Tregs与移植耐受

摘要

介绍

外周对自身抗原的耐受性是由一个动态过程维持的，该过程涉及多种不同机制，这些机制限制了潜在破坏性自身攻击性T细胞反应的发展。这些机制包括通过激活诱导细胞死亡导致T细胞耗竭，“忽视”自身抗原（即明显缺乏抗原识别），以及诱导T细胞无能(1)。虽然这些机制在维持自我耐受方面显然很重要，但它们本身是不够的，因为还需要Tregs主动抑制自身反应性T细胞(2)。虽然这些Treg亚群的初始特征确定了它们在维持自我耐受中的作用，但现在很清楚，这些调节细胞在抑制针对移植器官和组织上表达的同种异体抗原的免疫反应中发挥着重要作用(三).

移植物排斥和耐受概述

移植排斥是组织相容性基因多态性的结果，主要是位于MHC内的基因多态性(4)。T细胞对外来（异基因）MHC分子的反应与对任何外来蛋白的反应一样：它们分泌细胞因子、分裂和分化(5)。这会产生大量激活的效应细胞，主要是T细胞和巨噬细胞，它们是移植物破坏的主要介质。

同种异体反应性T细胞可以通过2种不同途径中的1种识别移植组织中的抗原。在直接途径中，反应性T细胞识别供体衍生APC表面上完整的同种异体MHC分子，而在间接途径中，受体APC将供体衍生的同种-MHC分子加工成肽，然后将这些肽在自身MHC分子上呈现给T细胞。一般认为，当移植物受体APC（乘客白细胞）迁移到周围淋巴组织，刺激同种异体反应性T细胞时，直接途径在移植后立即起主导作用。由于供体来源的APC寿命相对较短，通常认为随着同种异体反应的进展，同种异体识别的间接途径占主导地位(6).

诱导移植耐受的实验方法通常分为两类。“中央”耐受是指（在大多数情况下）利用骨髓移植诱导造血嵌合体(7)。这导致供体和受体衍生的淋巴和髓细胞共存。因此，发育中的供体反应性T细胞在离开胸腺之前被删除，其方式与自我反应性T淋巴细胞相同(8)。“外周”耐受是指使用抗体（有时是药物）来阻断或调节成熟T细胞中的T细胞激活或生长因子受体途径。在大多数情况下，这会导致对同种异体抗原产生反应的T细胞发生凋亡(9).

同种免疫反应的一个重要特征是T细胞的高频率，能够识别同种抗原并对其作出反应（主要是MHC内编码的基因产物）(10)。因此，根据啮齿类动物模型的研究数据，许多研究人员认为有必要大规模删除同种异体反应性T细胞，以创造移植耐受性(9)。在治疗的早期“诱导”阶段（即移植后的前1-2周），中枢和外周耐受策略都能实现这一点。在中枢耐受的情况下，这一点似乎就足够了，因为新发育的具有潜在抗供体反应性的T细胞在与供体来源细胞接触后将在胸腺内被消除(7，8)。然而，在外周耐受策略的情况下，来自实验动物的大量数据表明，在耗竭后，耐受的“维持”阶段需要Tregs，它可以作用于任何剩余的同种异体反应性T细胞和新的胸腺移植物（图​（图11).

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图1

改变异基因攻击和Treg亚群之间的平衡。在移植时或移植前后采用的删除策略可减少潜在的移植破坏性T细胞的数量，并促进Treg亚群的作用。在耐受性维持阶段，这些Treg无论是自然产生还是诱导产生，都可以更有效地作用于数量大大减少的效应T细胞。单元格编号，如年axis代表了在建立移植耐受性期间效应器与Treg亚群的相对比率是如何变化的，并不用于组间比较。

多种类型的Tregs

对移植中Tregs的研究已经确定了具有不同细胞表面表型的多个细胞群体，并且在一定程度上具有不同的作用机制(11)。一个群体是CD4的天然亚群⁺胸腺中T细胞发育过程中产生的T细胞，最好通过IL-2受体CD25α链的组成性表达来定义(2)。第二个群体由诱导的Treg亚群组成，这些亚群可能在正常免疫反应过程中出现（大概是为了在病原体被消除时帮助终止反应并防止二次自身免疫）。这些“诱导”Tregs，虽然主要包含在CD4中⁺与天然存在的CD4不同⁺CD25型⁺相对应的人。此外，CD8⁺特雷格斯，TCR⁺CD4细胞^——CD8（CD8）^——T细胞和NK-Tregs也被报道在不同的移植耐受模型中发挥作用(12——15).

