天然型CD4-CD25-Treg细胞在胸腺的分化发育.docx

天然型CD4+CD25+Treg细胞在胸腺的分化发育【关键词】 CD4阳性T淋巴细胞；,T淋巴细胞；,DNA结合蛋白质类；,转录因子；,胸腺；,免疫耐受；,细胞分化；,综述CD4阳性T淋巴细胞；,T淋巴细胞；,DNA结合蛋白质类；,转录因子；,胸腺；,免疫耐受；,细胞分化；,综述关键词: CD4阳性T淋巴细胞； T淋巴细胞； DNA结合蛋白质类； 转录因子； 胸腺； 免疫耐受； 细胞分化； 综述 调节性T细胞是近几年来确定的体内存在的一类T细胞亚群，根据 Treg细胞来源的不同可将其分为天然型和诱生型2种1。天然型Treg细胞是由胸腺细胞自然分化发育而来的一个主要Treg细胞亚群；诱生型Treg细胞是外周成熟CD4+CD25 T细胞在受到特异性抗原刺激并在细胞因子的诱导下转化为具有Treg细胞功能特征的细胞亚群。目前研究表明，叉状头/翅膀状螺旋转录因子是Treg细胞的特异性标志，在调控其发育和功能上起很重要的作用。然而，人们对Treg细胞的产生及分化发育至今知之甚少，且存在分歧。笔者主要从天然型Treg细胞的产生及分化发育方面做一综述。1 天然型CD4+ CD25+ Treg细胞的产生 CD4+CD25+Treg细胞主要产生于胸腺。新生期小鼠行胸腺切除术以及人类胸腺发育不全可导致Treg细胞发育受损，并导致器官特异性免疫疾病的发生23。过继性转移去除CD25+ T细胞的成熟胸腺细胞可以在同种系T细胞缺陷小鼠中引起自身免疫性疾病，这表明正常胸腺不断产生自身反应性CD4+效应性T细胞，同时也产生可以抑制他们的自身反应性天然型Treg细胞。 Annunziato等证实CD4+CD25+ T细胞在新生胎儿的胸腺中存在，主要存在于纤维膈的血管周围区域。天然型Treg细胞在胎儿及新生儿T细胞发育的早期阶段在胸腺发育1。对于非致死量辐射的小鼠天然型Treg细胞与正常CD4+T细胞的发育动力学相似。Jiang等发现出生后12 d胸腺就出现了CD4+CD25+胸腺细胞，但是Foxp3无论mRNA还是蛋白都是在出生后34 d才开始表达。目前的研究表明CD4+ CD25+ Treg细胞最早出现在T淋巴细胞发育的双阳性阶段。2 天然型CD4+CD25+Treg细胞在胸腺的阳性选择阳性选择的过程CD4+CD25+Treg细胞在胸腺的发育与普通的T细胞相似，也需经过胸腺选择方形成多样性TCR库，所不同的是，Treg细胞识别的是广谱自身抗原，因此Treg细胞特异性TCR与胸腺基质细胞表达MHC类分子自身抗原肽复合物结合所转导信号是Treg细胞发育过程中抑制性表型获得的关键因素之一。Cabarrocas等人跟踪由神经组织特异性启动子及转基因类分子限制性溶血素111119特异性TCR介导的、共表达神经源性自身抗原和流感HA双转基因小鼠自身抗原特异性Treg细胞在胸腺的发育，他们发现转基因HA在胸腺上皮细胞的泛宿主表达与双阳性阶段HA特异性Foxp3+ Treg细胞的选择性诱导和/或者增殖有关。阳性选择的部位关于天然型Treg细胞在胸腺皮质或髓质发生阳性选择的认识，人们的看法并不一致。一些学者认为CD4+CD25+ Treg细胞在胸腺髓质环境中发育，识别选择性表达在髓质上皮细胞岛上的组织抗原，导致局限性的强Treg细胞反应。Kyewski等研究表明胸腺髓质上皮细胞表达信使mRNA编码的多种组织特异性蛋白，CD4+CD25+ Treg细胞在该环境中经选择后，有活性的细胞存活发育并产生自身耐受性。而另一些学者则指出，胸腺皮质是CD4+ CD25+ Treg细胞发生阳性选择的地方，主要因为胸腺皮质上皮细胞表达MHC类分子。Laufer和Glimcher用角蛋白14启动子使MHC类分子缺乏的小鼠表达MHC类分子IAb复合物。这种转基因IAb只表达在胸腺皮质上皮细胞，而髓质上皮细胞上不表达1011。应用相同的模型，Laufer等发现CD4+CD25+ Treg细胞被胸腺皮质上皮细胞阳性选择，从而引起Treg细胞表型和功能在胸腺的发育。然而，如果皮质上皮细胞在CD4CD8双阳性阶段对CD4+CD25+ Treg细胞进行阳性选择，那么如何解释在胸腺皮质只发现少量表达Treg细胞标记Foxp3、CD25或者CTLA4的T细胞，他们中的大部分是什么时候局限到髓质中去的呢1213？