1趋化因子及其受体是调控白细胞定位的重要成分[2]
白细胞向组织迁移时,在两个阶段受到调控。首先,白细胞在血管内皮表面的滞留及牢固粘附;其次,白细胞从内皮向间质并进一步向特定微环境的迁移。趋化因子在这两个过程中发挥了重要作用。白细胞与内皮的结合牵涉到选择素介导的滚动和整合素介导的牢固粘附。内皮细胞表面的趋化因子与其位于白细胞表面的相应受体相互作用触发了整合素的活化,导致牢固粘附。外周各种组织细胞生成的趋化因子驱使白细胞穿过组织移行至特定微环境。因此,选择素、趋化因子受体和整合素的不同表达为白细胞移行提供了一套“地址码”(addresscode),使白细胞能够在特定位置出现,定位于特定组织。
从上述过程不难得出如下假说:白细胞通过一种多步骤导航模式(multistepnavigationmode),对一系列趋化因子先后产生反应。即借助一系列不同的趋化因子受体,使得白细胞能够完成由内皮经间质定位于目的微环境的过程。因此,有些细胞因子在滞留阶段发挥作用,有些则在后继各阶段起作用。显而易见,由于趋化因子及其受体的丰富多样性,对于不同的白细胞,趋化系统能够灵活准确地提供相应的迁移形式。
尽管,人们早就认识到选择素和整合素在初始型T细胞和效应/记忆T细胞上表达是不同的,但直到最近,才发现随着抗原刺激程度的不同以及分化程度的不一,许多趋化因子受体在T细胞上的表达也是不一样的。新近的研究表明,趋化因子与受体是调节T细胞及其伴随细胞定位、进一步致敏,以及调节Th1/Th2介导免疫应答所必需的。
2趋化因子受体在T细胞上的表达
2.1初始型T细胞和记忆T细胞趋化因子受体表达[3~8]T细胞趋化的早期研究中,人们发现只有记忆/活化T细胞对已知的趋化因子有反应,而初始型T细胞则无反应;而且,淋巴细胞在淋巴组织中的移行可以被百日咳毒素通过抑制趋化因子受体信号传递的作用而阻断。因此,早期研究仅认为只有记忆或活化T细胞才表达Burkitt淋巴瘤受体-1(BLR-1)、C-X-C亚族趋化因子受体5(CXCR5)及CXCR3等趋化因子受体,并对正常T细胞表达和分泌、活化时表达下降的因子(reduced upon activation,normal texpressed and secreted,RANTES)、单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、-2、-3有反应。
近年来,人们对趋化因子的功能特性有了进一步认识。许多研究发现趋化因子大体可分为两大类:①炎症性趋化因子,外周组织炎症状态下可被诱导产生或被强烈上调表达;②构成性趋化因子,履行看家功能(housekeeping function),也可能参与构成性的白细胞移行。人类发现的第一个趋化因子即为炎症型,因此只有记忆/活化T细胞表达其同族受体,并对其有反应。最近,人们发现初始型T细胞上也表达趋化因子受体,包括CXCR4、C-C亚型趋化因子受体7(CCR7)。此外,初始型T细胞还表达一种与树突状细胞趋化因子-1(DC-CK1)作用有关的受体,但其结构和功能目前尚不清楚。
T细胞表面趋化因子受体从构成型向炎症型的转变,是T细胞活化、分化的结果,同时它也将改变T细胞的迁移习性。
2.2Th1、Th2细胞趋化因子受体的表达与初始型T细胞不同,抗原刺激过的T细胞是不均一的,从另一方面也反应了T细胞活化状态和分化程度的不同。T细胞应答的中心过程是T细胞向Th1型或Th2型分化[9]。T细胞致敏阶段细胞因子的不同组合决定了效应T细胞所产生的细胞因子的类型。CD4+Th1能够产生γ干扰素(IFN-γ),活化单核-巨噬细胞,因此可以杀伤细胞内微生物。相反,CD4+Th2细胞则产生IL-4和IL-5,并与IgE、嗜酸和嗜碱粒细胞主导的反应相关。在MHC-I限制的CD8+T细胞应答中也观察到Th1、Th2的分化。作为Th1、Th2不同效应能力的一部分,它们可能表达不同的趋化因子受体,使得它们向不同组织趋化。
