馬孔陽 呂力為
(香港大學(xué)病理系,香港特別行政區(qū)999077)
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·專家述評·
調(diào)節(jié)性B細(xì)胞的功能及其調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展①
馬孔陽呂力為
(香港大學(xué)病理系,香港特別行政區(qū)999077)
馬孔陽(1987年-),女,2012年獲北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部博士學(xué)位,博士期間研究方向為心血管病的免疫調(diào)控機(jī)制。2013年至今在香港大學(xué)病理系從事博士后研究,研究方向為系統(tǒng)性紅斑狼瘡疾病中B細(xì)胞的作用。在國際刊物上發(fā)表論文5篇。
呂力為(1964年-),男,香港大學(xué)病理系終身教授,香港免疫學(xué)會主席。早年畢業(yè)于鎮(zhèn)江醫(yī)學(xué)院, 1990年獲白求恩醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)碩士,1997年獲加拿大麥吉爾大學(xué)哲學(xué)博士,后在多倫多大學(xué)從事博士后研究,2000年起任教于香港大學(xué)醫(yī)學(xué)院。 從事基礎(chǔ)免疫學(xué)及自身免疫性疾病的研究。主持香港政府研究資助局、香港創(chuàng)新科技基金、中港共同研究基金及國家自然科學(xué)基金重點項目20余項,并參與科技部973項目3項。在國際免疫學(xué)和風(fēng)濕病學(xué)刊物上發(fā)表論文140余篇,主編及參編書籍5部。
任亞太免疫學(xué)聯(lián)盟執(zhí)行理事,東亞風(fēng)濕病聯(lián)盟理事,中國科學(xué)院香港院友會秘書長。任國家自然科學(xué)基金重點項目評審及加拿大、瑞士、法國、荷蘭、奧地利、新加坡國家科學(xué)基金和英國關(guān)節(jié)炎研究基金評審專家。
任亞太風(fēng)濕病學(xué)聯(lián)盟會刊《International Journal of Rheumatic Disease》雜志副主編;國際免疫學(xué)會聯(lián)盟會刊《Frontiers in Immunology》,中國免疫學(xué)會會刊《Cellular and Molecular Immunology》及《中國免疫學(xué)雜志》編委。
2000年獲加拿大白血病基金會David Rae獎; 2003年獲香港免疫學(xué)會青年科學(xué)家獎; 2008年獲香港大學(xué)醫(yī)學(xué)院杰出教學(xué)獎;2012年獲香港裘槎杰出科研獎; 2013年獲香港大學(xué)杰出研究獎,2015年獲北京科學(xué)技術(shù)獎。
B細(xì)胞在免疫系統(tǒng)中執(zhí)行多重功能,包括遞呈抗原,分泌抗體和各種細(xì)胞因子等。調(diào)節(jié)性B細(xì)胞(Regulatory B cells, Bregs)是新近發(fā)現(xiàn)的一類具有免疫抑制功能的B細(xì)胞亞群,參與維持機(jī)體免疫穩(wěn)態(tài),并且在各種免疫病理過程中如自身免疫疾病、腫瘤免疫反應(yīng)、移植免疫耐受、感染及變態(tài)反應(yīng)中發(fā)揮著重要調(diào)節(jié)作用。Bregs既可以通過分泌細(xì)胞因子(IL-10、TGF-β和IL-35等)抑制免疫反應(yīng),也可以通過與靶細(xì)胞膜表面分子(FasL、 GITRL和PD-L1等)的相互作用調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答。大量的動物實驗和臨床研究發(fā)現(xiàn),Bregs的表型和功能在生理狀態(tài)和病理過程中呈現(xiàn)著多樣性。本綜述著重闡述有關(guān)Bregs表型、對靶細(xì)胞調(diào)控機(jī)制及其誘導(dǎo)分化機(jī)理的最新研究進(jìn)展,并展望Bregs的臨床應(yīng)用前景。
1Bregs的表型
B細(xì)胞在骨髓的發(fā)育過程中經(jīng)歷了陰性選擇后遷移到外周免疫器官,進(jìn)入外周淋巴器官淋巴濾泡內(nèi)的未成熟B細(xì)胞在陽性選擇下分化為成熟B細(xì)胞(又稱初始B細(xì)胞)。成熟B細(xì)胞在生發(fā)中心的抗原刺激下,發(fā)生體細(xì)胞高頻突變和抗體的親和力成熟,進(jìn)一步分化為終末階段——分泌特異性抗體的漿細(xì)胞,參與了體液免疫反應(yīng)。此外,在體內(nèi)黏膜腔中,還存在著非骨髓來源的具有自我更新能力的CD5+B1細(xì)胞。B1細(xì)胞是體內(nèi)的天然IgM主要來源,參與了固有免疫反應(yīng)。
在特定的免疫微環(huán)境中,未成熟B細(xì)胞、初始B細(xì)胞和漿細(xì)胞均可被誘導(dǎo)分化為具有免疫抑制功能的Bregs。Mauri研究組在膠原性關(guān)節(jié)炎(Collagen-induced arthritis,CIA)小鼠模型中發(fā)現(xiàn),分泌IL-10的B細(xì)胞表型是CD1d+CD21+CD23+過渡2期-邊緣區(qū)前體B細(xì)胞(T2-MZP)[1]。而Gray等[2]在研究凋亡細(xì)胞誘導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)作用中發(fā)現(xiàn),表型為CD21+CD23-的邊緣區(qū)B細(xì)胞(Marginal zone B cell)是主要分泌IL-10的B細(xì)胞亞群。Tomohiro Kurosaki和Yoshihiro Baba等發(fā)現(xiàn)CD19+CD138+漿母細(xì)胞(Plasmablasts)是實驗性自身免疫性腦膜炎(Experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)中起主要調(diào)節(jié)功能的B細(xì)胞亞群[3]。Fillatreau[4]研究組發(fā)現(xiàn)在腸道沙門氏菌(Salmonella typhimurium)感染的小鼠模型中,表型為CD19-CD138+的漿細(xì)胞(Plasma cells)是主要分泌IL-10的B細(xì)胞。腸道固有淋巴組織的IgA+PD-L1+CD138+漿細(xì)胞則參與了腫瘤免疫的過程[5]。此外,CD5+B1a細(xì)胞也具有免疫調(diào)節(jié)功能[6]。
分泌抑炎性細(xì)胞因子IL-10是Bregs的主要特征之一。研究發(fā)現(xiàn),多種不同表型的Bregs均可分泌IL-10而發(fā)揮調(diào)節(jié)功能, Tedder研究組發(fā)現(xiàn)CD1dhiCD5+B細(xì)胞是主要分泌IL-10的B細(xì)胞群,并將其命名為B10[7,8]。此外,表達(dá)共刺激分子Tim-1的B細(xì)胞在Tim-1配體的刺激下,也可分化為分泌IL-10和IL-4的Bregs[9]。而高表達(dá)PD-L1的B細(xì)胞則具有抑制抗原特異性體液免疫反應(yīng)的能力[10]。儲以微教授實驗組在實驗性自身免疫性肝炎(Experimental autoimmune hepatitis,experimental AIH)中發(fā)現(xiàn)CD11b+調(diào)節(jié)性B細(xì)胞能夠抑制CD4+T細(xì)胞的反應(yīng)[11]。Uttiya Basu等[12]在2015年通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)揭示了CD9是分泌IL-10的調(diào)節(jié)性B細(xì)胞特有的功能性標(biāo)志物。
Bregs除了分泌IL-10以外,還具有分泌其他免疫抑制性細(xì)胞因子的功能。Fillatreau研究組在2014年發(fā)現(xiàn)IgM+CD138hiTACI+CXCR4+CD1dintTim-1int漿細(xì)胞是一群具有分泌IL-10和IL-35能力的Bregs[13]。近期研究又證實CD73+B細(xì)胞也能夠通過分泌腺苷(Adenosine)介導(dǎo)不依賴于IL-10的免疫調(diào)節(jié)作用[14]。
在人體外周血中,高表達(dá)CD24和CD38的未成熟B細(xì)胞具有抑制活化T細(xì)胞的免疫調(diào)控功能[15]。而CD19+CD24hiCD27+調(diào)節(jié)性B細(xì)胞是外周血中IL-10的主要來源[16]。在人外周血中還發(fā)現(xiàn)有CD5+或者CD25hi的調(diào)節(jié)性B細(xì)胞高表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子Foxp3[17],其中CD5+的調(diào)節(jié)性B細(xì)胞也具有分泌TGF-β的能力[18]。而CD19+CD38+CD1d+IgM+CD147+的B細(xì)胞除了分泌IL-10外,也具有分泌顆粒酶B(Granzyme B)和吲哚胺2,3-雙氧化酶(Indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO)的能力[19]。此外,外周血B細(xì)胞也通過分泌TGF-β和IDO參與調(diào)節(jié)性B細(xì)胞的誘導(dǎo)分化[20]。
