生长激素对免疫系统功能的影响

白皙 朱惠娟 陈适 阳洪波 潘慧

中国医学科学院，北京协和医学院，北京协和医院内分泌科，国家卫生健康委员会内分泌重点实验室，协和转化医学中心 100730

生长激素是腺垂体前叶细胞合成、储存和释放的一种肽类激素，其主要的生理功能包括促进骨骼的线性生长、促进蛋白质和葡萄糖合成、促进脂肪分解、增强胰岛素抵抗等[1]。1976年Lesniak和Roth[2]首次在人B淋巴细胞系的IM-9上发现生长激素受体(GHR)的表达，自此生长激素与免疫系统间的关系引起了广泛关注。现已证实，在人类多种免疫器官和免疫细胞表面均存在GHR的表达，同时体内多种免疫器官和免疫细胞也可分泌生长激素，提示其可作用于免疫系统的不同环节进而发挥重要的调节作用[3]。本文将对生长激素对免疫系统功能影响的最新研究进展综述如下。

1 生长激素概述

人生长激素是一种含有191个氨基酸的单链多肽，相对分子质量为22 000，由腺垂体前叶细胞合成、储存和释放[4]。生长激素的分泌受到来自下丘脑、垂体、肝脏、胃肠道等多部位信号的调控。下丘脑神经元可分泌促生长激素释放激素(GHRH)和生长抑素，分别刺激和抑制垂体生长激素的分泌。垂体生长激素的分泌具有脉冲性，在入睡后血浆生长激素水平达到高峰。生长激素分泌在青春期达高峰，青春期后，其水平随着年龄增长而逐渐下降，但分泌的脉冲性会贯穿一生。生长激素可调节胰岛素样生长因子-1(IGF-1)的产生，二者共同促进骨骼的线性生长，并具有重要的代谢作用。细胞内生长激素信号转导由GHR介导，GHR是一种单一跨膜的1型细胞因子受体，存在于人体多种细胞上[1]。现已证实在人类扁桃体、外周血单核细胞、中性粒细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞等多种免疫器官/细胞上均存在GHR，且人类脾脏、胸腺、外周血单核细胞、中性粒细胞等免疫器官/细胞均可分泌生长激素[3]。

2 生长激素对固有免疫系统的影响

2.1 生长激素对巨噬细胞功能的影响 生长激素可促进巨噬细胞产生过氧化氢、超氧阴离子、细胞因子及趋化因子等。Dos Santos Reis等[5]探究了生长激素对小鼠腹腔巨噬细胞功能活性的影响。结果发现，体内实验中给予生长激素后巨噬细胞表面VLA-5和VLA-6整合素表达下降，但在体外实验中两种整合素表达水平未发生明显变化。在黏附活性方面，体内实验中，给予生长激素后巨噬细胞对细胞外基质、纤连蛋白和层黏连蛋白的黏附降低；体外实验中，生长激素培养的巨噬细胞对层黏连蛋白的黏附降低。在细胞迁移方面，无论是体内实验还是体外实验，给予生长激素干预后巨噬细胞迁移均增加。在吞噬活性方面，体内实验中给予生长激素后巨噬细胞吞噬率和吞噬能力均增加。这些研究结果提示，生长激素可作为一种巨噬细胞活化因子，在其黏附、迁移和吞噬活性方面具有重要影响，但具体调控机制仍有待进一步研究。

2.2 生长激素对树突状细胞(DC)功能的影响 生长激素可促进DC的分化成熟和功能活性。Liu等[6]将人外周血单核细胞诱导为未成熟的DC，给予生长激素干预诱导其发育成熟。结果发现，给予生长激素干预的DC的免疫表型HLA-DR、CD-1α、CD80和CD83表达均显著增加。该研究团队进一步探究了生长激素诱导DC成熟和活化的机制，利用RT-PCR技术和蛋白免疫印迹法检测DC中miRNA-200a和Keap1/Nrf2通路的表达。结果发现，miRNA-200a可抑制DC的成熟和活化，而生长激素可显著下调DC中miRNA-200a的表达。此外，生长激素可促进DC中Keap1通路的表达并降低核Nrf2的水平，而以上作用可被miRNA-200a上调所逆转。这些研究结果提示，生长激素可促进DC的成熟和活化，具体机制为通过调节DC中Keap1/Nrf2通路进而实现对miRNA-200a的调控。

