调节性T细胞CD39-CD73-腺苷通路在过敏性疾病中的作用

李 明，李邻峰

作者单位:100050 北京，首都医科大学附属北京友谊医院皮肤科

调节性T 细胞(regulatory T cell，Treg) 是一类具有免疫抑制功能的T 淋巴细胞亚群，在维持自身免疫耐受、调节免疫应答中起重要作用。Treg细胞发挥免疫抑制作用涉及多种途径，其中CD39-CD73-腺苷通路是其重要途径之一。这一通路能够分解 细胞外的三磷酸腺苷(ATP) 并生成腺苷，后者可以与靶细胞表面的腺苷受体结合，发挥免疫抑制作用[1]。目前研究发现，在恶性肿瘤、自身免疫性疾病和HIV 感染中，Treg 细胞CD39-CD73-腺苷通路有异常改变，表示其参与了疾病的发生。作为一类常见的疾病，过敏性疾病包括特应性疾病、过敏性鼻炎、过敏性哮喘、变应性接触性皮炎等，其发病机制复杂，本文对Treg 细胞CD39-CD73-腺苷通路和其在过敏性疾病中的机制进行综述。

1 CD39-CD73-腺苷通路

CD39 是一种细胞膜蛋白，属于胞外核苷酸三磷酸盐二磷酸水解酶家族，具有ATP 酶和二磷酸腺苷(ADP) 酶活性，可将胞外ATP 和ADP 水解为单磷酸腺苷(AMP)。CD73 是一种通过糖基磷脂酰肌醇锚定于细胞膜的糖蛋白，具有5'-核苷酸酶活性，可把AMP 水解为腺苷，此外，CD73 还以可溶性分子的形式存在于血浆中。CD39 和CD73广泛表达于心脏、肝脏、肾脏、胎盘等多种器官组织，也可表达于多种免疫细胞表面，如中性粒细胞、B 淋巴细胞、树突状细胞和T 淋巴细胞等[1-2]。在健康人Treg 细胞表面，CD39 呈高表达，CD73呈低表达。Mandapathil 等[3]发现在CD4＋CD25highTreg 细胞亚群中，CD39 可见于79%细胞表面，CD73 仅见于1%～7%细胞表面，且CD4＋CD25lowT细胞、CD3＋CD8＋T 细胞表面均无CD39 表达。Han等[4]的研究显示，在CD25highFoxp3＋Treg 细胞亚群中，CD39 阳性和CD73 阳性比例分别为58%和13%。在免疫反应中，作为一种损伤相关模式分子，细胞外ATP 来源于受损细胞释放、血小板脱颗粒等多种途径，它可结合P2 受体进而促进IL-1β和IL-18 分泌，激活T 细胞，诱导Th17 细胞分化和阻止Treg 细胞分化等[5]。CD39 和CD73 可以通过协同作用催化胞外ATP 生成腺苷，减轻局部组织炎症损伤，其中，CD39 为这一重要反应的水解限速酶。而生成的腺苷可以通过结合腺苷P1 受体发挥免疫抑制作用[1-2]。腺苷P1 受体是一种G 蛋白偶联受体，包括A1、A2A 和A2B、A3 四种类型，分布在Treg 细胞、CD4＋CD25-T 细胞、树突状细胞等多种靶细胞表面，其中，Treg 细胞表面表达高亲和性腺苷受体A2A[1-2，5]。腺苷和靶细胞表面受体结合后，激活腺苷酸环化酶(adenylate cyclase，AC)，生成环磷酸腺苷 (cyclic adenosine monophosphate，cAMP)，激活多个下游通路参与免疫反应，其中，经典的蛋白酶A (protein kinase A，PKA) 通路和非经典的cAMP 直接激活蛋白(exchange protein directly activated by cAMP，EPAC)

