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编号:10260499
辅助性T细胞亚群(Th1/Th2)失调与结核病
http://www.100md.com 《中国防痨杂志》 2000年第1期
     作者:崔言刚 王英年 张克佳

    单位:崔言刚(青岛大学医学院第二附属医院研究生 266042);王英年(青岛大学医学院二附院结核、肺病研究所);张克佳(青岛大学医学院二附院结核、肺病研究所)

    关键词:

    中国防痨杂志000119 随着分子生物学和免疫学的发展,对辅助性T细胞(Helper T cell,Th)亚群研究正日益深入,人们发现Th细胞亚群与结核病的发生及机体的免疫有密切关系。本文将这方面的研究成果综述如下。

    一、Th细胞的分化与功能

    1.Th细胞的发现与分化

    早期的动物模型,T淋巴细胞(T Lymphocytes,TL)依其膜表面抗原的差异而分为CD4的辅助性T细胞(Th)和CD8的抑制性T细胞(Ts)或细胞毒性T细胞(CTL)。1986年Mosmann等[1]发现,以分泌的细胞因子不同可将小鼠Th细胞分为两个不同的亚群,Th1和Th2:Th1细胞产生白细胞介素2(IL-2)、干扰素(IFN)γ和β,不产生IL-4或IL-5。Th2细胞产生IL-4、IL-5、IL-6、IL-10,不产生IL-2或IFN-γ。1991年Romagnani[2]发现人类Th细胞同样存在Th1和Th2亚群。Swain等[3]研究表明,Th1和Th2是由同一Th前体细胞群分化而来,该前体细胞可能属于尚未接受抗原刺激的静止Th细胞,被命名为Th0细胞[4],它们分泌细胞因子无亚群特征,既产生IL-2,又分泌IL-4,其功能尚不清。Th0细胞在不同的抗原、细胞因子及抗原递呈细胞等因素作用下,向Th1或Th2转化,Th1与Th2之间也可以相互转化,这被称为“克隆转换”。
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    2.Th1和Th2细胞在机体免疫中的作用

    Th1和Th2细胞在机体免疫和疾病发生中所起的作用截然不同。Th1细胞有效的刺激细胞免疫,对胞内寄生菌的感染有一定保护作用,在介导迟发性变态反应中也发挥重要作用。在结核杆菌诱发的皮肤局部反应中,人们用原位杂交方法观察到Th1细胞的IL-2、IFN-γ、mRNA高表达及IL-2和IFN-γ分泌增多。Kobagash等[5]用鸟分枝杆菌感染的鼠模型做实验,发现易感型BALB/C小鼠表现IL-12及干扰素诱生因子(IGIF)的低表达,同时有IFN-γ为主的Th1应答低下,相反地,抵抗型DBA/2小鼠表现IL-12、IGIF及IFN-γ的高表达。Sanchez等[6]观察45例肺结核患者与16例健康者外周血单个核细胞(PBMC)水平细胞因子的变化,发现45例结核病患者的淋巴细胞经PPD刺激,其增殖能力明显低下,外周血中IL-2、IFN-γ低表达,而健康者淋巴细胞增殖能力明显强于结核患者,外周血Th1型细胞因子也高于结核患者。
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    Th2细胞刺激体液免疫,分泌的IL-4能促进B细胞的增殖和诱导抗体的产生,尤其是IgE的产生;分泌的IL-4、IL-5分别诱导肥大细胞及嗜酸性粒细胞的分化增殖。Th2细胞主要与过敏性疾病有关[7],如过敏性皮炎、过敏性哮喘等。在人喘息性支气管炎的支气管肺泡灌洗液(BAL)中,T细胞分泌的细胞因子多属于Th2。

