DC介导的Th2细胞免疫紊乱在Th2细胞免疫紊乱相关过敏性疾病中的研究进展

王斌，黄功华，刘新光

(广东省医学分子诊断重点实验室 广东医科大学衰老研究所 广东医科大学生物化学与分子生物学研究所，广东 东莞 523808)

在正常生理状态下，树突状细胞(dendritic cell，DC)维持辅助性T细胞(helper T cell，Th细胞)2功能的相对平衡，后者通过参与体液免疫抵御细胞外病原体的入侵。而当DC调节失控，导致Th2细胞过度反应时，则可能引起Th2细胞免疫紊乱相关过敏性疾病，如变应性鼻炎、变应性哮喘、特应性皮炎(atopic dermatitis，AD)、结膜炎、药物过敏和严重变态反应以及食物过敏(food allergy，FA)等[1-2]。上述过敏性疾病的共同特征为过敏性或“2型”免疫疾病[3]。

研究显示，无论是小鼠或人体内，DC介导的Th2细胞过度反应均受内在的遗传因素和外在的环境因素影响，前者包括DC特异性表面分子以及一些转录因子等；后者包括屋尘螨、细菌、特定的变应原以及某些细胞因子等[4-5]。为了更好地研究这一类过敏性疾病的致病机制，已经开发出许多不同的动物模型。尤其是鼠模型，在变态反应的致敏、诱发以及免疫治疗的研究中发挥重要作用。然而，从动物模型获得的结果可能并不适用于人类免疫性疾病[1]。因此，更深入全面地探索DC介导的Th2细胞免疫紊乱在相关过敏性疾病中的分子机制，是针对以上过敏性疾病的靶向药物开发和临床治疗的理论基础。现就DC介导的Th2细胞免疫紊乱在Th2细胞免疫紊乱相关过敏性疾病中的研究进展予以综述。

1 DC介导的Th2细胞免疫反应机制

根据最新的与功能相关的简化分类方法，DC主要包含4种：常规DC(conventional dendritic cell，cDC)、浆细胞样DC(plasmacytoid dendritic cell，pDC)、单核细胞来源的DC(monocyte-derived dendritic cell，MoDC)和朗格汉斯细胞(Langerhans cell，LC)[6]。作为专业的抗原呈递细胞，体内的DC表达共刺激分子参与促进初始CD4+T细胞向Th细胞极化的过程。DC启动CD4+T细胞应答的过程需要三个重要信号(信号1、2、3)：①信号1通过载有抗原肽的Ⅱ类主要组织相容性复合体与T细胞受体相互作用，诱导抗原特异性T细胞应答；②DC上的B7共刺激分子与T细胞上的CD28相互作用刺激T细胞形成信号2；③信号3主要是一些极化细胞因子，诱导特异性转录因子的表达，最终指导特化的Th细胞亚群产生完成[1,7]。被激活后的CD4+T细胞会分化成不同效应CD4+T细胞亚型并通过分泌主要成分各异的细胞因子介导免疫应答，随着研究的深入，这些效应细胞亚群从最初的两类Th细胞，即Th1和Th2细胞，扩展为Th17、Th9、Th22细胞和滤泡辅助性T细胞以及能够抑制免疫反应的调节性T细胞(regulatory T cell，Treg细胞)[8-9]。

胸腺基质淋巴细胞生成素(thymic stromal lymphopoietin，TSLP)和白细胞介素(interleukin，IL)-33等细胞因子可以促进DC表面分子OX40配体的表达，同时抑制IL-12的表达，从而进一步促进Th2细胞的分化和功能[10]。其中TSLP在AD、变应性哮喘和FA等致敏条件下，会分别由皮肤、肺和肠道的上皮细胞大量产生，对于DC诱导的Th2细胞极化尤为重要[11]。Th2细胞的激活会表达GATA结合蛋白3、信号转导及转录激活因子5和6等转录因子，并分泌IL-4、IL-5、IL-13和IL-10等细胞因子，进一步促进过敏性疾病的发生发展[12-13]。

