轉化生長因子-β1與CD4+CD25+調節(jié)T細胞

     作者：張建軍,綜述,潘秀英,審?！　∽髡邌挝唬盒熘葆t(yī)學院附屬醫(yī)院血液科實驗室,江蘇徐州221002

　　【關鍵詞】 轉化生長因子-β1;CD4+CD25+調節(jié)T細胞;免疫調節(jié)

　　轉化生長因子-β1(transforming growth factor beta1，TGF-β1)是一種高度保守且具有多功能生物學活性的細胞因子，不僅在調節(jié)細胞的生長、分化、凋亡、組織損傷和修復等方面發(fā)揮功效，而且在免疫調節(jié)中也有重要作用。CD4+CD25+調節(jié)T細胞(CD4+CD25+ regulatory T cells，CD4+CD25+Treg)是一種免疫調節(jié)細胞，和其他調節(jié)細胞一起，在機體免疫穩(wěn)態(tài)調節(jié)中居核心地位。研究證實在CD4+CD25+Treg的分化發(fā)育和功能效應中TGF-β1起重要的調節(jié)作用。本文就TGF-β1和CD4+CD25+Treg在免疫調節(jié)中的作用、TGF-β1與CD4+CD25+Treg的相互關系及研究進展作一綜述。

　　1 TGF-β1簡介

　　1.1 TGF-β超家族 TGF-β家族包含眾多結構相關的因子。迄今為止在哺乳動物中已發(fā)現60余種TGF-β家族成員，其中29種，甚至可能高達42種，為人類基因組編碼。在這60余種蛋白中，有3種TGF-β、5種激活素和至少8種骨形成蛋白是由不同基因編碼。在哺乳動物中，3種TGF-β(TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3)結構高度緊密相關，65%～80%氨基酸序列相同;其中TGF-β1以無活性前體蛋白形式分泌，由一個前肽和末端成熟TGF-β1組成，TGF-β1活化時需依賴蛋白酶水解使其分離。成熟的TGF-β1以二聚體形式存在，2條12.5 kD單體以二硫鍵形式連接構成[1]。

　　1.2 TGF-β1的受體與信號通路 TGF-β家族有3種受體(TβRⅠ、TβRⅡ和TβRⅢ)，而TGF-β1受體主要是由TβRⅠ、TβRⅡ形成的異源二聚體。TβRⅠ、TβRⅡ均為跨膜絲氨酸/蘇氨酸( Ser/Thr)激酶受體。TGF-β1首先特異地與TβRⅡ結合活化胞內絲氨酸/蘇氨酸( Ser/Thr)激酶，招募TβRⅠ使其富含甘氨酸和絲氨酸的結構域(GS 結構域)磷酸化，緊接著逐級招募R-smad2、smad3和Co-smad4，終信號傳遞至細胞核內與其他眾多因子啟動基因轉錄，完成信號轉導，行使生物學效應[2-3]。TβRⅢ是一種膜錨基聚糖蛋白，缺乏信號傳遞結構，為附屬受體，主要在心臟發(fā)育過程中起重要作用。

　　1.3 TGF-β1與免疫系統 幾乎所有細胞都表達TGF-β1，但在淋巴器官中含量多。TGF-β1在維持免疫穩(wěn)態(tài)和抑制自身免疫方面有重要的作用[4]。Shull和Kulkarni等[5-6]利用TGF-β1基因缺陷型小鼠研究發(fā)現，缺少TGF-β1刺激可導致這些小鼠的免疫系統快速退化，在多器官和組織中出現淋巴細胞浸潤，癥狀類似自身免疫失調、移植物抗宿主病和某些病毒感染，達3～4周齡時小鼠死亡。通過競爭抑制等方式阻斷某些器官的TGF-β1信號通路，可成功復制出自身免疫性胰腺炎、自身免疫性肝炎和其他自身反應性炎癥性疾病[7-11]。以上研究證實，TGF-β1在維持免疫穩(wěn)態(tài)和抑制自身免疫疾病的發(fā)生中是必須的，但其具體的機制尚不完全清楚。新近研究發(fā)現，予致死量照射小鼠行TβRⅡ缺陷骨髓細胞移植，均死于嚴重的炎癥性疾病，但培養(yǎng)胎鼠胰腺組織，檢測CD4、 CD8、 CD25和 CD44等表型發(fā)現，在胸腺T細胞整個發(fā)育分化過程中并不需要TGF-β1的參與，而且在體外培養(yǎng)的TRⅡ缺陷CD8+胸腺細胞卻較對照組呈2倍的增殖，更有力地說明在免疫系統中TGF-β1對T細胞功能調節(jié)起關鍵作用[12]。

　　2 CD4+CD25+Treg

　　2.1 CD4+CD25+Treg的發(fā)現 CD4+CD25+Treg是由Sakaguchi等[13-14]報道。Sakaguch等將出生后3天小鼠胸腺切除，誘發(fā)嚴重多器官自身免疫性疾病，給予輸注來自同源正常小鼠的CD4+CD25+Treg，能夠顯著阻止來自自身的免疫反應性攻擊，認為CD4+CD25+Treg在維持機體的免疫耐受中扮演關鍵的角色。

