調(diào)節(jié)性T細(xì)胞CD39-CD73-腺苷通路在過(guò)敏性疾病中的作用

李 明，李鄰峰

作者單位:100050 北京，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院皮膚科

調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞(regulatory T cell，Treg) 是一類具有免疫抑制功能的T 淋巴細(xì)胞亞群，在維持自身免疫耐受、調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答中起重要作用。Treg細(xì)胞發(fā)揮免疫抑制作用涉及多種途徑，其中CD39-CD73-腺苷通路是其重要途徑之一。這一通路能夠分解 細(xì)胞外的三磷酸腺苷(ATP) 并生成腺苷，后者可以與靶細(xì)胞表面的腺苷受體結(jié)合，發(fā)揮免疫抑制作用[1]。目前研究發(fā)現(xiàn)，在惡性腫瘤、自身免疫性疾病和HIV 感染中，Treg 細(xì)胞CD39-CD73-腺苷通路有異常改變，表示其參與了疾病的發(fā)生。作為一類常見(jiàn)的疾病，過(guò)敏性疾病包括特應(yīng)性疾病、過(guò)敏性鼻炎、過(guò)敏性哮喘、變應(yīng)性接觸性皮炎等，其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，本文對(duì)Treg 細(xì)胞CD39-CD73-腺苷通路和其在過(guò)敏性疾病中的機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 CD39-CD73-腺苷通路

CD39 是一種細(xì)胞膜蛋白，屬于胞外核苷酸三磷酸鹽二磷酸水解酶家族，具有ATP 酶和二磷酸腺苷(ADP) 酶活性，可將胞外ATP 和ADP 水解為單磷酸腺苷(AMP)。CD73 是一種通過(guò)糖基磷脂酰肌醇錨定于細(xì)胞膜的糖蛋白，具有5'-核苷酸酶活性，可把AMP 水解為腺苷，此外，CD73 還以可溶性分子的形式存在于血漿中。CD39 和CD73廣泛表達(dá)于心臟、肝臟、腎臟、胎盤等多種器官組織，也可表達(dá)于多種免疫細(xì)胞表面，如中性粒細(xì)胞、B 淋巴細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞和T 淋巴細(xì)胞等[1-2]。在健康人Treg 細(xì)胞表面，CD39 呈高表達(dá)，CD73呈低表達(dá)。Mandapathil 等[3]發(fā)現(xiàn)在CD4＋CD25highTreg 細(xì)胞亞群中，CD39 可見(jiàn)于79%細(xì)胞表面，CD73 僅見(jiàn)于1%～7%細(xì)胞表面，且CD4＋CD25lowT細(xì)胞、CD3＋CD8＋T 細(xì)胞表面均無(wú)CD39 表達(dá)。Han等[4]的研究顯示，在CD25highFoxp3＋Treg 細(xì)胞亞群中，CD39 陽(yáng)性和CD73 陽(yáng)性比例分別為58%和13%。在免疫反應(yīng)中，作為一種損傷相關(guān)模式分子，細(xì)胞外ATP 來(lái)源于受損細(xì)胞釋放、血小板脫顆粒等多種途徑，它可結(jié)合P2 受體進(jìn)而促進(jìn)IL-1β和IL-18 分泌，激活T 細(xì)胞，誘導(dǎo)Th17 細(xì)胞分化和阻止Treg 細(xì)胞分化等[5]。CD39 和CD73 可以通過(guò)協(xié)同作用催化胞外ATP 生成腺苷，減輕局部組織炎癥損傷，其中，CD39 為這一重要反應(yīng)的水解限速酶。而生成的腺苷可以通過(guò)結(jié)合腺苷P1 受體發(fā)揮免疫抑制作用[1-2]。腺苷P1 受體是一種G 蛋白偶聯(lián)受體，包括A1、A2A 和A2B、A3 四種類型，分布在Treg 細(xì)胞、CD4＋CD25-T 細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞等多種靶細(xì)胞表面，其中，Treg 細(xì)胞表面表達(dá)高親和性腺苷受體A2A[1-2，5]。腺苷和靶細(xì)胞表面受體結(jié)合后，激活腺苷酸環(huán)化酶(adenylate cyclase，AC)，生成環(huán)磷酸腺苷 (cyclic adenosine monophosphate，cAMP)，激活多個(gè)下游通路參與免疫反應(yīng)，其中，經(jīng)典的蛋白酶A (protein kinase A，PKA) 通路和非經(jīng)典的cAMP 直接激活蛋白(exchange protein directly activated by cAMP，EPAC)