2.3 生长激素对自然杀伤细胞(NK细胞)功能的影响 生长激素可增强NK细胞的细胞毒作用。Wei等[7]通过皮下移植人胃癌细胞系的MKN-45细胞，构建异种移植瘤小鼠模型，给予重组人生长激素(rhGH)干预并利用流式细胞分选技术检测外周血单核细胞中NK细胞活性。结果发现，与对照组相比，rhGH低剂量组、中剂量组、高剂量组外周血单核细胞中，成熟NK细胞百分比分别增加了126.1%、141.7%和146.9%，而活性NK细胞百分比分别增加191.3%、95.7%和71.8%。此外，与对照组相比，rhGH中剂量组和高剂量组肿瘤体积和重量无明显差异，甚至rhGH低剂量组肿瘤体积和重量明显减少。生长激素是否会促进肿瘤生长是评价晚期肿瘤患者rhGH治疗安全性的重要因素，以上研究结果提示，rhGH在MKN-45异种移植瘤小鼠中可增强NK细胞的免疫活性，且不会促进肿瘤生长，可能为rhGH在癌症患者中应用的安全性提供证据。

3 生长激素对适应性免疫系统的影响

3.1 生长激素对胸腺的影响 GHRH/生长激素/IGF-1轴在胸腺生成过程中可作用于多个环节，刺激胸腺细胞增殖，影响胸腺微环境的形成[8]。Lins等[9]探究了生长激素在体外对人胸腺细胞黏附和迁移能力的影响，并检测生长激素干预后的胸腺上皮细胞(TEC)层黏连蛋白产生和VLA-6整合素的表达情况。结果发现，生长激素增强了胸腺细胞对基质的黏附能力并改善其在层黏连蛋白中的迁移，且干预后TEC层黏连蛋白产生增多，而VLA-6表达水平无明显变化。此外，将胸腺细胞与TEC共培养并给予生长激素干预，结果显示双阴性(CD4-CD8-)和单阳性(CD4+/CD8+)胸腺细胞数量增加，双阳性(CD4+CD8+)胸腺细胞数量减少。这些研究结果显示，生长激素可增强人胸腺细胞在层黏连蛋白中的迁移能力，并促进与TEC共培养后胸腺细胞亚群的调节，为将来基于生长激素的免疫干预治疗提供了背景知识。

3.2 生长激素对脾脏和B淋巴细胞的影响 Bodart等[10]探究了通过基因敲除技术构建的GHRH基因缺陷(Ghrh-/-)小鼠的胸腺和脾脏免疫功能情况。结果发现，在校正体重后，Ghrh-/-小鼠与野生型小鼠相比，胸腺重量和细胞结构无明显差异，胸腺T细胞亚群的分类和数量也无明显变化。信号联合T细胞受体重排删除环(sjTREC)是编码T细胞受体α链和β链的基因在重排过程中产生的DNA，可以反映胸腺输出情况。研究者发现，与对照组相比，Ghrh-/-小鼠脾细胞和外周血单核细胞中sjTREC含量显著升高，且外周T细胞比例增加，提示Ghrh-/-小鼠胸腺幼稚T细胞输出增多。此外，Ghrh-/-小鼠脾脏重量较对照组下降约40%，同时外周B细胞比例下降。给予rhGH干预6周后，Ghrh-/-小鼠的脾脏和胸腺重量均显著增加，但脾脏重量增加更明显，为对照组脾脏重量的2倍。这些研究结果表明，小鼠GHRH严重缺乏，主要影响适应性免疫系统中脾脏和B细胞生成。既往研究也曾报道，存在GHRH受体基因突变的矮小患者中脾脏大小的绝对值和相对值均显著减少[11]。而小鼠GHRH严重缺乏仅对胸腺功能和T细胞发育产生轻微影响，提示在基础环境下，T细胞免疫系统的发育不需要完整的GHRH/生长激素/IGF-1轴。

