T淋巴细胞介导的免疫失衡在慢性阻塞性肺疾病发病中的作用

曹玉雪,吴金峰,李秋平,董竞成

复旦大学附属华山医院中西医结合科，上海200040

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是最常见的老年病之一，老年人随着年龄增长而患病率增加，目前老年人群COPD 患病率已超过27%[1]。COPD 以持续气流受限为特征，具有不完全可逆性和进行性发展等特点。COPD的发病机制与吸烟、环境中的有害颗粒或气体引起肺组织的异常炎症反应有关,COPD 发生还可能与氧化与抗氧化失衡、蛋白酶与抗蛋白酶失衡、凋亡与抗凋亡失衡等相关[2]。目前公认巨噬细胞和中性粒细胞是参与COPD 发生发展的主要炎症细胞。另外，COPD 与T 淋巴细胞及其趋化因子介导的炎症反应和机体免疫功能失衡密切相关。Finkelstein 等[3]的研究显示COPD 患者肺部损伤程度与肺泡壁中的淋巴细胞数目关系密切。病理学研究[4]发现COPD 患者外周小气道中存在大量T 淋巴细胞，且T细胞数量和气流受限的严重程度成正比。根据T细胞的免疫效应和表面CD 分子表达的不同,可以将T细胞分为CD4+和CD8+T细胞。这两种T 淋巴细胞通过释放多种细胞因子及炎性介质参与炎症的发生发展过程。而趋化因子通过与受体结合促进淋巴细胞迁移到炎症部位。目前，趋化因子及其受体功能以及在体内的作用机制引起许多研究者关注，许多趋化因子受体拮抗剂的实验研究表明趋化因子可明显的抑制炎症反应[5]。因此，探讨COPD 中T 淋巴细胞浸润及其相关重要趋化因子对COPD的治疗有重要意义。

1 CD4+T细胞与COPD

通常认为CD4+T细胞释放活化的细胞因子，调控下游的免疫进程，在炎症反应过程中发挥重要作用。CD4+T 淋巴细胞在COPD 患者气道和肺组织中表达增多。在不同细胞因子的作用下，CD4+T 淋巴细胞可分化为多种细胞类型，如Th1、Th2、Th17、调节性T细胞（Regulatory T cell,Treg）等[6]。不同细胞亚型在COPD 中发挥不同的免疫介导功能，下面将分别进行论述。

1.1 Th1、Th2 细胞及Th1/Th2 失衡Th1 细胞通过分泌IL-12、TNF- 和IFN- 等促炎因子、趋化因子以及基质金属蛋白酶等，引起机体炎症浸润以及病理形态改变[7]。如发现IFN-可诱导基质金属蛋白酶的产生和释放，引起炎症浸润和组织破坏，促进肺部炎症和肺气肿的形成[8]。Th2 细胞通过分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10 和IL-13 等抑炎因子，在维持机体致炎/抑炎平衡中意义重大[7]。正常情况下，Thl/Th2 细胞维持相对稳定，一旦平衡被打破，会引发一系列免疫反应，导致疾病的发生和发展。研究报道，COPD 患者中Th1/Th2 细胞出现失衡，并且以Th1 细胞为主导[7,9]。研究[10]发现在COPD 小鼠模型中Th1 细胞因子IFN- 、IL-12 数量增多而Th2 细胞因子IL-10、IL-4 数量减少。

1.2 Treg、Th17 及Treg/Th17 失衡 Treg 是一类具有显著免疫抑制作用的CD4+T细胞亚群，能够抑制其他细胞的免疫应答[11]，在维持机体免疫平衡方面至关重要。研究表明，吸烟COPD 大鼠模型肺组织中Treg 细胞的数量明显减少，且Treg细胞比例和FEV1 占预计值%以及FEV1/FVC%密切相关[12]。Treg 分泌IL-10、TGF- 等抗炎性细胞因子，可抑制自身免疫反应[13]。Treg 细胞通过分泌细胞因子或募集巨噬细胞、中性粒细胞以及树突状细胞并产生大量抗炎因子，是COPD 发生发展过程中重要的抗炎细胞。在COPD发生过程中Treg 细胞通过抑制炎症反应、削弱效应T细胞功能，使COPD 患者免疫功能下降，容易出现感染，导致病情加重[14]。研究[15] 指出Treg 抑制IL-10 的产生会降低继发性肺炎链球菌感染的可能性。IL-35 是Treg 细胞分泌的一个重要抗炎因子，COPD 患者外周血中IL-35 水平降低，且与肺功能FEV1%呈正相关[16]。