上述的大量研究提示Bregs具有多樣的表型;并且Bregs的表面標(biāo)志物有可能在炎癥微環(huán)境刺激的狀態(tài)下發(fā)生改變。由于Bregs在不同的病理過程中的來源和分化發(fā)育可能不同[1-5],因此在將來的研究中尋找Bregs特異性轉(zhuǎn)錄因子對理解Bregs的分化發(fā)育,并進(jìn)一步闡明其在不同生理、病理過程中的作用具有重要意義。
2Bregs的免疫調(diào)控作用
Bregs可通過分泌細(xì)胞因子和表達(dá)膜表面分子調(diào)控多種靶細(xì)胞的功能。一方面Bregs通過抑制輔助性T細(xì)胞分泌炎癥因子(IFN-γ和IL-17)、協(xié)同誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的分化、抑制樹突細(xì)胞的成熟從而抑制自身免疫病的進(jìn)程;而另一方面Bregs也可通過抑制CD8+T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的殺傷作用從而阻礙了病原體和腫瘤細(xì)胞的清除。Bregs與其靶細(xì)胞之間的相互作用是目前研究免疫調(diào)控的熱點之一,在此我們總結(jié)了有關(guān)Breg細(xì)胞調(diào)控其靶細(xì)胞功能的最新研究進(jìn)展(圖1)。
2.1CD4+輔助性T細(xì)胞(CD4+helper T cell,Th)2.1.1Th1細(xì)胞Th1細(xì)胞主要分泌IFN-γ、TNF-α等炎癥細(xì)胞因子。在自身免疫疾病的動物模型中,B細(xì)胞的缺失(包括μMT 和CD19-/-)或B細(xì)胞特異性缺失IL-10的小鼠中均存在大量的分泌IFN-γ的Th1細(xì)胞。過繼性回輸Bregs可在體內(nèi)抑制IFN-γ的分泌[21,22]。我們近期也在離體CD1d+CD5+Bregs與CD4+CD25-T細(xì)胞共培養(yǎng)實驗中,發(fā)現(xiàn)Bregs通過分泌IL-10抑制了T細(xì)胞的增殖及其釋放IFN-γ的能力,提示Bregs對輔助性T細(xì)胞有直接抑制作用[23]。在正常人外周血中,CD24hiCD38hi的Bregs也具有抑制T細(xì)胞分泌IFN-γ的能力,而在Bregs功能缺陷的病人外周血中,Th1細(xì)胞的比例顯著增加。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),Bregs除了直接抑制Th1的增殖和分泌細(xì)胞因子外,也可通過分泌IL-10抑制初始T細(xì)胞和記憶性T細(xì)胞向Th1的分化[24]。
圖1 Bregs的功能及其調(diào)控機(jī)制Fig.1 Regulatory function and molecular mechanism of B cellsNote: Proinflammatory microenvironments,such as apoptotic cell accumulation,toll-like receptor ligation and proinflammatory cytokine secretion (including IL-1β,IL-6,IL-21 and IFN-α/β,etc.) each could trigger the generation of Bregs. Then,Bregs could secret inhibitory cytokines (including IL-10,IL-35,TGF-β,Granzyme B,IDO,adenosine,etc.) and directly interact with target cells (including Th1,Th17,Tfh,DCs,macrophages,iNKT,CTL,etc.) in feedback regulation of immune response.
Bregs對CD4+輔助性T細(xì)胞的抑制作用除了通過分泌IL-10外,也可通過直接誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡來實現(xiàn)。LPS活化的Bregs膜表面高表達(dá)FasL,可直接通過膜表面Fas-FasL的結(jié)合介導(dǎo)CD4+T細(xì)胞凋亡。此外,在感染引發(fā)的肉芽腫患者(Schistosome granulomatous disease)外周血中,B1細(xì)胞表面也表達(dá)大量的FasL并且可以通過直接誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞凋亡而抑制肉芽腫發(fā)病[25]。 此外,Bregs介導(dǎo)的CD4+T細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用也依賴于CD40-CD40L結(jié)合以及活化T細(xì)胞自身分泌的IL-21。在EAE模型中,過繼性回輸CD1dhiCD5+Bregs可抑制CD4+T細(xì)胞的活化并且減緩發(fā)病進(jìn)程,而回輸CD40-/-或IL-21r-/-的CD1dhiCD5+Bregs則不具有免疫調(diào)節(jié)功能[26]。
在移植免疫耐受實驗中發(fā)現(xiàn),Bregs介導(dǎo)的免疫耐受具有抗原特異性。在小鼠器官移植模型中,向受體小鼠體內(nèi)共同過繼性回輸同源的Tim-1+Bregs和CD4+輔助性T細(xì)胞時,Bregs可以調(diào)控受體鼠中CD4+T細(xì)胞向Th1和Th2分化間的平衡,從而誘導(dǎo)移植物免疫耐受反應(yīng)。而過繼性回輸異源性的Tim-1+Bregs和CD4+輔助性T細(xì)胞則不能誘導(dǎo)受體鼠的免疫耐受[9]。
2.1.2Th17細(xì)胞在B細(xì)胞缺失(包括μMT 和CD19-/-)或B細(xì)胞特異性缺失IL-10的小鼠中誘導(dǎo)EAE發(fā)病后,脾臟和脊髓局部均聚集了大量分泌IL-17的Th17細(xì)胞。我們近期也在膠原性關(guān)節(jié)炎小鼠中發(fā)現(xiàn),過繼回輸Bregs顯著減輕了Th17細(xì)胞介導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎發(fā)病[28]。此外,進(jìn)一步的離體T-B細(xì)胞共培養(yǎng)實驗發(fā)現(xiàn),Bregs通過分泌IL-10抑制了T細(xì)胞中STAT3的磷酸化和RORγt的表達(dá),從而阻斷了初始T細(xì)胞向Th17的分化以及Th17細(xì)胞的增殖[28]。T細(xì)胞中STAT3的磷酸化與其膜表面的IL-10受體IL-10ra的表達(dá)水平密切相關(guān)。最近研究發(fā)現(xiàn),在T細(xì)胞中過表達(dá)IL-10ra的質(zhì)??烧T導(dǎo)T細(xì)胞在IL-10的刺激下分化為Th17,提示了T細(xì)胞表面的IL-10受體水平在IL-10介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)中的重要性[29]。此外,正常人外周血中的CD24hiCD38hiBregs也可直接抑制初始T細(xì)胞向Th17的分化[24]。
2.1.3濾泡輔助T細(xì)胞(Follicular T helper cell,Tfh)CD4+CXCR5+PD-1+濾泡輔助T細(xì)胞在抗原特異性體液免疫中發(fā)揮重要的作用。在B細(xì)胞缺失或B細(xì)胞特異性IL-10缺失的小鼠中,分泌IL-21的濾泡輔助T細(xì)胞顯著增多,然而濾泡輔助調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Follicular regulatory T cells,Tfr)的數(shù)量減少。研究提示MZ來源的Bregs通過分泌IL-10調(diào)控著Tfh和Tfr在二級淋巴器官的分化和遷移[30]。此外,膜表面高表達(dá)PD-L1的Bregs也能夠抑制初始T細(xì)胞向Tfh的分化。在EAE模型中的誘導(dǎo)發(fā)病前一周或者發(fā)病后一周分別進(jìn)行PD-L1hiBregs的過繼性回輸實驗,研究人員發(fā)現(xiàn)提前回輸Bregs的小鼠與發(fā)病后進(jìn)行Bregs回輸?shù)男∈笙啾?,脾臟和引流淋巴結(jié)的Tfh細(xì)胞比例顯著降低。這些結(jié)果提示Bregs在Tfh分化早期的重要作用。進(jìn)一步的離體實驗發(fā)現(xiàn)PD-L1hiBregs可以通過抑制Akt和STAT3磷酸化、增強(qiáng)STAT5磷酸化從而阻斷初始T細(xì)胞向Tfh的分化[10]。