2.2.1Th2细胞特异表达的趋化因子受体[10~11]CCR3是嗜酸粒细胞趋化因子(eotaxin)、eotaxin2、RANTES、MCP-2,-3,-4的受体,最初在嗜酸/嗜碱细胞中发现。Th2细胞上选择性地表达CCR3。使用CCR3特异的单克隆抗体检测发现,成人外周血小部分记忆/效应T细胞有CCR3分布,这些细胞同时表现为CD45R0-;分选出这些细胞,体外扩增后发现能产生高浓度的IL-4,IL-5,从而证明这些细胞大多为Th2细胞。体外分化的Th2细胞系也表达CCR3,但Th1则未见表达。此外,不论CD4+还是CD8+T细胞群,CCR3+细胞组分与生成IL-4的细胞数均相近。因此,CCR3+的T细胞可以产生IL-4,而生成IL-4是Th2细胞的重要特征。
目前还不清楚CCR3是否是决定Th2细胞迁移的主要趋化因子受体。除CCR3外,Th2细胞还表达CCR4(TARC的受体),并且在加入胸腺和活化调节的趋化因子(TARC)后,分离出能够动员Ca2+的T细胞,发现这些细胞也能产生IL-4。但CCR4并非Th2的特异标记,它的表达有时可能和产生IL-4的表型相分离;如有文献报道在转化生长因子β(TGF-β)作用下,T细胞系虽然能表达CCR4但并不产生IL-4或IFN-γ。因此只有CCR3才始终与Th2产生IL-4的表型相一致。
2.2.2Th1细胞特异表达的趋化因子受体[11~14]与Th2细胞能够选择性地表达趋化因子受体一样,Th1也选择性地表达某些受体。CXCR3就是其中之一,它是趋化因子IP-10(IFN-γ诱导蛋白-10)、Mig(IFN-γ诱导的单核因子)和I-TAC(IFN-γ可诱导的T细胞α趋化诱导剂)的受体,所有这些趋化因子均可被IFN-γ上调。CXCR3在大多数外周血记忆T细胞都有表达,但Th1表达水平远高于Th2,与此相应,Th1对IP-10反应所需的剂量仅为Th2的十分之一。
CCR5是RANTES、巨噬细胞炎性蛋白-1α(MIP-1α)和MIP-1β的受体,但是否为Th1的特异性受体尚有争议。虽然有研究发现CCR5选择性地表达于Th1,但Sallusto等的工作证实,尽管CCR5在Th1上有表达,而Th2没有表达,但在新近活化的T细胞,不管其功能、分化如何都有同等量的CCR5表达。使用CCR5特异性抗体,发现CCR5存在于一小部分CD26+、L-选择素(L-selectin)、CD45R0+的外周血T细胞,而这一系列表型均与T细胞的新近活化相一致。此外,当撤减IL-2时,CCR5则迅速消失,而CCR3、CXCR3却无变化。因此CCR5+T细胞可能仅代表最新产生的循环效应细胞。
尽管现有资料十分有限,但已有的研究发现Th1、Th2表达不同的趋化因子受体,因而对趋化因子反应也不相同。近期对小鼠淋巴系统的研究也已观察到类似现象。
3IFN-α和TGF- β调节趋化因子受体的表达[11,15~17]
T细胞的分化不仅受抗原刺激强度的调节,同时还受致敏阶段周围细胞因子的影响。这些促进T细胞分化的细胞因子来源于APC、应答的T细胞或周围旁观细胞。尽管IL-2和IL-4在Th1、Th2分化过程中起着主要作用,但其它细胞因子同样也影响T细胞的最终分化。即便在没有IL-12或仅存在IL-4的环境下,IFN-α仍可诱导人Th1分化。而TGF-β则能够抑制人T细胞分化,使增殖的T细胞处于半初始化(semi-naive)状态。半初始化T细胞除IL-2外,不生成其它任何细胞因子,但在适当刺激后,仍可进一步分化为Th1或Th2。
Sallusto等研究发现,IFN-α和TGF-β除影响分化外,还能显著地影响不同类型趋化因子受体的表达。在Th1或Th2分化环境中加入IFN-α后,CCR3、CCR4的表达受到抑制,而CCR1的表达上调。因此,与IL-12诱导分化的Th1相比,IFN-α诱导分化的Th1细胞还上调表达有大量的CCR1,而CCR1能使T细胞对更多的趋化因子作出反应。相反,TGF-β抑制CCR2、CCR3和CCR5的表达,而上调CCR4、CCR7的表达。所以,与其抑制分化的作用相一致,那些能促进T细胞向外周组织迁移的趋化因子受体也受到TGF-β的抑制;而有助于T细胞归巢的趋化因子受体则得到增强表达。总之,IFN-α、TGF-β能够调节T细胞趋化因子受体的表达,灵活地调节着白细胞的运动,对特定组织中细胞的组成也有深刻的影响(见图1)。
图1T细胞趋化因子受体表达的调节
dC:树突状细胞DC-DK1-R:树突状细胞趋化因子1受体
naiveTcell:初始型T细胞DTH:迟发型超敏反应
4趋化因子协调次级淋巴器官中T细胞、B细胞和树突状细胞的关系[18]
趋化因子及<
