角質(zhì)形成細(xì)胞抗原提呈功能的研究進(jìn)展

郝軍峰 晉亮 王剛

角質(zhì)形成細(xì)胞抗原提呈功能的研究進(jìn)展

郝軍峰 晉亮 王剛

角質(zhì)形成細(xì)胞不僅形成機(jī)體的物理屏障，同時(shí)具有重要的免疫功能。角質(zhì)形成細(xì)胞在一些疾病狀態(tài)下或者直接受到干擾素γ等細(xì)胞因子的刺激后，可以表達(dá)抗原提呈相關(guān)分子，如主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ、細(xì)胞間黏附分子1等，同時(shí)主要組織相容性復(fù)合體Ⅰ也會(huì)發(fā)生改變。有研究表明，活化后的角質(zhì)形成細(xì)胞可以加工并提呈內(nèi)源性或外源性抗原，進(jìn)一步活化抗原特異性T淋巴細(xì)胞。角質(zhì)形成細(xì)胞的這一功能對(duì)闡明相關(guān)皮膚病的發(fā)病機(jī)制及作出針對(duì)性的靶向治療具有重要意義。但同經(jīng)典的抗原提呈細(xì)胞相比，角質(zhì)形成細(xì)胞發(fā)揮抗原提呈功能可能還存在著一定的局限性。

角蛋白細(xì)胞；抗原呈遞；T淋巴細(xì)胞；主要組織相容性復(fù)合物；細(xì)胞黏附分子

皮膚是機(jī)體最大的器官，同時(shí)也是最大的免疫器官，既能夠發(fā)揮固有免疫應(yīng)答又可以發(fā)揮適應(yīng)性免疫應(yīng)答［1］。角質(zhì)形成細(xì)胞作為皮膚表皮的主要組成細(xì)胞，是皮膚免疫系統(tǒng)重要的組成部分。研究表明，角質(zhì)形成細(xì)胞可以在免疫應(yīng)答過(guò)程中起抗原提呈作用，其表面可以表達(dá)專職抗原提呈細(xì)胞所特有的分子，而且可以進(jìn)一步活化抗原特異性T淋巴細(xì)胞。這對(duì)于角質(zhì)形成細(xì)胞被活化的相關(guān)皮膚病發(fā)病機(jī)制的研究非常重要。

1 角質(zhì)形成細(xì)胞在特定條件下表達(dá)主要組織相容性復(fù)合體（MHC）Ⅱ和細(xì)胞間黏附分子（ICAM）1

1.1 角質(zhì)形成細(xì)胞在直接受到某些細(xì)胞因子刺激時(shí)的表達(dá)：角質(zhì)形成細(xì)胞在受到細(xì)胞因子，如干擾素（IFN）γ刺激后會(huì)表達(dá)專職抗原提呈細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞表面所特有的膜分子MHC-Ⅱ、ICAM-1 等［2-3］。Zhou 等［4］觀察到刺激后角質(zhì)形成細(xì)胞膜表面MHC-Ⅰ的表達(dá)較刺激前增加。上述改變?yōu)榻琴|(zhì)形成細(xì)胞發(fā)揮抗原提呈提供了必備條件。Sch?nefuss等［5］研究發(fā)現(xiàn)，組織蛋白酶S參與了角質(zhì)形成細(xì)胞的分化及MHC介導(dǎo)的抗原提呈，作者將組織蛋白酶S特異性抑制后，IFN-γ刺激人永生角質(zhì)形成細(xì)胞引起的MHC-Ⅱ的增高在很大程度上被減弱。作為抗原提呈細(xì)胞活化T淋巴細(xì)胞的共刺激分子CD80、CD86，角質(zhì)形成細(xì)胞在受到IFN-γ、葡萄球菌內(nèi)毒素B、脂多糖、糖皮質(zhì)激素、白細(xì)胞介素2、4等刺激下均不會(huì)出現(xiàn) CD80、CD86 的變化［6］。

