ILC細(xì)胞與自身炎癥性疾?、?/h1>
2019-04-12 11:08:26田志剛
中國(guó)免疫學(xué)雜志 2019年6期
張 彩 田志剛
(山東大學(xué)藥學(xué)院免疫藥物學(xué)研究所，濟(jì)南 250012)
固有淋巴細(xì)胞(Innate lymphoid cells,ILCs)是一群參與固有免疫的異質(zhì)性淋巴細(xì)胞，它們?nèi)鄙僦亟M激活基因(Recombination activating gene，RAG)依賴的抗原特異性受體的重排，不表達(dá)獲得性免疫細(xì)胞特有的T細(xì)胞或B細(xì)胞抗原特異性受體，多位于黏膜屏障部位，接受局部微環(huán)境細(xì)胞因子的信號(hào)，通過分泌細(xì)胞因子及其他介質(zhì)，發(fā)揮早期的免疫監(jiān)視和免疫調(diào)節(jié)作用[1,2]。除了介導(dǎo)局部免疫應(yīng)答外，ILCs還可作為連接天然免疫與獲得性免疫的橋梁，通過協(xié)調(diào)獲得性免疫細(xì)胞的功能而調(diào)節(jié)全身免疫應(yīng)答[1,2]。ILCs與T細(xì)胞相互調(diào)節(jié)，放大或限制免疫應(yīng)答。ILCs細(xì)胞具有可塑性，一種ILC亞群在一定條件下可能向另一群ILC亞群轉(zhuǎn)化[3,4]。ILCs細(xì)胞多為組織駐留淋巴細(xì)胞，分布于腸道、皮膚、肺臟等黏膜屏障部位，參與黏膜免疫的形成、淋巴細(xì)胞的發(fā)育、組織損傷的修復(fù)及上皮屏障的保護(hù)作用[5]。一旦其數(shù)量或功能異常，將參與炎癥、自身免疫性疾病、代謝性疾病、哮喘、過敏等疾病的發(fā)生發(fā)展[6,7]。本文就ILC細(xì)胞亞群的表型、發(fā)育和功能特點(diǎn)、與自身炎癥性疾病的關(guān)系及相關(guān)治療策略等新進(jìn)展進(jìn)行綜述。
1 ILC細(xì)胞亞群的表型、發(fā)育和功能特點(diǎn)
通常根據(jù)轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)、接受與分泌細(xì)胞因子的不同及發(fā)育和功能特點(diǎn)，將ILCs細(xì)胞分成三個(gè)亞群，即Group 1 ILCs(包括傳統(tǒng)NK細(xì)胞和ILC1)、Group 2 ILCs(ILC2)和Group 3 ILCs(包括ILC3和LTi細(xì)胞)，其中傳統(tǒng)NK細(xì)胞具有殺傷功能，在抵抗病毒感染和抗腫瘤方面發(fā)揮重要作用，因此又稱為殺傷性ILC(Cytotoxic ILCs)，而其他ILCs以分泌細(xì)胞因子為主發(fā)揮功能，又稱為輔助樣ILCs(Help-like ILCs)[1,2]。其中ILC1、ILC2和ILC3分別對(duì)應(yīng)于CD4+T細(xì)胞的Th1、Th2和Th17亞群，具有相似的細(xì)胞因子分泌譜和相似的功能，而NK細(xì)胞對(duì)應(yīng)于細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(Cytotoxic lymphocytes，CTLs)，具有細(xì)胞毒活性。隨著對(duì)ILCs發(fā)育、轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控機(jī)制的掌握及單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)不同ILC亞群的發(fā)育和功能特點(diǎn)有了更深入的解析，尤其是根據(jù)不同亞群的發(fā)育足跡，近期法國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院院士、馬賽呂米尼免疫學(xué)研究中心Eric Vivier教授提出，且被國(guó)際免疫學(xué)聯(lián)盟批準(zhǔn)(the International Union of Immunological Societies，IUIS)將ILC細(xì)胞分成5個(gè)亞群，即NK細(xì)胞、ILC1s、ILC2s、ILC3s和LTi 細(xì)胞[8]。
NK細(xì)胞與ILC1細(xì)胞具有許多共同的特點(diǎn)，如均產(chǎn)生以IFN-γ為主的效應(yīng)細(xì)胞因子，且受轉(zhuǎn)錄因子T-bet的調(diào)控。但在發(fā)育路徑和某些功能方面又各具不同的特點(diǎn)。NK細(xì)胞從共同固有淋巴祖細(xì)胞(Common innate lymphoid progenitor，CILP)經(jīng)NK前體細(xì)胞(NK cell precursor，NKP)發(fā)育而來，而ILC1由CILP經(jīng)固有淋巴前體細(xì)胞(ILC precursor，ILCP)發(fā)育而來[8-10]。從功能上看，NK細(xì)胞為細(xì)胞毒性自然殺傷細(xì)胞，表達(dá)高水平的穿孔素、顆粒酶等殺傷效應(yīng)分子，主要功能為殺傷病毒感染細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞，而ILC1表達(dá)低水平的穿孔素，無(wú)或僅有很弱的細(xì)胞毒活性，位于抵御病毒和胞內(nèi)菌感染的第一道防線。人和小鼠的ILC1均表達(dá)CD49a和TRAIL，但活化后該標(biāo)志容易丟失。ILC1常與NK細(xì)胞具有某些共同的表面標(biāo)志，但又有各自不同的表型特點(diǎn)，如小鼠NK細(xì)胞與ILC1均表達(dá)NK1.1和NKp46等。人ILC1表達(dá)CD127，而CD16+CD56+NK細(xì)胞不表達(dá)，但外周血CD16-CD56brightNK細(xì)胞則表達(dá)CD127。CD200R曾被當(dāng)作小鼠ILC1區(qū)別于NK細(xì)胞的獨(dú)特標(biāo)志[11]。人NK細(xì)胞表達(dá)NKp80，而ILC1不表達(dá)[12]。在轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)和依賴方面，ILC1嚴(yán)格依賴T-bet，而NK細(xì)胞在T-bet缺失小鼠中仍然存在[13]；NK細(xì)胞的發(fā)育依賴于Eomes，而ILC1在無(wú)Eomes表達(dá)時(shí)仍然正常發(fā)育。因此，Eomes表達(dá)常被認(rèn)為是NK細(xì)胞的特征。
ILC2細(xì)胞高表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子GATA3，在IL-25、胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素(Thymic stromal lymphopoietin，TSLP)和IL-33刺激下主要分泌IL-4、IL-5和IL-13等Ⅱ型細(xì)胞因子。ILC2細(xì)胞具有組織駐留特性，主要分布于腸、肺、皮膚等屏障組織，既可在局部活化，在組織駐留部位發(fā)揮效應(yīng)功能，又可在IL-25刺激下活化，進(jìn)而通過下調(diào)CD69表達(dá)、上調(diào)S1P受體的表達(dá)，從而經(jīng)血液循環(huán)到達(dá)肝、肺等遠(yuǎn)端器官[14]。這種在局部活化到遠(yuǎn)端發(fā)揮作用的特點(diǎn)類似于獲得性免疫的特點(diǎn)，可以更加有效地發(fā)揮對(duì)寄生蟲感染的天然免疫保護(hù)作用。炎癥過后尚可通過產(chǎn)生雙調(diào)蛋白(Amphiregulin，AREG)參與促進(jìn)損傷組織的修復(fù)[15]。
