王剛
·專家論壇·
銀屑病免疫學(xué)研究新進(jìn)展
王剛
銀屑病免疫學(xué)是近年研究活躍的領(lǐng)域,進(jìn)展迅速,不僅加深了對(duì)銀屑病發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí),還有力地推動(dòng)了銀屑病靶向治療的快速發(fā)展。在固有免疫方面,角質(zhì)形成細(xì)胞(KC)和樹突細(xì)胞(DC)是主要的細(xì)胞成分,介導(dǎo)銀屑病發(fā)病的起始環(huán)節(jié);而T細(xì)胞則仍然代表著適應(yīng)性免疫反應(yīng)中的主要角色,在銀屑病發(fā)病的多個(gè)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用[1]。各種細(xì)胞成分通過(guò)一系列細(xì)胞因子等炎癥介質(zhì),介導(dǎo)免疫通路,形成級(jí)聯(lián)放大和惡性循環(huán),最終導(dǎo)致銀屑病病理改變的發(fā)生。
1.角質(zhì)形成細(xì)胞:KC受到多種危險(xiǎn)信號(hào)的刺激可以產(chǎn)生抗菌肽LL-37、防御素、S100蛋白等固有免疫效應(yīng)分子,啟動(dòng)免疫應(yīng)答;而KC分泌多種趨化因子則可促進(jìn)中性粒細(xì)胞、T細(xì)胞等向皮膚遷移,是銀屑病發(fā)病機(jī)制中的重要環(huán)節(jié)[1-2]。
皮膚損傷可能是激活KC啟動(dòng)免疫反應(yīng)的重要因素。受到損傷刺激的KC會(huì)產(chǎn)生高水平的趨化因子CCL20,趨化招募髓樣樹突細(xì)胞(mDC)和Th17細(xì)胞到皮損局部[1,3]。皮膚感染也會(huì)活化免疫通路,促進(jìn)局部的KC合成腫瘤壞死因子α(TNF-α)及干擾素α(IFN-α)。不同的細(xì)胞因子作用于KC可能造成不同的下游反應(yīng):TNF誘導(dǎo)KC表達(dá)CCL20和CXCL8等趨化因子,趨化招募中性粒細(xì)胞;IFN-γ誘導(dǎo)KC表達(dá)CXCL10和CXCL11,趨化Th1細(xì)胞,同時(shí)還促進(jìn)KC表達(dá)Mx-1和胸腺基質(zhì)淋巴生成素(TSLP),促進(jìn) Th2 細(xì)胞免疫反應(yīng)[4-5];IL-17 主要誘導(dǎo)KC合成抗微生物肽;而IL-22是導(dǎo)致KC過(guò)度增殖的主要因素[2,4,6]。
近年發(fā)現(xiàn),角蛋白具有重要的免疫學(xué)活性。在銀屑病皮損部位高表達(dá)的角蛋白17(K17)分子一方面可以促進(jìn)KC產(chǎn)生趨化因子等免疫活性分子,另一方面,K17分子還擁有多個(gè)T細(xì)胞表位,能夠特異性地刺激銀屑病患者的T細(xì)胞活化,形成相互促進(jìn)的環(huán)路,在銀屑病病變的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用[7]。
2.T細(xì)胞:T細(xì)胞可以通過(guò)表達(dá)淋巴細(xì)胞抗原(CLA)與真皮微靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的E選擇素相互作用向皮膚歸巢。成人外周循環(huán)中約10%的T細(xì)胞表達(dá)CLA,可分化成為皮膚歸巢T細(xì)胞。此外,皮膚局部也存在CLA+皮膚定植的記憶性T細(xì)胞,這群細(xì)胞在皮膚局部發(fā)揮免疫監(jiān)視作用[1,8-9]。
銀屑病皮損可見大量T細(xì)胞浸潤(rùn),其主要表型是CD3+CD2+CD45RO+CLA+,這群細(xì)胞還高表達(dá)CD25(細(xì)胞活化標(biāo)志物)、HLA-DR 和 CD27[10]。這些T細(xì)胞依其分泌的主要細(xì)胞因子不同(IFN-γ、IL-17或 IL-22),分別被定義為 Th1、Th17 和 Th22 細(xì)胞[1]。銀屑病皮損也存在CD8+T細(xì)胞,其分泌細(xì)胞因子的格局與Th細(xì)胞相似,因此相應(yīng)地被分別命名為Tc1、Tc17和Tc22。近期研究發(fā)現(xiàn),γδT細(xì)胞和固有淋巴樣細(xì)胞(ILC)也會(huì)通過(guò)產(chǎn)生IL-17參與銀屑病發(fā)?。?1-12]。鑒于多種分泌IL-17的T細(xì)胞亞群在銀屑病發(fā)病中都發(fā)揮重要作用,因此有學(xué)者將這些細(xì)胞統(tǒng)一稱為 T17 細(xì)胞[13]。