该团队又进一步探究了Ghrh-/-小鼠针对肺炎链球菌感染所产生的免疫反应[12]。肺炎链球菌是一种胸腺非依赖性抗原，可以直接刺激B细胞产生抗体而不需要胸腺辅助。研究中使用两种肺炎链球菌疫苗，即23价多糖疫苗(PPV23)和13价结合疫苗(PCV13)。结果发现，Ghrh-/-小鼠接种PPV23或PCV13后，均未能触发特异性IgM的产生。给予其rhGH补充治疗后，针对PPV23的IgM免疫应答得到恢复，但针对PCV13的免疫应答未能恢复。由于PPV23可刺激脾脏边缘区产生抗体，说明生长激素可对脾脏边缘区产生特定影响。此外，在注射低剂量肺炎链球菌后，野生型小鼠在24 h后完全清除细菌，而Ghrh-/-小鼠对肺炎链球菌表现出明显的易感性，肺部细菌负荷随时间增加而升高，24 h后出现致命的菌血症。肺组织切片显示，受感染的Ghrh-/-小鼠肺部被炎性巨噬细胞和中性粒细胞大量浸润，肺部B细胞显著减少。这些研究结果提示，GHRH/生长激素/IGF-1轴在针对肺炎链球菌的免疫防御中有至关重要的作用，儿科医生可建议监测生长激素缺乏症患儿的脾脏发育、疫苗反应和对肺炎链球菌的易感性。

4 生长激素对炎性反应的影响

C反应蛋白是一种非特异性的炎性标志物，与肿瘤和代谢性疾病密切相关。Lohr等[13]探究了3 480名垂体功能正常人群中血清IGF-1水平与超敏C反应蛋白(hsCRP)之间的关系。结果发现，无论在男性还是女性中，血清IGF-1水平均与hsCRP水平呈负相关。男性和女性中IGF-1最低四分位数与最高四分位数人群相比，血清hsCRP水平分别升高了0.21 mg/L和0.95 mg/L。先前的荟萃分析结果显示，在生理范围内，IGF-1水平过低与死亡率增加相关[14]。因此，IGF-1水平低的人群中炎性标志物hsCRP升高可能是导致死亡风险增加的原因之一。

此外，Villares等[15]利用生长激素转基因C57BL/6小鼠模型，诱导其产生胶原性关节炎(CIA)，探究生长激素对其炎性反应的影响。结果发现，与对照组相比，转基因小鼠CIA的发病时间延迟，炎性反应严重程度下降。组织病理学检查显示，转基因小鼠的滑膜炎性反应、血管翳形成和关节软骨侵蚀明显减少。CIA症状与抗Ⅱ型胶原抗体水平有关，与对照组相比，转基因小鼠抗胶原IgM和IgG抗体水平显著降低，表明生长激素在CIA的诱导阶段发挥了保护作用。该研究团队还诱导DBA/1J小鼠产生CIA，并外源性给予rhGH，观察生长激素对CIA发生、发展的影响。结果发现，对照组小鼠受累足数随时间增加而增多，而rhGH干预组小鼠受累足数未增加，说明rhGH干预组CIA进展较慢。这些研究结果表明，生长激素可通过调节免疫系统功能，抑制CIA的炎性关节破坏并减轻CIA的症状。

5 生长激素在艾滋病患者中的应用

1996年rhGH被批准用于治疗艾滋病患者存在的消瘦和恶病质[16]。33%～58%的艾滋病患者可出现脂肪分布异常，被称为艾滋病相关脂肪代谢障碍综合征(HALS)，与胰岛素抵抗和代谢综合征相关。2010年，GHRH类似物替莫瑞林被批准用于HALS的治疗。此外，低剂量rhGH治疗对艾滋病患者免疫系统的有益作用也被逐渐证实，如促进胸腺生成和输出及改善T淋巴细胞功能等，且未观察到严重的不良反应[17-18]。在此基础上，Lindboe等[19]开展了随机对照双盲试验，探究低剂量rhGH治疗对艾滋病患者炎性反应状态的影响。结果发现，低剂量rhGH治疗组血清CRP水平较对照组降低了66%，且在校正IGF-1、机体成分和免疫参数的改变后差异仍然存在，说明给予艾滋病患者低剂量rhGH治疗可显著降低血清C反应蛋白水平，且这种作用可能不受其他因素的影响。上述结果提示，应用低剂量rhGH治疗艾滋病患者的并发症是一种很有希望的治疗手段。

综上所述，生长激素可以作用于不同的免疫器官和免疫细胞，发挥免疫调节作用。它可以增强固有免疫系统中巨噬细胞、DC和NK细胞的免疫活性；提高适应性免疫系统中胸腺细胞在层黏连蛋白中的迁移能力，并促进胸腺细胞亚群的调节，影响脾脏和B细胞生成；还可以影响机体的炎性反应，抑制CIA的炎性关节破坏并减轻CIA的症状；应用低剂量rhGH对艾滋病患者免疫系统也具有多种有益作用。鉴于生长激素与免疫系统间的紧密联系，其有望在临床上成为抗感染、治疗免疫缺陷或免疫功能低下等疾病的一种有效手段。