ILC3細(xì)胞包括NCR+ILC3(鼠NKp46+ILC3和人NKp44+ILC3)和NCR-ILC3，其主要特點(diǎn)為在 IL-1和IL-23 刺激下產(chǎn)生Th17樣細(xì)胞因子IL-17、IL-22和IFN-γ，并依賴于轉(zhuǎn)錄因子RORγt 和芳香烴受體(AhR)。ILC3位于黏膜部位，參與針對(duì)胞外菌和腸道共生菌的天然應(yīng)答，并通過產(chǎn)生IL-22發(fā)揮維持腸道穩(wěn)態(tài)和促進(jìn)腸道干細(xì)胞增殖的作用，且調(diào)節(jié)Th17的應(yīng)答。ILC3產(chǎn)生的IL-22可通過增強(qiáng)IFN-γ信號(hào)誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生抗菌肽(如Reg3g和Reg3b)和抗病毒蛋白，從而發(fā)揮保護(hù)作用[16]?；罨腎LC3可與CD4+T細(xì)胞相互作用而調(diào)節(jié)獲得性免疫應(yīng)答。例如，IL-1β可刺激外周ILC3活化、分泌細(xì)胞因子、上調(diào)MHCⅡ類分子和共刺激分子的表達(dá)，發(fā)揮類似抗原遞呈細(xì)胞的作用，啟動(dòng)CD4+T細(xì)胞的增殖和應(yīng)答[17]。
LTi細(xì)胞表達(dá)LTβ、IL-2Rγ、RORγt、c-Kit和CCR6，不表達(dá)NCRs，其在胚胎發(fā)育的早期即分布至淋巴器官，對(duì)胚胎時(shí)期淋巴器官的發(fā)生及出生后淋巴結(jié)和派氏結(jié)的形成至關(guān)重要。LTi細(xì)胞通過與基質(zhì)細(xì)胞相互作用，招募T、B細(xì)胞到淋巴細(xì)胞起始區(qū)域，促進(jìn)淋巴器官的形成。缺失LTi細(xì)胞的小鼠(Id2或RORγt缺失)不能發(fā)育出正常的淋巴結(jié)、派氏結(jié)和腸道隱窩結(jié)節(jié)[18]。LTi細(xì)胞與ILC3相似之處為均依賴于RORγt，均能產(chǎn)生IL-17A和IL-22，在腸道免疫中發(fā)揮重要作用。但是，ILC3、ILC1與ILC2的分化依賴于轉(zhuǎn)錄因子PLZF(Promyelocytic leukemia zinc finger)，而LTi和cNK細(xì)胞則不依賴PLZF。人LTi細(xì)胞表達(dá)NKp46、NKp44、NKp30等NK細(xì)胞受體。
最近，新的具有免疫調(diào)節(jié)性的ILC亞群(ILCreg或 ILC10)陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)和鑒定出來，轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析表明其不表達(dá)FoxP3，分泌免疫調(diào)節(jié)性細(xì)胞因子IL-10。范祖森課題組在小鼠和人的腸道中發(fā)現(xiàn)了一群Lin-CD45+CD127+IL-10+的ILC細(xì)胞亞群，具有明顯不同于其他ILC細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)的表型，將其命名為調(diào)節(jié)性的ILC(ILCreg)。ILCreg細(xì)胞高表達(dá)CD127、CD25、CD132、Sca-1等ILC特征性的基因以及ID2、ID3、SOX4等轉(zhuǎn)錄因子，但是不表達(dá)T-bet、GATA3、RORγt、FoxP3等其他類型ILC及Treg特異性的轉(zhuǎn)錄因子。在腸道炎癥發(fā)生時(shí)，能夠誘導(dǎo)出ILCreg的產(chǎn)生，ILCreg通過分泌IL-10抑制ILC1和ILC3的活化，從而抑制這兩類細(xì)胞的促炎作用，在腸道炎癥的轉(zhuǎn)歸中發(fā)揮重要的保護(hù)作用。在炎癥過程中，ILCreg細(xì)胞能夠分泌TGF-β，并以TGF-β自分泌的形式維持其自身的增殖，促使其更好地發(fā)揮腸道保護(hù)作用[19]。另一群以分泌IL-10為主的肺臟ILC2(命名為ILC210)具有相似的免疫調(diào)節(jié)特性，能夠通過分泌IL-10抑制肺部的病理性炎癥應(yīng)答。ILC210表達(dá)比ILC2更高水平的Id3、Foxf1、Atf3和Klf2，不表達(dá)FoxP3[20]。
2 ILCs細(xì)胞在炎癥、組織穩(wěn)態(tài)和修復(fù)中的作用
ILCs主要位于非淋巴組織，尤其是黏膜屏障部位，能夠及時(shí)感受炎癥、危險(xiǎn)或損傷信號(hào)，進(jìn)行自我更新和針對(duì)環(huán)境刺激做出應(yīng)答，在調(diào)節(jié)炎癥、維持或重建組織穩(wěn)態(tài)、促進(jìn)損傷組織修復(fù)、維持或重建黏膜屏障(包括腸道、呼吸道、肺、皮膚等組織)等方面發(fā)揮重要作用[21]。例如，ILC能夠與上皮細(xì)胞相互作用共同維持上皮的穩(wěn)態(tài)。IL-33能夠促進(jìn)ILC2分泌上皮生長(zhǎng)因子AREG，AREG為表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)的配體，可作用于腸道上皮細(xì)胞，促進(jìn)上皮的生長(zhǎng)和分化，維持腸道上皮的穩(wěn)態(tài)，防止腸道炎性腸病(Inflammatory bowel diseases，IBD)的發(fā)生[15,22]。同樣，肺臟氣道上皮細(xì)胞通過分泌IL-33促進(jìn)ILC2的活化，如果缺失ILC2則影響上皮細(xì)胞的損傷修復(fù)，且該修復(fù)作用依賴于AREG[23]。IL-9可促進(jìn)ILC2的存活、AREG的產(chǎn)生和肺組織的修復(fù)[24]。ILC2亦以IL-33依賴的方式促進(jìn)皮膚傷口的愈合[25]。位于腸道固有層的ILC3參與維持腸道組織的穩(wěn)態(tài)，尤其是其產(chǎn)生的IL-22在維持黏膜組織穩(wěn)態(tài)平衡和腸道黏膜屏障的完整性方面起關(guān)鍵作用。正常情況下，IL-22的分泌會(huì)促進(jìn)上皮穩(wěn)態(tài)的維持，防止共生菌結(jié)構(gòu)紊亂和慢性炎癥的發(fā)生。IL-22能夠促進(jìn)腸道隱窩處的腸道干細(xì)胞的增殖，促進(jìn)異基因骨髓移植后的腸道上皮再生，并保護(hù)腸上皮細(xì)胞免受T細(xì)胞介導(dǎo)的殺傷，降低急性移植物抗宿主病(Graft-versus-host disease，GVHD)導(dǎo)致的腸道病理?yè)p傷和死亡率[26]。腸道組織損傷刺激NKp46+和CCR6+ILC3s的活化，活化的ILC3可通過分泌IL-22促進(jìn)腸道干細(xì)胞STAT3磷酸化，抑制腸道干細(xì)胞的凋亡；同時(shí)，促進(jìn)腸道干細(xì)胞的增殖，進(jìn)而緩解放、化療對(duì)腸道干細(xì)胞的損傷[27]。
3 ILCs與自身炎癥性疾病
ILCs對(duì)組織的過度修復(fù)、長(zhǎng)期的慢性刺激使ILCs的保護(hù)性應(yīng)答轉(zhuǎn)變成病理性應(yīng)答，進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重的炎癥性疾病和組織的纖維化增生。在自身炎癥性疾病的發(fā)生發(fā)展過程中，可以理解的是ILC1和ILC3通常參與炎性腸病或感染誘導(dǎo)的腸炎等疾病的病理過程，而ILC2通常參與過敏性疾病的發(fā)病過程。但在不同的疾病模型、不同的發(fā)病階段及不同的組織微環(huán)境下，ILC亞群可能發(fā)揮雙向作用，而且ILCs的可塑性使不同的ILC亞群之間可發(fā)生轉(zhuǎn)換，從而發(fā)揮不同的效應(yīng)功能(圖1)。