　　2.2 CD4+CD25+Treg的分類和表面標志 CD4+CD25+Treg包含CD4+、CD8+、NK等多種，但只有CD4+CD25+ Foxp3+ Treg才能夠抑制胸腺選擇中未被清除的自身反應性T細胞和維持機體的免疫耐受作用[15]。根據CD4+CD25+Treg來源的不同可將其分為天然型和誘生型2種：天然型Treg(nTreg)是由胸腺細胞自然分化發(fā)育而來的一個Treg亞群;誘生型Treg(iTreg)是外周淋巴器官幼稚CD4+CD25-T細胞在特異性抗原刺激并在細胞因子的誘導下轉化為具有Treg功能特征的細胞亞群[16～18]。CD4+CD25+Treg組成性高表達CD25(IL-2Rα鏈)和CD4，還表達多種共刺激分子(CTLA-4、GITR、4-1BB、ICOS、OX40等)、趨化因子受體(CCR6、CCR7)、黏附分子(CD44、ICAM-1、CD103等)等，但這些表型并不是CD4+CD25+Treg所特有的，其他淋巴細胞也表達。目前Foxp3 是CD4+ CD25+ Treg所特有的細胞標志。CD4+CD25+Treg高表達Foxp3，而其他很少細胞表達Foxp3[19]。Foxp3不僅是CD4+CD25+Treg區(qū)別于其他Treg的標志，而且是調節(jié)nTreg和iTreg增殖及活化的重要轉錄因子[20-22]。

　　2.3 CD4+CD25+Treg的作用和機制 CD4+CD25+Treg具有免疫抑制和免疫無能兩大功能特性[23-24]，但其調節(jié)免疫的機制還不是很清楚，可能的機制有以下幾點：①CD4+CD25+Treg與靶細胞直接接觸發(fā)揮抑制作用，細胞表面分子在此過程中可能起到重要作用;②分泌穿孔素/顆粒酶導致靶細胞溶解或凋亡;③分泌抑制因子，如TGF-β、IL-10和IFN-γ等細胞因子，發(fā)揮免疫調節(jié)作用;④CD4+CD25+Treg與樹突狀細胞相接觸并把抑制信號傳遞給該細胞，間接影響效應細胞的功能[25];⑤Borsellino等[26]新近報道CD4+CD25+Treg表面有種胞外酶CD39，它能把ATP降解為AMP，可能對CD4+CD25+Treg發(fā)揮免疫調節(jié)功能起到一定的作用。

　　3 TGF-β1與CD4+CD25+Treg

　　TGF-β1與CD4+CD25+Treg對于控制自身免疫反應和維持機體免疫耐受狀態(tài)有著非常重要的作用。體內nTreg數量很少，在胸腺中占CD4+T細胞的5%，外周血中也僅占5%～10%，從機體分離足夠治療量的Treg是不現實的，如何獲得足夠數量的CD4+CD25+Treg來預防、控制和治療免疫性疾病，一直是人們研究的熱點。體內外的研究已經證實TGF-β1的表達與CD4+CD25+Treg的增殖分化密切相關。在胰島給予短暫的TGF-β1脈沖，能夠刺激該處的CD4+CD25+T細胞增殖和阻止CD8+T細胞介導的Ⅰ型糖尿病的進展[27]。在外周淋巴器官，過表達TGF-β1能夠增加外周Treg和Foxp3表達，阻斷T細胞TGF-β1信號通路則相反，說明TGF-β1對調節(jié)外周CD4+CD25+T細胞池和Foxp3表達有重要作用[28]。Chen等[29]用TGF-β1和TCR共刺激，在體外成功將初始CD4+CD25-T細胞轉化為CD4+CD25+Treg。初始CD4+CD25-T細胞感染表達Foxp3 基因逆轉錄病毒后轉化為CD4+CD25+Treg，可進一步抑制未被感染的CD4+CD25-Treg 的增殖。在體內，受感染的細胞能行使和CD4+CD25+Treg一樣的抑制功能。利用表達Foxp3的幼稚的CD4+CD25-Treg進行逆轉錄病毒的基因轉移，細胞表達Foxp3后能轉化為調節(jié)性T 細胞的表型，不僅可抑制小鼠胃炎的發(fā)生，也能抑制大腸炎。研究發(fā)現，TGF-β1誘導初始CD4+CD25-T細胞轉化iTreg可能是通過其信號通路啟動細胞核Foxp3基因的表達[29]，TGF-β1和白細胞介素在誘導iTreg產生中扮演關鍵的角色[30]，為大量獲得有功能的CD4+CD25+Treg提供新的途徑。

　　4 展 望

　　主要組織相容性復合體(MHC)不匹配是器官和細胞移植失敗的主要原因，T細胞的活化是發(fā)生排斥反應的基本因素。大多數器官或細胞移植患者術后需要服用非特異性免疫抑制藥物來維持移植物的功能，免疫抑制劑的使用嚴重影響了機體正常的免疫功能，機體發(fā)生嚴重感染和患惡性腫瘤的幾率明顯增加。CD4+CD25+Foxp3+Treg誘導和維持免疫耐受有獨特的作用，能夠有效抑制已活化的反應性T細胞，預防和減輕移植排斥和移植物抗宿主病。但臨床應用存在許多困難，如CD4+CD25+Treg在體內含量低、分離困難、成本高、體外大量擴增困難等。如果在移植前或在移植早期階段能夠誘導患者產生足夠的CD4+CD25+Treg，就可以降低非特異性免疫抑制藥物的用量，甚至可以完全避免使用免疫抑制藥物。使用TGF-β1成功誘導初始CD4+CD25-T細胞轉化為CD4+CD25+Foxp3+Treg為其在臨床的應用帶來了希望，相信隨著對TGF-β1及CD4+CD25+Treg生物學特性的深入研究，利用CD4+CD25+Treg作為克服移植排斥的工具將會有廣闊的臨床應用前景。