通路最為重要[6]。一方面，細(xì)胞內(nèi)cAMP 通過(guò)結(jié)合PKA 的cAMP 結(jié)合域(cAMP-binding domain，CBD)活化PKA，進(jìn)而調(diào)節(jié)多個(gè)下游通路。例如，PKA通過(guò)活化 cAMP 反應(yīng)元件結(jié)合蛋白 (cAMP response element binding protein，CREB) 最終誘導(dǎo)CEBPβ 基因轉(zhuǎn)錄生成CEBPβ 蛋白，后者可以結(jié)合IL-10 基因啟動(dòng)子誘導(dǎo)IL-10 生成[5]；CREB 還可以結(jié)合NF-κB 轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的P65 亞基，阻止NF-κB轉(zhuǎn)錄[7]；PKA 還可以直接抑制RAS/MAPK 通路從而抑制T 細(xì)胞活化[8]。另一方面，細(xì)胞內(nèi)cAMP 同EPAC 的CBD 結(jié)合后激活EPAC，從而將RAS 家族中的Rap1 由非活化狀態(tài)轉(zhuǎn)化為活化狀態(tài)，影響下游效應(yīng)分子[9]。根據(jù)不同細(xì)胞類型，PKA 通路和EPAC 通路可能獨(dú)立、協(xié)同或相互拮抗調(diào)節(jié)特定細(xì)胞的功能。

2 Treg 細(xì)胞CD39-CD73-腺苷通路與免疫抑制

過(guò)敏性疾病的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，是遺傳、免疫、環(huán)境等多種因素相互作用的結(jié)果，其中免疫異常是發(fā)病主要機(jī)制之一，涉及Th2 細(xì)胞、Th1 細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、NKT 等炎癥細(xì)胞和IL-4、IL-5、IL-13、IFN-γ 等細(xì)胞因子。而Treg 細(xì)胞可以通過(guò)分泌抑制性細(xì)胞因子(IL-10、TGF-β 等)、表達(dá)抑制性受體、殺傷效應(yīng)T 細(xì)胞等不同途徑抑制疾病的炎癥反應(yīng)、維持免疫耐受[10]。其中，CD39-CD73-腺苷通路發(fā)揮了重要作用。一方面，Th1、Th2、Th17、NK 細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等細(xì)胞表面表達(dá)腺苷受體，Treg 細(xì)胞來(lái)源的腺苷可以作用于上述細(xì)胞的腺苷受體A2A，減少IFN-γ、IL-4、IL-5、IL-10、IL-2 等細(xì)胞因子的分泌，抑制Th1、Th2 細(xì)胞分化、成熟[5，11]。另一方面，腺苷可作用于Treg 細(xì)胞自身的腺苷受體A2A，上調(diào)細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4 (cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4)、程序性細(xì)胞死亡蛋白1 (programmed cell death protein 1，PD-1)等抑制性受體的表達(dá)，增加TGF-β 等細(xì)胞因子的產(chǎn)生，并促進(jìn)Treg 細(xì)胞增殖[12-14]。由此，Treg 細(xì)胞通過(guò)CD39-CD73-腺苷通路正反饋調(diào)節(jié)細(xì)胞的功能和數(shù)量，這樣有助于建立免疫抑制微環(huán)境，發(fā)揮免疫抑制作用。