1.2 角質(zhì)形成細(xì)胞在疾病狀態(tài)下的表達(dá)：研究者們?cè)谕怅幧掀?nèi)瘤變、淋巴細(xì)胞血管炎、紅斑狼瘡、硬斑病、白癜風(fēng)、線狀苔蘚、皮膚T細(xì)胞淋巴瘤、過(guò)敏性接觸性皮炎、銀屑病等疾病表皮的角質(zhì)形成細(xì)胞上觀察到 MHC-Ⅱ和（或）ICAM-1 的表達(dá)［7-8］。另有人觀察到中毒性表皮壞死松解癥的角質(zhì)形成細(xì)胞MHC-Ⅰ表達(dá)增高［9］。外陰上皮內(nèi)瘤變及外陰癌的角質(zhì)形成細(xì)胞MHC-Ⅰ表達(dá)降低［10］。說(shuō)明角質(zhì)形成細(xì)胞膜分子的改變所引起的抗原提呈在上述疾病的發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮了作用。

作者單位：710032西安，第四軍醫(yī)大學(xué)西京皮膚醫(yī)院

2 活化的角質(zhì)形成細(xì)胞可以活化抗原特異性CD4+T淋巴細(xì)胞

Sharlow等［11］推測(cè)，表皮角質(zhì)形成細(xì)胞可能通過(guò)吞噬黑素進(jìn)而傳遞給周圍的黑素小體，認(rèn)為角質(zhì)形成細(xì)胞可能發(fā)揮了吞噬功能。體外實(shí)驗(yàn)方面，Black等［6］研究證實(shí)了活化的角質(zhì)形成細(xì)胞具備這一功能，作者用經(jīng)和未經(jīng)IFN-γ刺激的角質(zhì)形成細(xì)胞與熒光乳膠珠過(guò)夜共孵育，發(fā)現(xiàn)在刺激組細(xì)胞的胞質(zhì)中檢測(cè)到了乳膠珠，未刺激組沒(méi)有檢測(cè)到乳膠珠。緊接著作者分別通過(guò)對(duì)角質(zhì)形成細(xì)胞表面的MHC-Ⅱ分子加載肽段或?qū)⒔琴|(zhì)形成細(xì)胞與抗原蛋白共孵育，體外刺激特異性識(shí)別該MHCⅡ-肽段復(fù)合物的CD4+T淋巴細(xì)胞系，最終導(dǎo)致后者活化，這一過(guò)程可以被氯喹抑制，這一特異性抑制說(shuō)明了角質(zhì)形成細(xì)胞加工外源性的蛋白是通過(guò)內(nèi)體途徑，即外源性抗原加工途徑完成的。

3 活化的角質(zhì)形成細(xì)胞可以增強(qiáng)活化抗原特異性CD8+T淋巴細(xì)胞

作為有核細(xì)胞，角質(zhì)形成細(xì)胞表面表達(dá)MHC-Ⅰ，若受到細(xì)胞因子如，IFN-γ刺激后表達(dá)增加［4］。Black等［6］將無(wú)IFN-γ刺激的角質(zhì)形成細(xì)胞MHC-Ⅰ加載已知病毒來(lái)源肽段后與特異性識(shí)別該肽段的CD8+T淋巴細(xì)胞共孵育。作者觀察到CD8+T淋巴細(xì)胞的活化，同時(shí)觀察到角質(zhì)形成細(xì)胞被殺傷。角質(zhì)形成細(xì)胞若用IFN-γ預(yù)先刺激后，CD8+T淋巴細(xì)胞被活化及角質(zhì)形成細(xì)胞被殺傷更加明顯。Symington和 Santos［12］觀察到這一殺傷試驗(yàn)中，未用 IFN-γ 刺激的角質(zhì)形成細(xì)胞所造成的活化、殺傷可以被MHC-Ⅰ或T細(xì)胞受體單抗阻斷，但是使用IFN-γ刺激后所造成的殺傷單用上述兩種抗體中的一種活化、殺傷無(wú)法完全被阻斷，尚需要使用淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原（LFA）1的單抗來(lái)特異性抑制ICAM-1/LFA-1這一共刺激途徑。這說(shuō)明未活化角質(zhì)形成細(xì)胞殺傷Ag/CD3-TCR的環(huán)節(jié)是必需的，活化角質(zhì)形成細(xì)胞的ICAM-1/LFA-1和抗原/CD3-TCR信號(hào)對(duì)于殺傷是必不可少的。這一現(xiàn)象可以解釋為IFN-γ的刺激增強(qiáng)了角質(zhì)形成細(xì)胞抗原提呈的能力，促進(jìn)了ICAM-1表達(dá)增加，共孵育后增強(qiáng)了CD8+T淋巴細(xì)胞活化及角質(zhì)形成細(xì)胞的被殺傷。