3.1ILCs與腸道炎癥相關(guān)性疾病 腸道黏膜和相關(guān)淋巴組織被認(rèn)為是人和小鼠ILCs細(xì)胞的儲(chǔ)存庫(kù)。在穩(wěn)態(tài)情況下，ILCs占小腸固有層淋巴細(xì)胞的10%。各ILC亞群在腸道均有分布，但I(xiàn)LC3占比例最多，且在維持腸道穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用[28]。正常情況下，ILC3產(chǎn)生IL-22、ILC2產(chǎn)生AREG促進(jìn)維持腸道上皮屏障的完整性、對(duì)共生菌的限制和損傷后的組織再生。清除ILC3或缺失IL-22會(huì)導(dǎo)致共生菌產(chǎn)堿桿菌的播散，使之定殖至淋巴器官，進(jìn)而啟動(dòng)慢性炎癥[29]；IL-22缺失會(huì)加重DSS誘導(dǎo)的腸炎。腸道環(huán)境中的前列腺素E2(PGE2)與ILC3表面的受體EP4結(jié)合，觸發(fā)IL-22的分泌。然而，研究發(fā)現(xiàn)，ILC3通過產(chǎn)生IL-17、IL-22和IFN-γ亦是腸道炎癥的主要介導(dǎo)者。的確，IBD患者腸道ILC3的數(shù)量和活性明顯高于健康對(duì)照者；而ILC3缺失小鼠或通過抗體清除ILCs細(xì)胞可明顯降低腸炎的病理評(píng)分。同樣，IBD小鼠和患者腸道ILC1細(xì)胞的數(shù)量和活性亦明顯升高[30]。人腸道ILC1分為固有層ILC1(表達(dá)CD161和CD127，但不表達(dá)NKp44)和上皮內(nèi)ILC1(表達(dá)NKp44和CD103，但不表達(dá)CD127)兩個(gè)亞群，ILC1細(xì)胞的數(shù)量(尤其是固有層ILC1)在克羅恩病患者腸黏膜明顯增多，且與疾病的嚴(yán)重程度成正相關(guān)[6]。在炎癥情況下，IL-12可使ILC3下調(diào)RORγt表達(dá)，獲得ILC1樣的特性(稱為ex-ILC3 ILC1)，并與ILC1一起通過產(chǎn)生IFN-γ、IL-17A和GM-CSF介導(dǎo)組織的免疫損傷，并導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的活化和中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)。值得注意的是，ILC3與ILC1之間的轉(zhuǎn)化是可逆的，ex-ILC3 ILC1細(xì)胞在IL-23、IL-1β和維甲酸的作用下又可恢復(fù)到ILC3的表型。ILC3與ILC1的相互轉(zhuǎn)化由腸道固有層的專職DC控制，其通過提供細(xì)胞因子微環(huán)境調(diào)控ILCs的命運(yùn)[28]。有趣的是，有研究發(fā)現(xiàn)ILC2亦可轉(zhuǎn)化為分泌IFN-γ的ILC1，在克羅恩病患者的腸道組織中數(shù)量增多，而ILC1在IL-4的作用下亦可轉(zhuǎn)化為ILC2?？傊c道ILCs細(xì)胞，尤其是ILC3，在腸道穩(wěn)態(tài)和炎癥情況下發(fā)揮保護(hù)和促炎的雙向作用，這種ILC亞群之間相互轉(zhuǎn)化的機(jī)制可被用于炎癥性腸病患者治療的靶點(diǎn)和策略。
圖1 ILCs細(xì)胞發(fā)揮組織保護(hù)和促進(jìn)炎性疾病發(fā)生的雙向作用Fig.1 Innate lymphoid cells: dual roles in inflammatory diseases and tissue protection
3.2ILCs與肺臟炎癥相關(guān)性疾病 NK細(xì)胞是人和小鼠肺ILCs細(xì)胞的主要亞群，占人肺總ILCs細(xì)胞的95%。除NK細(xì)胞外，人ILC3(主要為NKp44-ILC3)為肺部主要的ILC亞群，而小鼠ILC2在穩(wěn)態(tài)時(shí)占的比例相對(duì)較多[31]。NK細(xì)胞在肺臟黏膜組織發(fā)揮重要的免疫防御、免疫監(jiān)視和免疫清除作用。肺組織分布的ILCs細(xì)胞通過感受危險(xiǎn)信號(hào)，活化、增殖、分泌細(xì)胞因子，參與肺黏膜組織區(qū)域的免疫監(jiān)視、免疫調(diào)節(jié)、損傷后的組織修復(fù)和穩(wěn)態(tài)的維持。但是，一旦失控，就會(huì)導(dǎo)致病理?yè)p傷、炎癥和疾病的發(fā)生。
ILC2是參與促進(jìn)肺部過敏反應(yīng)、炎癥和纖維化形成的主要ILC細(xì)胞亞群[6,31]。哮喘患者的外周血和肺泡灌洗液中ILC2細(xì)胞的數(shù)量明顯增多，且肺泡灌洗液中ILC2細(xì)胞的數(shù)量和IL-33水平與哮喘患者呼吸功能衰竭的程度相關(guān)。肺上皮來源的IL-25、IL-33和嗜堿性粒細(xì)胞產(chǎn)生的IL-4刺激ILC2的活化，促進(jìn)肺部和皮膚的炎癥，并參與過敏性疾病(如哮喘、慢性鼻竇炎)的發(fā)生。呼吸道合胞病毒或鼻病毒感染會(huì)誘導(dǎo)分泌IL-13的ILC2的活化與增殖，進(jìn)而破壞支氣管上皮的完整性[32]。ILC2還與其他細(xì)胞相互作用，促進(jìn)氣道炎癥的發(fā)生與進(jìn)展[6]。例如，嗜堿性粒細(xì)胞來源的IL-4及ILC2細(xì)胞間通過ICOL-ICOL相互作用均可促進(jìn)ILC2的活化。IL-33激活的肥大細(xì)胞可擴(kuò)增Treg細(xì)胞進(jìn)而抑制ILC2的活化；然而在IgE交聯(lián)和脫顆粒后，肥大細(xì)胞又可通過釋放脂質(zhì)介質(zhì)[如白三烯D4和前列腺素D2(PGD2)]驅(qū)動(dòng)ILC2的活化。白三烯D4和PGD2還可促進(jìn)ILC2到肺臟氣道炎癥部位的聚集，并促進(jìn)Th2細(xì)胞細(xì)胞因子的產(chǎn)生[33,34]。在過敏性哮喘模型中，ILC2與Th2細(xì)胞通過CD40L和MHCⅡ類分子相互作用，促進(jìn)Th2的活化；表達(dá)MHCⅡ類分子ILC2還可與抗原特異性CD4+T細(xì)胞相互作用，T細(xì)胞產(chǎn)生的IL-2促進(jìn)ILC2的增殖和IL-13的產(chǎn)生[35]。ILC2分泌的IL-13促進(jìn)活化的肺臟樹突狀細(xì)胞(Dendritic cell，DC)遷移至引流淋巴結(jié)，激發(fā)na?ve T細(xì)胞分化成Th2細(xì)胞；還可促進(jìn)IRF4+CD11b+CD103-DC產(chǎn)生招募Th2的趨化因子CCL17[36,37]。ILC2加重肺臟炎癥會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)肺纖維化的發(fā)生。IL-33誘導(dǎo)ILC2和Ⅱ型巨噬細(xì)胞(M2)的擴(kuò)增，ILC2進(jìn)一步分泌IL-13促進(jìn)M2的極化和纖維母細(xì)胞的活化，加重纖維化的進(jìn)程[38]。
在肥胖誘導(dǎo)的哮喘中，ILC3通過產(chǎn)生IL-17參與調(diào)節(jié)由炎癥小體活化所產(chǎn)生的IL-1β介導(dǎo)的氣道超敏反應(yīng)[39]。ILC1在慢性阻塞性肺病患者肺和外周血中比例增多，且與疾病嚴(yán)重程度相關(guān)。吸煙、細(xì)菌或病毒感染促進(jìn)肺部ILC2向ILC1轉(zhuǎn)變，促進(jìn)慢性阻塞性肺病的發(fā)生發(fā)展[40]。