    二、Th细胞亚群失调与结核病

    在利什曼原虫感染的鼠模型中,大多数品系的小鼠在感染利什曼原虫后能诱发强烈的细胞免疫应答,但BALB/c鼠无此抵抗力,可导致致死感染,究其原因,发现BALB/c鼠体内表现为Th2细胞免疫应答,IL-4、IL-5表达量明显增高。此后,人们相继发现,艾滋病、移植排斥反应、自身免疫性疾病、变态反应、结核病等疾病都存在Th1/Th2细胞因子的转化。Zhang等[8]对结核病患者外周血单个核细胞和CD4水平分别检测细胞因子的变化,发现Th1型细胞因子低下,Th2型细胞因子未见差异,推测结核病的迁延不愈可能与Th1细胞反应低下有关,而不是Th2细胞功能增强的缘故。成功的抗结核治疗后,Th1细胞低反应性随之消失。Lin等[9]及Azouaou等[10]的研究均发现结核病病人Th1低下,未见Th2细胞应答增强。对此,Lin[9]认为可能是实验条件灵敏度不够,Zhang[8]也认为可能是IL-2与IL-4在培养细胞时部分被利用,应用一般免疫学方法难以检测。他们应用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)方法分析外周血单个核细胞水平细胞因子的mRNA的表达,结果发现:Th1细胞因子表达低下,Th2细胞因子表达正常。但Surcel等[11]从活动性肺结核患者和健康人中分离外周血单个核细胞,发现他们的IFN-γ分泌细胞(Th1样细胞)数量无显著差别,而结核患者IL-4分泌细胞(Th2样细胞)数量增多,IL-4分泌增加。此结果与众学者的研究结果不尽一致,对此,Zhang[8]认为,因为完全纯化的T细胞不易得到,可能由于自然杀伤细胞(NK细胞)分泌的IFN-γ影响了实验结果。而有人则认为这是结核患者处于不同时期的缘故。Azouaou[10]最近的研究结果显示,感染结核菌后机体的Th1/Th2细胞免疫应答与疾病的不同时期有关,发病初期的2周内,机体表现Th1细胞免疫应答,IFN-γ在第2周达到最高值,随后IFN-γ逐渐下降,机体表现Th2细胞免疫应答,这是否能解释上述不同的结果,还有待进一步研究探讨。
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    Th1细胞免疫应答低下是结核病的免疫学特征,已为大多数学者所认可。但Lin[9]等提出疑问,是否发病部位有Th2细胞的高表达,他应用RT-PCR方法,检测20例结核性淋巴结炎患者淋巴结内细胞因子的mRNA的表达,发现IL-4 mRNA低表达,而IFN-γ高表达,说明在结核发病部位Th1应答占优势,这与Barnes[12]等发现结核性胸腔积液中以Th1型细胞因子为主基本一致。显然这与外周血单个核细胞(PBMC)水平的细胞因子不同,对此,Barnes认为外周血细胞因子不能真实反应体内的变化,结核发病部位的细胞因子的变化可能更为重要。结合其它学者的实验结果,Barnes认为发病部位Th1细胞介导保护性应答。相反,Lin[9]则认为,发病局部的高IFN-γ表达其免疫病理作用强于保护作用,并推测外周血T细胞所产生的细胞因子的保护性作用可能比聚集在发病部位的细胞因子的保护作用更强,这有待于更多的研究证实。

    无论在外周血还是在发病部位,结核病患者都存在Th1/Th2细胞免疫应答的失调。人们还发现,结核患者病理损害程度不同,细胞因子变化亦不同。Dlugoritzky等[13]观察29例初治肺结核病人,轻度10例,中度5例,重度14例,应用酶联免疫吸附实验(ELISA实验)检测PBMC水平细胞因子的变化,发现轻度及中度病人的IFN-γ及IL-2明显高于重度病人,而中度及重度病人的IL-4高于轻度病人,这是因为轻度病人有持续的细胞免疫应答,而重度病人细胞免疫严重低下。
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    结核病的慢性化可能与Th1/Th2细胞的免疫应答失调也有关系。徐纪茹等应用胸腺细胞增殖法检测IL-2,发现Ⅲ型肺结核患者发病时间超过3年的明显低于发病时间短于3年者。Brown等[14]认为急性期缺少有效的保护性免疫和迟发型变态反应的高度表达是结核病慢性化的原因,难治慢性结核病人TNF-α表达下降,可能与慢性化有关。Orme认为三个方面的原因和结核感染慢性化相关:(1)结核菌逃逸至胞浆、Th2细胞类细胞因子的产生等主动和被动的原因,部分致病菌逃脱了保护性免疫作用;(2)大量耐药菌的产生;(3)年龄、营养缺乏、免疫抑制、HIV感染等其它原因可导致结核病复燃。

