

隆惜惜， 王 猛， 张青香综述， 金 涛审校

多发性硬化(MS)是主要由T细胞介导的自身免疫性疾病。以往的研究多关注在CD4+T细胞的致病或调节作用,然而,越来越多的证据表明CD8+T细胞在多发性硬化的发展过程中扮演重要角色。某些MHC-Ⅰ类分子等位基因与MS的易感性有关,表明CD8+T细胞的致病或抑制作用可能取决于遗传背景。实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)是研究MS的经典动物模型。近来研究发现CD8+T细胞在MS/EAE发展过程中不仅扮演致病角色,可能还具有免疫调节作用。

MS(multiple sclerosis,MS)是主要由自身反应性T细胞介导的、以中枢神经系统白质局灶性髓鞘脱失及神经元病变为主要病理特点的自身免疫性疾病。常引起中枢神经系统(CNS)的退行性病变，最终导致患者瘫痪。其临床症状多样，有视神经炎、眼球震颤、眼肌麻痹、共济失调、瘫痪、痉挛等，伴随着复发和缓解。全世界有数百万人受累,以20～30岁起病多见,是青壮年致残的第二大病因。目前为止,其发病机制尚未明确,也缺乏特异性免疫治疗方法,目前经美国食品药品监督管理局(FDA)批准可用于MS治疗的一、二线药物主要有9种：干扰素-β、醋酸格拉默、芬戈莫德、米托蒽醌、那他珠单抗、特立氟胺、富马酸二甲酯、聚乙二醇干扰素β-1α及阿伦单抗。但是，这些非特异性的免疫治疗方法仅对部分患者有效，仍有不少患者饱受无药可治的痛苦。目前，寻找特异性免疫抑制方法治疗MS，是亟待解决的问题。在过去几十年里的研究积累中表明MS可能是遗传易感性和各种环境因素相互作用的结果。

实验性自身反应性脑脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)是MS的经典动物模型。其临床特点及病理特征与MS极为相似，许多能够改善EAE症状的治疗方案同样适用于MS患者，故EAE被广泛应用于MS发病机制及临床治疗的研究，除EAE，另一种常用的MS模型为泰勒氏小鼠脑脊髓膜炎病毒(TMEV)诱导的中枢神经系统慢性脱髓鞘性疾病，其与MS的临床症状也极为相似。

有关MS及EAE的发病机制方面,以往主要围绕CD4+T细胞进行研究,而CD8+T细胞的作用一直被忽视。近年来研究发现CD8+T细胞在MS及EAE发病中扮演着重要角色,有报道显示,无论在疾病的任何阶段,MS患者病灶及脑脊液和血液中CD8+T细胞的数量明显多于CD4+T细胞[1]。仅清除患者体内的CD4+T细胞,并不能使MS症状得到明显改善[2]。还有研究显示CD8+T细胞在MS发病中可能具有免疫调节作用, CD8+T细胞可直接或间接释放IL-10、TGF-β等细胞因子调节CD4+T细胞,在EAE发病高峰期转移这些细胞至EAE小鼠体内,可以明显改善EAE小鼠的症状[3]。因此有关CD8+T细胞在MS/EAE中的作用,值得进一步深入研究。

1 MHC-Ⅰ类分子

主要组织相容性复合体(MHC)是脊椎动物某一染色体上编码主要组织相容性抗原、控制免疫细胞间相互识别、调节免疫应答的一组紧密连锁的基因群。经典的Ⅰ类基因和经典的Ⅱ类基因,他们的产物具有抗原提呈功能,分别参与CD8+T和CD4+T细胞的激活和分化,参与调节适应性免疫应答。Hoftberger等人研究了MS患者尸检标本,通过定量免疫组化的方法发现在MS中枢神经系统内的神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞上的MHC-Ⅰ类分子表达上调,其与疾病的严重性和活动性相关[4]。提示CD8+T细胞可能影响MS病变中的脱髓鞘和/或轴突破坏。为执行它们的功能,CD8+T细胞通过T细胞受体(TCR)识别MHC-Ⅰ类分子内呈递的抗原并与其相互作用。一般来说,某些MHC-Ⅰ类等位基因与MS的易感性和保护性相关。在最早的一项研究中,HLA-A3[5]和HLA-B7[6]与MS密切相关。