3.3ILCs與肝臟炎癥相關(guān)性疾病 肝臟富含NK細(xì)胞，NK細(xì)胞占小鼠肝臟淋巴細(xì)胞的30%，其中50%為傳統(tǒng)的NK細(xì)胞(cNK)，另50%為肝臟駐留NK(LrNK)細(xì)胞。LrNK細(xì)胞具有與黏膜ILC1相似的發(fā)育途徑，被認(rèn)為是肝臟ILC1細(xì)胞，表型為CD49a+CD49b-，高表達(dá)TRAIL和FasL[41-43]。肝臟NK細(xì)胞和ILC1細(xì)胞在肝臟炎癥相關(guān)性疾病中發(fā)揮保護(hù)或促炎雙向作用[44]。一方面，NK通過殺傷活性和分泌細(xì)胞因子、趨化因子的能力在肝臟免疫防御、清除病毒感染和抗腫瘤方面發(fā)揮重要的作用；而且，肝臟cNK細(xì)胞和ILC1均可通過分泌IL-22修復(fù)肝臟損傷、促進(jìn)肝臟再生。另一方面，肝臟NK和ILC1細(xì)胞亦通過促進(jìn)肝損傷而發(fā)揮有害的作用，例如，肝臟cNK細(xì)胞因?yàn)樵鰪?qiáng)肝臟CD8+T細(xì)胞的活性而在HBV感染和Con A誘導(dǎo)的肝損傷過程中發(fā)揮促進(jìn)肝損傷的作用。慢性HCV感染中肝臟ILC1高表達(dá)NKG2A，抑制cNK和CD8+T細(xì)胞的抗病毒活性，而發(fā)揮促進(jìn)肝臟免疫耐受的作用，阻斷NKG2A信號(hào)則增強(qiáng)cNK和CD8+T細(xì)胞中IFN-γ的分泌，促進(jìn)HCV的清除[45]。
肝臟應(yīng)激或炎癥狀態(tài)下誘導(dǎo)IL-33產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致肝臟ILC2的活化和聚集，活化的ILC2產(chǎn)生IL-13促進(jìn)肝星形細(xì)胞的活化，從而加重炎癥損傷和促進(jìn)肝纖維化的形成[46]。在Con A介導(dǎo)的肝炎模型中，CD4+T細(xì)胞活化促進(jìn)IL-33的釋放，進(jìn)而活化并促進(jìn)肝臟ILC2分泌IL-13和IL-5，后者進(jìn)一步募集嗜酸性粒細(xì)胞到肝臟聚集，放大炎癥反應(yīng)[47]。但是，亦有基于IL-33缺失或其受體ST2缺失小鼠的研究認(rèn)為肝臟ILC2在肝損傷中起保護(hù)作用[48]。在腺病毒介導(dǎo)的肝炎模型中發(fā)現(xiàn)IL-33擴(kuò)增活化的ILC2可通過抑制TNF-α的產(chǎn)生而發(fā)揮肝臟保護(hù)作用[49]。
多項(xiàng)研究認(rèn)為ILC3在CCl4、Con A和酒精誘導(dǎo)的肝損傷中通過抑制IFN-γ表達(dá)、誘導(dǎo)IL-22分泌而發(fā)揮保護(hù)作用[44,50]，但是在HBV感染研究中發(fā)現(xiàn)IL-22可通過促進(jìn)Th17細(xì)胞聚集到肝臟而加重肝臟的慢性炎癥和纖維化進(jìn)展[51]。不同的結(jié)論可能與觀察的模型、疾病進(jìn)展的階段不同有關(guān)，確切的機(jī)制尚有待更深入的探討。
3.4ILCs與皮膚炎癥相關(guān)性疾病 穩(wěn)態(tài)時(shí)不同ILC亞群在人和小鼠皮膚均存在。ILCs在皮膚損傷修復(fù)和穩(wěn)態(tài)維持方面發(fā)揮重要作用[6,52]。在皮膚損傷時(shí)，ILC3對(duì)表皮Notch1應(yīng)激信號(hào)做出應(yīng)答，向傷口部位聚集，并分泌IL-17F。ILC3缺失會(huì)導(dǎo)致表皮細(xì)胞增殖和傷口愈合的延遲。IL-33-ILC2軸在損傷后皮膚屏障的恢復(fù)方面亦起重要作用[53]。
ILC2參與皮膚的炎癥病理過程。已發(fā)現(xiàn)在過敏性皮炎等多種皮膚炎性疾病的皮損部位ILC2的數(shù)量和比例明顯高于正常皮膚組織，ILC2的激活劑TSLP、IL-33和IL-25表達(dá)上調(diào)，且ILC2表達(dá)IL-25受體、IL-33受體ST2、TSLP受體和PGD2的受體CRTH2的水平明顯升高[54]。清除ILC2可明顯減輕皮膚損傷和炎癥程度。ILC2還可與皮膚部位其他細(xì)胞相互作用調(diào)節(jié)皮炎的發(fā)生發(fā)展。例如，ILC2與嗜堿性粒細(xì)胞(分泌IL-4)或肥大細(xì)胞(分泌PGD2)相互作用，可促進(jìn)炎癥的進(jìn)展；而活化ILC2表達(dá)的KLRG1與皮膚角質(zhì)細(xì)胞的E-cadherin相互作用可抑制ILC2的活性，對(duì)炎癥應(yīng)答起負(fù)反饋的調(diào)節(jié)作用[54]。另一項(xiàng)研究則發(fā)現(xiàn)，過敏性皮炎部位的角質(zhì)細(xì)胞高表達(dá)NKp30的活化配體B7-H6，與ILC2表面的NKp30結(jié)合可促進(jìn)ILC2分泌IL-5和IL-13，用抗體阻斷NKp30或給予抑制性配體galectin-3則阻斷Ⅱ型細(xì)胞因子的分泌[55]。
ILC3參與牛皮癬的皮膚炎癥發(fā)病過程。牛皮癬患者的炎性皮膚部位含有大量的ILC3細(xì)胞，且能夠分泌IL-22和IL-17A。在咪喹莫特(Imiquimod)誘導(dǎo)的牛皮癬模型(能夠模擬人牛皮癬斑塊形成)中，浸潤(rùn)至皮膚部位的T細(xì)胞和RORγt+ILC3細(xì)胞(而非Th17細(xì)胞)為IL-17A、IL-17F和IL-22的來源，這些細(xì)胞和因子是牛皮癬皮膚炎癥發(fā)生必需的、足以促其發(fā)病的原因[56]。
4 展望
經(jīng)過十余年的研究，目前科學(xué)家們已對(duì)ILCs細(xì)胞的分類、發(fā)育分化、細(xì)胞和生物學(xué)功能及與不同疾病的關(guān)系有了深入的理解。調(diào)節(jié)性ILC亞群的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步完善了ILCs家族成員，但尚需進(jìn)一步探討除腸道外其他黏膜屏障組織(如肺、肝、皮膚等)是否存在ILCreg以及是否在自身炎性疾病中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。記憶性NK細(xì)胞和記憶性IL-7R+ILC1的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了天然免疫細(xì)胞亦具有長(zhǎng)期記憶性應(yīng)答的特性[57，58]。
鑒于不同ILC亞群在免疫監(jiān)視、免疫防護(hù)、組織修復(fù)、穩(wěn)態(tài)維持和炎癥應(yīng)答中的重要作用，ILCs細(xì)胞有望成為免疫治療或炎癥相關(guān)疾病治療的靶點(diǎn)。通過激活I(lǐng)LCs活性可增強(qiáng)機(jī)體對(duì)病原體感染的抵抗和清除作用或促進(jìn)組織的修復(fù)，而抑制或阻斷ILCs的活性或其產(chǎn)生的效應(yīng)分子有助于慢性炎癥性疾病的治療。例如，IL-2、IL-12和IL-18可激活I(lǐng)LC1，IL-25和IL-33可激活I(lǐng)LC2，IL-1β和IL-23可激活I(lǐng)LC3；而相應(yīng)細(xì)胞因子的抗體則可抑制ILCs的活性，用于相應(yīng)炎性疾病的治療。RORγt抑制劑可限制ILC3的促炎癥作用，抑制RORα的活性可能影響ILC2的功能。最近的一項(xiàng)研究用小鼠骨髓移植模型證明過繼轉(zhuǎn)輸ILC2可防治GVHD，使除NK細(xì)胞外，以ILC亞群進(jìn)行細(xì)胞治療成為可能[59]。記憶性NK和ILCs的發(fā)現(xiàn)為開發(fā)基于ILCs的疫苗帶來了希望[57,58]。但是，由于ILCs與T細(xì)胞在表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子、分泌的細(xì)胞因子、發(fā)揮的功能等方面存在很多相似之處、ILCs細(xì)胞自身功能的雙向性、ILCs的異質(zhì)性和不同亞群之間的相互調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)化等，均導(dǎo)致目前能夠采取的治療策略缺乏特異性。迫切需要找到ILCs及其亞群特異性的標(biāo)志，或找到針對(duì)ILCs及其不同亞群的特異的活化劑或抑制劑，才可能以這些特異性的標(biāo)志為靶點(diǎn)或特異性清除或轉(zhuǎn)輸某一特定ILC亞群，而達(dá)到治療相應(yīng)疾病的目的。