通路最为重要[6]。一方面，细胞内cAMP 通过结合PKA 的cAMP 结合域(cAMP-binding domain，CBD)活化PKA，进而调节多个下游通路。例如，PKA通过活化 cAMP 反应元件结合蛋白 (cAMP response element binding protein，CREB) 最终诱导CEBPβ 基因转录生成CEBPβ 蛋白，后者可以结合IL-10 基因启动子诱导IL-10 生成[5]；CREB 还可以结合NF-κB 转录复合体的P65 亚基，阻止NF-κB转录[7]；PKA 还可以直接抑制RAS/MAPK 通路从而抑制T 细胞活化[8]。另一方面，细胞内cAMP 同EPAC 的CBD 结合后激活EPAC，从而将RAS 家族中的Rap1 由非活化状态转化为活化状态，影响下游效应分子[9]。根据不同细胞类型，PKA 通路和EPAC 通路可能独立、协同或相互拮抗调节特定细胞的功能。

2 Treg 细胞CD39-CD73-腺苷通路与免疫抑制

过敏性疾病的发病机制复杂，是遗传、免疫、环境等多种因素相互作用的结果，其中免疫异常是发病主要机制之一，涉及Th2 细胞、Th1 细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞、NKT 等炎症细胞和IL-4、IL-5、IL-13、IFN-γ 等细胞因子。而Treg 细胞可以通过分泌抑制性细胞因子(IL-10、TGF-β 等)、表达抑制性受体、杀伤效应T 细胞等不同途径抑制疾病的炎症反应、维持免疫耐受[10]。其中，CD39-CD73-腺苷通路发挥了重要作用。一方面，Th1、Th2、Th17、NK 细胞、树突状细胞、巨噬细胞等细胞表面表达腺苷受体，Treg 细胞来源的腺苷可以作用于上述细胞的腺苷受体A2A，减少IFN-γ、IL-4、IL-5、IL-10、IL-2 等细胞因子的分泌，抑制Th1、Th2 细胞分化、成熟[5，11]。另一方面，腺苷可作用于Treg 细胞自身的腺苷受体A2A，上调细胞毒性T 淋巴细胞相关抗原4 (cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4)、程序性细胞死亡蛋白1 (programmed cell death protein 1，PD-1)等抑制性受体的表达，增加TGF-β 等细胞因子的产生，并促进Treg 细胞增殖[12-14]。由此，Treg 细胞通过CD39-CD73-腺苷通路正反馈调节细胞的功能和数量，这样有助于建立免疫抑制微环境，发挥免疫抑制作用。

3 Treg 细胞CD39-CD73-腺苷通路与过敏性疾病

3.1 特应性皮炎

特应性皮炎(atopic dermatitis，AD) 是一种常见的慢性、瘙痒性皮肤病，全世界约2%～5%成人和10%～20%儿童患有本病[15]。AD 的发病机制复杂，一般认为是环境因素和遗传因素相互作用导致，涉及皮肤屏障功能障碍、免疫系统过度活化和微生物定植等方面，其中Treg 细胞数量和功能的改变在AD 发生和发展中起到一定作用[16]。Roesner 等[17]研究发现，对于外周血中Treg 细胞占T 细胞的百分比，AD 患者和健康对照组之间并无明显差异；在AD 患者中，Treg 细胞比例同疾病严重程度呈正相关；同健康对照组相比，AD 患者Treg 细胞表面CD39 有偏低的趋势。这提示CD39表达降低可能影响Treg 细胞免疫抑制的功能，Treg细胞可能通过增加细胞数量补偿细胞功能的减低。然而，另一项针对重度AD 患者的临床研究显示，AD 患者外周血中CD4＋CD25highTreg 细胞比例显著高于健康对照组，该比例同SCORAD 评分和血清IgE 水平呈正相关，且Treg 细胞表面CD39 和CD73的表达均高于健康对照组[18]。这些研究提示，Treg 细胞的数量变化与AD 的关系尚未明确，Treg细胞表面CD39、CD73 表达的差异可能与Treg 细胞定义不同或AD 分期不同有关。