Thl7 是CD4+Th 细胞的一个亚系，可引起炎性浸润和组织破坏，是COPD 发生和发展中重要的炎性细胞。COPD患者Thl7 及其分泌的细胞因子如IL-17、IL-21、IL-23 明显增多，且与气流受限呈正相关[17]。其中，IL-17 是最重要的前炎症因子。研究[18] 发现IL-17 通过刺激IL-6、IL-8、GM-CSF及MMP-2 等炎性因子促进气道粘液分泌增多和气道重塑，在COPD 发生发展过程中发挥重要作用。COPD患者急性加重期IL-17 水平更高，这说明在COPD 急性期可能存在某种微环境影响Th17 细胞以及IL-17，从而促进COPD 发展。IL-17A 属于IL-17 家族的一种细胞因子，吸烟的COPD 患者中IL-17A 阳性表达数量明显增多。抑制IL-17A 可改善COPD 患者气道炎症和纤维化[19]。Halwani等[20] 研究发现，IL-17 受体阻断剂对IL-17 细胞介导的气道炎症具有抑制作用，为COPD的治疗提供了新方向。

总之，Th17 细胞以及相关的IL-17 引起中性粒细胞和巨噬细胞迁移到炎症部位，起到增强炎症反应的作用。而Treg细胞直接或通过其分泌的细胞因子间接抑制炎症反应，维持自身免疫平衡。打破这种平衡可造成持续感染以及自身免疫性疾病等的发生。Treg 与Th17 细胞在功能上相互拮抗，在分化中相互抑制，维持两者之间的平衡在稳定体内免疫内环境中意义重大。研究[21]发现中重度COPD 患者Treg/Th17 的升高与肺功能FEV1、FVC 和FEV1/FVC%呈负相关。因此推测Treg/Th17 失衡与中重度COPD 患者的肺功能恶化具有一定的相关性。

2 CD8+T细胞与COPD

在COPD 发生发展过程中CD8+T淋巴细胞发挥着重要作用。研究发现[22]CD8+T 淋巴细胞可导致肺组织中巨噬细胞、中性粒细胞大量聚集，并释放基质金属蛋白酶和弹性蛋白酶，引起肺泡破裂和破坏肺部弹力组织，在香烟烟雾造模小鼠中发现CD8+T 淋巴细胞数量明显增多，同时气道内中性粒细胞和巨噬细胞数量也增加，气道炎症反应增强；而在CD8+T 淋巴细胞数量减少时小鼠的气道中炎症细胞数量也明显下降。CD8+T 淋巴细胞在COPD 发生发展的各个环节如气道炎症、气流受限、肺气肿的产生及气道重构等中均发挥重要作用[23-24]。CD8+T细胞数量与COPD 患者肺气肿的严重程度及气流受限程度呈正比[25]。COPD 患者CD8+T细胞数量的增多可能与病毒感染、吸烟、自身免疫、炎性因子表达异常和CD8+T细胞凋亡减少等因素有关[26-27]。

CD8+T细胞对肺组织的破坏方式有2 种：一方面CD8+T细胞被激活后释放出大量细胞毒性介质（如颗粒酶和穿孔素）破坏肺组织结构，或分泌和表达Fas 直接诱导细胞死亡[28]；另外，可分泌Th1 优势的细胞因子成分，如IFN-和CXC 趋化因子配体10（CXCL10）诱导MMP-12 的产生，降解弹性蛋白，导致肺组织破坏，并产生弹性蛋白片段，充当单核细胞趋化因子，增强巨噬细胞介导的肺组织破坏[23]。

CD4+/CD8+T细胞维持正常比例，机体才能维持相对稳定，发挥正常的免疫功能。一旦外周血CD4+或CD8+T细胞数量发生异常变化，T细胞动态调节失衡，常引起机体免疫功能下降，容易发生感染性疾病。呼吸道反复感染可使COPD 患者的肺功能不断下降，导致肺泡通气/血流比例失调，从而导致COPD 加重[29]。