2.2調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Regulatory T cell,Tregs)Bregs能夠維持Foxp3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的數(shù)量和功能。在B細(xì)胞缺失的μMT小鼠中,F(xiàn)oxp3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的比例也顯著下調(diào),而過繼回輸B細(xì)胞即可重塑Foxp3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的數(shù)量及其功能[31]。Bregs在體內(nèi)環(huán)境和離體分化中均具有誘導(dǎo)Treg生成的作用[32],上述研究結(jié)果也在多種疾病模型中得到證實:在EAE小鼠模型中,使用anti-CD20靶向清除B細(xì)胞也導(dǎo)致Treg細(xì)胞數(shù)量的顯著減少[33];在膠原性關(guān)節(jié)炎小鼠模型中,過繼性回輸T2-MZP Bregs亞群也可重塑B細(xì)胞缺失的受體小鼠(μMT)中的Foxp3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的數(shù)量及其功能[22]。在口服免疫耐受中, 腸系膜固有淋巴組織內(nèi)特有的CD5+Bregs通過分泌IL-10誘導(dǎo)了抗原特異的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞擴(kuò)增,從而抑制了變態(tài)反應(yīng)[34]。除此以外,Bregs誘導(dǎo)的Foxp3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞也具有向炎癥局部遷移的能力,在肺部寄生蟲感染過程中,T2-MZP Bregs亞群誘導(dǎo)了CD4+CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞向肺部的遷移,從而抑制了肺部的炎癥反應(yīng)[35]。
目前的研究已證實IL-10在Bregs維持調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的功能中至關(guān)重要。B細(xì)胞特異性缺失IL-10的小鼠中,F(xiàn)oxp3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞以及能夠分泌IL-10然而不表達(dá)Foxp3的適應(yīng)性Treg(Tr1)的細(xì)胞比例均顯著下調(diào)[21,22]。此外,細(xì)胞間的直接接觸在Bregs和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞間的相互作用中也發(fā)揮重要作用。在EAE模型中,過繼回輸IL-10-/-B細(xì)胞依舊可以重塑B細(xì)胞缺失小鼠中調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的數(shù)量,然而過繼性回輸B71.2-/-B細(xì)胞、CD80-/-B細(xì)胞或CD86-/-B細(xì)胞均僅能誘導(dǎo)出少量的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞,而使用中和抗體阻斷GITRL通路后,則不能重塑B細(xì)胞缺失小鼠中調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的數(shù)量,提示B7-CD28和GITR-GITRL通路在Breg-Treg中發(fā)揮重要作用[32]。
在移植物免疫耐受中,異源的活化B細(xì)胞可誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞向抗原特異性Foxp3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞方向分化,這個過程是依賴于CD4+T細(xì)胞膜表面的CD28、CD40以及活化B細(xì)胞膜表面的CD80/86、CD40L間的相互作用。體內(nèi)實驗也發(fā)現(xiàn)過繼回輸CD80/CD86-/-B細(xì)胞并不能重塑調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的數(shù)量和遷移功能。而離體實驗也直接觀察到T2-MZP Bregs可長時間與T細(xì)胞發(fā)生持續(xù)的接觸[31,36],進(jìn)一步揭示了細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸和膜表面分子間的相互作用在Bregs誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞分化中的重要性。
已有研究證實B1a細(xì)胞和B2細(xì)胞均能通過CD28-CD80通路誘導(dǎo)TbetlowGATA3lowFoxp3low的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞生成,這些調(diào)節(jié)性T細(xì)胞分泌大量的IL-10,在表型上更類似于適應(yīng)性Treg(regulatory type-1 T cells,Tr1),而不是天然調(diào)控Treg(natural Treg,nTreg)[37]。 然而在小鼠的胸腺局部也發(fā)現(xiàn)了一群高表達(dá)CD80、CD86和MHCⅡ分子的B細(xì)胞分布于Foxp3+nTreg周圍,并且具有促進(jìn)nTreg增殖分裂的功能。此外,Bregs也可能通過分泌TGF-β,抑制IL-6的分泌而提供了Treg誘導(dǎo)分化的微環(huán)境,提示了Bregs也參與nTreg的生成[38]。綜上所述,Bregs可以通過多種方式維持調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的數(shù)量和功能。
2.3細(xì)胞毒性T細(xì)胞(Cytotoxic T cell,CTL )目前有關(guān)Bregs與CTL細(xì)胞相互作用的研究主要集中在感染性疾病和腫瘤免疫領(lǐng)域。MZ來源的Bregs通過分泌IL-10可以抑制CTL的細(xì)胞殺傷作用及效應(yīng)性記憶細(xì)胞的生成。而靶向清除Bregs后,分泌顆粒酶的CD8+T細(xì)胞的比例顯著增高[39]。此外,在HIV感染的病人外周血中,IL-10+PD-L1+Bregs也可直接抑制HIV特異的CD8+T細(xì)胞介導(dǎo)的殺傷作用。在HIV病人外周血中靶向清除B細(xì)胞可上調(diào)CD8+T細(xì)胞比例,而使用中和抗體阻斷Bregs的IL-10和PD-L1通路也可上調(diào)CD8+T細(xì)胞的比例,提示在感染中Bregs對CTL的細(xì)胞數(shù)量和功能具有抑制作用[40]。
在腫瘤免疫反應(yīng)中,自發(fā)前列腺癌的轉(zhuǎn)基因小鼠模型(Autochthonous transgenic adenocarcinoma of the mouse prostate,TRAMP)中B細(xì)胞的缺失(Jh-/-)介導(dǎo)了具有細(xì)胞殺傷功能 CD8a+CD44hiGrzB+Ki67+CTL、功能衰竭性CD8a+CD44+PD-1+Tim-3+和CD8a+BTLAhi細(xì)胞比例的增加,并且缺失B細(xì)胞的小鼠腫瘤局部CD8+T細(xì)胞的殺傷作用顯著增強(qiáng),提示B細(xì)胞對CTL的抑制作用[5]。此外,CD19+CD21hiIL-10+Bregs通過抑制CD8+T細(xì)胞的遷移和活化,從而加速了化學(xué)試劑誘導(dǎo)的表皮乳頭瘤的發(fā)病。尚有研究發(fā)現(xiàn)Bregs可通過抑制表皮細(xì)胞分泌CCL5,從而間接地阻斷了CD8+T細(xì)胞向皮膚局部的遷移和浸潤[41]。除了對CD8+T細(xì)胞殺傷作用的調(diào)控外,Bregs也可直接誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞的免疫耐受。CD40L激活的B細(xì)胞以及轉(zhuǎn)染EBV病毒的活化B細(xì)胞均可誘導(dǎo)CD28+CD8+T細(xì)胞對二次抗原刺激發(fā)生免疫耐受,LPS活化的B細(xì)胞也可通過分泌TGF-β誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞的免疫耐受[42,43]。
2.4受體非變異性NKT細(xì)胞(Invariant natural killer T cell,iNKT)iNKT細(xì)胞表達(dá)序列保守的TCR,通過識別由CD1d遞呈的脂類和糖脂類抗原參與了固有免疫反應(yīng)。在正常人外周血中,靶向清除B細(xì)胞可引起iNKT細(xì)胞數(shù)量的減少。體外將負(fù)荷脂類抗原(α-galactosylceramide,αGalCer)的B細(xì)胞以及未經(jīng)處理的B細(xì)胞與iNKT共培養(yǎng)后,發(fā)現(xiàn)負(fù)荷αGalCer的B細(xì)胞可以顯著增強(qiáng)iNKT的細(xì)胞增殖能力。使用中和抗體阻斷CD1d通路后,B細(xì)胞誘導(dǎo)的iNKT增殖也被阻斷,提示B細(xì)胞通過CD1d分子向iNKT細(xì)胞遞呈抗原,進(jìn)而促進(jìn)iNKT的增殖。在正常人外周血中,未成熟的B細(xì)胞高表達(dá)CD1d,而CD1dhi未成熟的B細(xì)胞的細(xì)胞數(shù)與iNKT細(xì)胞數(shù)具有正相關(guān)性。體外共培養(yǎng)實驗也提示,B細(xì)胞具有擴(kuò)增iNKT細(xì)胞的能力,而未成熟的B細(xì)胞具有更強(qiáng)的誘導(dǎo)iNKT細(xì)胞擴(kuò)增的能力[44]。