以往的研究認(rèn)為,銀屑病皮損局部IL-17的主要來(lái)源是αβT細(xì)胞,然而,近期研究發(fā)現(xiàn),銀屑病患者和小鼠模型的皮損均存在產(chǎn)生IL-17的γδT細(xì)胞[11]。與正常皮膚相比,銀屑病皮損中 CD3+γδTCR+T細(xì)胞數(shù)量明顯增多[14]。此外,外周血中的CLA+CCR6+γδT細(xì)胞也可以產(chǎn)生IL-17A,同時(shí)分泌TNF和 IFN-γ 刺激 KC 活化[15]。因此,αβT 細(xì)胞和 γδT細(xì)胞都會(huì)作為T17效應(yīng)細(xì)胞參與銀屑病發(fā)病。
調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)是具有免疫調(diào)節(jié)作用的T細(xì)胞亞群,在誘導(dǎo)免疫耐受、維持免疫穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用[1]。銀屑病患者Treg免疫抑制功能低下,推測(cè)可能是導(dǎo)致銀屑病免疫炎癥反應(yīng)持續(xù)存在的關(guān)鍵因素[16-17]。
3.樹突細(xì)胞:在皮膚的DC主要包括表皮Langerhans細(xì)胞(LC)和真皮的DC,后者包括mDC和漿細(xì)胞樣DC(pDC)。DC可以分泌產(chǎn)生多種炎癥因子及趨化因子,趨化、活化T細(xì)胞等炎細(xì)胞,促進(jìn)銀屑病的發(fā)生發(fā)展[18]。近期研究發(fā)現(xiàn),和正常皮膚及非皮損相比,銀屑病皮損區(qū)的CD11c+髓樣DC數(shù)量增加30倍,主要是以炎癥性的BDCA-1-DC亞群為主,而非皮膚定植的BDCA-1+DC[19]。銀屑病經(jīng)過(guò)有效治療后,皮損區(qū)的炎癥性BDCA-1-DC數(shù)量則明顯減少。
LC是定植在表皮的DC亞群,其特征是胞質(zhì)內(nèi)含有大量的Birbeck顆粒,具有較強(qiáng)的吞噬功能。LC的特異性標(biāo)記物是 CD1a+Langerin(CD207)+,其主要功能是吞噬攝取抗原,并遷移到局部引流淋巴結(jié)將抗原提呈給T細(xì)胞[1]。LC在銀屑病發(fā)病中的作用尚不清楚,有些研究結(jié)果甚至相互矛盾。銀屑病早期皮損LC的遷移率降低[20-21],而TNF-α阻斷劑(阿達(dá)木單抗或依那西普)和抗p40抗體(優(yōu)特克單抗)治療后能夠明顯促進(jìn)非皮損區(qū)LC的遷移[22]。盡管LC遷移率降低在銀屑病發(fā)病中的意義尚不清楚,但推測(cè)可能會(huì)影響皮膚局部免疫微環(huán)境中抗原的敏感性,進(jìn)而影響皮膚免疫應(yīng)答。
4.中性粒細(xì)胞:中性粒細(xì)胞是參與機(jī)體早期防御反應(yīng)的主要免疫細(xì)胞,其胞內(nèi)含有大量的抗微生物肽[1]。中性粒細(xì)胞可以分泌產(chǎn)生胞外誘捕網(wǎng)(NET)促進(jìn)炎癥反應(yīng),其主要成分包括DNA和大量的抗微生物肽。研究證明,NET參與多種疾病自身免疫性損傷[23]。在銀屑病皮損表皮組織可見中性粒細(xì)胞浸潤(rùn),并可檢測(cè)到中性粒細(xì)胞趨化因子表達(dá),例如,CXCL1、CXCL2和 CXCL8/IL-8。銀屑病皮損局部存在核酸物質(zhì)及彈力蛋白酶,提示中性粒細(xì)胞NET可能參與發(fā)病。此外,中性粒細(xì)胞還可能通過(guò)表達(dá)IL-17參與銀屑病的發(fā)病過(guò)程[24]。
