调节性T细胞及其相关细胞因子介导的免疫耐受在棘球蚴所致过敏反应中作用的研究进展

【综述】

棘球蚴病是全球范围内常见的，且具有地域特征的人畜共患性疾病，其中囊型棘球蚴病（cystic echinococcosis, CE）约占总数的95%，少数为泡型棘球蚴病（alveolar echinococcosis, AE），对经济发展和公共卫生健康都有巨大影响 。近年来研究发现，以调节性T细胞（regulatory T cells, Tregs）为核心的免疫耐受在棘球蚴所致过敏反应中发挥重要作用 。其通过多种机制，成功地为组织修复创造了适宜的免疫环境，并限制炎症造成的组织损伤 。本文将重点介绍在棘球蚴所致过敏反应中起关键作用的Tregs，以及Tregs与相关细胞因子之间的互相作用对棘球蚴所致过敏反应的免疫调节。

Tregs是CD4+ T细胞的一个亚型，对免疫稳态和维持自身耐受具有重要意义，最初被称为抑制性细胞 。Tregs可通过抗炎、抗凋亡等多种机制间接抑制炎症诱导的组织损伤，为组织修复和再生创造适宜的免疫微环境 。并且，Tregs可在多种炎症环境中发挥抑制作用 。以Tregs为核心的免疫耐受主要由Tregs相关细胞因子IL‑10、转化生长因子‑β（transforming growth factor‑β, TGF‑β）以及特异性转录因子蛋白叉头盒P3（forkhead box P3, Foxp3）共同组成并参与维护免疫内环境的稳定。

1.1　IL‑10介导的免疫耐受在棘球蚴所致过敏反应中的作用

IL‑10可由B细胞、T细胞、肥大细胞和树突状细胞在内的多种细胞类型产生，是被证实的抗炎与免疫抑制因子，Tregs可以产生IL‑10来抑制超基因组免疫反应，从而保护宿主 。IL‑10可通过以下途径发挥免疫抑制作用 ：① IL‑10能够下调单核巨噬细胞释放炎症因子并抑制其抗原提呈作用，诱导免疫耐受的形成。② 通过减少IL‑12的合成来抑制Th1介导的免疫反应。③ 抑制Th17细胞免疫所依赖的IL‑23。Tregs在棘球蚴损伤组织过程中分泌IL‑10，通过抑制TNF‑α的分泌和中性粒细胞的活性来减少受感染组织的损伤，在早期免疫病理机制中起重要作用 。另外，棘球蚴感染后，IL‑10可通过调节程序性死亡蛋白1（programmed death 1, PD‑1）表达发挥免疫抑制作用 。PD‑1是一种细胞表面受体，表达于T细胞和髓样细胞上，与程序性死亡蛋白配体1（programmed death‑ligand 1, PD‑L1）结合后负向调节免疫反应。PD‑L1在树突状细胞上组成性表达，在抗原激活后暂时表达在T细胞和单核细胞上。在棘球蚴持续感染期间，IL‑10分泌增加，诱导PD‑1表达并与PD‑L1结合从而抑制CD3介导的T细胞活性，包括细胞因子分泌减少，细胞杀伤活性减弱，增殖能力减弱。因此，T细胞长时间暴露于IL‑10会导致T细胞功能障碍，从而形成免疫耐受 。

棘球蚴感染之后，机体快速调整维护免疫环境稳定，此时体内IL‑10呈现高分泌状态，有利于人体与寄生虫共生 。有研究表示，以Tregs为核心的免疫耐受通过IL‑10的高分泌来维持免疫抑制状态 。Ye等 研究发现，IL‑4和棘球蚴囊泡大小为围手术期引起棘球蚴所致过敏性休克的独立危险因素，年龄和IL‑10为保护因素。IL‑4水平>415.67 μg/L时有发生围手术期棘球蚴所致过敏性休克的风险；当棘球蚴囊泡直径>7.8 cm时，患者处于过敏性休克发生的高风险状态；当患者年龄每增加1岁，患者出现棘球蚴所致过敏性休克的风险为原来的0.962倍；同一患者IL‑10前后差值每增1 ng/L，棘球蚴所致过敏性休克发生的危险性仅为最初的0.677倍。

