二、树突状细胞
树突状细胞(dendritic cell,DC)因成熟时伸出树枝状突起的独特形态而得名。相对于其他免疫细胞,发现比较晚,于1973年由Ralph M.Steinman发现,是目前已知的体内功能最强的专职抗原提呈细胞(professional APC)。DC最大的特点是能够刺激初始型T细胞的活化和增殖,而巨噬细胞和B细胞等仅能刺激已活化的或记忆性T细胞,因此DC是机体适应性免疫应答的始动者,与免疫激活和免疫耐受密切相关,在机体抗感染、肿瘤、自身免疫病及移植排斥等过程中发挥着关键的作用。
(一)DC的生物学特征
1.DC的来源 DC起源于体内的多能造血干细胞,其来源主要有两条途径:①髓样干细胞可在GM-CSF的刺激下分化为髓样DC(myeloid dendritic cells,MDC),即经典DC(conventional DC,cDC);②部分DC由淋巴样干细胞分化而来,与淋巴细胞有共同的前体细胞,此类淋巴系来源的DC称为淋巴样DC(lymphoid dendritic cells,LDC)或浆细胞样DC(plasmacytoid dendritic cells,pDC)。此外,有部分DC可诱导CD4+CD25-T细胞转化成高分泌IL-10的Tr1细胞从而负向调控免疫应答、维持抗原特异性细胞免疫耐受,称为调节性DC(regulatory DC)。这些不同类型的DC各有不同的组织分布、表面标志和功能特点。
2.分化、发育和迁移 cDC的异质性较大,可根据表型和分化发育过程分为不同的DC亚群。根据成熟状态,cDC可以分为DC前体(DC progenitor)、未成熟DC(immature DC)和成熟DC(mature DC)。其中未成熟DC和成熟DC是目前免疫学研究的主要对象,两者在表型方面都存在显著差异:①未成熟DC低表达共刺激分子和黏附分子,高表达FcR、CR、甘露糖受体、TLR等识别各种抗原的参与固有免疫反应的受体,并可由这些受体介导摄取外源性抗原;②成熟DC低表达用于摄取抗原的FcR、CR、甘露糖受体、TLR 等,高表达MHCⅠ类和MHCⅡ类分子和共刺激分子(CD80/CD86、CD40、ICAM-1)等。未成熟DC和成熟DC之间的表型差异与其功能特性紧密相关:①未成熟DC摄取和加工处理抗原能力强(高表达识别各种抗原的受体),共刺激和活化T 细胞能力弱(低表达共刺激分子等);②成熟DC摄取和加工处理抗原能力弱(低表达用于摄取抗原的受体),激活初始型T细胞能力很强(高表达MHC分子、共刺激分子和黏附分子)。
根据分布部位不同,cDC有不同的名称:①位于表皮和胃肠道上皮部位的郎格汉斯细胞(Langerhans cell,LC),属未成熟DC,具有较强的吞噬及加工、处理抗原能力,但免疫激活功能较弱;②胸腺DC(thymic DC)分布于胸腺髓质,高表达MHCⅠ和MHCⅡ类分子,参与T细胞在胸腺的阴性选择过程,通过摄取自身抗原并发育成熟,并将抗原提呈给未成熟T细胞,诱导T细胞的中枢免疫耐受;③滤泡DC(follicular DC,FDC)分布于淋巴组织的淋巴滤泡生发中心,FDC不表达MHCⅡ类分子而高表达FcR和C3bR,可与抗原-抗体复合物和/或抗原-抗体-补体复合物结合,但并不发生内吞,从而使抗原长期滞留在细胞表面,使其周围聚集的B细胞能识别和结合被FDC滞留的抗原,从而诱导免疫应答和免疫耐受。