5.其他細(xì)胞成分:巨噬細(xì)胞的主要功能是吞噬清除凋亡細(xì)胞及細(xì)胞碎片,在組織重塑中發(fā)揮重要作用。在正常皮膚,CD163作為血紅蛋白/珠蛋白清道夫受體,在組織中多數(shù)成熟的巨噬細(xì)胞表面表達(dá),是巨噬細(xì)胞最重要的標(biāo)志物[25]。和非皮損區(qū)相比,銀屑病皮損區(qū)的巨噬細(xì)胞數(shù)量增加3倍[26]。目前研究認(rèn)為,巨噬細(xì)胞可能通過(guò)分泌炎癥因子參與銀屑病發(fā)病,但是其在銀屑病中具體功能尚不清楚。
NK細(xì)胞是CD56+CD16+天然殺傷細(xì)胞,其主要功能是以非MHC限制性的方式殺傷腫瘤細(xì)胞及病毒感染細(xì)胞。研究表明,NK細(xì)胞可以通過(guò)分泌炎癥因子如 IFN-γ、TNF 和 IL-22 等參與銀屑病發(fā)?。?]。NKT細(xì)胞是一群異質(zhì)性的固有免疫細(xì)胞,其同時(shí)表達(dá)NK細(xì)胞和T細(xì)胞的標(biāo)志物。NKT細(xì)胞可能通過(guò)分泌IFN-γ等炎癥因子參與銀屑病發(fā)病。CD1d作為NKT細(xì)胞刺激配體,在銀屑病皮損表皮大量表達(dá),提示其與銀屑病的相關(guān)性[27]。
肥大細(xì)胞可能通過(guò)釋放細(xì)胞因子等方式參與銀屑病的發(fā)?。怀衫w維細(xì)胞的作用近年也受到一定的關(guān)注,有研究發(fā)現(xiàn),成纖維細(xì)胞與γδT細(xì)胞的相互作用是后者產(chǎn)生IL-17等細(xì)胞因子的重要環(huán)節(jié),可能影響著銀屑病發(fā)生發(fā)展的整個(gè)過(guò)程[28]。
1.銀屑病發(fā)病啟動(dòng)階段的免疫通路:銀屑病發(fā)病存在很多誘因,例如創(chuàng)傷、感染和藥物等。因此很難明確銀屑病患者個(gè)體發(fā)病的啟動(dòng)因素。米奎莫特(Toll樣受體7激動(dòng)劑)主要通過(guò)激活DC,進(jìn)而激活I(lǐng)L-23/T17軸誘導(dǎo)銀屑病模型。因此,Toll樣受體激活可能是啟動(dòng)銀屑病免疫炎癥通路相關(guān)基因表達(dá)的關(guān)鍵因素。
Gilliet和Lande研究表明,銀屑病發(fā)病的啟動(dòng)與Toll樣受體密切相關(guān)。當(dāng)外界誘因?qū)е缕つw損傷時(shí),KC可以防御性產(chǎn)生LL-37,與DNA形成復(fù)合物,通過(guò)Toll樣受體9激活pDC,同時(shí)LL-37/RNA復(fù)合物還可與Toll樣受體7結(jié)合,激活pDC[29]。活化的DC分泌I型IFN,例如IFN-α和IFN-β,進(jìn)一步激活mDC。此外,LL-37/RNA復(fù)合物還可以與Toll樣受體8結(jié)合,直接激活mDC。銀屑病皮損的中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)提供的DNA可能在銀屑病啟動(dòng)階段發(fā)揮重要作用。
2.銀屑病免疫機(jī)制中的惡性環(huán)路:mDC通過(guò)分泌IL-23和IL-12刺激T細(xì)胞活化,而免疫反應(yīng)被啟動(dòng)后,銀屑病發(fā)病機(jī)制的中心環(huán)節(jié)就是IL-23刺激T17細(xì)胞增殖、分化、存活,并分泌產(chǎn)生IL-17。IL-23由兩條鏈組成,包括p19和p40,其中p40也是組成IL-12的重要單位。在銀屑病皮損IL-23主要來(lái)源于BDCA-1-炎癥性DC、BDCA-1+皮膚定植DC 和巨噬細(xì)胞[30]。
KC和mDC參與免疫環(huán)路的放大。T細(xì)胞活化后產(chǎn)生多種炎癥因子,刺激KC表達(dá)炎癥相關(guān)分子,刺激T細(xì)胞進(jìn)一步活化,最終形成惡性免疫環(huán)路,導(dǎo)致T細(xì)胞持續(xù)活化,銀屑病遷延不愈。已有證據(jù)顯示,Th1細(xì)胞活化后產(chǎn)生IFN-γ等炎癥因子,刺激KC和mDC表達(dá)分泌CXCL9、CXCL10和 CXCL11等T細(xì)胞趨化因子[1],進(jìn)一步招募趨化Th1細(xì)胞到皮損局部,通過(guò)這樣的循環(huán)不斷放大免疫炎癥反應(yīng)。