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張 彩 田志剛
(山東大學(xué)藥學(xué)院免疫藥物學(xué)研究所，濟(jì)南 250012)
固有淋巴細(xì)胞(Innate lymphoid cells,ILCs)是一群參與固有免疫的異質(zhì)性淋巴細(xì)胞，它們?nèi)鄙僦亟M激活基因(Recombination activating gene，RAG)依賴的抗原特異性受體的重排，不表達(dá)獲得性免疫細(xì)胞特有的T細(xì)胞或B細(xì)胞抗原特異性受體，多位于黏膜屏障部位，接受局部微環(huán)境細(xì)胞因子的信號(hào)，通過分泌細(xì)胞因子及其他介質(zhì)，發(fā)揮早期的免疫監(jiān)視和免疫調(diào)節(jié)作用[1,2]。除了介導(dǎo)局部免疫應(yīng)答外，ILCs還可作為連接天然免疫與獲得性免疫的橋梁，通過協(xié)調(diào)獲得性免疫細(xì)胞的功能而調(diào)節(jié)全身免疫應(yīng)答[1,2]。ILCs與T細(xì)胞相互調(diào)節(jié)，放大或限制免疫應(yīng)答。ILCs細(xì)胞具有可塑性，一種ILC亞群在一定條件下可能向另一群ILC亞群轉(zhuǎn)化[3,4]。ILCs細(xì)胞多為組織駐留淋巴細(xì)胞，分布于腸道、皮膚、肺臟等黏膜屏障部位，參與黏膜免疫的形成、淋巴細(xì)胞的發(fā)育、組織損傷的修復(fù)及上皮屏障的保護(hù)作用[5]。一旦其數(shù)量或功能異常，將參與炎癥、自身免疫性疾病、代謝性疾病、哮喘、過敏等疾病的發(fā)生發(fā)展[6,7]。本文就ILC細(xì)胞亞群的表型、發(fā)育和功能特點(diǎn)、與自身炎癥性疾病的關(guān)系及相關(guān)治療策略等新進(jìn)展進(jìn)行綜述。
1 ILC細(xì)胞亞群的表型、發(fā)育和功能特點(diǎn)
通常根據(jù)轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)、接受與分泌細(xì)胞因子的不同及發(fā)育和功能特點(diǎn)，將ILCs細(xì)胞分成三個(gè)亞群，即Group 1 ILCs(包括傳統(tǒng)NK細(xì)胞和ILC1)、Group 2 ILCs(ILC2)和Group 3 ILCs(包括ILC3和LTi細(xì)胞)，其中傳統(tǒng)NK細(xì)胞具有殺傷功能，在抵抗病毒感染和抗腫瘤方面發(fā)揮重要作用，因此又稱為殺傷性ILC(Cytotoxic ILCs)，而其他ILCs以分泌細(xì)胞因子為主發(fā)揮功能，又稱為輔助樣ILCs(Help-like ILCs)[1,2]。其中ILC1、ILC2和ILC3分別對(duì)應(yīng)于CD4+T細(xì)胞的Th1、Th2和Th17亞群，具有相似的細(xì)胞因子分泌譜和相似的功能，而NK細(xì)胞對(duì)應(yīng)于細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(Cytotoxic lymphocytes，CTLs)，具有細(xì)胞毒活性。隨著對(duì)ILCs發(fā)育、轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控機(jī)制的掌握及單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)不同ILC亞群的發(fā)育和功能特點(diǎn)有了更深入的解析，尤其是根據(jù)不同亞群的發(fā)育足跡，近期法國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院院士、馬賽呂米尼免疫學(xué)研究中心Eric Vivier教授提出，且被國(guó)際免疫學(xué)聯(lián)盟批準(zhǔn)(the International Union of Immunological Societies，IUIS)將ILC細(xì)胞分成5個(gè)亞群，即NK細(xì)胞、ILC1s、ILC2s、ILC3s和LTi 細(xì)胞[8]。
NK細(xì)胞與ILC1細(xì)胞具有許多共同的特點(diǎn)，如均產(chǎn)生以IFN-γ為主的效應(yīng)細(xì)胞因子，且受轉(zhuǎn)錄因子T-bet的調(diào)控。但在發(fā)育路徑和某些功能方面又各具不同的特點(diǎn)。NK細(xì)胞從共同固有淋巴祖細(xì)胞(Common innate lymphoid progenitor，CILP)經(jīng)NK前體細(xì)胞(NK cell precursor，NKP)發(fā)育而來，而ILC1由CILP經(jīng)固有淋巴前體細(xì)胞(ILC precursor，ILCP)發(fā)育而來[8-10]。從功能上看，NK細(xì)胞為細(xì)胞毒性自然殺傷細(xì)胞，表達(dá)高水平的穿孔素、顆粒酶等殺傷效應(yīng)分子，主要功能為殺傷病毒感染細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞，而ILC1表達(dá)低水平的穿孔素，無(wú)或僅有很弱的細(xì)胞毒活性，位于抵御病毒和胞內(nèi)菌感染的第一道防線。人和小鼠的ILC1均表達(dá)CD49a和TRAIL，但活化后該標(biāo)志容易丟失。ILC1常與NK細(xì)胞具有某些共同的表面標(biāo)志，但又有各自不同的表型特點(diǎn)，如小鼠NK細(xì)胞與ILC1均表達(dá)NK1.1和NKp46等。人ILC1表達(dá)CD127，而CD16+CD56+NK細(xì)胞不表達(dá)，但外周血CD16-CD56brightNK細(xì)胞則表達(dá)CD127。CD200R曾被當(dāng)作小鼠ILC1區(qū)別于NK細(xì)胞的獨(dú)特標(biāo)志[11]。人NK細(xì)胞表達(dá)NKp80，而ILC1不表達(dá)[12]。在轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)和依賴方面，ILC1嚴(yán)格依賴T-bet，而NK細(xì)胞在T-bet缺失小鼠中仍然存在[13]；NK細(xì)胞的發(fā)育依賴于Eomes，而ILC1在無(wú)Eomes表達(dá)時(shí)仍然正常發(fā)育。因此，Eomes表達(dá)常被認(rèn)為是NK細(xì)胞的特征。
ILC2細(xì)胞高表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子GATA3，在IL-25、胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素(Thymic stromal lymphopoietin，TSLP)和IL-33刺激下主要分泌IL-4、IL-5和IL-13等Ⅱ型細(xì)胞因子。ILC2細(xì)胞具有組織駐留特性，主要分布于腸、肺、皮膚等屏障組織，既可在局部活化，在組織駐留部位發(fā)揮效應(yīng)功能，又可在IL-25刺激下活化，進(jìn)而通過下調(diào)CD69表達(dá)、上調(diào)S1P受體的表達(dá)，從而經(jīng)血液循環(huán)到達(dá)肝、肺等遠(yuǎn)端器官[14]。這種在局部活化到遠(yuǎn)端發(fā)揮作用的特點(diǎn)類似于獲得性免疫的特點(diǎn)，可以更加有效地發(fā)揮對(duì)寄生蟲感染的天然免疫保護(hù)作用。炎癥過后尚可通過產(chǎn)生雙調(diào)蛋白(Amphiregulin，AREG)參與促進(jìn)損傷組織的修復(fù)[15]。