多年后,基于更大的患者样本,两项研究表明,独立于MHC-Ⅱ类抗原,HLA-A*0301使患MS的风险大约增加了两倍,而 HLA-A*0201等位基因则起到保护功能,因为其使MS发生的风险降低了50%,HLA-A*0301等位基因与MHC-Ⅱ类等位基因(例如DRB1*1501)同时存在时具有协同作用,可使患病的风险增倍[7]。以上研究数据均支持CD8+T细胞的致病或抑制作用可能取决于遗传背景。

2 CD8+T细胞在MS炎症部位的浸润

Booss等人发现无论MS亚型、疾病进展的速度和持续时间如何,所有MS患者样本中的CD8+T细胞数量都超过CD4+T细胞亚群[8]。随后,Hauser等人分析了16名MS患者的尸检脑组织。该研究组发现,活动性脱髓鞘斑块边缘的血管周围CD8+T细胞数量比CD4+T细胞多50倍[9]。在后来的研究中,CD8+T细胞克隆不仅存在于MS病灶中,而且存在于脑脊液(CSF)和血液中[1]。 来自德国的一个独立小组分析了36例MS患者的外周血和脑脊液中所分离出CD8+T细胞的TCR可变β链(TCRVβ),发现大多数MS患者脑脊液中的CD8+T细胞显着增加。且CD8+T细胞扩增在数月内均稳定存在[10]。

有确切的证据证明CD8+T细胞克隆在MS病灶中扩增,但其识别的抗原表位仍未明确。这些扩增的CD8+T克隆细胞识别的几种候选抗原包括髓磷脂抗原以及病毒。髓磷脂特异性CD8+T细胞在小鼠中可导致严重的EAE发病[11]。已经提出几种病毒可能是MS的致病因素,比如EB病毒、HHV-6病毒等,但是没有可靠的证据证明这些病毒可以引起MS[12,13]。还有研究发现,在MS患者脑组织活检标本中CD8+T细胞数量和淀粉样前体蛋白的表达在统计学上存在显著的正相关[14]。因此,有关CD8+T细胞识别的抗原表位,仍需进一步研究明确。

3 CD8+T细胞参与EAE或MS发病机制

髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(MOG35-55)来源肽段诱导的EAE小鼠模型可以产生致病性CD8+T细胞,被动转移这些MOG35-55特异性CD8+T细胞能诱导严重的EAE,抗体阻断实验表明,MOG35-55特异性的CD8+T细胞增殖反应能被MHC-Ⅰ类分子的抗体完全阻断,在缺乏MHC-Ⅰ类分子β2微球蛋白的小鼠中也不能诱导EAE,这些表明CD8+T细胞参与EAE的发病和病理损伤[15]。此外,被动转移MBP79-87特异性CD8+T细胞到C3H小鼠中所诱导出的EAE模型,较以往CD4+T细胞所诱导出的模型,表现出与MS更为相似的临床特征[11]。除EAE,另一种常用的MS模型为泰勒氏小鼠脑脊髓膜炎病毒(TMEV)诱导的中枢神经系统慢性脱髓鞘性疾病,其主要机制为CD8+T细胞分泌穿孔素参与血脑屏障的破坏和星形胶质细胞的激活。提示CD8+T细胞在MS发病中可能扮演重要角色[16]。

2004年,Crawford等采用流式细胞技术分析MS患者外周血单个核细胞(PBMC)中抗原特异性CD4+T和CD8+T细胞的增殖反应。发现,RRMS患者CD8+T细胞对MBP等抗原的应答比例高于健康对照组或PPMS患者[17]。在另一项研究中,特异性凋亡表位CD8+T细胞在MS患者中过度表达,这种 CD8+T细胞能够产生IFN-γ和/或IL-17。有趣的是,在脑脊液中也发现了这些特异性凋亡表位CD8+T细胞,并与疾病残疾水平相关,提示它们极有可能参与到MS的免疫病理学机制中[18]。Zang等人提取15名MS患者和15名健康志愿者的外周血,使CD8+T细胞与受辐照的PBMC在髓磷脂碱性蛋白存在下孵育,并检测CD8+T细胞的增殖情况,结果显示血液中识别MBP蛋白的自体反应性CD8+T细胞比例增加(15名MS患者与15名健康志愿者相比)[19]。这些结果表明CD8+T细胞群可能参与MS的发病,具体机制仍需进一步的研究和探索。