因此，人们推测CD4+CD25+ Treg细胞前体最初是在胸腺皮质上皮细胞进行第1次阳性选择，但他们的成熟和增殖却依赖髓质细胞的第2次“阳性选择”。3天然型CD4+ CD25+ Treg细胞逃避胸腺的阴性选择通常，凡是能以其TCR识别胸腺基质细胞表面MHC分子或MHC分子自身抗原肽并显示高亲和力的T细胞克隆，将发生细胞凋亡而导致克隆清除，只有那些与MHC分子呈现低或中等亲和力及那些不能识别自身抗原肽的T细胞克隆才能被留下，进一步分化为成熟的T细胞，此即阴性选择14。CD4+CD25+胸腺细胞的选择要求有自身抗原特异性的TCRs，那么它是怎样逃避胸腺的阴性选择进而分化成为Treg细胞呢？这种机制至今不甚明了。目前的研究主要有以下几种说法。提呈自身抗原肽的主要是胸腺上皮细胞胸腺Treg细胞的发育依赖对MHC抗原肽的识别，而这些MHC抗原肽只能是表达于胸腺中，不能诱导删除的成分表面，也就是胸腺皮质和/或髓质上皮细胞表面。胸腺上皮细胞对天然Treg细胞的生成有重要的作用。给受者移植供者胸腺上皮细胞能诱导受者对供者产生多种移植性的耐受，这与Treg细胞作用相似。因此考虑提呈自身抗原肽的主要是胸腺上皮细胞。与自身抗原肽结合的亲和力适中与HA低亲和力结合的细胞不能发育成为CD4+CD25+胸腺细胞，这就说明与自身抗原有低亲和力的细胞不能发育为调节性Treg细胞。CD4+CD25+ Treg细胞的阳性选择要求他们的TCRs和自身抗原肽有相对高的亲和力，而高亲和力的细胞被克隆清除，所以这种亲和力不能达到阴性选择删除的域值15。 Fontenot等对小鼠的研究表明，在胸腺发育的阳性与阴性选择阶段之间，当MHC抗原肽与TCR以中等亲和力相互作用时，可诱导不成熟胸腺T细胞表达Foxp316。然而一些数据表明，Treg细胞也会在髓质发生阴性选择并被删除，虽然他们不如其CD25相似物对显效剂介导的克隆清除敏感17。所以Treg细胞选择看起来和其他胸腺细胞的选择过程一样，唯一的不同在于相互作用的亲和力，一种特殊范围的亲和力可以导致Treg细胞的删除。但是一些传递信号导致这些细胞无反应性并产生抗凋亡分子可以保护它们逃避阴性选择。有人提出这种保护分子可能是有抗凋亡能力的糖皮质素诱发型肿瘤坏死因子受体GITR18。尽管如此，自身反应性TCRs引起阳性选择成为CD4+CD25+ Treg细胞与引起阴性选择的亲和力到底有什么不同，还不是很清楚。TCR与自身抗原肽以高亲和力结合Jordan等则认为，天然型Treg细胞通过他们的TCR与胸腺基质细胞提呈的自身抗原肽以高亲和力相互作用而被选择。很可能这种高亲和力的信号识别导致他们无反应性，并能够产生抗凋亡分子以保护它们逃避阴性选择。 单一的自身抗原可以诱导表达自身反应性TCR的胸腺细胞经过选择成为CD4+CD25+ Treg细胞。CD4+CD25+胸腺细胞的选择要求有自身抗原高亲和力的TCR，因为表达低亲和力的胸腺细胞不能耐受选择进入这个途径。自身抗原的特殊性导致CD4+CD25+ Treg细胞通过一个不同于阳性选择和删除进行选择。内源性TCR基因重组通常，正常CD4+ T淋巴细胞中同种异体抗原特异性的较MHC自身抗原肽特异性的多得多，但是CD4+ CD25+ Treg细胞多是自身抗原特异性的。一系列的内源性超抗原特异性的Treg细胞前体通常在胸腺被删除19。CD4+ CD25+ Treg细胞前体对专职APCs引起的胸腺删除作用非常敏感，但他们对MHC肽复合物介导的删除可能不敏感。在T细胞发育的过程中，胸腺具有在自身反应性T细胞发生阴性选择的同时产生CD4+CD25+ Treg细胞的能力，常常通过内源性TCR基因重组产生自身反应性T细胞。T细胞受体链基因座位的等位排斥不完全可以导致表达两个T细胞受体的T细胞增殖。表达第二个T细胞受体可以帮助表达自身特异性受体的T细胞逃避胸腺删除，并输出至外周20。内源性TCR基因重组控制自身反应的贡献在于它减少效应性T前体的自身反应性，通过从自身反应性T细胞中产生非自身反应性CD4+CD25T细胞，以及从非自身反应性T细胞中产生自身反应性CD4+CD25+ Treg细胞21。胸腺髓质中的第2次“阳性选择”许多研究结果显示，CD4+CD25+ Foxp3+ T细胞主要集中在髓质，而胸腺皮质只发现少量。