3.參與銀屑病發(fā)病的關(guān)鍵細(xì)胞因子:IL-17是導(dǎo)致銀屑病發(fā)生的重要炎癥因子之一。研究發(fā)現(xiàn),利用抗CD3/CD28抗體或者PMA/離子霉素可刺激銀屑病皮損T細(xì)胞產(chǎn)生大量IL-17,但是健康人皮膚的T細(xì)胞受到相同刺激后則不產(chǎn)生IL-17?;虮磉_(dá)譜芯片分析結(jié)果也表明,IL-17的下游基因在銀屑病KC明顯高表達(dá)[31]。利用藥物阻斷或中和IL-17A或者IL-17受體亞單位能夠使80%銀屑病患者的病情及病理表型得到明顯緩解。這項(xiàng)研究提示,Th17/IL-17可能是導(dǎo)致銀屑病發(fā)病最重要的T細(xì)胞亞群[1-2]。
Chiricozzi等[32]利用三維皮膚培養(yǎng)模型發(fā)現(xiàn),IL-17可以刺激表皮上調(diào)表達(dá)419個(gè)基因和下調(diào)表達(dá)216個(gè)基因。IL-17可以穩(wěn)定趨化因子mRNA,例如CXCL1;IL-17與TNF在一系列免疫炎癥反應(yīng)中具有協(xié)同作用。IL-17還可誘導(dǎo)銀屑病皮損IL-19和IL-36γ的表達(dá),進(jìn)而導(dǎo)致角質(zhì)形成細(xì)胞過(guò)度增殖[1]。
TNF-α在銀屑病發(fā)病中的作用是多方面的。多種細(xì)胞都可以產(chǎn)生TNF-α,包括KC、T細(xì)胞和BDCA-1-炎性 DC[2,18]。研究發(fā)現(xiàn),接受依那西普(TNF-α拮抗劑)治療的銀屑病患者,皮損處的DC表達(dá)共刺激分子水平降低。體外實(shí)驗(yàn)也證明,依那西普可以下調(diào)DC表達(dá)成熟相關(guān)分子及共刺激分子,包括CD86、HLA-DR和 CD11c,進(jìn)而導(dǎo)致其刺激活化T細(xì)胞能力降低。因此,TNF-α的關(guān)鍵作用是促進(jìn)抗原提呈細(xì)胞功能,而阻斷TNF-α能夠明顯抑制DC和T細(xì)胞相互作用[13]。此外,TNF-α還可以促進(jìn)DC合成IL-23,而阻斷TNF-α能夠明顯抑制IL-23/T17 細(xì)胞軸[1,26]。
IFN-γ在銀屑病皮損及外周血中均可見大量表達(dá),而治療后則明顯下降。研究發(fā)現(xiàn),IFN-γ可能調(diào)控銀屑病皮損近400個(gè)基因的表達(dá)。然而,IFN-γ參與銀屑病發(fā)病的具體機(jī)制尚不清楚。利用中和抗體直接阻斷IFN-γ并不能明顯改善銀屑病患者病情,表明IFN-γ可能不能直接影響銀屑病慢性皮損形成。最新的觀點(diǎn)認(rèn)為,IFN-γ的主要功能可能是在銀屑病皮損發(fā)生的早期活化抗原提呈細(xì)胞[2]。
銀屑病的免疫學(xué)研究非常活躍,也越來(lái)越深入。基于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的重要細(xì)胞或分子機(jī)制,產(chǎn)生了一系列靶向治療策略,在臨床實(shí)踐中取得了很大的成功。今后一個(gè)時(shí)期,免疫學(xué)研究仍將是探索銀屑病的熱點(diǎn)領(lǐng)域。免疫紊亂是如何啟動(dòng)的?是否存在致病相關(guān)的自身抗原?不同免疫細(xì)胞或細(xì)胞亞群各自扮演什么角色?免疫炎癥反應(yīng)為何持續(xù)存在?對(duì)這些問題的回答將把我們對(duì)銀屑病的認(rèn)識(shí)推上新的高度。
[1]Lowes MA,Suárez-Fari?as M,Krueger JG.Immunology of psoriasis[J].Annu Rev Immunol,2014,32:227-255.
[2]Baliwag J,Barnes DH,Johnston A.Cytokines in psoriasis[J/OL].Cytokine,2015,pii:S1043-4666(14)00628-0.http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term =Baliwag+J+Barnes+DH +Johnston+A.[published online ahead of print Jan 10,2015].