因此，当患者年龄及棘球蚴囊泡大小一定的情况下，靶向调节IL‑4及IL‑10水平可能成为今后降低棘球蚴所致过敏性休克发生率的研究方向。但如我们所知，IL‑10的过度表达引起的免疫抑制状态为肿瘤生长、红斑狼疮等疾病的发展提供了良好的内环境，如果我们在术前提高IL‑10水平是否会引起棘球蚴病的再次进展？这些问题有待进一步研究。

1.2　TGF‑β介导的免疫耐受在棘球蚴所致过敏反应中的作用

TGF‑β来源广泛，可由巨噬细胞、淋巴细胞、内皮细胞等合成，可激活和维持T细胞活性，减少细胞毒性反应，平衡各种生理状态并在慢性疾病中发挥免疫耐受作用 。TGF‑β单独作用可诱导初始T细胞分化为Tregs，在感染和炎症环境中，TGF‑β联合炎症因子IL‑6可诱导初始的CD4+T细胞分化为Th17细胞，TGF‑β通过其下游信号通路在细胞增殖中发挥重要作用 。已有研究发现，TGF‑β和Smad蛋白在泡球蚴感染小鼠肝脏中的表达水平发生了显著变化，呈现逐步上升趋势，提示TGF‑β和Smad蛋白介导了泡球蚴与宿主之间的相互作用 。TGF‑β信号通路的主要下游效应蛋白是Smad蛋白家族 。TGF‑β通过与TGF‑β Ⅱ型受体结合，可激活TGF‑β Ⅰ型受体，进而通过磷酸化激活Smad2和Smad3。磷酸化的Smad2和Smad3复合物可以与Smad4受体结合，然后转位到细胞核内。在细胞核内，Smad复合物与核转录因子Ror‑γt和Foxp3结合，可以调节基因转录。相反，Smad7可以抑制Smad复合体的形成以及Smad2和Smad3的磷酸化，从而阻断信号转导。Smad7还能抑制Smad3与TGF‑β Ⅰ型受体和TGF‑β Ⅱ型受体的相互作用。因此，Smad7是TGF‑β信号通路中的负调控因子 。在棘球蚴感染早期，通过Smad7负向调控，抑制Tregs及Th17的表达。棘球蚴感染中晚期，棘球蚴数量逐渐增长，TGF‑β/Smad信号通路被激活，而不受Smad7的抑制，TGF‑β单独作用可诱导T细胞分化为Tregs，促进免疫耐受形成。而在感染和炎症环境中，TGF‑β联合炎症因子IL‑6通过TGF‑β/Smad信号通路可诱导T细胞分化为Th17细胞，引起大量炎症因子释放，最终导致免疫耐受失衡 。

另外有研究表明，棘球蚴病患者可通过TGF‑β影响自然杀伤（natural killer, NK）细胞和CD8+ T细胞活性从而产生免疫耐受 。既往研究发现，AE患者外周血单个核细胞中，NK细胞和CD8+ T细胞比例下降且细胞活性明显降低 。NK细胞和CD8+T细胞是机体内重要的免疫调节细胞，他们共同的作用途径之一是通过其表面表达的NK细胞2D（natural killer group 2D, NKG2D）受体来发挥免疫监视以及细胞激活作用。在棘球蚴感染早期，患者外周血和脾脏中TGF‑β呈现高表达状态，抑制了NK细胞和CD8+T细胞表面NKG2D受体表达，使其无法充分识别异常细胞表达的NKG2D配体，导致NKG2D依赖的细胞毒作用受到抑制，因此降低了NK细胞和CD8+T细胞的杀伤活性，最终导致宿主出现免疫逃避 。

然而TGF‑β产生的免疫抑制状态在肿瘤复发等不良情况中起到推动作用。CE患者免疫染色结果提示其肝脏棘球蚴囊肿边缘存在大量TGF‑β；另一项研究证实，在感染AE的BALB/c小鼠肝脏中，TGF‑β的表达逐渐增加 。这是否提示TGF‑β可能对棘球蚴在宿主体内的生长具有潜在的促进作用，仍需要进一步验证。