4 體內(nèi)試驗(yàn)證明角質(zhì)形成細(xì)胞的抗原提呈功能

Kim 等［13］利用 K14-OVA-Langerin-DTR 轉(zhuǎn)基因小鼠具有特異性抑制表皮中朗格漢斯細(xì)胞的特點(diǎn)，通過(guò)骨髓移植特異性排除真皮中的樹突細(xì)胞的干擾，將特異性識(shí)別K14-OVA的T淋巴細(xì)胞注射入轉(zhuǎn)基因小鼠（表皮朗格漢斯細(xì)胞及真皮中的樹突細(xì)胞功能缺陷）皮下3 d后，小鼠表現(xiàn)出了移植物抗宿主病樣的改變，作者認(rèn)為，在這一免疫應(yīng)答過(guò)程中，充當(dāng)抗原提呈細(xì)胞角色的是表皮中活化的角質(zhì)形成細(xì)胞，同時(shí)作者通過(guò)免疫熒光觀察到了角質(zhì)形成細(xì)胞間的MHC-Ⅱ和ICAM-1的表達(dá)。

5 角質(zhì)形成細(xì)胞發(fā)揮抗原提呈與疾病的關(guān)系

角質(zhì)形成細(xì)胞在受到細(xì)胞因子如，IFN-γ、腫瘤壞死因子（TNF）α的刺激后活化，證明在炎癥性皮膚病中，能夠分泌上述細(xì)胞因子的T淋巴細(xì)胞存在的重要性。角質(zhì)形成細(xì)胞MHC-Ⅱ及ICAM-1的表達(dá)及局部T淋巴細(xì)胞的浸潤(rùn)在許多皮膚病均存在［7-8，14-15］。Lodi等［16］認(rèn)為，口腔扁平苔蘚發(fā)病機(jī)制可能為CD8+T淋巴細(xì)胞分泌的TNF-α、FasL、顆粒酶B與基底層角質(zhì)形成細(xì)胞表面的TNF-α受體1、Fas及穿孔素引起的膜孔道結(jié)合，通過(guò)細(xì)胞毒性的免疫應(yīng)答方式引起基底層角質(zhì)形成細(xì)胞的破壞。Zhang和Zhou［17］提出綠茶可以抑制抗原提呈、T細(xì)胞活化、增殖以及遷移，提出飲用綠茶可能會(huì)降低口腔扁平苔蘚的發(fā)生率。在闡述Stevens-Johnson綜合征及中毒性表皮壞死松解癥的發(fā)病機(jī)制時(shí)，Chung和Hung［18］認(rèn)為，這一免疫應(yīng)答過(guò)程中的抗原提呈細(xì)胞為角質(zhì)形成細(xì)胞，系具有抗原性的藥物（如卡馬西平）與表達(dá)在角質(zhì)形成細(xì)胞表面的HLA分子結(jié)合通過(guò)免疫突觸，細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞移行至表皮與HLA-肽段（藥物來(lái)源）的復(fù)合物識(shí)別，釋放大量免疫介質(zhì)，如FasL、穿孔素、顆粒酶B、顆粒酶素（尤以分泌型的顆粒酶素為著），通過(guò)這些免疫介質(zhì)去殺傷角質(zhì)形成細(xì)胞，導(dǎo)致角質(zhì)形成細(xì)胞的大片壞死，重者形成水皰。van Esch等［15］觀察到HPV感染陽(yáng)性的陰道上皮內(nèi)瘤變及外陰癌角質(zhì)形成細(xì)胞的MHC-Ⅰ減少，使HPV來(lái)源的肽段無(wú)法提呈給T細(xì)胞，機(jī)體對(duì)病毒的適應(yīng)性免疫應(yīng)答缺陷，故該疾病無(wú)法進(jìn)行免疫治療，同時(shí)對(duì)于該病角質(zhì)形成細(xì)胞間局部MHC-Ⅱ的表達(dá)，作者認(rèn)為，可能系局部細(xì)胞因子刺激的結(jié)果，未進(jìn)一步給出合理的解釋。Zhou等［4］利用HPV-16-E7轉(zhuǎn)染小鼠，認(rèn)為HPV-16-E7通過(guò)干擾IFN-γ介導(dǎo)的JAK1/JAK2/STAT1/IRF-1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，減少M(fèi)HC-Ⅰ的表達(dá)及其加載的肽段，可能成為HPV16體內(nèi)形成免疫逃逸的原因。