2 DC介导的Th2细胞免疫紊乱相关过敏性疾病

过敏性疾病是机体对抗外来抗原，产生异常免疫反应所引起的疾病，过敏性疾病发病过程中以2型免疫反应占主导作用，而Th2细胞是许多过敏性疾病发病的核心[13]。人体呼吸道、消化道以及皮肤中的DC在被外来过敏原异常激活后，会导致体内Th2细胞过度活化，从而直接或间接引起嗜酸粒细胞浸润、肥大细胞脱颗粒、抗原特异性IgE的产生等过敏性炎症反应，进一步发展为过敏性结膜炎、变应性哮喘、特应性接触性皮炎、FA等过敏性疾病[14]。

2.1AD AD是发达国家最常见的炎症性皮肤病，其终生患病率为15%～20%[15]。虽然许多发展中国家AD的患病率较发达国家低，但总体仍呈上升趋势[16]。有研究者发现，在AD的病变组织中，可以鉴定出两个特定的CD1a+DC：①表皮中唯一固有的DC亚群LC，其通过摄取抗原并呈递给T淋巴细胞参与炎症反应的第一道细胞屏障；②经抗原敏化后从真皮迁移至表皮的炎性表皮DC，参与促进AD的病理进展[17]。在发病机制上，AD被认为是以Th2细胞为主的适应性免疫反应，Th2细胞通过分泌IL-4、IL-5、IL-13等细胞因子促进AD的病理发展[18-19]。在AD的发展过程中，骨髓来源的表皮LC和真皮DC同样起着关键作用，两者产生的CC趋化因子配体[chemokine (C-C motif) ligand，CCL]17和CCL22是招募Th2细胞并维持其免疫应答的核心因素[20]。通过阻断IL-4/信号转导及转录激活因子6信号转导，可以抑制IL-4诱导的CCL17和CCL12上调，从而缓解AD的病理进展[19]。

可见，深入研究DC介导Th2细胞免疫应答的分子机制，是了解AD病理发展的重要途径。目前针对AD的研究和药物开发，大多集中在Th2细胞免疫反应相关分子上，如IL-4、IL-31、IL-33、TSLP等[21]。其相关分子机制也有进一步进展，如Li等[22]在卡泊三醇诱导的小鼠AD模型中发现，角质形成细胞产生的IL-33通过基质裂解素2/髓样分化蛋白88信号激活DC促进Th2细胞免疫反应。Miake等[20]在体外实验中证实，IL-4介导IL-31受体A表达增强了IL-31/IL-31受体A的相互作用，随后升高小鼠骨髓来源的DC(bone marrow-derived dendritic cell，BMDC)中CCL17和CCL22的丰度，从而促进AD的Th2细胞免疫应答。虽然骨髓细胞来源的表皮LC和dDC同样可以产生CCL17和CCL22促进Th2细胞极化引起AD，但因体外实验中BMDC与体内LC和dDC可能因微环境不同有较大差异，故其具体机制有待进一步验证。而Liang等[23]在研究中揭示了TSLP可以激活磷酸化信号转导及转录激活因子5，导致TET2(ten-eleven translocation 2)募集到高亲和力IgE受体γ亚基基因使其去甲基化，并刺激MoDC成熟和上调Fc受体γ亚基的表达，引起Th2细胞/Th17细胞极化和对应细胞因子上调。有研究显示，IL-25同样是可以促进Th2细胞极化的细胞因子，在使用NC/Nga小鼠建立的AD模型中，病变角质形成细胞的内皮素-1和IL-25表现为协同上调，两者共同促进了Th2细胞免疫应答[24]。Nakahara等[25]使用BALB/c小鼠建立AD模型也发现了病变表皮中内皮素-1的上调，但其引发T细胞产生Th1和Th17细胞因子却不产生Th2细胞因子。