正常情况下绝大多数体内DC处于非成熟状态。未成熟DC在摄取、处理抗原后,边迁移边成熟,由外周组织通过淋巴管和/或血循环进入外周淋巴器官(脾脏/淋巴结)。在外周淋巴器官,成熟DC能将抗原提呈给初始T细胞,激发T细胞免疫应答。该迁移过程由多种趋化因子所介导。MIP-1、MCP-3及RANTES等CC类趋化因子能够趋化血循环中高表达CC亚家族趋化因子受体的未成熟DC,使其穿越血管壁迁移至外周非淋巴组织摄取抗原。由于DC摄取抗原后活化,上调表达趋化因子受体CCR7,可与派氏集合高内皮静脉(HEV)和淋巴结输入管高表达的CCR7配体CCL19/CCL21结合,从而介导DC从外周组织迁移至淋巴结。外周免疫器官T细胞区高浓度CXC亚家族趋化因子可趋化进入外周免疫器官的成熟DC,促使其向T细胞区迁移。(https://www.daowen.com)
pDC形态类似浆细胞,活化后可呈现树突状细胞的典型形态特征和功能特性,但与cDC相比,其提呈抗原能力较弱。pDC在淋巴器官中数量较少,主要分布在淋巴结和脾脏的T细胞区,在病毒感染应答中能够通过特征性表达TLR7和TLR9,识别病毒核酸,产生大量的Ⅰ型干扰素。pDC产生的Ⅰ型干扰素可以直接抑制病毒复制,此外,一些自身免疫性疾病中pDC表达的Toll样受体能够识别自身核酸导致pDC的异常活化,持续产生Ⅰ型干扰素。因此在病毒感染性和自身免疫性疾病的治疗过程中,pDC可以作为调控免疫系统的重要治疗靶点。
(二)DC的主要功能
1.抗原识别和加工提呈功能 DC可通过胞饮作用、吞噬作用、受体介导的内吞作用摄取抗原。其中,胞饮作用(pinocytosis)是指细胞吞入低浓度抗原和可溶性抗原的过程;吞噬作用(phagocytosis)是指细胞非特异性吞入大颗粒物质或微生物;受体介导的内吞作用(receptor-mediated endocytosis)是指大分子物质首先被细胞膜表面特异性受体识别并与之结合,经过内化并通过膜囊泡系统完成物质的转运。DC表面某些表面受体,如甘露糖受体、Toll样受体或FcR可介导对多种病原微生物或抗原抗体复合物的识别。
DC是体内唯一能直接激活初始T细胞的专职APC。DC将摄取加工后的外源性抗原多肽与胞内MHCⅡ类分子结合,表达在细胞表面,并提呈给CD4+T细胞。抗原肽-MHCⅡ类复合物为T细胞活化提供了启动信号,即第一信号。成熟DC还高表达CD80、CD86等共刺激分子和LFA-1、ICAM-1、ICAM-2等黏附分子,为T细胞的充分活化提供第二信号。某些情况下,DC能够摄取消化被病毒感染的细胞或细胞碎片,以抗原肽-MHCⅠ类分子复合物的形式将抗原肽提呈给CD8+T细胞并激活其初次应答。此外,DC也通过分泌可溶性因子(可溶性IL-6Ra或TGF-β等)参与体液免疫应答,参与B细胞的增殖和活化。
2.参与免疫调节 DC分泌多种细胞因子(如IL-1、IL-6、IL-8、IL-12、TNF-α、IFN-β及GM-CSF等)和趋化因子,能调节免疫细胞分化、发育、活化及迁移等,例如:IL-12可促进CD4+Th0细胞分化发育为Th1细胞;部分DC分泌高水平IL-4,诱导Th0细胞分化为Th2细胞,介导体液免疫应答。
3.诱导和维持免疫耐受 由于未成熟DC无共刺激分子,携带自身抗原后与T细胞作用,可导致T细胞失能,引起自身耐受,还可诱生调节性T 细胞或抑制T 细胞应答。胸腺DC参与T细胞在胸腺的阴性选择过程,诱导T细胞的中枢免疫耐受。