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趋化因子与树突状细胞的体内迁移调控
2006-03-29 guojun上一篇 | 下一篇


    郭 军 ,王宝成 综述 曹雪涛 审校


    摘要:树突状细胞(DC) 在体内的迁移过程是DC 发挥其生物学功能的前提。近年来,趋化因子作为DC 在体内迁移的重要调控者得到了进一步的认识。趋化因子连接了DC 介导的由天然免疫向获得性免疫的转变过程;趋化因子通过调控粘附分子的激活和激活的时序辅助DC 的迁移;DC 成熟过程中,其本身趋化因子及其受体表达的变化更是其实现向二级淋巴器官迁移的必要条件。另外,某些脂质转运蛋白(如MDR1 及MRP1) 也可以通过激活趋化因子受体的表达来调控DC 的迁移。
    作者简介:郭军(19662) ,男,内蒙古呼和浩特人,副主任医师,副教授,博士,研究方向为肿瘤免疫与基因治疗。

    树突状细胞(dendritic cells ,DC) 通过其独特的摄取、加工并向T 细胞提呈抗原的能力来调控免疫反应[1 ] 。近年来,其在抗肿瘤免疫过程中所发挥的重要作用日益受到广泛关注。而DC 在体内的迁移过程是DC 发挥其生物学功能所必需的前提。早期的获得性免疫反应并不是发生于局部组织内,而是在引流淋巴结内开始发生的。组织中的DC摄取抗原并将其携带进入引流淋巴结,在淋巴结内激活初始T 细胞和B 细胞,继而激活的T 或B 细胞离开淋巴结,并循某种途径迁移至炎症部位。由于大部分的初始T 细胞很少进入周围组织,因而它们与DC 之间相互作用并被活化完全依赖于外周组织中DC 迁移入引流淋巴结这一过程。尽管认识到DC 的这种迁移方式已有相当长时间,但直到近年来才逐渐认识到调控DC 这种体内迁移的分子是大量的趋化因子(chemo2kines) 家族的成员。由多个趋化因子成员构成的复杂体系是DC 和淋巴细胞迁移所必需的关键调控者。一方面,是它将负载抗原的DC 和初始型T 和B 细胞趋化至淋巴结内相互作用而产生获得性免疫反应;另一方面,也是它将这些获得性免疫反应的免疫效应细胞引导到感染部位。现就局部组织内的炎性因子经何种信号传导途径、怎样诱导局部组织内DC 或巨噬细胞表达一系列趋化因子、DC 活化成熟后其趋化因子以及趋化因子受体的改变以及DC 负载抗原后迁移进入输入淋巴管并移行进入淋巴结这一过程的分子机制进行综述。
    1 趋化因子在DC 介导的天然免疫向获得性免疫的转变过程中的作用
    机体对病原体的识别是由一系列胚系来源的基因编码的被称为模式识别受体(pattern2recognition re2ceptors ,PPR) 所介导的。这些受体识别保守的与病原体相关的分子模式,而这些模式是大部分微生物所共有的模式。与PPR 受体的功能相同, Tolk2like受体(TLR) 介导了免疫系统对病原体微生物的识别,进而激活了特异性免疫反应[2 ] 。DC和巨噬细胞TLR 的活化导致其下游一系列趋化因子的表达,包括IL28 (CXCL8) 、巨噬细胞炎性蛋白(MIP) 1α(CCL3) 、MIP1β(CCL4) 、调控激活的正常T 细胞表达分泌的趋化因子( RANTES , CCL5 ) 、MIP3α(CCL20) 、IP10 (CXCL10) 等。TLR2 和TLR4 的配体可诱导MIP1α、MIP1β、RANTES 的表达,而TLR4 的配体则专一诱导IP210 的表达[3 ] 。趋化因子的早期表达往往决定了免疫反应的强•246 • 国外医学肿瘤学分册 2003 年8 月 第30 卷 第4 期弱和规模。例如, IL28 的表达将诱导中性粒细胞的聚集,MIP1α和MIP1β将诱导NK细胞、巨噬细胞和不成熟DC 的聚集,IP210 将指引激活的T 细胞返回到外周组织中[4 ] 。TLR 对不同的病原体加以区别并激活而导致某些特定的趋化因子的表达,可能是免疫系统调控其对不同病原体侵袭作出反应的第一步。DC 已被证实表达TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6和TLR9 ,对多种不同病原体的分子模式作出不同的反应。如LPS、肽糖脂、细菌脂蛋白和CPG基序[5 ] 。一些内源性的“危险信号”分子如热休克蛋白也能够激活TLR[6 ] 。DC 的TLR 的激活是连接天然和获得性免疫的关键步骤。TLR 的激活诱导DC 成熟,分泌炎性细胞因子,上调共刺激分子,改变趋化因子及其受体的表达。TLR 的活化一般认为发生在DC 内在化病原体相关抗原之时。