有研究者提出，AD中皮肤病变的急性期以Th2细胞炎症为主，而慢性期则表现为Th22、Th1和Th17细胞混合炎症[26]。Su等[27]发现，抗转谷氨酰胺酶3通过DC特异性细胞间黏附分子-3捕获非整合素结合MoDC，从而导致MoDC中IL-6的产生和核因子κB信号通路的激活，进而促进Th1细胞极化。此外，MoDC也可以通过高表达DC特异性细胞间黏附分子-3捕获非整合素结合包括屋尘螨、蛋清变应原在内的许多常见变应原，产生肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和IL-6等促炎细胞因子，并促进Th2细胞和Th22细胞极化[28]。Yoon等[29]的研究显示，机械性皮肤损伤后释放的内源性Toll样受体4配体触发角质形成细胞产生IL-23，后者通过靶向皮肤DC来上调其内源性IL-23以促进IL-22表达。

AD的发生发展在细胞层面是一个异质性且动态变化的复杂过程，如Th2细胞因子和(或)变应原增加了转谷氨酰胺酶3在角质形成细胞中的表达，而因皮肤瘙痒抓挠等致使组织损伤导致细胞内转谷氨酰胺酶3的释放又会促进Th1细胞的极化[27]。因此，对AD的靶向药物研发可能需要更多地考虑DC在介导不同Th细胞分化时所起的调节作用，而非只聚焦于Th2细胞。

2.2变应性哮喘 哮喘是一种慢性气道疾病，其主要表现为反复的喘息、胸闷、呼吸困难和咳嗽，并伴有气道发炎、气流阻塞等症状[30]。据统计，全世界约有3亿哮喘患者，而变应性哮喘被认为是最常见的哮喘类型，其通常是由环境变应原致敏引起，如屋尘螨、草、花粉、真菌孢子、动物皮屑等[31-32]。吸入的抗原被气管腔中的DC摄取，随后经抗原激活的DC迁移至区域胸腔淋巴结，并呈递抗原给幼稚CD4+T细胞，同时表达共刺激分子和细胞因子(OX40配体、CCL17等)，诱导Th1细胞、Th2细胞、Th17细胞等细胞生成，而Th2细胞分泌IL-4、IL-5、IL-13等细胞因子进一步促进变应性哮喘的炎症反应[32-33]。DC的激活，主要依赖于其细胞表面表达的各种先天受体，如模式识别受体C型凝集素受体Dectin-1/2等，这些受体可以被外来抗原激活，进而促进Th2细胞的极化并影响变应性哮喘的进展。如CD11b+DC通过表达Dectin-1[34]和Dectin-2[35]感知屋尘螨提取物中的某些分子，产生趋化因子/趋化因子受体，介导Th2细胞或Th2/Th17细胞分化，最终促进屋尘螨诱导的变应性气道炎症。Chen等[36]利用拮抗性单克隆抗体6A4G7和17A1D10在体外实验中与重组Dectin-2.Fc的特异性结合，竞争性抑制了屋尘螨与Dectin-2.Fc的结合，揭示了抗Dectin-2单克隆抗体治疗螨虫诱导的变应性哮喘的潜能。

小鼠肺部的DC包含两种不同类型的cDC：cDC1(CD103+)和cDC2(CD11b+)[32,37]。不同的DC亚群，在变应性哮喘病理发展过程中的功能不同，在屋尘螨诱导条件下，CD11b+DC表达Dectin-1，而CD103+DC、pDC却不表达，表明这一炎症反应的主要参与者为CD11b+DC[34]。同时DC的异质性也是造成婴儿患变应性哮喘的风险高于成人的重要原因，Wu等[38]发现pDC通过释放α干扰素抑制上皮细胞的CCL20、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和IL-33的表达，导致cDC2和2型先天淋巴细胞募集障碍，而在新生小鼠中缺乏pDC，使得cDC2和2型先天淋巴细胞介导的Th2细胞反应较成年小鼠更强，最终造成新生小鼠对变应原诱发的过敏性气道炎症更敏感。但Bachus等[39]发现，幼年小鼠对低浓度脂多糖+屋尘螨更敏感，其主要原因为迁移性CD11b+DC无法诱导TNF-α表达；相反在成年小鼠中，CD11b+DC高表达TNF-α，上调转录因子T-bet以促进IL-12表达增加，进而抑制Th2细胞极化。