    为什么结核感染者会发生Th1-Th2平衡向Th2细胞优势转变?Rook[15]提出可能与病人内分泌的变化有关:病人巨噬细胞被活化后,1α羟化酶活跃,将维生素D3前体25(OH)D3迅速转化为1,25(OH)2D3,它漏入外周血中而抑制T细胞产生IFN-γ和IL-2,并增加IL-4、IL-5的产生。同时由于病人肾功能降低,各种必需的类固醇特别是硫酸脱氢表雄酮(DHEA-S)低下或缺乏,而脱硫DHEA作为糖皮质激素拮抗剂,能增加Th1活性,并抑制糖皮质激素的作用。DHEA的长期缺乏,可能会使T细胞受糖皮质激素影响易向Th2应答转变。
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    三、影响结核Th1/Th2不同分化的因素及其意义

    研究发现,Th0在抗原刺激后向Th1或Th2分化,要受到下列因素影响:

    (1)遗传背景 结核病敏感性和个体的遗传背景有关。感染人群中仅少数个体发展成临床结核病,并呈现出最终归宿上的个体差异,多基因参与了机体的敏感性。小鼠研究发现,编码巨噬细胞活性蛋白Nramp基因,对机体敏感性起关键作用。Levin等[16]发现,在非洲和欧洲儿童中,鉴定到IFN-γ受体1编码基因缺乏,Th1分化低下,其巨噬细胞呈非活化状态,对结核菌易感,在化疗下病情仍快速进展。

    (2)抗原的特性与剂量的不同 Pearlman等[17]研究发现,不同的抗原诱导Th向不同的方向分化:丝虫抗原BmA诱导Th向Th2分化,而结核分枝杆菌抗原制剂PPD诱导Th向Th1分化。Azouaou[10]研究发现,抗原的分子量也影响Th的分化,分子量65 000MW及60 000MW的鸟分枝杆菌抗原的制剂诱导Th向Th2分化,而33 000MW、45 000MW及27 000MW的相同制剂则诱导Th向Th1分化,为研制抗结核菌感染的Th1优势分化的抗原疫苗提供了有利线索。此外,疫苗对Th细胞活性的诱导不仅取决于抗原,更取决于佐剂,Lindblad等[10]发现DDA、IFA等诱导Th1型应答的佐剂才能产生有效的细胞免疫应答,而铝佐剂诱导Th2应答反而增加机体对结核菌的敏感性。
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    (3)抗原递呈细胞的特性 不同的抗原递呈细胞可能优势提呈不同抗原给Th0,使其向Th1或Th2分化。Gajewski等[19]提出巨噬细胞优先提呈Th0向Th1转化,而B细胞更倾向于提呈Th0向Th2转化。实验证明少量B细胞递呈抗原给Th2细胞比给Th1细胞效率更高,可能B细胞缺乏产生Th1细胞激活所需要的共同刺激因子的能力。巨噬细胞产生IL-1,IL-1是Th2细胞的共同刺激因子,因此巨噬细胞通过IL-1调节Th细胞分化。