此外,在系統(tǒng)性紅斑狼瘡病人的外周血中發(fā)現(xiàn)其iNKT細(xì)胞比例顯著降低,并且iNKT細(xì)胞喪失了對αGalCer和IL-2誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖的反應(yīng)性。與此同時,系統(tǒng)性紅斑狼瘡的病人外周血中的B細(xì)胞膜表面CD1d的水平也顯著下降。而在利妥昔單抗(Rituximab)重塑了Bregs的系統(tǒng)性紅斑狼瘡的病人中,B細(xì)胞膜表面恢復(fù)了CD1d的表達(dá),并伴隨著iNKT細(xì)胞數(shù)量的增加[44]。
2.5抗原遞呈細(xì)胞(Antigen presenting cell,APC)Bregs對輔助性T細(xì)胞的抑制作用部分是通過調(diào)控抗原遞呈細(xì)胞來實現(xiàn)的。過繼性回輸LPS激活的B細(xì)胞可誘導(dǎo)抗原遞呈細(xì)胞的凋亡。離體實驗發(fā)現(xiàn)CD5+Bregs通過分泌IL-10抑制了未成熟樹突細(xì)胞(Dendritic cells,DCs)分泌IL-12并阻斷了其下游介導(dǎo)的Th1分化。在杜氏利什曼原蟲感染的模型中也發(fā)現(xiàn)分泌IL-10的Bregs具有抑制DC分泌IL-12的功能[45,46]。
近期曹雪濤教授實驗室發(fā)現(xiàn)具有調(diào)節(jié)功能的DC細(xì)胞也可反向誘導(dǎo)Bregs的生成[47]。CD11bhiIalow的樹突細(xì)胞是一群不同于成熟DCs和未成熟DCs的特異的調(diào)節(jié)性DC細(xì)胞群。在離體共培養(yǎng)體系中,CD11bhiIalow調(diào)節(jié)性DC可誘導(dǎo)一群分泌IL-10的CD19hiFcγRIIbhiBregs。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)性DCs通過分泌的1型干擾素IFN-β以及膜表面的CD40L-CD40通路誘導(dǎo)Bregs的分化[47]。
漿細(xì)胞樣樹突細(xì)胞(plasmacytoid dendritic cell,pDCs)也可通過分泌1型干擾素(IFN-α)誘導(dǎo)B細(xì)胞分泌IL-10,而1型干擾素受體缺失的B細(xì)胞(IFNR-/-)則不能被誘導(dǎo)為Bregs[46]。Mauri研究組近期的研究也揭示了pDCs與Bregs之間的反饋調(diào)節(jié)關(guān)系。在正常人外周血中,靶向清除pDCs可下調(diào)分泌IL-10的Bregs的比例。而B細(xì)胞與pDCs共培養(yǎng)后,可擴(kuò)增CD24+CD38hiBregs數(shù)量,并上調(diào)Bregs分泌IL-10的水平。將B細(xì)胞與pDCs共培養(yǎng)也可增強(qiáng)B細(xì)胞對分泌IFN-γ和TNF-α的CD4+T細(xì)胞的抑制能力。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)pDCs是通過膜表面CD40L-CD40的結(jié)合以及分泌1型干擾素IFN-α將一群未成熟的B細(xì)胞誘導(dǎo)分化為Bregs的,BAFF和PD-1通路并不參與其中。此外,Bregs也通過分泌IL-10反饋性抑制pDCs細(xì)胞的IFN-α分泌,提示pDCs與Bregs之間具有相互調(diào)控的關(guān)系。而在系統(tǒng)性紅斑狼瘡病人外周血中,pDC細(xì)胞的比例顯著降低,伴隨著Bregs功能的缺失。并且從狼瘡病人外周血中分離的pDCs不能誘導(dǎo)Bregs的生成。該研究揭示了狼瘡病人中pDCs和B細(xì)胞相互調(diào)節(jié)關(guān)系的缺失[48]。
2.6巨噬細(xì)胞(Macrophage,Mφ)目前有關(guān)Bregs調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞功能的研究較少,初步發(fā)現(xiàn)在B細(xì)胞缺失(CD19-/-)的小鼠中,巨噬細(xì)胞對病原體的吞噬能力增強(qiáng)。此外,在離體共培養(yǎng)體系中,LPS誘導(dǎo)的CD1dhiCD5+Bregs也能夠抑制巨噬細(xì)胞分泌一氧化氮(Nitric oxide)、TNF-α 和IFN-γ等炎癥細(xì)胞因子。這些發(fā)現(xiàn)提示Bregs可以抑制巨噬細(xì)胞的功能[49]。
2.7自然殺傷細(xì)胞(Natural killer cell,NK)在感染和腫瘤免疫的動物模型研究中發(fā)現(xiàn)Bregs能夠抑制NK細(xì)胞的功能。在B細(xì)胞缺失的小鼠中,NK細(xì)胞的活性增強(qiáng)。而過繼性回輸野生型小鼠來源的B細(xì)胞則可抑制NK細(xì)胞的活性并且促進(jìn)腫瘤的生長。離體研究初步證實,Bregs與NK細(xì)胞的共培養(yǎng)后抑制了NK細(xì)胞分泌IFN-γ的能力[50]。此外,腫瘤組織中的Bregs也能夠通過局部誘導(dǎo)Treg的分化從而間接地抑制NK細(xì)胞浸潤[51]。
2.8B細(xì)胞(B cell)Bregs對其他B細(xì)胞亞群功能也有直接或間接的調(diào)控作用。Bregs在一過性表達(dá)IL-10后,也能夠分化為分泌IgM和IgG的漿細(xì)胞,提示Bregs可轉(zhuǎn)化為效應(yīng)性B細(xì)胞[52]。而二級淋巴器官淋巴濾泡內(nèi)的Bregs通過直接或間接的方式調(diào)控濾泡生發(fā)中心的B細(xì)胞分化。此外,在過繼性回輸Bregs的小鼠模型中發(fā)現(xiàn),血漿中Th2相關(guān)的抗體亞型IgG1的上調(diào),提示Bregs可調(diào)控B細(xì)胞免疫球蛋白的類別轉(zhuǎn)換[53]。
離體實驗則發(fā)現(xiàn)由LPS誘導(dǎo)的Bregs通過高表達(dá)FasL可直接介導(dǎo)活化的B細(xì)胞凋亡[54]。最近研究發(fā)現(xiàn)具有調(diào)節(jié)功能的過渡期B細(xì)胞可通過自分泌IL-10的方式下調(diào)自身膜表面CD86的表達(dá),從而抑制了輔助性T細(xì)胞的活化[55]。此外,Bregs也可通過抑制輔助性T細(xì)胞的功能,間接調(diào)控B細(xì)胞的活化,從而降低自身抗體水平[56]。B細(xì)胞的TLR4和CD40通路激活可誘導(dǎo)其IL-35的分泌。新近的研究已發(fā)現(xiàn),一Bregs亞群具有共同分泌IL-35和IL-10的能力。IL-35本身也具備誘導(dǎo)B細(xì)胞分泌IL-10的功能,提示這類Bregs可能通過自分泌的方式分化為共同分泌IL-35和IL-10的Bregs。 另一方面,Bregs也可能通過旁分泌的方式誘導(dǎo)初始B細(xì)胞分化為分泌IL-10的Bregs[57]。定位于腸道固有淋巴組織中分泌抑制性細(xì)胞因子IL-33的Bregs也具有誘導(dǎo)B細(xì)胞分泌IL-10的能力[58]。上述研究揭示,Bregs可以通過自分泌、旁分泌以及細(xì)胞間直接接觸等方式調(diào)控B細(xì)胞的功能。
3Bregs的誘導(dǎo)分化機(jī)制
B細(xì)胞膜表面的Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)、CD40、Tim-1、BCR和CD19及其下游信號通路的激活能誘導(dǎo)初始B細(xì)胞向Bregs方向的分化。細(xì)胞因子BAFF、IL-21、IL-6、IL-1β、IL-35、TGF-β和1型干擾素 ( IFN-α/β)也具有誘導(dǎo)Bregs分化的功能。此外,凋亡細(xì)胞和體內(nèi)特殊的微環(huán)境對Bregs的誘導(dǎo)也十分重要。
3.1Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)Toll樣受體是細(xì)胞識別模式抗原的重要分子。B細(xì)胞通過表達(dá)多種TLRs而參與了炎癥反應(yīng)、自身免疫反應(yīng)等多種病理過程[59]。研究發(fā)現(xiàn)TLR4的配體LPS, TLR9的配體CpG均可誘導(dǎo)大量分泌IL-10的Bregs。過繼回輸LPS激活的B細(xì)胞可延遲NOD小鼠的1型糖尿病發(fā)病[54]。 CpG處理的小鼠也通過誘導(dǎo)Bregs從而抑制了1型糖尿病和過敏性結(jié)膜炎的發(fā)病[60]。 此外,TLR2的配體Pam3CSK4和FSL1,TLR7的配體Imiquimod均能誘導(dǎo)B細(xì)胞分泌IL-10[61]。
進(jìn)一步的分子機(jī)制研究發(fā)現(xiàn),TLR2、TLR4和TLR9共享了下游分子MyD88。MyD88缺失的B細(xì)胞喪失了分泌IL-10的能力。野生型或MyD88-/-骨髓細(xì)胞在B細(xì)胞缺失的Jh-/-小鼠中重塑B細(xì)胞群后誘導(dǎo)EAE發(fā)病,結(jié)果顯示野生型的B細(xì)胞可減緩EAE的發(fā)病,而MyD88-/-B細(xì)胞則喪失了這一功能[62]。這些研究提示TLR4和TLR9及其下游通路的激活在Bregs功能中的重要性。