因此，人们推测CD4+CD25+ Treg细胞前体最初是在胸腺皮质上皮细胞进行第1次阳性选择，但他们的成熟和增殖却依赖髓质细胞的第2次“阳性选择”。那么，是髓质上皮细胞还是DC在髓质的第2次阳性选择中起作用呢？证据表明，髓质上皮细胞表达的Aire与Treg细胞在胸腺的阳性选择无关22。而人类胸腺中胸腺小体表达的胸腺基质淋巴细胞生成素能激活胸腺CD11c+ DC表达高水平的CD80和CD86，这些TSLP限制的DC能诱导胸腺CD4+CD8CD25增殖分化为CD4+CD25+FOXP3+的Treg细胞，使胸腺细胞从阴性选择转变为对Treg细胞的第2次阳性选择，这个诱导过程依赖于MHC抗原肽的相互作用、CD80和CD86的存在，并且还需要IL2的刺激6,13。Foxp3的作用Foxp3是叉头样转录因子家族中的成员，在调控Treg细胞的发育上起很重要的作用，2001年由Brunkow等首次报道23。目前研究表明，Foxp3主要表达在产生于胸腺及外周血的CD4+CD25+ Treg细胞群中，通过逆转录病毒转染小鼠初始T细胞使其表达Foxp3，继而可以表达与自然产生的调节性T细胞相似的细胞表型2425。Jason等提出一个调节性T细胞发育的模型：未成熟的胸腺细胞上的TCR与特异性的MHC 类分子抗原肽复合物结合诱导Foxp3，这种亲和力的范围在阳性选择和阴性选择之间。在胸腺选择中TCR信号的强弱可能被共同刺激或者抗原提呈细胞的性质所改变，这些可能决定Foxp3的表达，继而导致T细胞调节性表型的改变，而已有研究表明，Foxp3的缺乏导致CD4+ CD25+ Treg细胞的缺失。从这种假说可以推论，表达自身反应性TCR的CD4+ T细胞亚类注定会有Treg细胞的功能。如果这个过程没有发生，就像在Foxp3的小鼠中，Treg细胞就会离开胸腺在外周成为致病性的自身反应性T细胞。这也许就能解释在Foxp3缺陷的小鼠中观察到的显着的对自身免疫的攻击性。因此，Foxp3控制免疫系统一种“细胞外”的阴性选择的支配机制17。其他调节分子T细胞活化和稳态的维持有赖于TCR 识别抗原信号和CD28/CTLA4转导共刺激信号。共刺激信号除了参与诱导T细胞活化和无能以外，还与胸腺细胞的阴性选择有关。虽然CD28或CTLA4/B7共刺激信号是否影响Treg细胞发育还不十分清楚，但在CD28/小鼠或CD80/CD86双剔除小鼠中，Treg细胞数量明显减少，同样如果应用B7封闭抗体注入小鼠，也可产生相似的结果，导致Treg细胞数量减少50%，与此同时自身免疫性疾病明显恶化，说明CD28B7相互作用对外周Treg细胞的平衡十分重要。CTLA4组成性高表达在Treg细胞表面，虽然CTLA4在Treg细胞中准确的生物学作用还不清楚，但是CTLA4-/-小鼠也可产生严重致命性淋巴细胞增殖综合征，说明CTLA4对Treg细胞的产生和功能维持具有一定作用。 此外，Marski等发现淋巴细胞功能相关抗原LFA1缺陷小鼠容易发生自身免疫病。缺乏CD18导致胸腺和外周血的CD4+CD25+ T细胞数目减少26。在B72或CD28缺陷的小鼠或者IL10信号缺乏的情况下，CD4+CD25+ T细胞并不产生27。与野生型或者CD28缺陷小鼠相比，CD7/CD28均缺陷小鼠无论胸腺还是脾脏CD4+CD25+ T细胞数量均减少28。雌激素可以对抗自身免疫性疾病的进展，初次接受试验的小鼠给予注射E2，则其CD25+细胞数量和Foxp3的表达水平均增高2930。 如果一个正常的前体细胞识别髓质上皮表面配体，就会导致无反应性，而这种无反应性只能被IL2所逆转，但这种逆转效率不高31。不同的是通常处于无反应状态的Treg细胞很容易被IL2所逆转5,32。这可能可以解释大量的Treg细胞尽管通常对胸腺的删除很敏感但是仍然可以发育。 Treg细胞具有抑制自身反应性T细胞、阻止自身免疫性疾病的发生、维持自身免疫耐受等功能。目前，人们对天然型CD4+CD25+ Treg细胞在胸腺的产生过程、分化发育及其影响因素的认识还相当有限，这方面的研究有利于人为进行有效的免疫调控，在自身免疫性疾病、移植耐受、GVHD、肿瘤免疫治疗等方面均有重要的意义。1Maggi E,Cosmi L,Liotta F, et al. 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