ILC3細(xì)胞包括NCR+ILC3(鼠NKp46+ILC3和人NKp44+ILC3)和NCR-ILC3，其主要特點(diǎn)為在 IL-1和IL-23 刺激下產(chǎn)生Th17樣細(xì)胞因子IL-17、IL-22和IFN-γ，并依賴于轉(zhuǎn)錄因子RORγt 和芳香烴受體(AhR)。ILC3位于黏膜部位，參與針對(duì)胞外菌和腸道共生菌的天然應(yīng)答，并通過產(chǎn)生IL-22發(fā)揮維持腸道穩(wěn)態(tài)和促進(jìn)腸道干細(xì)胞增殖的作用，且調(diào)節(jié)Th17的應(yīng)答。ILC3產(chǎn)生的IL-22可通過增強(qiáng)IFN-γ信號(hào)誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生抗菌肽(如Reg3g和Reg3b)和抗病毒蛋白，從而發(fā)揮保護(hù)作用[16]?；罨腎LC3可與CD4+T細(xì)胞相互作用而調(diào)節(jié)獲得性免疫應(yīng)答。例如，IL-1β可刺激外周ILC3活化、分泌細(xì)胞因子、上調(diào)MHCⅡ類分子和共刺激分子的表達(dá)，發(fā)揮類似抗原遞呈細(xì)胞的作用，啟動(dòng)CD4+T細(xì)胞的增殖和應(yīng)答[17]。
LTi細(xì)胞表達(dá)LTβ、IL-2Rγ、RORγt、c-Kit和CCR6，不表達(dá)NCRs，其在胚胎發(fā)育的早期即分布至淋巴器官，對(duì)胚胎時(shí)期淋巴器官的發(fā)生及出生后淋巴結(jié)和派氏結(jié)的形成至關(guān)重要。LTi細(xì)胞通過與基質(zhì)細(xì)胞相互作用，招募T、B細(xì)胞到淋巴細(xì)胞起始區(qū)域，促進(jìn)淋巴器官的形成。缺失LTi細(xì)胞的小鼠(Id2或RORγt缺失)不能發(fā)育出正常的淋巴結(jié)、派氏結(jié)和腸道隱窩結(jié)節(jié)[18]。LTi細(xì)胞與ILC3相似之處為均依賴于RORγt，均能產(chǎn)生IL-17A和IL-22，在腸道免疫中發(fā)揮重要作用。但是，ILC3、ILC1與ILC2的分化依賴于轉(zhuǎn)錄因子PLZF(Promyelocytic leukemia zinc finger)，而LTi和cNK細(xì)胞則不依賴PLZF。人LTi細(xì)胞表達(dá)NKp46、NKp44、NKp30等NK細(xì)胞受體。
最近，新的具有免疫調(diào)節(jié)性的ILC亞群(ILCreg或 ILC10)陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)和鑒定出來，轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析表明其不表達(dá)FoxP3，分泌免疫調(diào)節(jié)性細(xì)胞因子IL-10。范祖森課題組在小鼠和人的腸道中發(fā)現(xiàn)了一群Lin-CD45+CD127+IL-10+的ILC細(xì)胞亞群，具有明顯不同于其他ILC細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)的表型，將其命名為調(diào)節(jié)性的ILC(ILCreg)。ILCreg細(xì)胞高表達(dá)CD127、CD25、CD132、Sca-1等ILC特征性的基因以及ID2、ID3、SOX4等轉(zhuǎn)錄因子，但是不表達(dá)T-bet、GATA3、RORγt、FoxP3等其他類型ILC及Treg特異性的轉(zhuǎn)錄因子。在腸道炎癥發(fā)生時(shí)，能夠誘導(dǎo)出ILCreg的產(chǎn)生，ILCreg通過分泌IL-10抑制ILC1和ILC3的活化，從而抑制這兩類細(xì)胞的促炎作用，在腸道炎癥的轉(zhuǎn)歸中發(fā)揮重要的保護(hù)作用。在炎癥過程中，ILCreg細(xì)胞能夠分泌TGF-β，并以TGF-β自分泌的形式維持其自身的增殖，促使其更好地發(fā)揮腸道保護(hù)作用[19]。另一群以分泌IL-10為主的肺臟ILC2(命名為ILC210)具有相似的免疫調(diào)節(jié)特性，能夠通過分泌IL-10抑制肺部的病理性炎癥應(yīng)答。ILC210表達(dá)比ILC2更高水平的Id3、Foxf1、Atf3和Klf2，不表達(dá)FoxP3[20]。
2 ILCs細(xì)胞在炎癥、組織穩(wěn)態(tài)和修復(fù)中的作用
ILCs主要位于非淋巴組織，尤其是黏膜屏障部位，能夠及時(shí)感受炎癥、危險(xiǎn)或損傷信號(hào)，進(jìn)行自我更新和針對(duì)環(huán)境刺激做出應(yīng)答，在調(diào)節(jié)炎癥、維持或重建組織穩(wěn)態(tài)、促進(jìn)損傷組織修復(fù)、維持或重建黏膜屏障(包括腸道、呼吸道、肺、皮膚等組織)等方面發(fā)揮重要作用[21]。例如，ILC能夠與上皮細(xì)胞相互作用共同維持上皮的穩(wěn)態(tài)。IL-33能夠促進(jìn)ILC2分泌上皮生長(zhǎng)因子AREG，AREG為表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)的配體，可作用于腸道上皮細(xì)胞，促進(jìn)上皮的生長(zhǎng)和分化，維持腸道上皮的穩(wěn)態(tài)，防止腸道炎性腸病(Inflammatory bowel diseases，IBD)的發(fā)生[15,22]。同樣，肺臟氣道上皮細(xì)胞通過分泌IL-33促進(jìn)ILC2的活化，如果缺失ILC2則影響上皮細(xì)胞的損傷修復(fù)，且該修復(fù)作用依賴于AREG[23]。IL-9可促進(jìn)ILC2的存活、AREG的產(chǎn)生和肺組織的修復(fù)[24]。ILC2亦以IL-33依賴的方式促進(jìn)皮膚傷口的愈合[25]。位于腸道固有層的ILC3參與維持腸道組織的穩(wěn)態(tài)，尤其是其產(chǎn)生的IL-22在維持黏膜組織穩(wěn)態(tài)平衡和腸道黏膜屏障的完整性方面起關(guān)鍵作用。正常情況下，IL-22的分泌會(huì)促進(jìn)上皮穩(wěn)態(tài)的維持，防止共生菌結(jié)構(gòu)紊亂和慢性炎癥的發(fā)生。IL-22能夠促進(jìn)腸道隱窩處的腸道干細(xì)胞的增殖，促進(jìn)異基因骨髓移植后的腸道上皮再生，并保護(hù)腸上皮細(xì)胞免受T細(xì)胞介導(dǎo)的殺傷，降低急性移植物抗宿主病(Graft-versus-host disease，GVHD)導(dǎo)致的腸道病理?yè)p傷和死亡率[26]。腸道組織損傷刺激NKp46+和CCR6+ILC3s的活化，活化的ILC3可通過分泌IL-22促進(jìn)腸道干細(xì)胞STAT3磷酸化，抑制腸道干細(xì)胞的凋亡；同時(shí)，促進(jìn)腸道干細(xì)胞的增殖，進(jìn)而緩解放、化療對(duì)腸道干細(xì)胞的損傷[27]。
3 ILCs與自身炎癥性疾病
ILCs對(duì)組織的過度修復(fù)、長(zhǎng)期的慢性刺激使ILCs的保護(hù)性應(yīng)答轉(zhuǎn)變成病理性應(yīng)答，進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重的炎癥性疾病和組織的纖維化增生。在自身炎癥性疾病的發(fā)生發(fā)展過程中，可以理解的是ILC1和ILC3通常參與炎性腸病或感染誘導(dǎo)的腸炎等疾病的病理過程，而ILC2通常參與過敏性疾病的發(fā)病過程。但在不同的疾病模型、不同的發(fā)病階段及不同的組織微環(huán)境下，ILC亞群可能發(fā)揮雙向作用，而且ILCs的可塑性使不同的ILC亞群之間可發(fā)生轉(zhuǎn)換，從而發(fā)揮不同的效應(yīng)功能(圖1)。