DC细胞亚群及功能的异质性，在细胞内部表现为不同信号通路的激活状态。Han等[40]研究发现，BMDC中Fas缺失会使胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)活性增强从而抑制IL-12的表达，进而促进Th2细胞相关细胞因子(IL-4、IL-13等)的产生，导致小鼠肺部黏液增加和嗜酸粒细胞炎症增强。而Jiang等[41]研究表明，ERK1/2抑制剂U0126能够抑制香烟烟雾提取物诱导的哮喘，其机制为香烟烟雾提取物通过激活ERK促进DC中的T细胞免疫球蛋白及黏蛋白域蛋白(T cell immunoglobulin and mucin domain protein，TIM)-4基因表达，从而影响DC诱导Th2细胞分化的能力。随着研究的深入，也有其他一些可能的关键分子被学者发现，如Zhang等[42]发现，Gab1是CCL19介导的CC趋化因子受体7信号通路的关键信号转导组分，有助于哮喘炎症发展过程中DC的迁移。另外，DC中核因子κB[43]、Notch[44]、IL-33-基质裂解素2-p38[45]等其他信号通路，均不同程度地影响着变应性哮喘的炎症反应。

虽然目前将哮喘的发病机制归因于Th2细胞的过度激活，且抑制Th2细胞因子的靶向药物也取得了一定效果[46]，但是Th2细胞主要导致嗜酸粒细胞的浸润，而近年来研究发现，Th17细胞诱导的中性粒细胞以及IL-17的分泌，可以促进Th2细胞的免疫反应，从而加重变应性哮喘的严重程度[47]。由此产生的Th2/Th17细胞混合型免疫反应及其潜在的调控机制，在变应性哮喘的研究中备受关注。可见，充分利用好DC在介导Th2细胞免疫反应促进变应性哮喘中的关键作用，更多地解析其病理发生发展的分子机制，可以为研发更多、更有效的药物提供理论基础。

2.3FA FA是以Th2细胞免疫反应为主，对特定食物不耐受的免疫紊乱性疾病，主要累及胃肠道[48-49]。常见的对摄入食物的变态反应有恶心、呕吐、腹泻、腹痛、吞咽困难等。FA可以分为速发型(IgE介导的过敏反应、慢性嗜酸胃肠道疾病等)和细胞介导的迟发型(如食物蛋白诱导的小肠结肠炎综合征)两种[50]。在消化过程中，植物和动物来源的常见天然食物蛋白质被水解酶分解，进一步由抗原呈递细胞(如DC)加工并激活幼稚抗原特异性Th细胞分化为效应Th2细胞，后者分泌大量细胞因子(IL-4、IL-5和IL-13等)诱导B细胞产生抗原特异性IgE。当再次暴露于抗原时，这些与肥大细胞结合的特异性IgE抗体会诱导肥大细胞脱粒并释放包括细胞因子、组胺和蛋白酶在内的介质，导致过敏症状[49]。而Th2细胞能协调食物特异性IgE抗体的产生、诱导肠道肥大细胞的扩增以及增强FA相关的大分子跨越肠上皮细胞的运输[51]。肠道DC广泛分布于肠固有层、集合淋巴结和肠系膜淋巴结，对FA中Th2细胞炎症反应起着重要的调节作用[52]。DC通过C型凝集素受体或其他模式识别受体识别食物变应原，导致Toll样受体诱导的IL-12生成减少，以及OX40配体、TIM-4表达上调，后两者分别与幼稚T细胞上的OX40和TIM-1结合，最终促进食物特异性Th2细胞免疫应答[53]。