3 T淋巴细胞趋化因子与COPD

趋化因子是指一类具有保守的半胱氨酸序列和能诱导白细胞趋化性的小分子分泌性蛋白。趋化因子与其受体结合，不但参与细胞生长、分化和凋亡等，还使炎性细胞向炎症部位迁移并刺激炎性介质分泌增加，导致机体炎症反应增强。趋化因子参与许多病理状态的发生和发展，如病毒感染、炎症反应、肿瘤、损伤修复和自身免疫性疾病等[30]。多种趋化因子促进炎症细胞迁移，参与COPD的发生和发展。趋化因子CXCL 8-CXCR 1/2、CXCL 9/10/11-CXCR 3、CCL 2-CCR 2 和CXCL 12/CXCR 4 轴可能与COPD 病理生理有明显联系。对T 淋巴细胞起趋化作用的主要是CXCL 9/10/11-CXCR 3 轴[5]。

CXCR3 属于CXC 趋化因子亚家族的受体，可诱导Th1细胞的表达，与病毒感染、支气管哮喘、COPD 和肺纤维化等疾病相关。CXCL9、CXCL10 和CXCL11 为CXCR3 的特异性配体，与CXCR3 的亲和性最高的是CXCL11[31]。研究[32]显示COPD 患者痰液中CXCL9、CXCL10 和CXCL11浓度显著增加，且与FEV1 占预计值%、FEV1/FVC%呈负相关，与中性粒细胞浓度呈正相关。CXCL10 在细支气管中浓度升高，可引起CD8+和CD4+T细胞向肺内募集。研究表明[33]，COPD 患者外周气道中T细胞的CXCR3 表达水平明显增加，这可能部分解释了T细胞向肺的募集。体内和体外的许多研究表明，CXCR3 在CD8+T细胞迁移到肺部的过程中至关重要。研究[34]表明CXCR3 将CD8+T细胞募集到肺组织，触发一系列炎症反应，过度表达IFN- 和趋化因子，尤其是CXCL10，激活CXCR3 配体，从而调节香烟诱导的COPD 小鼠产生肺部炎症，CXCR3 基因敲除小鼠肺组织和气道中CD8+T细胞浸润减少，COPD 气道炎症减轻。另外，研究表明[35]CXCR3 在Th1 型细胞上优先表达，然后选择性迁移至其配体CXCL10。在COPD 患者中，包括细支气管上皮细胞和气道平滑肌细胞均发现CXCL10的表达增加[36]。有趣的是，大多数CXCR3+CD8+T细胞具有产生IFN- 的能力[37]，可诱导树突状细胞释放CXCL9 和CXCL10[38]，最终有助于CD8+T细胞的积累。COPD 患者肺CXCL9/CXCL10/CXCL11-CXCR3 轴与CD8+T细胞募集之间存在潜在的正反馈环[39]。Jing 等[40]报道，用中和抗体抑制CXCL10 可在小鼠模型中防止COPD 进展。总之，T淋巴细胞激活后诱导CXCR3 表达，活化的T细胞被炎症部位吸引，在炎症部位分泌IFN- 诱导的趋化因子CXCL9、CXCL10 和CXCL11，随后有助于募集CD8+CXCR3+T细胞进入炎症部位。CXCR3 的配体CXCL9、CXCL10 和CXCL11 在COPD 患者体内浓度均升高，且表达CXCR3 的T细胞数量也增加，因此CXCR3 可能成为另一个药物靶点。

4 展望

综上所述，T 淋巴细胞及其细胞趋化因子在COPD 疾病发生和发展过程中起着正反免疫调控作用。Th1 和Th17淋巴细胞发挥促炎作用，Th2 和Treg 起着免疫抑制作用，它们相互制约。CD4+和CD8+T 淋巴细胞参与COPD 发生和发展，与患者机体免疫功能、炎症反应以及病情严重程度密切相关。如何使CD4+T 淋巴细胞分化为具有免疫抑制作用的Treg 细胞，这是今后值得研究的课题。另外，T细胞亚群及其细胞趋化因子对炎症细胞的激活产生正反馈作用，与COPD的严重程度有关，可将其作为COPD 严重程度的监测指标。COPD 患者的肺CXCL9/CXCL10/CXCL11-CXCR3 轴与CD8+T细胞募集之间存在潜在的正反馈环。因此，开发具有抑制CXCL9/CXCL10/CXCL1-CXCR3 轴作用的药物，减少COPD 中CD8+T细胞引起的损伤，值得以后深入研究，为COPD 新的治疗方法提供思路。