    2 趋化因子调控粘附分子的激活和激活的时序
    什么是那些激活后成熟的DC 迁移进入淋巴管的前提呢? 一个最主要的调控点就是DC 从外周组织中移出的过程。以郎汉斯细胞为例,当郎汉斯细胞从真皮内移出时,与这种迁移密切相关的改变包括成熟的郎汉斯细胞下调E2钙粘素(E2cadherin) ,允许它们从邻近的角质细胞中脱离;上调和激活粘附分子的表达,包括α6β1 和CD44 ;诱导金属蛋白酶9 (MMP29) 的产生,尤其是上调表达趋化因子受体CCR7 的表达[7 ] 。DC表面粘附分子的调控对DC 的迁移至关重要。几种不同类型的粘附分子介导了DC 与内皮细胞的粘附,包括选择素(selectins) 以及整合素(integrins) 等。总之,粘附分子分多个步骤相继激活可能是DC 迁移的必要前提[8 ] 。持续的迁移需要粘附和解离这一过程周而复始的循环。早期的粘附反应刺激了更进一步的整合素
    粘附,而整合素的粘附则激活了下游的负反馈信号,这种负反馈信号则促使上游粘附作用的解离。如β2和β3 整合素均下调α4β1 与血管细胞粘附分子(VCAM)或纤连蛋白(fibronectin) 的粘附。趋化因子可以通过调控整合素和选择素介导的粘附,发挥其对DC 穿越内皮这一过程的作用[9 ] 。某些趋化因子可调控整合素粘附的形式和时序[10 ] ,某些趋化因子能够上调β2 整合素介导的粘附[11 ] 。多种趋化因子均可促进β2 整合素与细胞间粘附分子( ICAM)的结合,同时既能够提高整合素的亲和力又能够促进其解离活性[12 ] 。尽管许多研究已证实趋化因子可上
    调β2 整合素的粘附,但对于α4β1 粘附的调控可能更为复杂一些。已有报道证实多种趋化因子激活了早期α4β1 的粘附后,紧接着就将伴随着细胞的解离[13 ] 。这些结果提示,趋化因子可能是在α4β1 和β2 整合素粘附的替换过程中发挥作用。近来,有研究发现趋化因子GROα和纤连蛋白介导紧密的粘附,而单核细胞趋化蛋白1 (MCP21) 参与细胞的伸展与移出[14 ] 。不难看出,趋化因子可能通过调整整合素激活与失活的适当顺序以及相关的细胞行为等途径DC 离开周围组织迁移的过程中发挥关键作用。
    3 DC 在成熟过程中趋化因子及其自身受体表达的变化
    趋化因子超家族的发现使我们更进一步认识到不同的淋巴细胞亚型募集和在组织内迁移的分子机制。实际上,在某些适当的条件和刺激下,所有的细胞类型均可以产生并分泌趋化因子。趋化因子的分泌可大致分为持续型分泌和诱导型分泌两种形式。诱导型分泌的趋化因子代表了炎症和免疫反应的关键介质;而持续型分泌的趋化因子则可能参与正常条件下淋巴细胞的归巢。持续型分泌的趋化因子,如基质细胞来源的因子(SDF21) 、巨噬细胞来源的趋化因子
    (MDC) 、MIP3β、二级淋巴组织趋化因子(SLC) 一般是由特异的细胞或组织器官分泌的,如巨噬细胞、DC、胸腺和淋巴器官。但也存在较为弥散的分泌形式,如SDF21 则为多种细胞和组织器官分泌。然而,绝大多数的趋化因子是在细胞活化时才表达分泌的,活化因素可以是IL21、TNF、IL26 和IFN2γ等。DC 表达的趋化因子亦分为持续分泌和诱导分泌两种形式。不成熟DC 持续表达MDC、MIP1γ和MIP24 ,胸腺DC 选择性持续表达胸腺表达的趋化因子
    (TECK) ;经CD40L 或其他炎性介质刺激成熟的DC 则表达大量的诱导型趋化因子,如单核细胞趋化蛋白1(MCP21) 、IL28 和MIP3β等[15 ] 。Northern 杂交发现无论是单核来源还是CD34 来源的DC 均表达CC 趋化因子受体1 (CCR1) 、CC 趋化因子受体5 (CCR5) 和CXC 趋化因子受体4 (CXCR4) 。这些受体保证了DC 对趋化因子RANTES、MCP23、MIP1α、MIP1β、MIP5 和SDF21 的趋化能力。在不成熟DC 上也发现了CCR2 和CXCR2 的表达, 但未发现