[3]Martin DA,Towne JE,Kricorian G,et al.The emerging role of IL-17 in the pathogenesis of psoriasis:preclinical and clinical findings[J].J Invest Dermatol,2013,133(1):17-26.
[4]Nograles KE,Zaba LC,Guttman-Yassky E,et al.Th17 cytokines interleukin(IL)-17 and IL-22 modulate distinct inflammatory and keratinocyte-response pathways[J].Br J Dermatol,2008,159(5):1092-1102.
[5]Takai T.TSLP expression:cellular sources,triggers,and regulatory mechanisms[J].Allergol Int,2012,61(1):3-17.
[6]Eyerich S,Eyerich K,Pennino D,et al.Th22 cells represent a distinct human T cell subset involved in epidermal immunity and remodeling[J].J Clin Invest,2009,119(12):3573-3585.
[7]Jin L,Wang G.Keratin 17:a critical player in the pathogenesis of psoriasis[J].Med Res Rev,2014,34(2):438-454.
[8]Tay SS,Roediger B,Tong PL,et al.The skin-resident immune network[J].Curr Dermatol Rep,2013,3:13-22.
[9]Egawa G,Kabashima K.Skin as a peripheral lymphoid organ:revisiting the concept of skin-associated lymphoid tissues [J].J Invest Dermatol,2011,131(11):2178-2185.
[10]Di Meglio P,Perera GK,Nestle FO.The multitasking organ:recent insights into skin immune function [J].Immunity,2011,35(6):857-869.
[11]Cai Y,Fleming C,Yan J.New insights of T cells in the pathogenesis of psoriasis[J].Cell Mol Immunol,2012,9(4):302-309.
[12]Spits H,Cupedo T.Innate lymphoid cells:emerging insights in development,lineage relationships,and function [J].Annu Rev Immunol,2012,30:647-675.
[13]Lowes MA,Russell CB,Martin DA,et al.The IL-23/T17 pathogenic axis in psoriasis is amplified by keratinocyte responses[J].Trends Immunol,2013,34(4):174-181.
[14]Cai Y,Shen X,Ding C,et al.Pivotal role of dermal IL-17-producing γδ T cells in skin inflammation[J].Immunity,2011,35(4):596-610.