3.1ILCs與腸道炎癥相關(guān)性疾病 腸道黏膜和相關(guān)淋巴組織被認(rèn)為是人和小鼠ILCs細(xì)胞的儲(chǔ)存庫(kù)。在穩(wěn)態(tài)情況下，ILCs占小腸固有層淋巴細(xì)胞的10%。各ILC亞群在腸道均有分布，但I(xiàn)LC3占比例最多，且在維持腸道穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用[28]。正常情況下，ILC3產(chǎn)生IL-22、ILC2產(chǎn)生AREG促進(jìn)維持腸道上皮屏障的完整性、對(duì)共生菌的限制和損傷后的組織再生。清除ILC3或缺失IL-22會(huì)導(dǎo)致共生菌產(chǎn)堿桿菌的播散，使之定殖至淋巴器官，進(jìn)而啟動(dòng)慢性炎癥[29]；IL-22缺失會(huì)加重DSS誘導(dǎo)的腸炎。腸道環(huán)境中的前列腺素E2(PGE2)與ILC3表面的受體EP4結(jié)合，觸發(fā)IL-22的分泌。然而，研究發(fā)現(xiàn)，ILC3通過產(chǎn)生IL-17、IL-22和IFN-γ亦是腸道炎癥的主要介導(dǎo)者。的確，IBD患者腸道ILC3的數(shù)量和活性明顯高于健康對(duì)照者；而ILC3缺失小鼠或通過抗體清除ILCs細(xì)胞可明顯降低腸炎的病理評(píng)分。同樣，IBD小鼠和患者腸道ILC1細(xì)胞的數(shù)量和活性亦明顯升高[30]。人腸道ILC1分為固有層ILC1(表達(dá)CD161和CD127，但不表達(dá)NKp44)和上皮內(nèi)ILC1(表達(dá)NKp44和CD103，但不表達(dá)CD127)兩個(gè)亞群，ILC1細(xì)胞的數(shù)量(尤其是固有層ILC1)在克羅恩病患者腸黏膜明顯增多，且與疾病的嚴(yán)重程度成正相關(guān)[6]。在炎癥情況下，IL-12可使ILC3下調(diào)RORγt表達(dá)，獲得ILC1樣的特性(稱為ex-ILC3 ILC1)，并與ILC1一起通過產(chǎn)生IFN-γ、IL-17A和GM-CSF介導(dǎo)組織的免疫損傷，并導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的活化和中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)。值得注意的是，ILC3與ILC1之間的轉(zhuǎn)化是可逆的，ex-ILC3 ILC1細(xì)胞在IL-23、IL-1β和維甲酸的作用下又可恢復(fù)到ILC3的表型。ILC3與ILC1的相互轉(zhuǎn)化由腸道固有層的專職DC控制，其通過提供細(xì)胞因子微環(huán)境調(diào)控ILCs的命運(yùn)[28]。有趣的是，有研究發(fā)現(xiàn)ILC2亦可轉(zhuǎn)化為分泌IFN-γ的ILC1，在克羅恩病患者的腸道組織中數(shù)量增多，而ILC1在IL-4的作用下亦可轉(zhuǎn)化為ILC2?？傊c道ILCs細(xì)胞，尤其是ILC3，在腸道穩(wěn)態(tài)和炎癥情況下發(fā)揮保護(hù)和促炎的雙向作用，這種ILC亞群之間相互轉(zhuǎn)化的機(jī)制可被用于炎癥性腸病患者治療的靶點(diǎn)和策略。
圖1 ILCs細(xì)胞發(fā)揮組織保護(hù)和促進(jìn)炎性疾病發(fā)生的雙向作用Fig.1 Innate lymphoid cells: dual roles in inflammatory diseases and tissue protection
3.2ILCs與肺臟炎癥相關(guān)性疾病 NK細(xì)胞是人和小鼠肺ILCs細(xì)胞的主要亞群，占人肺總ILCs細(xì)胞的95%。除NK細(xì)胞外，人ILC3(主要為NKp44-ILC3)為肺部主要的ILC亞群，而小鼠ILC2在穩(wěn)態(tài)時(shí)占的比例相對(duì)較多[31]。NK細(xì)胞在肺臟黏膜組織發(fā)揮重要的免疫防御、免疫監(jiān)視和免疫清除作用。肺組織分布的ILCs細(xì)胞通過感受危險(xiǎn)信號(hào)，活化、增殖、分泌細(xì)胞因子，參與肺黏膜組織區(qū)域的免疫監(jiān)視、免疫調(diào)節(jié)、損傷后的組織修復(fù)和穩(wěn)態(tài)的維持。但是，一旦失控，就會(huì)導(dǎo)致病理?yè)p傷、炎癥和疾病的發(fā)生。
ILC2是參與促進(jìn)肺部過敏反應(yīng)、炎癥和纖維化形成的主要ILC細(xì)胞亞群[6,31]。哮喘患者的外周血和肺泡灌洗液中ILC2細(xì)胞的數(shù)量明顯增多，且肺泡灌洗液中ILC2細(xì)胞的數(shù)量和IL-33水平與哮喘患者呼吸功能衰竭的程度相關(guān)。肺上皮來源的IL-25、IL-33和嗜堿性粒細(xì)胞產(chǎn)生的IL-4刺激ILC2的活化，促進(jìn)肺部和皮膚的炎癥，并參與過敏性疾病(如哮喘、慢性鼻竇炎)的發(fā)生。呼吸道合胞病毒或鼻病毒感染會(huì)誘導(dǎo)分泌IL-13的ILC2的活化與增殖，進(jìn)而破壞支氣管上皮的完整性[32]。ILC2還與其他細(xì)胞相互作用，促進(jìn)氣道炎癥的發(fā)生與進(jìn)展[6]。例如，嗜堿性粒細(xì)胞來源的IL-4及ILC2細(xì)胞間通過ICOL-ICOL相互作用均可促進(jìn)ILC2的活化。IL-33激活的肥大細(xì)胞可擴(kuò)增Treg細(xì)胞進(jìn)而抑制ILC2的活化；然而在IgE交聯(lián)和脫顆粒后，肥大細(xì)胞又可通過釋放脂質(zhì)介質(zhì)[如白三烯D4和前列腺素D2(PGD2)]驅(qū)動(dòng)ILC2的活化。白三烯D4和PGD2還可促進(jìn)ILC2到肺臟氣道炎癥部位的聚集，并促進(jìn)Th2細(xì)胞細(xì)胞因子的產(chǎn)生[33,34]。在過敏性哮喘模型中，ILC2與Th2細(xì)胞通過CD40L和MHCⅡ類分子相互作用，促進(jìn)Th2的活化；表達(dá)MHCⅡ類分子ILC2還可與抗原特異性CD4+T細(xì)胞相互作用，T細(xì)胞產(chǎn)生的IL-2促進(jìn)ILC2的增殖和IL-13的產(chǎn)生[35]。ILC2分泌的IL-13促進(jìn)活化的肺臟樹突狀細(xì)胞(Dendritic cell，DC)遷移至引流淋巴結(jié)，激發(fā)na?ve T細(xì)胞分化成Th2細(xì)胞；還可促進(jìn)IRF4+CD11b+CD103-DC產(chǎn)生招募Th2的趨化因子CCL17[36,37]。ILC2加重肺臟炎癥會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)肺纖維化的發(fā)生。IL-33誘導(dǎo)ILC2和Ⅱ型巨噬細(xì)胞(M2)的擴(kuò)增，ILC2進(jìn)一步分泌IL-13促進(jìn)M2的極化和纖維母細(xì)胞的活化，加重纖維化的進(jìn)程[38]。
在肥胖誘導(dǎo)的哮喘中，ILC3通過產(chǎn)生IL-17參與調(diào)節(jié)由炎癥小體活化所產(chǎn)生的IL-1β介導(dǎo)的氣道超敏反應(yīng)[39]。ILC1在慢性阻塞性肺病患者肺和外周血中比例增多，且與疾病嚴(yán)重程度相關(guān)。吸煙、細(xì)菌或病毒感染促進(jìn)肺部ILC2向ILC1轉(zhuǎn)變，促進(jìn)慢性阻塞性肺病的發(fā)生發(fā)展[40]。