3 Treg 細(xì)胞CD39-CD73-腺苷通路與過(guò)敏性疾病

3.1 特應(yīng)性皮炎

特應(yīng)性皮炎(atopic dermatitis，AD) 是一種常見(jiàn)的慢性、瘙癢性皮膚病，全世界約2%～5%成人和10%～20%兒童患有本病[15]。AD 的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，一般認(rèn)為是環(huán)境因素和遺傳因素相互作用導(dǎo)致，涉及皮膚屏障功能障礙、免疫系統(tǒng)過(guò)度活化和微生物定植等方面，其中Treg 細(xì)胞數(shù)量和功能的改變?cè)贏D 發(fā)生和發(fā)展中起到一定作用[16]。Roesner 等[17]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于外周血中Treg 細(xì)胞占T 細(xì)胞的百分比，AD 患者和健康對(duì)照組之間并無(wú)明顯差異；在AD 患者中，Treg 細(xì)胞比例同疾病嚴(yán)重程度呈正相關(guān)；同健康對(duì)照組相比，AD 患者Treg 細(xì)胞表面CD39 有偏低的趨勢(shì)。這提示CD39表達(dá)降低可能影響Treg 細(xì)胞免疫抑制的功能，Treg細(xì)胞可能通過(guò)增加細(xì)胞數(shù)量補(bǔ)償細(xì)胞功能的減低。然而，另一項(xiàng)針對(duì)重度AD 患者的臨床研究顯示，AD 患者外周血中CD4＋CD25highTreg 細(xì)胞比例顯著高于健康對(duì)照組，該比例同SCORAD 評(píng)分和血清IgE 水平呈正相關(guān)，且Treg 細(xì)胞表面CD39 和CD73的表達(dá)均高于健康對(duì)照組[18]。這些研究提示，Treg 細(xì)胞的數(shù)量變化與AD 的關(guān)系尚未明確，Treg細(xì)胞表面CD39、CD73 表達(dá)的差異可能與Treg 細(xì)胞定義不同或AD 分期不同有關(guān)。

3.2 過(guò)敏性哮喘

過(guò)敏性哮喘(allergic asthma) 是一種以氣道高反應(yīng)性、可逆性氣流受限為特征的氣道慢性炎癥性疾病。本病發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，其中Th2 免疫反應(yīng)參與氣道炎癥形成，而Treg 細(xì)胞可抑制氣道的炎癥反應(yīng)[19]。一項(xiàng)過(guò)敏性哮喘小鼠模型的研究表明，同對(duì)照組小鼠相比，接受CD39 拮抗劑小鼠的支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF)中嗜酸性粒細(xì)胞、IL-4、IL-5、IL-13 和IL-17 均顯著性升高，并且肺組織中GATA3 mRNA 和RORγt mRNA 表達(dá)增多；接受CD39 拮抗劑小鼠與同時(shí)接受CD39 拮抗劑和三磷酸腺苷雙磷酸酶(Apyrase，具有分解ATP 功能) 小鼠相比，后者BALF 中嗜酸性粒細(xì)胞、IL-4、IL-5 和IL-17 以及肺組織中GATA3 mRNA 和RORγt mRNA 均顯著低于前者；同CD39 野生型小鼠相比，CD39 缺陷型小鼠BALF中IL-4、IL-5、IL-17 和IFN-γ 均有顯著性升高，肺組織中nTreg 細(xì)胞明顯減少[20]。這提示Treg 細(xì)胞通過(guò)CD39 改變ATP 和腺苷濃度，從而抑制氣道炎癥反應(yīng)，CD39 對(duì)調(diào)節(jié)氣道炎癥反應(yīng)起到保護(hù)作用。而Wang 等[21]發(fā)現(xiàn)，同健康對(duì)照組比較，中重度哮喘患者組和輕度哮喘患者外周血組中CD39＋Treg 細(xì)胞和CD73＋Treg 細(xì)胞占CD4＋CD25＋Foxp3＋Treg 細(xì)胞的比例均明顯減低，但中重度哮喘患者和輕度哮喘患者相比，CD39＋Treg 細(xì)胞比例和CD73＋Treg 細(xì)胞比例均無(wú)顯著性差異；而且Th17細(xì)胞比例同CD39＋Treg 細(xì)胞比例和CD73＋Treg 細(xì)胞比例均呈負(fù)相關(guān)。而另一項(xiàng)針臨床研究顯示，哮喘患者外周血單個(gè)核細(xì)胞CD39 mRNA 表達(dá)低于健康對(duì)照組，且同血清IL-4、IL-17A 和GATA3 mRNA表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，同血清TGF-β 和FOXP3 mRNA 表達(dá)呈正相關(guān)[22]。這些研究顯示:在哮喘患者中，Treg 細(xì)胞表面CD39、CD73 表達(dá)的減少可能會(huì)影響Treg 細(xì)胞的免疫抑制效應(yīng)，導(dǎo)致Th17/Treg 失衡，增加CD39、CD73 活性可能有助于抑制炎癥反應(yīng)，緩解哮喘的疾病進(jìn)展。