[15]Laggner U,Di Meglio P,Perera GK,et al.Identification of a novel proinflammatory human skin-homing Vγ9Vδ2 T cell subset with a potential role in psoriasis[J].J Immunol,2011,187(5):2783-2793.
[16]Goodman WA,Cooper KD,McCormick TS.Regulation generation:the suppressive functions of human regulatory T cells[J].Crit Rev Immunol,2012,32(1):65-79.
[17]Palmer MT,Weaver CT.Autoimmunity:increasing suspects in the CD4+T cell lineup[J].Nat Immunol,2010,11(1):36-40.
[18]Haniffa M,Gunawan M,Jardine L.Human skin dendritic cells in health and disease[J].J Dermatol Sci,2015,77(2):85-92.
[19] Johnson-Huang LM,McNutt NS,Krueger JG,et al.Cytokineproducing dendritic cells in the pathogenesis of inflammatory skin diseases[J].J Clin Immunol,2009,29(3):247-256.
[20]H?nsel A,Günther C,Ingwersen J,et al.Human slan (6-sulfo LacNAc)dendritic cells are inflammatory dermal dendritic cells in psoriasis and drive strong TH17/TH1 T-cell responses [J].J Allergy Clin Immunol,2011,127(3):787-794.
[21] Shaw FL,Cumberbatch M,Kleyn CE,et al.Langerhans cell mobilization distinguishes between early-onset and late-onset psoriasis[J].J Invest Dermatol,2010,130(7):1940-1942.
[22]ShawFL,MellodyKT,OgdenS,etal.Treatment-relatedrestoration of Langerhans cell migration in psoriasis[J].J Invest Dermatol,2014,134(1):268-271.
[23]Knight JS,Carmona-Rivera C,Kaplan MJ.Proteins derived from neutrophil extracellular traps may serve as self-antigens and mediate organ damage in autoimmune diseases[J].Front Immunol,2012,3:380.
[24]Lin AM,Rubin CJ,Khandpur R,et al.Mast cells and neutrophils release IL-17 through extracellular trap formation in psoriasis[J].J Immunol,2011,187(1):490-500.
[25]McGovern N,Schlitzer A,Gunawan M,et al.Human dermal CD14+cells are a transient population of monocyte-derived macrophages[J].Immunity,2014,41(3):465-477.
[26]Mease PJ.Inhibition of interleukin-17,interleukin-23 and the TH17 cell pathway in the treatment of psoriatic arthritis and psoriasis[J].Curr Opin Rheumatol,2015,27(2):127-133.
[27]Harden JL,Johnson-Huang LM,Chamian MF,et al.Humanized anti-IFN-γ (HuZAF)in the treatment of psoriasis[J].J Allergy Clin Immunol,2015,135(2):553-556.
[28]Ha HL,Wang H,Pisitkun P,et al.IL-17 drives psoriatic inflammation via distinct,target cell-specific mechanisms[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2014,111(33):E3422-E3431.
[29]Massot B,Michel ML,Diem S,et al.TLR-induced cytokines promote effective proinflammatory natural Th17 cell responses[J].J Immunol,2014,192(12):5635-5642.
[30]ZabaLC,Fuentes-DuculanJ,EungdamrongNJ,etal.Identification of TNF-related apoptosis-inducing ligand and other molecules that distinguish inflammatory from resident dendritic cells in patients with psoriasis[J].J Allergy Clin Immunol,2010,125 (6):1261-1268.
[31] Suárez-Fari?as M,Lowes MA,Zaba LC,et al.Evaluation of the psoriasis transcriptome across different studies by gene set enrichment analysis(GSEA)[J].PLoS One,2010,5(4):e10247.
[32]Chiricozzi A,Nograles KE,Johnson-Huang LM,et al.IL-17 induces an expanded range of downstream genes in reconstituted human epidermis model[J].PLoS One,2014,9(2):e90284.
10.3760/cma.j.issn.0412-4030.2015.04.001
國(guó)家自然科學(xué)基金(81430073、81171494)
710032西安,第四軍醫(yī)大學(xué)西京皮膚醫(yī)院
王剛,Email:xjwgang@fmmu.edu.cn
2015-02-02)
(本文編輯:顏艷)