1.3　Foxp3介导的免疫耐受在棘球蚴所致过敏反应中的作用

Tregs参与限制先天性和继发性免疫反应相关的组织损伤和炎症，对棘球蚴病患者免疫耐受的维持起到重要作用。Fontenot等 在多年前已证明Tregs是胸腺中产生的特定细胞谱系，它们的发育依赖于Foxp3的表达。在小鼠中，Foxp3的表达仅限于Tregs，因此它是迄今为止Tregs亚群的最佳标记物 。Foxp3+Tregs能够通过阻止T细胞和B细胞的活化和增殖来抑制免疫反应，特别是抑制免疫反应的启动阶段 。Foxp3的遗传缺陷会导致一种影响多个器官的高度侵袭性、致命性淋巴增殖性自身免疫性疾病，称为免疫失调‑多内分泌腺病‑肠病‑X连锁综合征 。既往动物实验发现，棘球蚴病模型组与空白对照组相比，Foxp3表达明显增加，CD4+CD25+ Foxp3+细胞比例上升；使用细粒棘球蚴粗制囊液攻击发敏后，致敏组小鼠Foxp3表达显著下降 。由此得出，Foxp3表达的降低可在很大程度上削弱Tregs的免疫抑制功能，导致Tregs相关免疫耐受失衡，最终导致过敏反应发生。目前认为棘球蚴所致过敏反应发生后，通过某些细胞因子（如TNF和IL‑6）和过度激活的磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信号下调Foxp3的表达，导致以Tregs为核心的免疫耐受被破坏 。

不过近年来研究发现，当Foxp3+Tregs暴露在炎症环境中时，可促使其转化为致病性Th17细胞，这引发了人们对Tregs未来作为治疗靶点的担忧，Foxp3+表达的不稳定性逐渐被关注 。Cortez等 通过对内源性Foxp3蛋白进行染色，并按照表达量的高低对表达Foxp3的细胞进行排序后研究发现，细胞内调节器Usp22在转录和转录后水平与Foxp3的表达是一致的，提出Usp22是Foxp3表达的正向调节器，是组蛋白去泛素化必需的调节因子，通过调节转录活性影响Foxp3的表达。因此，将Usp22作为靶点影响Foxp3的表达可稳定Tregs的功能，可能成为棘球蚴病治疗的新方法。

2.1　Th17/Tregs失衡引起Tregs下调

棘球蚴病患者尤其是反复发作的棘球蚴病患者，体内Tregs比例增高，以Tregs为核心的免疫耐受逐渐占据主要地位，这是导致人体与寄生虫长期共生的重要因素 。然而研究表明，在炎症条件下Tregs比例明显降低，主要原因在于Tregs在炎症环境中表现出的不稳定性 。在炎症条件下，Foxp3+Tregs可以转分化为致病性Th17细胞，且TGF‑β联合炎症因子IL‑6通过TGF‑β/Smad信号通路可诱导T细胞分化为Th17细胞 。Th17与Tregs作用相反且相互制约，当一方上调时，另一方则被动下降。Th17细胞主要分泌的细胞因子IL‑17常作为促炎因子发挥作用，不仅可以通过炎症反应清除棘球蚴来保护宿主，还可以引起体内的自身免疫性病理损伤，导致大量炎性细胞浸润和肝细胞纤维化、坏死 。当Th17/Tregs失衡且偏向Th17时，免疫耐受被打破，炎症因子大量释放，最终导致棘球蚴所致过敏性反应的发生。既往实验发现，棘球蚴致敏组小鼠体内由Tregs分泌的IL‑10、TGF‑β含量下降，而由Th17分泌的IL‑17则明显上升 。因此提出Th17上调Tregs下调是引起棘球蚴所致过敏反应的关键环节 。