6 結(jié)語(yǔ)

充分了解角質(zhì)形成細(xì)胞的抗原提呈功能對(duì)于研究相關(guān)皮膚病的發(fā)病機(jī)制非常重要，可以找出疾病活化后的角質(zhì)形成細(xì)胞MHC分子上所加載的肽段，從而針對(duì)其T淋巴細(xì)胞表位進(jìn)行靶向治療。值得注意的是，淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)的炎癥性皮膚病局部皮損的微環(huán)境非常復(fù)雜，體外用模擬角質(zhì)形成細(xì)胞抗原提呈功能所使用的IFN-γ，無(wú)論從使用的劑量以及與其他細(xì)胞因子的相互作用，都不能完全反映皮損局部的狀態(tài)。不同劑量的IFN-γ以及與其他細(xì)胞因子，如TNF-α等的相互作用會(huì)影響到角質(zhì)形成細(xì)胞的加工和提呈抗原的能力。因此，在研究角質(zhì)形成細(xì)胞抗原提呈功能時(shí)，應(yīng)密切結(jié)合疾病所處的實(shí)際微環(huán)境。盡管如此，活化后的角質(zhì)形成細(xì)胞不能完全發(fā)揮經(jīng)典的抗原提呈細(xì)胞的所有功能，因抗原提呈細(xì)胞除加工抗原外，還需要遷移至次級(jí)淋巴器官［19］。

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Antigen-presenting function of keratinocytes

Hao Junfeng,Jin Liang,Wang Gang.Department of Dermatology,Xijing Hospital,Fourth Military Medical University,Xi′an 710032,China

Keratinocytes not only form physical barriers,but also have important immunologic functions.They can express antigen presentation-related molecules （such as major histocompatibility complex classⅡ （MHC-Ⅱ） and intercellular adhesion molecule-1） with changes of MHC-Ⅰlevels,in some disorders or after stimulation by cytokines such as interferon-γ.In addition,some studies have indicated that activated keratinocytes can process and present endogenous or exogenous antigens to activate antigen-specific T-lymphocytes.This function of keratinocytes is of great significance in elucidating the pathogenesis of related skin diseases and developing specific targeted therapy.Compared with classical antigen-presenting cells,the antigen-presenting function of keratinocytes is somewhat limited.

Keratinocytes;Antigen presentation;T-lymphocytes;Major histocompatibility complex;Cell adhesion molecules

Wang Gang,Email:xjwgang@fmmu.edu.cn

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2015.04.013

王剛，Email:xjwgang@fmmu.edu.cn

2014-12-02）