3.2 过敏性哮喘

过敏性哮喘(allergic asthma) 是一种以气道高反应性、可逆性气流受限为特征的气道慢性炎症性疾病。本病发病机制复杂，其中Th2 免疫反应参与气道炎症形成，而Treg 细胞可抑制气道的炎症反应[19]。一项过敏性哮喘小鼠模型的研究表明，同对照组小鼠相比，接受CD39 拮抗剂小鼠的支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF)中嗜酸性粒细胞、IL-4、IL-5、IL-13 和IL-17 均显著性升高，并且肺组织中GATA3 mRNA 和RORγt mRNA 表达增多；接受CD39 拮抗剂小鼠与同时接受CD39 拮抗剂和三磷酸腺苷双磷酸酶(Apyrase，具有分解ATP 功能) 小鼠相比，后者BALF 中嗜酸性粒细胞、IL-4、IL-5 和IL-17 以及肺组织中GATA3 mRNA 和RORγt mRNA 均显著低于前者；同CD39 野生型小鼠相比，CD39 缺陷型小鼠BALF中IL-4、IL-5、IL-17 和IFN-γ 均有显著性升高，肺组织中nTreg 细胞明显减少[20]。这提示Treg 细胞通过CD39 改变ATP 和腺苷浓度，从而抑制气道炎症反应，CD39 对调节气道炎症反应起到保护作用。而Wang 等[21]发现，同健康对照组比较，中重度哮喘患者组和轻度哮喘患者外周血组中CD39＋Treg 细胞和CD73＋Treg 细胞占CD4＋CD25＋Foxp3＋Treg 细胞的比例均明显减低，但中重度哮喘患者和轻度哮喘患者相比，CD39＋Treg 细胞比例和CD73＋Treg 细胞比例均无显著性差异；而且Th17细胞比例同CD39＋Treg 细胞比例和CD73＋Treg 细胞比例均呈负相关。而另一项针临床研究显示，哮喘患者外周血单个核细胞CD39 mRNA 表达低于健康对照组，且同血清IL-4、IL-17A 和GATA3 mRNA表达呈负相关，同血清TGF-β 和FOXP3 mRNA 表达呈正相关[22]。这些研究显示:在哮喘患者中，Treg 细胞表面CD39、CD73 表达的减少可能会影响Treg 细胞的免疫抑制效应，导致Th17/Treg 失衡，增加CD39、CD73 活性可能有助于抑制炎症反应，缓解哮喘的疾病进展。

3.3 变应性接触性皮炎

变应性接触性皮炎(allergic contact dermatitis，ACD) 是一种由皮肤接触外源性半抗原引起的迟发型超敏反应，表现为局限性、边界清楚的红斑，伴瘙痒。ACD 的致病基础是变应性接触性超敏反应(contact hypersensitivity，CHS)，在CHS 的激发中，T 细胞需要从区域淋巴结经血管迁移至皮肤，识别抗原提呈细胞所提呈的半抗原，形成局部皮肤炎症反应[23]。Ring 等[24]的动物实验发现CD4＋CD25＋Treg 细胞可通过CD39-CD73-腺苷通路下调血管内皮细胞E-选择素和P-选择素的表达，阻止效应性T 细胞与血管内皮细胞黏附，减轻局部皮肤肿胀反应。另一项小鼠模型研究显示，CD4＋CD25＋Treg 细胞可通过CD39 和CD73 抑制ATP 引起CD8＋T 细胞表面CD62L 脱落的效应，从而干扰CD8＋T 细胞进出区域淋巴结，减轻炎症反应[25]。这些研究显示Treg 细胞可以通过阻断淋巴细胞与内皮细胞之间的黏附发挥免疫抑制效应。

4 结语

综上所述，CD39-CD73-腺苷通路在Treg 细胞发挥免疫抑制功能中起重要作用。多数相关研究显示，在过敏性疾病中，Treg 细胞表面CD39 和CD73 的表达有不同程度的减少，影响了相关细胞因子的产生，调节了炎症细胞的数量和功能。然而，在少数研究中，CD39 和CD73 的表达情况并不完全一致，这可能同疾病的分期、严重程度等有关；目前也缺乏该通路如何参与过敏性疾病发生的相关研究。因此，明确在不同疾病条件下CD39、CD73 的表达情况、深入研究CD39-CD73-腺苷通路参与过敏性疾病发生的机制成为未来的研究方向。或许，针对CD39、CD73 的药物可能成为治疗过敏性疾病的新选择。