有研究者认为，FA的发展可能主要取决于体内组织稳态的破坏产生的免疫应答信号，而非食物固有的致敏性，前者导致先天免疫系统激活，并与食物变应原共同诱导变应原特异性Th2细胞免疫反应[54]。在正常情况下，肠道上皮的完整性、耐受性DC以及Treg细胞的存在，可以将肠道免疫系统对食物抗原和共生菌的反应维持在一个相对较弱的水平[55]。肠道组织细胞以及DC的功能稳态失衡，则可能导致对特定食物蛋白的不耐受，并产生以Th2细胞应答为主的炎症反应。Yang等[56]在体内体外实验中发现，葡萄球菌肠毒素B可以促进肠道DC中TIM-4的表达，进而破坏肠道DC的稳态，杨慧敏等[57]在体外实验中也得出一致结论。当葡萄球菌肠毒素B和卵清蛋白(ovalbumin，OVA)同时存在时，肠道DC成熟并导致OVA特异性Th2细胞分化，同时IgE和Th2细胞因子水平升高，最终形成食物过敏性肠道炎症。Li等[58]也发现在OVA诱导的结肠炎小鼠模型中，肠道黏膜DC中TIM-4的表达增加，而当以霍乱毒素为佐剂与OVA再次致敏小鼠时，霍乱毒素会进一步促进DC的TIM-4表达水平升高，致使结肠黏膜中炎症细胞大量浸润，小鼠体重减轻，髓过氧化物酶升高，TNF-α、IL-4、OVA特异性IgE水平升高等一系列类似于人炎性肠病的症状。

cDC1和cDC2是肠道DC的两种亚型，目前认为cDC2主要引起FA，而cDC1在食物耐受的建立中起重要作用[52]。Castan等[59]的研究显示，脱酰胺化的麦醇溶蛋白能增加cDC2的富集，从而增加Th2和Th17细胞的极化，促进FA的过敏反应。De Kivit等[60]在小鼠体内实验中发现，短链半乳糖低聚糖、长链低聚果糖和短双歧杆菌联用的饮食干预可以抑制口服OVA介导的FA症状。进一步实验证明，短链半乳糖低聚糖、长链低聚果糖和短双歧杆菌联用不但能够抑制小肠固有层DC激活并恢复其吞噬能力和CD103表达量至正常水平，而且还可使活化的Th2细胞的比例降低和Treg细胞数量增加。

目前，除尚处于临床试验阶段的变应原免疫治疗外，无其他食品药品管理局批准的治疗FA的方法[61]。在基础研究中，与变应原免疫治疗有关的免疫学机制尚未完全清楚，需进一步研究FA和耐受性的相关机制，以期开发出更加安全有效的治疗方法。Samadi等[62]为了使免疫调节趋向于对FA的耐受，将OVA硝化后预处理小鼠，当再次使用OVA对小鼠致敏时发现，最大程度硝化OVA预处理小鼠模型组的IgE、IgG1和IgG2a水平下降，并诱导产生调节性DC(CD86活性降低，IL-10表达增加)，同时记忆Treg细胞数量增多而2型细胞因子明显减少。可见，作为食物变应原的主要入口，胃肠道组织中的DC、Th2细胞以及Treg细胞之间的平衡在FA发展过程中至关重要。深入了解其内在作用机制，可以更好地理解FA的病理进程，也能为针对FA的药物开发奠定理论基础。

3 小 结

Th2细胞是适应性免疫的重要组成部分，在正常生理状态下，其在清除寄生虫感染和促进切口愈合的过程中均表现出积极作用。相反，Th2细胞功能异常则会导致诸多炎症性疾病的发生，如AD、变应性哮喘、溃疡性结肠炎、Omenn综合征、春季结膜炎、硬化症、隐源性纤维化肺泡炎、慢性牙周炎等[1]。传统观念上，AD、变应性哮喘、FA均是以Th2细胞免疫应答为主的过敏性疾病，但近年Th17、Th22、Treg等细胞在这些疾病的病理进展中也被发现发挥重要作用，而DC是介导不同T细胞分化的关键。随着研究的深入，pDC、cDC1、cDC2以及MoDC等不同DC亚型在不同疾病中的功能共性和差异被进一步了解。AD、变应性哮喘、FA的发病部位不同，所涉及的组织器官差异较大，受局部组织微环境(肠道微生物等)和DC细胞分布的异质性影响，DC所接受的外界刺激以及自身的功能变化不尽相同。因此，要弄清楚DC在不同环境中参与免疫反应的具体功能和机制，还需大量研究进一步验证。