临床中，将Tregs作为靶点的免疫治疗近年来被视为癌症治疗的新策略。研究证实，在癌症状态下Tregs大量凋亡，但下调Tregs的表达并未使肿瘤患者消除免疫抑制状态，其原因在于凋亡的Tregs仍然具有免疫抑制作用 。不同的是，凋亡的Tregs不再通过分泌IL‑10、TGF‑β等相关细胞因子发挥免疫抑制作用，而是将ATP转化为腺苷后再通过腺苷A2A受体途径发挥免疫抑制作用。因此，Tregs下调是免疫耐受失衡的重要因素，但不是唯一原因。那么在棘球蚴所致过敏反应的特殊免疫状态下，Tregs的下调是否会使患者免疫抑制完全消失？凋亡的Tregs是否也可通过其他途径发挥免疫抑制作用？还需要继续深入研究。

2.2　Tregs上调的机制及临床应用

机体在感染棘球蚴后，可通过TGF‑β/Smad信号通路上调Tregs水平 。感染早期，Smad7表达增加，阻断了Smad2/3复合体向细胞核的移位和TGF‑β信号转导。Th17细胞特异性转录因子RoR‑γt和Tregs特异性转录因子Foxp3 mRNA水平表达较低。在感染中期，TGF‑β、TGF‑βⅡ型受体/TGF‑βⅠ型受体和Smad2/3的表达水平升高，而Smad7的表达水平下降，诱导TGF‑β/Smad信号通路的激活。同时，RoR‑γt和Foxp3的表达水平明显升高，Th17细胞和Tregs数量明显增加。与之相关的细胞因子IL‑17、TGF‑β和IL‑10水平也明显升高。在感染后期，TGF‑β/Smad信号通路仍处于活跃状态，但Th17细胞的转化因IL‑17、IL‑6水平下降而减少。Foxp3、Tregs、TGF‑β和IL‑10仍处于较高水平，整体偏向Tregs，有助于免疫耐受形成。

棘球蚴所致过敏性反应常见且致命，因此提前预防棘球蚴所致过敏性反应是必要的。研究证明，在寄生虫感染过程中，Tregs比例及其相关因子表达增加，有助于免疫耐受的维持，降低棘球蚴所致过敏性反应的发生率 。临床病例报道中，在棘球蚴囊肿切除前给予小剂量地塞米松预处理，以预防棘球蚴囊液外溢所引起的过敏性反应已是常规处理方式 。Zhang等 对地塞米松预防棘球蚴过敏反应的机制进行研究，通过使用地塞米松对C57BL/6小鼠进行预处理后再致敏分析发现，激素预处理组与单纯致敏组相比，严重过敏反应的发生率分别为12.5%和37.5%；免疫学分析比较，地塞米松预处理组血清中IgE、IgG及IgG1含量和肺组织中组胺表达低于单纯致敏组，差异有统计学意义。

另外研究发现CD4+CD25+Foxp3+/CD4+、血清IL‑10及TGF‑β水平变化趋势相同，均在地塞米松预处理组上升，而单纯致敏组表现相反。说明地塞米松可能通过上调CD4+CD25+Foxp3+Treg细胞比例发挥抗过敏作用。地塞米松预防棘球蚴引起的过敏反应是通过影响Tregs功能，上调IL‑10和TGF‑β水平，抑制Th2细胞因子IL‑13和IgE水平来维持免疫平衡的。

通过对Tregs及其相关细胞因子IL‑10、TGF‑β以及特异性转录因子Foxp3在棘球蚴所致过敏反应中作用的不断阐明，我们发现Tregs及其相关细胞因子介导的免疫耐受在维护免疫环境稳定中发挥重要作用，这种免疫耐受的失衡是导致棘球蚴所致过敏反应的重要因素。因此，维持Tregs及其相关细胞因子介导的免疫耐受应作为预防棘球蚴所致过敏反应的治疗靶点。但目前预防棘球蚴所致过敏反应方式单一，除已知的采用地塞米松预处理的方式外，其他方式尚待进一步研究。今后研究中可以通过调节Tregs及其相关细胞因子介导的免疫耐受，在棘球蚴所致过敏反应的具体机制及预防策略提供更深层次的研究方向。