對多種TLR通路激活誘導(dǎo)的B細(xì)胞IL-10分泌的機(jī)制研究,發(fā)現(xiàn)一種非典型的IκB蛋白(IκBNS)參與了Bregs的分化。在缺失IκBNS的小鼠中,CD1d+CD5+Bregs的比例顯著下調(diào),伴隨著B細(xì)胞分泌IL-10功能的缺失以及對TLR2、TLR4、TLR7和TLR9激動劑誘導(dǎo)IL-10分泌的抵抗,提示TLR2、TLR4、TLR7和TLR9共同通過轉(zhuǎn)錄因子IκBNS介導(dǎo)B細(xì)胞的IL-10分泌[61]。此外,TLRs的激活還有可能通過調(diào)控IL-10基因位點的組蛋白乙酰化和染色質(zhì)結(jié)構(gòu),從而介導(dǎo)了IL-10基因的轉(zhuǎn)錄。
在正常人外周血中,由于B細(xì)胞膜表面低表達(dá)的TLR4水平, B細(xì)胞在LPS的刺激下僅能誘導(dǎo)分化出少量的分泌IL-10的Bregs[63]。人外周血的B細(xì)胞由于膜表面高水平的TLR9,因此CpG的刺激可誘導(dǎo)出大量分泌IL-10的Bregs[64]。然而,上述Bregs是如何參與維持人體正常的生理功能,以及在不同疾病中的功能如何,目前尚不清楚。
3.2B細(xì)胞受體(B cell receptor,BCR)BCR通路參與了B細(xì)胞的激活分化以及對抗原的識別、內(nèi)吞和遞呈。此外,BCR通路也在B細(xì)胞分泌IL-10的過程中至關(guān)重要。離體實驗使用anti-IgM 刺激B細(xì)胞可誘導(dǎo)IL-10的分泌[65]。BCR激活的B細(xì)胞胞漿內(nèi)鈣離子濃度的增加和NF-κB、 ERK、Jnk、p38、NFAT家族等信號通路的活化,其中某些通路介導(dǎo)了IL-10的分泌。在BCR激活引起了細(xì)胞外鈣離子的內(nèi)流和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣離子釋放的過程中,參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子釋放的化學(xué)感受蛋白STIM-1和STIM2也參與了B細(xì)胞IL-10的誘導(dǎo)和分泌。在B細(xì)胞特異性缺失STIM-1和STIM2 (Stim-1f/fStim2f/fMb1cre/+)的小鼠中,雖然CD1d+CD5+的Bregs的比例與野生型小鼠相比并沒有顯著的差異,但Stim-1f/fStim2f/fMb1cre/+B細(xì)胞在LPS、anti-CD40和anti-IgM的刺激下均不能誘導(dǎo)出分泌IL-10的Bregs。使用鈣調(diào)磷酸酶抑制劑環(huán)孢素A (Cyclosporine A, CsA)抑制鈣離子內(nèi)流也能在B細(xì)胞中完全阻斷LPS誘導(dǎo)的IL-10分泌,提示鈣離子通路在Bregs誘導(dǎo)分化中的重要性[66]。
3.3CD40-CD40LB細(xì)胞膜表面的CD40與其配體CD40L的結(jié)合介導(dǎo)了B細(xì)胞的激活和分化。anti-CD40抗體可延緩自發(fā)性紅斑狼瘡的小鼠(MRL-Faslpr/lpr)發(fā)病,其機(jī)制之一是通過激活CD40從而誘導(dǎo)大量過渡期 B細(xì)胞分泌IL-10[67]。在正常人外周血B細(xì)胞中,也已證實CD40激活也可誘導(dǎo)初始B細(xì)胞中STAT3通路的活化和大量的IL-10分泌[68]。
3.4T細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白分子1(T cell Ig and mucin domain-1,Tim-1)Tim-1是一種主要表達(dá)于T細(xì)胞和樹突細(xì)胞的膜表面糖蛋白,具有廣泛的免疫調(diào)節(jié)作用。近年來發(fā)現(xiàn)Tim-1也可表達(dá)于B細(xì)胞膜表面,并且Tim-1+B細(xì)胞是一群具有免疫抑制功能的Bregs。進(jìn)一步的研究提示Tim-1除了作為Bregs的表面標(biāo)志物外,也直接參與介導(dǎo)了Bregs的免疫調(diào)節(jié)功能。
Tim-1-/-小鼠呈現(xiàn)脾臟增大和多器官的炎癥細(xì)胞浸潤,伴隨著B細(xì)胞來源IL-10水平的顯著降低和輔助性T細(xì)胞(包括Th1和Th17)的增多。在T-B細(xì)胞共培養(yǎng)體系中發(fā)現(xiàn),Tim-/-B細(xì)胞不能夠調(diào)控Th17和Tregs的分化。而Tim-1抗體激活野生型B細(xì)胞的Tim-1通路后,可誘導(dǎo)出大量分泌IL-10的Bregs。此外,Tim-1-/-B細(xì)胞也不能在anti-IgM的刺激下誘導(dǎo)出分泌IL-10的Bregs,但在IL-21的刺激下可誘導(dǎo)出部分Bregs,提示了Tim-1通路在Bregs分化中的重要性[65]。
3.5B細(xì)胞活化因子(B cell-activating factor,BAFF)BAFF是腫瘤壞死因子家族的成員。近期我們的研究發(fā)現(xiàn),低劑量的BAFF可誘導(dǎo)初始B細(xì)胞分化為具有分泌IL-10能力的CD1d+CD5+Bregs。進(jìn)一步的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn),B細(xì)胞膜表面的TACI受體介導(dǎo)了BAFF誘導(dǎo)的Bregs分化,并且這群Bregs具有MZ B細(xì)胞的表型[23]。BAFF誘導(dǎo)的Bregs通過分泌IL-10抑制了CD4+T細(xì)胞的增殖。而過繼性回輸BAFF誘導(dǎo)的Bregs可減輕膠原性關(guān)節(jié)炎的發(fā)病[28],提示BAFF誘導(dǎo)的Bregs具有免疫調(diào)節(jié)功能。其他研究也證實,在健康人和慢性淋巴細(xì)胞白血病(Chronic lymphocytic leukemia,CLL) 病人的外周血B細(xì)胞中,BAFF均可通過TACI通絡(luò)誘導(dǎo)出分泌IL-10的Bregs[69]。此外,PD-L1hiBregs也可通過自身高表達(dá)BAFF的受體(BAFFR、TACI 和BCMA)從而抵抗利妥昔單抗靶向的B細(xì)胞清除作用。提示BAFF除了誘導(dǎo)Bregs分化,還具有維持Bregs存活的功能[10]。
3.6細(xì)胞因子(IL-1β、IL-6、IL-21、IL-35、TGF-β和IFN-α/β)Bregs的誘導(dǎo)分化與局部的炎癥微環(huán)境密切相關(guān),白介素家族的IL-1β、IL-6和IL-21,以及Ⅰ型干擾素家族的IFN-α和IFN-β均能誘導(dǎo)Bregs的生成:IL-1β和IL-6參與了腸道菌群誘導(dǎo)的Bregs的分化;IL-21介導(dǎo)了T細(xì)胞對Bregs的誘導(dǎo)分化;而IFN-α和IFN-β則參與了調(diào)節(jié)性樹突細(xì)胞和漿細(xì)胞樣樹突細(xì)胞對Bregs的誘導(dǎo)分化。值得注意的是多種Bregs的誘導(dǎo)方式之間存在協(xié)同作用。例如,IL-1β和IL-6的共同刺激具備更強(qiáng)的誘導(dǎo)Bregs的能力[70];而IL-21和anti-CD40共同處理也可導(dǎo)致更多IL-10分泌[19]。這些研究揭示了各種Bregs的誘導(dǎo)通路既具有其獨立性也具有相互協(xié)同作用,B細(xì)胞分化相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子也參與其中,包括IRF-4和Blimp-1[48]。
與炎癥細(xì)胞因子不同,IL-35是一種最近發(fā)現(xiàn)的具有免疫調(diào)節(jié)功能的抑制性細(xì)胞因子。在實驗性自身免疫結(jié)膜炎的小鼠模型中,注射重組蛋白IL-35可顯著抑制自身免疫反應(yīng)的進(jìn)程,并且在離體使用重組蛋白IL-35處理刺激B細(xì)胞也可通過激活STAT1和STAT3通路從而誘導(dǎo)B細(xì)胞中IL-10的分泌[57]。此外,TGF-β還參與誘導(dǎo)了腫瘤局部的PD-L1hiBregs的分化[5]。
3.7其他誘導(dǎo)方式除了用激動劑誘導(dǎo)Bregs外,也有實驗室通過對細(xì)胞的人工改造從而誘導(dǎo)出具有調(diào)節(jié)功能的B細(xì)胞。將重組了IL-10和特定抗原序列的慢病毒載體轉(zhuǎn)染靜息態(tài)的B細(xì)胞,可人工將B細(xì)胞誘導(dǎo)為識別特異抗原且具有分泌IL-10能力的Bregs,并且這些Bregs能夠抑制抗原特異性自身免疫病的進(jìn)程[71]。
3.8凋亡細(xì)胞(Apoptotic cell, AC)在正常生理條件下,機(jī)體對自身的AC具有免疫耐受,提示了AC具有誘導(dǎo)免疫耐受的能力。而將AC回輸至膠原性關(guān)節(jié)炎模型中,可減緩關(guān)節(jié)炎的發(fā)病。在離體分離純化的邊緣區(qū)B細(xì)胞、濾泡B細(xì)胞分別與CD4+T細(xì)胞共培養(yǎng)體系中加入AC,均可誘導(dǎo)出分泌IL-10的B細(xì)胞[2]。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),使用DNA酶處理的AC不具有誘導(dǎo)B細(xì)胞分泌IL-10的能力,而缺失TLR9或MyD88的B細(xì)胞在AC處理下也不能夠分泌IL-10,該研究揭示凋亡細(xì)胞中的DNA組分可通過激活B細(xì)胞的TLR9從而誘導(dǎo)了IL-10的分泌[72]。