3.3ILCs與肝臟炎癥相關(guān)性疾病 肝臟富含NK細(xì)胞，NK細(xì)胞占小鼠肝臟淋巴細(xì)胞的30%，其中50%為傳統(tǒng)的NK細(xì)胞(cNK)，另50%為肝臟駐留NK(LrNK)細(xì)胞。LrNK細(xì)胞具有與黏膜ILC1相似的發(fā)育途徑，被認(rèn)為是肝臟ILC1細(xì)胞，表型為CD49a+CD49b-，高表達(dá)TRAIL和FasL[41-43]。肝臟NK細(xì)胞和ILC1細(xì)胞在肝臟炎癥相關(guān)性疾病中發(fā)揮保護(hù)或促炎雙向作用[44]。一方面，NK通過殺傷活性和分泌細(xì)胞因子、趨化因子的能力在肝臟免疫防御、清除病毒感染和抗腫瘤方面發(fā)揮重要的作用；而且，肝臟cNK細(xì)胞和ILC1均可通過分泌IL-22修復(fù)肝臟損傷、促進(jìn)肝臟再生。另一方面，肝臟NK和ILC1細(xì)胞亦通過促進(jìn)肝損傷而發(fā)揮有害的作用，例如，肝臟cNK細(xì)胞因?yàn)樵鰪?qiáng)肝臟CD8+T細(xì)胞的活性而在HBV感染和Con A誘導(dǎo)的肝損傷過程中發(fā)揮促進(jìn)肝損傷的作用。慢性HCV感染中肝臟ILC1高表達(dá)NKG2A，抑制cNK和CD8+T細(xì)胞的抗病毒活性，而發(fā)揮促進(jìn)肝臟免疫耐受的作用，阻斷NKG2A信號(hào)則增強(qiáng)cNK和CD8+T細(xì)胞中IFN-γ的分泌，促進(jìn)HCV的清除[45]。
肝臟應(yīng)激或炎癥狀態(tài)下誘導(dǎo)IL-33產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致肝臟ILC2的活化和聚集，活化的ILC2產(chǎn)生IL-13促進(jìn)肝星形細(xì)胞的活化，從而加重炎癥損傷和促進(jìn)肝纖維化的形成[46]。在Con A介導(dǎo)的肝炎模型中，CD4+T細(xì)胞活化促進(jìn)IL-33的釋放，進(jìn)而活化并促進(jìn)肝臟ILC2分泌IL-13和IL-5，后者進(jìn)一步募集嗜酸性粒細(xì)胞到肝臟聚集，放大炎癥反應(yīng)[47]。但是，亦有基于IL-33缺失或其受體ST2缺失小鼠的研究認(rèn)為肝臟ILC2在肝損傷中起保護(hù)作用[48]。在腺病毒介導(dǎo)的肝炎模型中發(fā)現(xiàn)IL-33擴(kuò)增活化的ILC2可通過抑制TNF-α的產(chǎn)生而發(fā)揮肝臟保護(hù)作用[49]。
多項(xiàng)研究認(rèn)為ILC3在CCl4、Con A和酒精誘導(dǎo)的肝損傷中通過抑制IFN-γ表達(dá)、誘導(dǎo)IL-22分泌而發(fā)揮保護(hù)作用[44,50]，但是在HBV感染研究中發(fā)現(xiàn)IL-22可通過促進(jìn)Th17細(xì)胞聚集到肝臟而加重肝臟的慢性炎癥和纖維化進(jìn)展[51]。不同的結(jié)論可能與觀察的模型、疾病進(jìn)展的階段不同有關(guān)，確切的機(jī)制尚有待更深入的探討。
3.4ILCs與皮膚炎癥相關(guān)性疾病 穩(wěn)態(tài)時(shí)不同ILC亞群在人和小鼠皮膚均存在。ILCs在皮膚損傷修復(fù)和穩(wěn)態(tài)維持方面發(fā)揮重要作用[6,52]。在皮膚損傷時(shí)，ILC3對(duì)表皮Notch1應(yīng)激信號(hào)做出應(yīng)答，向傷口部位聚集，并分泌IL-17F。ILC3缺失會(huì)導(dǎo)致表皮細(xì)胞增殖和傷口愈合的延遲。IL-33-ILC2軸在損傷后皮膚屏障的恢復(fù)方面亦起重要作用[53]。
ILC2參與皮膚的炎癥病理過程。已發(fā)現(xiàn)在過敏性皮炎等多種皮膚炎性疾病的皮損部位ILC2的數(shù)量和比例明顯高于正常皮膚組織，ILC2的激活劑TSLP、IL-33和IL-25表達(dá)上調(diào)，且ILC2表達(dá)IL-25受體、IL-33受體ST2、TSLP受體和PGD2的受體CRTH2的水平明顯升高[54]。清除ILC2可明顯減輕皮膚損傷和炎癥程度。ILC2還可與皮膚部位其他細(xì)胞相互作用調(diào)節(jié)皮炎的發(fā)生發(fā)展。例如，ILC2與嗜堿性粒細(xì)胞(分泌IL-4)或肥大細(xì)胞(分泌PGD2)相互作用，可促進(jìn)炎癥的進(jìn)展；而活化ILC2表達(dá)的KLRG1與皮膚角質(zhì)細(xì)胞的E-cadherin相互作用可抑制ILC2的活性，對(duì)炎癥應(yīng)答起負(fù)反饋的調(diào)節(jié)作用[54]。另一項(xiàng)研究則發(fā)現(xiàn)，過敏性皮炎部位的角質(zhì)細(xì)胞高表達(dá)NKp30的活化配體B7-H6，與ILC2表面的NKp30結(jié)合可促進(jìn)ILC2分泌IL-5和IL-13，用抗體阻斷NKp30或給予抑制性配體galectin-3則阻斷Ⅱ型細(xì)胞因子的分泌[55]。
ILC3參與牛皮癬的皮膚炎癥發(fā)病過程。牛皮癬患者的炎性皮膚部位含有大量的ILC3細(xì)胞，且能夠分泌IL-22和IL-17A。在咪喹莫特(Imiquimod)誘導(dǎo)的牛皮癬模型(能夠模擬人牛皮癬斑塊形成)中，浸潤(rùn)至皮膚部位的T細(xì)胞和RORγt+ILC3細(xì)胞(而非Th17細(xì)胞)為IL-17A、IL-17F和IL-22的來源，這些細(xì)胞和因子是牛皮癬皮膚炎癥發(fā)生必需的、足以促其發(fā)病的原因[56]。
4 展望
經(jīng)過十余年的研究，目前科學(xué)家們已對(duì)ILCs細(xì)胞的分類、發(fā)育分化、細(xì)胞和生物學(xué)功能及與不同疾病的關(guān)系有了深入的理解。調(diào)節(jié)性ILC亞群的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步完善了ILCs家族成員，但尚需進(jìn)一步探討除腸道外其他黏膜屏障組織(如肺、肝、皮膚等)是否存在ILCreg以及是否在自身炎性疾病中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。記憶性NK細(xì)胞和記憶性IL-7R+ILC1的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了天然免疫細(xì)胞亦具有長(zhǎng)期記憶性應(yīng)答的特性[57，58]。
鑒于不同ILC亞群在免疫監(jiān)視、免疫防護(hù)、組織修復(fù)、穩(wěn)態(tài)維持和炎癥應(yīng)答中的重要作用，ILCs細(xì)胞有望成為免疫治療或炎癥相關(guān)疾病治療的靶點(diǎn)。通過激活I(lǐng)LCs活性可增強(qiáng)機(jī)體對(duì)病原體感染的抵抗和清除作用或促進(jìn)組織的修復(fù)，而抑制或阻斷ILCs的活性或其產(chǎn)生的效應(yīng)分子有助于慢性炎癥性疾病的治療。例如，IL-2、IL-12和IL-18可激活I(lǐng)LC1，IL-25和IL-33可激活I(lǐng)LC2，IL-1β和IL-23可激活I(lǐng)LC3；而相應(yīng)細(xì)胞因子的抗體則可抑制ILCs的活性，用于相應(yīng)炎性疾病的治療。RORγt抑制劑可限制ILC3的促炎癥作用，抑制RORα的活性可能影響ILC2的功能。最近的一項(xiàng)研究用小鼠骨髓移植模型證明過繼轉(zhuǎn)輸ILC2可防治GVHD，使除NK細(xì)胞外，以ILC亞群進(jìn)行細(xì)胞治療成為可能[59]。記憶性NK和ILCs的發(fā)現(xiàn)為開發(fā)基于ILCs的疫苗帶來了希望[57,58]。但是，由于ILCs與T細(xì)胞在表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子、分泌的細(xì)胞因子、發(fā)揮的功能等方面存在很多相似之處、ILCs細(xì)胞自身功能的雙向性、ILCs的異質(zhì)性和不同亞群之間的相互調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)化等，均導(dǎo)致目前能夠采取的治療策略缺乏特異性。迫切需要找到ILCs及其亞群特異性的標(biāo)志，或找到針對(duì)ILCs及其不同亞群的特異的活化劑或抑制劑，才可能以這些特異性的標(biāo)志為靶點(diǎn)或特異性清除或轉(zhuǎn)輸某一特定ILC亞群，而達(dá)到治療相應(yīng)疾病的目的。
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