一直以来,都普遍认为CD4+Th17细胞是IL-17的主要来源,近年来发现CD8+T细胞也可产生IL-17。在MS患者外周血及脑脊液中均发现可以产生IL-17的CD8+T细胞,且脑脊液中该CD8+T细胞数量在MS早期即明显增多[20]。与典型的细胞毒性CD8+T细胞相比,分泌IL-17的CD8+T细胞分泌颗粒酶B减少。后来研究表明,几乎所有循环中的产生IL-17的细胞都属于非细胞毒性、促炎性CD161highCCR6+CD8+T细胞亚群,这些CD161highCCR6+CD8+T细胞约占MS病灶中所检测到的所有CD8+T细胞的10%,表明CD161highCCR6+CD8+T细胞在MS的发病中的可能起到致病作用[21,22]。随后,Larochelle等人发现另一种表达IL-17的细胞,即为表达黑色素瘤细胞黏附分子(MCAM)的CD8+T细胞,其MCAM表达量在MS复发时明显增高,MCAM+CD8+T细胞相比MCAM-CD8+T细胞表达更多的IL-17、IFN-γ、GM-CSF及TNF,对少突胶质细胞表现出更大的杀伤力,阻断或消耗EAE体内的MCAM,可以明显减少EAE模型的神经功能缺陷[23]。

4 CD8+T细胞在EAE或MS发病中起调节作用

CD8+T细胞在MS的发病中既有致病性又有免疫调节作用,CD8+T细胞的免疫调节作用是Qa-1限制性的。Qa-1是一个非典型MHC-Ⅰ类分子,调节性CD8+T细胞诱导表达TCRVβ8.2的MBP反应性CD4+T细胞的凋亡缺失。Qa-1对免疫调节至关重要,在研究中发现Qa-1缺陷型小鼠不能阻止致病的自身反应性CD4+T细胞的扩增,因此导致严重的EAE[24]。日本的一个研究小组提出,CD8+/CD122+调节性T细胞在EAE恢复阶段发挥重要作用,CD8+/CD122+T细胞可直接或间接的释放IL-10,IFN-γ和TGF-β来调节自身反应性CD4+T细胞,在EAE发病高峰期转移这些细胞至EAE小鼠体内,可以明显改善EAE小鼠的症状[3]。此外,表达潜伏相关肽(latency-associated peptide,LAP)的CD8+T细胞(LAP+/CD8+T细胞)也可通过产生IFN-γ、TGF-β改善EAE小鼠的症状[25]。

Correale等人通过分析MS患者的CSF和外周血CD8+/ CD25+/FoxP3+T细胞对MS发病的潜在影响。发现CD8+/ CD25+/FoxP3+T细胞抑制IFN-γ和IL-17的分泌以及抑制自体反应性CD4+T细胞的增殖。如果FoxP3被小干扰RNA沉默,这种抑制作用则被消除[26]。近年来,在正常人血液中发现了一种独特的CD8+/CD161-/CD56+T细胞群,当被激活时,CD8+/CD161-/CD56+亚群能够在体外裂解活化的CD4+T细胞。这种新的调节性CD8+T细胞亚群可能在MS中起到一定调节作用[27]。总的来说,调节性CD8+T细胞可能通过直接杀伤反应性CD4+T细胞或者间接通过细胞因子来抑制炎症的发展。

5 展 望

多发性硬化是一种发病机制较为复杂的神经系统自身免疫性疾病，可能是遗传、环境等多种因素相互作用的结果。以往人们对MS的研究主要集中在CD4+T细胞这一亚群,但针对CD4+T细胞这一靶点药物仅对部分患者有效,对一部分患者无效甚至产生更为严重的副作用。

随着对CD8+T细胞研究的逐渐深入,发现 CD8+T细胞参与了MS的损伤及修复过程。一方面CD8+T细胞在MS的发病过程中起致病作用;另一方面也具有一定的免疫调节作用。

因此,针对CD8+T细胞的免疫治疗可能为MS的治疗提供新的策略。相信随着对MS中CD8+T细胞作用的进一步研究,我们将更深刻地理解MS的免疫病理机制,从而可以找到更有效的预防和治疗MS等自身免疫病的药物和方法。