3.9Bregs的體內(nèi)誘導(dǎo)機(jī)制在體內(nèi)正常生理狀態(tài)和疾病進(jìn)程中,Bregs呈現(xiàn)了獨特的分化方式。目前已發(fā)現(xiàn)腸道微生物群能夠誘導(dǎo)Bregs的分化,抗生素干預(yù)后的小鼠分泌IL-10的Bregs比例顯著降低。此外,野生環(huán)境中生長的小鼠與無特殊病原體(SPF)的小鼠相比,B細(xì)胞分泌IL-10的比例明顯升高,提示了腸道微生物群與Bregs功能間的相關(guān)性。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),腸道的乳酸桿菌(Lactobacillus spp.)、沙門氏菌屬(Sutterella spp.) 及克雷伯氏菌屬(Klebsiella spp.)中某些菌種通過激活腸道固有淋巴組織內(nèi)的巨噬細(xì)胞從而進(jìn)一步誘導(dǎo)了腸道引流淋巴結(jié)中Bregs的分化。而巨噬細(xì)胞來源的IL-6和IL-1β對Bregs的誘導(dǎo)十分重要[70]。
體內(nèi)Bregs的誘導(dǎo)分化通常發(fā)生在局部引流淋巴結(jié)。在EAE模型中發(fā)現(xiàn),脊髓引流淋巴結(jié)中存在大量的CD138+CD44hi分泌IL-10的Bregs。而將不具備淋巴結(jié)遷移歸巢能力的Sell-/-B細(xì)胞過繼性回輸至B細(xì)胞缺失的μMT小鼠中,重塑B細(xì)胞群后發(fā)現(xiàn)引流淋巴結(jié)的Th1和Th17細(xì)胞的比例顯著上調(diào),伴隨著EAE的加速發(fā)病。然而脾切除后的EAE小鼠中引流淋巴結(jié)的CD138+CD44hiBregs細(xì)胞比例并不受影響,提示引流淋巴結(jié)局部微環(huán)境對Bregs誘導(dǎo)分化的重要性。研究發(fā)現(xiàn),CD138+CD44hiBregs的誘導(dǎo)分化依賴于轉(zhuǎn)錄因子Blimp-1和IRF-4,而不依賴于bcl-6[3]。該研究揭示了局部引流淋巴結(jié)的免疫微環(huán)境介導(dǎo)了CD138+CD44hiBregs的誘導(dǎo)分化過程。然而,如何在體外實驗中誘導(dǎo)出具有穩(wěn)定的免疫調(diào)節(jié)功能的Bregs,尚須更深入的實驗研究去揭示Bregs誘導(dǎo)分化的分子機(jī)制。
4Bregs的臨床研究及展望
大量的研究提示Bregs數(shù)量和功能的變化參與了許多疾病的發(fā)病過程。初始B細(xì)胞是人體內(nèi)分泌IL-10的主要B細(xì)胞亞群,而在多種自身免疫疾病如多發(fā)性硬化和系統(tǒng)性紅斑狼瘡病人的外周血中,分泌IL-10的Bregs比例顯著下降,并且上述病人體內(nèi)的Bregs對靶細(xì)胞的調(diào)控作用也存在缺陷。Mauri研究組發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性紅斑狼瘡病人的Bregs缺失了活化和擴(kuò)增iNKT細(xì)胞的能力、抑制pDC分泌IFN-α的能力以及對輔助T細(xì)胞的調(diào)節(jié)能力[15,44,48]。
近期的臨床試驗發(fā)現(xiàn),靶向清除B細(xì)胞的單克隆抗體利妥昔單抗可以改善某些自身免疫疾病,如有效緩解類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎及多發(fā)性硬化病病人的臨床癥狀。利妥昔單抗可靶向清除CD20+自身反應(yīng)性B細(xì)胞,包括活化的B細(xì)胞以及記憶性B細(xì)胞,從而使得未成熟B細(xì)胞重塑了B細(xì)胞亞群,增加了具有免疫調(diào)節(jié)功能的初始B細(xì)胞比例[73]。利妥昔單抗治療后的自身免疫疾病患者外周血中,PD-L1hiBregs的比例顯著增加。此外,常用的免疫抑制劑糖皮質(zhì)激素也可誘導(dǎo)GITRL+的Bregs分化,提示Bregs亞群可能直接參與了自身免疫疾病的過程。
然而在近期有關(guān)系統(tǒng)性紅斑狼瘡的臨床研究中,利妥昔單抗的治療效果并不理想[74],發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了多個療程的系統(tǒng)性紅斑狼瘡病人對利妥昔治療產(chǎn)生抵抗,靶向清除B細(xì)胞后病人血漿的自身抗體和BAFF水平反而有上升的趨勢,提示Bregs在紅斑狼瘡中可能參與調(diào)控了髓樣細(xì)胞的BAFF分泌[75]。值得期待的是,美國FDA在2011年3月通過了首個治療系統(tǒng)性紅斑狼瘡的生物制劑藥物 Benlysta(belimumab),這種單克隆抗體通過中和BAFF從而阻斷B細(xì)胞的存活。由于低劑量的BAFF具有誘導(dǎo)Bregs的功能[23],因此,Benlysta治療后狼瘡患者體內(nèi)Bregs的數(shù)量和功能是否發(fā)生改變,從而影響疾病進(jìn)程與治療效果,尚需進(jìn)一步的臨床研究予以證實。
另外,CpG、anti-CD40、BAFF 和IFNs 等均能在離體體系中誘導(dǎo)健康人和病人的外周血B細(xì)胞分化為分泌IL-10的CD27hiCD38+Bregs,因此在難治型的重癥自身免疫病病人中,自體回輸上述Bregs的細(xì)胞療法,具備一定的理論可行性和臨床應(yīng)用前景。
除了自身免疫疾病外,Bregs也參與了移植物免疫耐受、變態(tài)反應(yīng)、腫瘤免疫反應(yīng)等多個病理過程。在慢性移植物抗宿主病(Chronic graft-versus-host disease,cGVHD)活動期病人外周血中,具有分泌IL-10能力的 CD24hiCD27+B細(xì)胞和漿母細(xì)胞的兩群Bregs比例降低,而緩解期病人的Bregs比例則恢復(fù)正常水平[76],提示Bregs也具有靶向治療移植物抗宿主病的潛能。在放化療無效和轉(zhuǎn)移性前列腺癌病人中,外周血和腫瘤局部的IgA+CD138+Bregs比例顯著增高,提示Bregs維持了腫瘤微環(huán)境、參與了腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸過程。靶向清除Bregs在腫瘤治療中也具有臨床應(yīng)用價值[5]。
綜上所述,Bregs是一群伴隨著炎癥微環(huán)境而誘導(dǎo)產(chǎn)生的反饋性免疫抑制B細(xì)胞,炎癥微環(huán)境均可誘導(dǎo)Bregs的分化,包括凋亡細(xì)胞、Toll樣受體的激活、B細(xì)胞受體的活化、膜表面分子(CD40、Tim-1)的結(jié)合以及多種炎癥細(xì)胞因子(IL-1β、IL-6、IL-21和IFN-α/β)的刺激。Bregs通過分泌IL-35、TGF-β也可誘導(dǎo)B細(xì)胞中IL-10的產(chǎn)生。Bregs具備靶向調(diào)控多種免疫細(xì)胞的功能:通過分泌TGF-β及膜表面的CD80/CD86、GITRL誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的生成;通過分泌IL-10促進(jìn)輔助性T細(xì)胞向Th2分化并且抑制其向Th1的分化;通過分泌細(xì)胞因子抑制了Th17、Tfh的分化和增殖;通過分泌Granzyme B、IDO和Adenosine等抑制樹突細(xì)胞的成熟和巨噬細(xì)胞的功能。其中pDC還具有反饋性誘導(dǎo)Bregs分化的能力。Bregs表面分子CD1d可通過遞呈脂類、糖脂類抗原從而激活和擴(kuò)增iNKT細(xì)胞。在腫瘤免疫和變態(tài)反應(yīng)中,Bregs的膜表面分子PD-L1介導(dǎo)了CTL細(xì)胞的抑制,其分泌的細(xì)胞因子IL-10抑制了NK細(xì)胞的殺傷作用。Bregs膜表面的BAFF受體TACI則介導(dǎo)了自身的分化和存活。
調(diào)節(jié)性B細(xì)胞所具有的廣泛的免疫調(diào)節(jié)功能提示了它在自身免疫疾病中的臨床應(yīng)用價值。此外,在腫瘤和感染免疫中,Bregs也可作為潛在的治療靶點。然而在目前研究中,其表面標(biāo)志物的多樣性對準(zhǔn)確區(qū)分Bregs具有較大局限性。此外,是否存在Bregs特異性的轉(zhuǎn)錄因子尚有待證實。在生理狀態(tài)和病理過程中,Bregs的免疫調(diào)節(jié)功能是瞬時出現(xiàn)還是長期存在,其產(chǎn)生和維持免疫調(diào)節(jié)功能的具體機(jī)制,以及是否參與了免疫系統(tǒng)對靶器官的直接調(diào)控,均有待進(jìn)一步研究。而近期高通量轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)的快速進(jìn)展,以及CRISPER基因編輯等研究技術(shù)的新突破,將有助于深入探討B(tài)regs的分化和功能,及闡明其在疾病發(fā)病中的作用。
參考文獻(xiàn):
[1]Evans JG,Chavez-Rueda KA,Eddaoudi A,etal.Novel suppressive function of transitional 2 B cells in experimental arthritis[J].J Immunol,2007,178(12):7868-7878.