3.3 變應(yīng)性接觸性皮炎

變應(yīng)性接觸性皮炎(allergic contact dermatitis，ACD) 是一種由皮膚接觸外源性半抗原引起的遲發(fā)型超敏反應(yīng)，表現(xiàn)為局限性、邊界清楚的紅斑，伴瘙癢。ACD 的致病基礎(chǔ)是變應(yīng)性接觸性超敏反應(yīng)(contact hypersensitivity，CHS)，在CHS 的激發(fā)中，T 細(xì)胞需要從區(qū)域淋巴結(jié)經(jīng)血管遷移至皮膚，識(shí)別抗原提呈細(xì)胞所提呈的半抗原，形成局部皮膚炎癥反應(yīng)[23]。Ring 等[24]的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CD4＋CD25＋Treg 細(xì)胞可通過(guò)CD39-CD73-腺苷通路下調(diào)血管內(nèi)皮細(xì)胞E-選擇素和P-選擇素的表達(dá)，阻止效應(yīng)性T 細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附，減輕局部皮膚腫脹反應(yīng)。另一項(xiàng)小鼠模型研究顯示，CD4＋CD25＋Treg 細(xì)胞可通過(guò)CD39 和CD73 抑制ATP 引起CD8＋T 細(xì)胞表面CD62L 脫落的效應(yīng)，從而干擾CD8＋T 細(xì)胞進(jìn)出區(qū)域淋巴結(jié)，減輕炎癥反應(yīng)[25]。這些研究顯示Treg 細(xì)胞可以通過(guò)阻斷淋巴細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞之間的黏附發(fā)揮免疫抑制效應(yīng)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，CD39-CD73-腺苷通路在Treg 細(xì)胞發(fā)揮免疫抑制功能中起重要作用。多數(shù)相關(guān)研究顯示，在過(guò)敏性疾病中，Treg 細(xì)胞表面CD39 和CD73 的表達(dá)有不同程度的減少，影響了相關(guān)細(xì)胞因子的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)了炎癥細(xì)胞的數(shù)量和功能。然而，在少數(shù)研究中，CD39 和CD73 的表達(dá)情況并不完全一致，這可能同疾病的分期、嚴(yán)重程度等有關(guān)；目前也缺乏該通路如何參與過(guò)敏性疾病發(fā)生的相關(guān)研究。因此，明確在不同疾病條件下CD39、CD73 的表達(dá)情況、深入研究CD39-CD73-腺苷通路參與過(guò)敏性疾病發(fā)生的機(jī)制成為未來(lái)的研究方向。或許，針對(duì)CD39、CD73 的藥物可能成為治療過(guò)敏性疾病的新選擇。