    (4)细胞因子的作用 抗原递呈细胞和/或其它免疫细胞在抗原提呈时释放的细胞因子对CD4克隆成熟和分化有重要影响。首先,Th1和Th2细胞分别利用IL-2、IL-4作为它们的自分泌生长因子。其次是调节分化,在小鼠中最清楚的因子为IFN-γ和IL-4。Swain[20]发现CD4细胞克隆培养中加入IFN-γ时,优先得到Th1克隆,相反加入IL-4得到的为Th2克隆,抑制Th1克隆。Romagnani[7]在人类实验研究发现,IFN-γ能使变应原特异的T细胞克隆分化成Th0或Th1克隆。诱导Th0向Th2分化的因子为IL-4,Th2细胞产生的IL-4形成一个自身刺激的正反馈。给利什曼原虫感染的小鼠单独使用IFN-γ或抗IL-4单抗,引起Th1高度活化和Th2活性的抑制,增强细胞免疫反应,从而利于疾病的缓解。
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    IL-12称为自然杀伤细胞刺激因子,由巨噬细胞及树突状细胞分泌的一类细胞因子,在Th1/Th2细胞的分化中发挥“总开关”的作用。IL-12在体内和体外都是IFN-γ的强诱导剂。胞内菌和病毒能诱导Th0向Th1分化,部分原因是通过诱导IL-12,刺激NK细胞生长和分泌IFN-γ,并且干扰IL-4产生,最终促使向Th1分化。Chensue等[21]在研究小鼠结核肉芽肿发现,外源性IL-12能够促进IFN-γ的产生,抑制Th2类细胞因子的产生。所以,在结核病的免疫治疗中,是否可考虑应用IFN-γ、IL-2及IL-12,以促进Th0向Th1的转化,值得进一步研究。

    在Th细胞和NK细胞表面存在高亲和力的IL-12受体(IL-12R),Rogge等[22]认为IL-12在Th1/Th2分化及免疫应答中的作用与IL-12R的选择性表达有关:在由Th0向Th1/Th2分化过程中,Th1细胞表面表达IL-12R β2链,而Th2细胞表面无IL-12R β2链表达。Himmelrich等[23]对利什曼原虫感染的小鼠研究发现,易感型BALB/c小鼠产生大量IL-4,使IL-12对Th细胞无反应,主要是由于细胞表面IL-12R β2链的表达下调,相反在抵抗型C57BL/6小鼠Th1细胞表面IL-12R β2链高表达;用IFN-γ治疗BALB/c小鼠,Th1细胞表面IL-12R β2链mRNA表达增加。IL-12R β2链的选择性表达的机理目前尚不清楚,Igarashi等[24]认为可能与抗原的特异性及共刺激因子(B7-2)有关,有待进一步研究。最近Xu等[25]研究指出IL-18诱导IFN-γ的生成,维持Th1细胞表面IL-12R β2链的表达;IL-18R选择性地在Th1细胞表达,并指出IL-18R通过IL-12R促进Th1的分化。IL-12R β2链和IL-18R在Th1细胞表达的选择性表达,为免疫治疗提供了又一途径。
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    四、结语

    Th细胞亚群是一个综合的免疫指标,对评估机体免疫平衡状态和整体的免疫能力,有很好的临床应用性。结核病的发生、发展与Th细胞亚群的失调有密切关系,对这一问题的深入研究将有助于在抗结核治疗中引入新的特异性免疫治疗。人为的改变或恢复Th1/Th2平衡,应用IL-12、IFN-γ或IL-2治疗AIDS,已显示出良好的应用前途,相信对结核病的免疫治疗也会开拓新途径。此外,对影响Th细胞分化的不同因素的研究,有助于开发有利于Th1优势分化的疫苗,有助于结核病的预防,促进结核病防治的基础研究。但我们也应认识到,结核病的免疫学发病机理非常复杂,对细胞因子的作用尚未彻底明了,对免疫病理反应尚未达到监控和定向调节的目的。相信随着研究的深入,在结核病的免疫病理损伤机理探讨中,在临床诊断、预后判断及预防和治疗中,发挥重要作用。■

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    收稿日期:1999-01-19

    修改日期:1999-04-26, http://www.100md.com