[2]Gray M,Miles K,Salter D,etal.Apoptotic cells protect mice from autoimmune inflammation by the induction of regulatory B cells[J].Proc Natl Acad Sci USA,2007,104(35):14080-14085.
[3]Matsumoto M,Baba A,Yokota T,etal.Interleukin-10-producing plasmablasts exert regulatory function in autoimmune inflammation[J].Immunity,2014,41(6):1040-1051.
[4]Neves P,Lampropoulou V,Calderon-Gomez E,etal.Signaling via the MyD88 adaptor protein in B cells suppresses protective immunity during Salmonella typhimurium infection[J].Immunity,2010,33(5):777-790.
[5]Shalapour S,Font-Burgada J,Di Caro G,etal.Immunosuppressive plasma cells impede T-cell-dependent immunogenic chemotherapy[J].Nature,2015,521(7550):94-98.
[6]O′garra A,Chang R,Go N,etal.Ly-1 B (B-1) cells are the main source of B cell-derived interleukin 10[J].Eur J Immunol,1992,22(3):711-717.
[7]Matsushita T,Yanaba K,Bouaziz JD,etal.Regulatory B cells inhibit EAE initiation in mice while other B cells promote disease progression[J].J Clin Invest,2008,118(10):3420-3430.
[8]Yanaba K,Bouaziz JD,Haas KM,etal.A regulatory B cell subset with a unique CD1dhiCD5+phenotype controls T cell-dependent inflammatory responses[J].Immunity,2008,28(5):639-650.
[9]Ding Q,Yeung M,Camirand G,etal.Regulatory B cells are identified by expression of TIM-1 and can be induced through TIM-1 ligation to promote tolerance in mice[J].J Clin Invest,2011,121(9):3645-3656.
[10]Khan AR,Hams E,Floudas A,etal.PD-L1hi B cells are critical regulators of humoral immunity[J].Nat Commun,2015,6:5997.
[11]Liu X,Jiang X,Liu R,etal.B cells expressing CD11b effectively inhibit CD4+T-cell responses and ameliorate experimental autoimmune hepatitis in mice[J].Hepatology,2015,62(5):1563-1575.
[12]Sun J,Wang J,Pefanis E,etal.Transcriptomics identify CD9 as a marker of murine IL-10-competent regulatory B cells[J].Cell Rep,2015,13(6):1110-1117.
[13]Shen P,Roch T,Lampropoulou V,etal.IL-35-producing B cells are critical regulators of immunity during autoimmune and infectious diseases[J].Nature,2014,507(7492):366-370.
[14]Kaku H,Cheng KF,Al-Abed Y,etal.A novel mechanism of B cell-mediated immune suppression through CD73 expression and adenosine production[J].J Immunol,2014,193(12):5904-5913.
[15]Blair PA,Norea LY,Flores-Borja F,etal.CD19(+)CD24(hi)CD38(hi) B cells exhibit regulatory capacity in healthy individuals but are functionally impaired in systemic Lupus Erythematosus patients[J].Immunity,2010,32(1):129-140.
[16]Iwata Y,Matsushita T,Horikawa M,etal.Characterization of a rare IL-10-competent B-cell subset in humans that parallels mouse regulatory B10 cells[J].Blood,2011,117(2):530-541.
[17]Vadasz Z,Peri R,Eiza N,etal.The expansion of CD25 high IL-10 high FoxP3 high B regulatory cells is in association with SLE disease activity[J].J Immunol Res,2015,2015:254245.
[18]Lee JH,Noh J,Noh G,etal.Allergen-specific transforming growth factor-beta-producing CD19+CD5+regulatory B-cell (Br3) responses in human late eczematous allergic reactions to cow′s milk[J].J Interferon Cytokine Res,2011,31(5):441-449.
[19]Lindner S,Dahlke K,Sontheimer K,etal.Interleukin 21-induced granzyme B-expressing B cells infiltrate tumors and regulate T cells[J].Cancer Res,2013,73(8):2468-2479.
[20]Nouel A,Pochard P,Simon Q,etal.B-cells induce regulatory T cells through TGF-beta/IDO production in A CTLA-4 dependent manner[J].J Autoimmun,2015,59:53-60.
[21]Carter NA,Rosser EC,Mauri C.Interleukin-10 produced by B cells is crucial for the suppression of Th17/Th1 responses,induction of T regulatory type 1 cells and reduction of collagen-induced arthritis[J].Arthritis Res Ther,2012,14(1):R32.
[22]Carter NA,Vasconcellos R,Rosser EC,etal.Mice lacking endogenous IL-10-producing regulatory B cells develop exacerbated disease and present with an increased frequency of Th1/Th17 but a decrease in regulatory T cells[J].J Immunol,2011,186(10):5569-5579.
[23]Yang M,Sun L,Wang S,etal.Novel function of B cell-activating factor in the induction of IL-10-producing regulatory B cells[J].J Immunol,2010,184(7):3321-3325.
[24]Flores-Borja F,Bosma A,Ng D,etal.CD19+CD24hiCD38hi B cells maintain regulatory T cells while limiting TH1 and TH17 differentiation[J].Sci Transl Med,2013,5(173):173ra23.
[25]Lundy SK,Boros DL.Boros,Fas ligand-expressing B-1a lymphocytes mediate CD4(+)-T-cell apoptosis during schistosomal infection:induction by interleukin 4 (IL-4) and IL-10[J].Infect Immun,2002,70(2):812-819.
[26]Yoshizaki A,Miyagaki T,DiLillo DJ,etal.Regulatory B cells control T-cell autoimmunity through IL-21-dependent cognate interactions[J].Nature,2012,491(7423):264-268.
[27]Fillatreau S,Sweenie CH,McGeachy MJ,etal.B cells regulate autoimmunity by provision of IL-10[J].Nat Immunol,2002,3(10):944-950.
[28]Yang M,Deng J,Liu Y,etal.IL-10-producing regulatory B10 cells ameliorate collagen-induced arthritis via suppressing Th17 cell generation[J].Am J Pathol,2012,180(6):2375-2385.
[29]Jones LL,Alli R,Li B,etal.Differential T cell cytokine receptivity and not signal quality distinguishes IL-6 and IL-10 signaling during Th17 differentiation[J].J Immunol,2016,196(7):2973-2985.
[30]Lal G,Kulkarni N,Nakayama Y,etal.IL-10 from marginal zone precursor B cells controls the differentiation of Th17,Tfh and Tfr cells in transplantation tolerance[J].Immunol Lett,2016,170:52-63.
[31]Mann MK,Maresz K,Shriver LP,etal.B cell regulation of CD4+CD25+T regulatory cells and IL-10 via B7 is essential for recovery from experimental autoimmune encephalomyelitis[J].J Immunol,2007,178(6):3447-3456.
[32]Olkhanud PB,Damdinsuren B,Bodogai M,etal.Tumor-evoked regulatory B cells promote breast cancer metastasis by converting resting CD4(+) T cells to T-regulatory cells[J].Cancer Res,2011,71(10):3505-3515.
[33]Ray A,Basu S,Williams CB,etal.A novel IL-10-independent regulatory role for B cells in suppressing autoimmunity by maintenance of regulatory T cells via GITR ligand[J].J Immunol,2012,188(7):3188-3198.
[34]Kim AR,Kim HS,Do Kyun Kim STN,etal.Mesenteric IL-10-producing CD5(+) regulatory B cells suppress cow′s milk casein-induced allergic responses in mice[J].Sci Rep,2016,6:19685.
[35]Amu S,Saunders SP,Kronenberg M,etal.Regulatory B cells prevent and reverse allergic airway inflammation via FoxP3-positive T regulatory cells in a murine model[J].J Allergy Clin Immunol,2010,125(5):1114-1124.
[36]Chen X,Guo X,Jensen PE.Cutting edge:primary B lymphocytes preferentially expand allogeneic FoxP3+CD4 T cells[J].J Immunol,2007,179(4):2046-2050.
[37]Hsu LH,Li KP,Chu KH,etal.A B-1a cell subset induces Foxp3(-) T cells with regulatory activity through an IL-10-independent pathway[J].Cell Mol Immunol,2015,12(3):354-365.