    CCR3、CCR4、CCR7 和CCR8 的表达。但是,RT2PCR 却证实了CCR4 和CCR7 mRNA 的表达[16 ] 。这些低水平的受体表达经MDC 和MIP3β的体外对DC 的趋化实验所证实。研究证实DC 的激活往往伴随着一系列趋化因子受体表达的调整和变化。炎性介质可以诱导某些趋化因子受体明显下调,而某些抗炎性信号,如IL210 ,则国外医学肿瘤学分册起到完全相反的作用。诱导DC 成熟的信号同时也改变了DC 的迁移能力。将DC 置于炎性介质中,可以导致DC 对MIP1α、MIP1β、MIP3α、RANTES、MCP23 等趋化反应的快速抑制[17 ] 。这种趋化活性的抑制最终被证实是由DC 下调膜受体的表达及下调膜受体mRNA 的表达来实的。相反,DC CCR7 的表达以及对CCR7 的配体MIP3β的趋化活性却强烈上调,尤以24 小时时最为明显。而MIP3β是淋巴器官高表达的趋化因子,因而,DC CCR7的高表达最终促使DC 向二级淋巴器官迁移。另外,DC 在上述的成熟过程中,对某些持续分泌的趋化因子如SDF21 (配体为CXCR4) 和MDC(配体为CCR4) 的趋化活性基本不上调或轻微上调,而对其他诱导型趋化因子的趋化活性则均为下调。最近,MIP3β和SLC 在趋化成熟DC 进入淋巴器官T 细胞富集区的关键作用在SLC 缺陷鼠和CCR7 基因敲除鼠中进一步得到证实[18 ] 。在这些实验模型中,淋巴器官的解剖结构完全紊乱,T 细胞区的初始型T 细胞归巢严重缺陷。另外,在这两种模型中,DC 经皮下注射和接触致敏均不能在淋巴器官聚集,因而,这些动物免疫反应严重缺陷,抗体反应明显延迟,不能产生接触致敏反应以及迟发型超敏反应,对病原体的易感性也明显提高。
    4 某些脂质转运蛋白激活趋化因子受体的表达
    在单核来源的DC 的迁移模型中,用多种抗体分别阻断进行盲筛时,发现了调控DC 迁移的另一类物质,即多药耐药蛋白P2gp 类的脂质转运者[19 ] 。实验证实P2gp 能够调控DC 向淋巴器官的迁移过程。当与ATP 水解偶联后,P2gp 可将一系列脂类物质从胞内转运到胞膜外。这一类的另一个脂质转运者为多药耐药相关蛋白MRP1[20 ] ,它也能够调控DC 向淋巴器官的迁移,且其调控DC 迁移的机制已得到证实。MRP1 介导了白三烯C4 (LTC4) 的分泌,分泌的LTC4 能够在胞外快速转变为LTD4 和LTE4 ,这3 种代谢产物均能够以不同的亲和力与G蛋白偶联受体cysLT1 受体或cysLT2 受体结合[21 ] 。结合后cysLT1 受体或cysLT2 受体将会与同为G蛋白偶联受体的CCR7 形成异二聚体,激活CCR7 ,从而促进DC 的迁移,但其确切的机制还不十分清楚。目前的证据是,在MRP1 基因缺失的小鼠模型中,用LTC4 或白三烯D4 (LTD4) 使DC 向二级淋巴器官的迁移抑制得到了恢复,这3 种代谢产物均能够启动DC 对MIP3β和SLC 的趋化活性。另外,在迁移过程中的朗汉斯细胞均表达MRP1和MDR1。无阻断其中的哪一个,均能够阻断DC 向二级淋巴器官的迁移。因而,提示这两者可能是通过完全不同的途径调控DC 的迁移过程,或者它们可能作用于这一迁移过程的不同点。但其确切机制尚待进一步研究。
    5 结语
    DC 的体内迁移是DC 发挥其生物学功能的必不可少的关键步骤。已经尝试利用趋化因子来调控DC的迁移从而诱导抗肿瘤免疫反应[22 ,23 ] 。随着研究技术方法的不断提高和改进,将会更进一步认识到这一复杂过程的确切分子机制并能更好地利用它。总之,虽然DC 的迁移过程可能有多种因素参与,但趋化因子在DC 的迁移过程中可能起到了最为重要的作用:即天然免疫启动了DC 的迁移,而趋化因子及其受体则指导了DC 这一系列的迁移过程,粘附分子在这一过程中促进和协调了DC 的迁移,而某些脂质转运者则在DC 的迁移过程中起到了某种调控作用。
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