[38]Lu FT,Yang W,Wang YH,etal.Thymic B cells promote thymus-derived regulatory T cell development and proliferation[J].J Autoimmun,2015,61:62-72.
[39]Bankoti R,Gupta K,Levchenko A,etal.Marginal zone B cells regulate antigen-specific T cell responses during infection[J].J Immunol,2012,188(8):3961-3971.
[40]Siewe B,Wallace J,Rygielski S,etal.Regulatory B cells inhibit cytotoxic T lymphocyte (CTL) activity and elimination of infected CD4 T cells after in vitro reactivation of HIV latent reservoirs[J].PLoS One,2014,9(4):e92934.
[41]Schioppa T,Moore R,Thompson RG,etal.B regulatory cells and the tumor-promoting actions of TNF-alpha during squamous carcinogenesis[J].Proc Natl Acad Sci USA,2011,108(26):10662-10667.
[42]H?llsberg P,Batra V,Dressel A,etal.Induction of anergy in CD8 T cells by B cell presentation of antigen[J].J Immunol,1996,157(12):5269-5276.
[43]Parekh VV,Prasad DVR,Banerjee PP,etal.B cells activated by lipopolysaccharide,but not by anti-Ig and anti-CD40 antibody,induce anergy in CD8+T cells:role of TGF-beta 1[J].J Immunol,2003,170(12):5897-5911.
[44]Bosma A,Abdel-Gadir A,Isenberg DA,etal.Lipid-antigen presentation by CD1d(+) B cells is essential for the maintenance of invariant natural killer T cells[J].Immunity,2012,36(3):477-490.
[45]Sun CM,Deriaud E,Leclerc C,etal.Upon TLR9 signaling,CD5+B cells control the IL-12-dependent Th1-priming capacity of neonatal DCs[J].Immunity,2005,22(4):467-477.
[46]Zhang X,Deriaud E,Jiao X,etal.Type I interferons protect neonates from acute inflammation through interleukin 10-producing B cells[J].J Exp Med,2007,204(5):1107-1118.
[47]Qian L,Qian C,Chen Y,etal.Regulatory dendritic cells program B cells to differentiate into CD19hiFcgammaIIbhi regulatory B cells through IFN-beta and CD40L[J].Blood,2012,120(3):581-591.
[48]Menon M,Blair PA,Isenberg DA,etal.A regulatory feedback between plasmacytoid dendritic cells and regulatory B cells is aberrant in systemic lupus erythematosus[J].Immunity,2016,44(3):683-697.
[49]Horikawa M,Weimer ET,DiLillo DJ,etal.Regulatory B cell (B10 Cell) expansion during Listeria infection governs innate and cellular immune responses in mice[J].J Immunol,2013,190(3):1158-1168.
[50]Inoue S,Leitner WW,Golding B,etal.Inhibitory effects of B cells on antitumor immunity[J].Cancer Res,2006,66(15):7741-7747.
[51]Zhang Y,Eliav Y,Shin S,etal.B lymphocyte inhibition of anti-tumor response depends on expansion of Treg but is independent of B-cell IL-10 secretion[J].Cancer Immunol Immunother,2013,62(1):87-99.
[52]Maseda D,Smith SH,DiLillo DJ,etal.Regulatory B10 cells differentiate into antibody-secreting cells after transient IL-10 production in vivo[J].J Immunol,2012,188(3):1036-1048.
[53]Le Texier L,Thebault P,Lavault A,etal.Long-term allograft tolerance is characterized by the accumulation of B cells exhibiting an inhibited profile[J].Am J Transplant,2011,11(3):429-438.
[54]Tian J,Zekzer D,Hanssen L,etal.Lipopolysaccharide-activated B cells down-regulate Th1 immunity and prevent autoimmune diabetes in nonobese diabetic mice[J].J Immunol,2001,167(2):1081-1089.
[55]Nova-Lamperti E,Fanelli G,Becker PD,etal.IL-10-produced by human transitional B-cells down-regulates CD86 expression on B-cells leading to inhibition of CD4(+)T-cell responses[J].Sci Rep,2016,6:20044.
[56]Mauri C,Gray D,Mushtaq N,etal.Prevention of arthritis by interleukin 10-producing B cells[J].J Exp Med,2003,197(4):489-501.
[57]Wang RX,Yu CR,Dambuza IM,etal.Interleukin-35 induces regulatory B cells that suppress autoimmune disease[J].Nat Med,2014,20(6):633-641.
[58]Sattler S,Ling GS,Xu D,etal.IL-10-producing regulatory B cells induced by IL-33 (Breg(IL-33)) effectively attenuate mucosal inflammatory responses in the gut[J].J Autoimmun,2014,50:107-122.
[59]Ma K,Li J,Fang Y,etal.Roles of B cell-Intrinsic TLR signals in systemic lupus erythematosus[J].Int J Mol Sci,2015,16(6):13084-13105.
[60]Miyazaki D,Kuo CH,Tominaga T,etal.Regulatory function of CpG-activated B cells in late-phase experimental allergic conjunctivitis[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2009,50(4):1626-1635.
[61]Miura M,Hasegawa N,Noguchi M,etal.The atypical IkappaB protein IkappaB is important for Toll-like receptor-induced interleukin-10 production in B cells[J].Immunology,2016,147(4):453-463.
[62]Lampropoulou V,Hoehlig K,Roch T,etal.TLR-activated B cells suppress T cell-mediated autoimmunity[J].J Immunol,2008,180(7):4763-4773.
[63]Vlugt L,Mlejnek E,Ozir-Fazalalikhan A,etal.CD24(hi)CD27(+) B cells from patients with allergic asthma have impaired regulatory activity in response to lipopolysaccharide[J].Clin Exp Allergy,2014,44(4):517-528.
[64]Hirotani M,Niino M,Fukazawa T,etal.Decreased IL-10 production mediated by Toll-like receptor 9 in B cells in multiple sclerosis[J].J Neuroimmunol,2010,221(1-2):95-100.
[65]Xiao S,Brooks CR,Sobel RA,etal.Tim-1 is essential for induction and maintenance of IL-10 in regulatory B cells and their regulation of tissue inflammation[J].J Immunol,2015,194(4):1602-1608.
[66]Matsumoto M,Fujii Y,Baba A,etal.The calcium sensors STIM1 and STIM2 control B cell regulatory function through interleukin-10 production[J].Immunity,2011,34(5):703-714.
[67]Blair PA,Chavez-Rueda KA,Evans JG,etal.Selective targeting of B cells with agonistic anti-CD40 is an efficacious strategy for the generation of induced regulatory T2-like B cells and for the suppression of lupus in MRL/lpr mice[J].J Immunol,2009,182(6):3492-34502.
[68]Duddy ME,Alter A,Bar-Or A.Bar-Or.Distinct profiles of human B cell effector cytokines:a role in immune regulation?[J].J Immunol,2004,172(6):3422-3427.
[69]Saulep-Easton D,Vincent FB,Quah PS,etal.The BAFF receptor TACI controls IL-10 production by regulatory B cells and CLL B cells[J].Leukemia,2016,30(1):163-172.
[70]Rosser EC,Oleinika K,Tonon S,etal.Regulatory B cells are induced by gut microbiota-driven interleukin-1beta and interleukin-6 production[J].Nat Med,2014,20(11):1334-1339.
[71]Calderón-Gómez E,Lampropoulou V,Shen P,etal.Reprogrammed quiescent B cells provide an effective cellular therapy against chronic experimental autoimmune encephalomyelitis[J].Eur J Immunol,2011,41(6):1696-1708.
[72]Miles K,Heaney J,Sibinska Z,etal.A tolerogenic role for Toll-like receptor 9 is revealed by B-cell interaction with DNA complexes expressed on apoptotic cells[J].Proc Natl Acad Sci USA,2012,109(3):887-892.
[73]Duddy M,Niino M,Adatia F,etal.Distinct effector cytokine profiles of memory and naive human B cell subsets and implication in multiple sclerosis[J].J Immunol,2007,178(10):6092-6099.
[74]Beckwith H,Lightstone L.Rituximab in systemic lupus erythematosus and lupus nephritis[J].Nephron Clin Pract,2014,128(3-4):250-254.
[75]Ehrenstein MR,Wing C,Wing C.The BAFFling effects of rituximab in lupus:danger ahead?[J].Nat Rev Rheumatol,2016,12(6):367-372.
[76]Khoder A,Sarvaria A,Alsuliman A,etal.Regulatory B cells are enriched within the IgM memory and transitional subsets in healthy donors but are deficientin chronic GVHD[J].Blood,2014,124(13):2034-2045.
[收稿2016-03-31]
(編輯倪鵬)
doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.07.001
中圖分類號R392
文獻(xiàn)標(biāo)志碼A
文章編號1000-484X(2016)07-0929-010
①本文為國家自然科學(xué)基金(81373195;91442116)和科技部973項目(2014CB541904)。