自然发生的树

可诱导CD4⁺树

其他Treg类型

如上所述，Treg亚群也被描述为CD4以外的亚群⁺隔间。CD8（CD8）⁺在耐受的同种异体移植物中观察到口服同种异体抗原产生的Tregs。该亚群调控的确切机制尚不清楚，但可能与IL-4生成增加有关(13)。同样，Seino等人证明在共刺激阻断后获得长期心脏移植接受时需要NK T细胞(15)。此外，有证据表明存在TCR⁺CD4细胞^——CD8（CD8）^——Treg亚群可能通过诱导同种异体反应CD8的缺失来介导皮肤移植的接受⁺T细胞(14)。CD4以外的这些Treg亚群的全部意义⁺然而，鉴于对这些细胞类型的研究尚处于早期阶段，关于移植耐受性的分类尚不清楚。

间接异体识别、连锁抑制和感染耐受

关于Tregs在移植耐受中的作用的大量工作已经解决了它们的异体识别模式。如上所述，人们认为，随着植入持续时间的增加，间接异体识别占主导地位。这一发现，再加上一些小组的观察结果表明，为了维持移植耐受性，需要持续存在抗原(47，48)，表明是间接途径是Tregs的主要同种异体识别模式(49)。Yamada等人通过使用缺乏MHC II类分子（仅间接识别）的供体小鼠或外围缺乏MHCⅡ类分子但拥有CD4的受体小鼠，探索了抗原呈递的直接和间接途径对移植耐受的相对贡献⁺胸腺上皮上MHC II转基因表达的T细胞（仅在胸腺上皮中直接识别）。通过使用阻断T细胞共刺激途径的药物，作者发现在缺乏直接识别的情况下很容易实现耐受，但缺乏间接异体识别途径的受体明显难以耐受(50).

如果Tregs通过间接同种识别来识别同种抗原，人们可能会问，只识别一小部分移植物衍生抗原的细胞如何阻断对所有移植物表达抗原的反应。事实上，甚至在CD4明确识别之前⁺CD25型⁺特雷格斯，这些问题已经被调查过了。例如，十多年前，通过口服多种MHC衍生肽同种抗原，在大鼠模型中实现了移植耐受(51)。后来的研究表明免疫调节性T细胞在该模型的耐受性中起作用(52)。Niimi及其同事进一步扩展了这些观察结果，发现通过口服移植物中存在的单一同种异体抗原可以实现移植物耐受(53)。单个同种异体抗原的耐受潜力，随后主要对移植物内存在的所有其他抗原无反应，被称为“连锁抑制”，并取决于Tregs的作用(38)。当潜在的同种异体反应性T细胞受到Treg（如CD4）的耐受性影响时，就会发生连锁抑制⁺CD25型⁺Treg，因为这两种细胞都识别由同一APC呈现的各自同种抗原(33，54，55)。实际上，这会导致潜在破坏性同种异体反应性T细胞的“再教育”，并诱导Treg表型（图​（图22).

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图2

CD4诱导的感染耐受和连锁抑制⁺CD25型⁺特雷格斯。CD4细胞⁺CD25型⁺Treg细胞可以抑制同种异体反应性CD4⁺T细胞要么直接通过细胞接触或分泌IL-10和TGF-β，要么通过影响刺激的APC。当对特定抗原（Ag-Y）产生的耐受导致对无关或第三方抗原（Ag-X和Ag-Z）产生耐受时，如果这些无关抗原在同一APC的表面上表达，则会出现连锁抑制。Tregs分泌IL-10和TGF-β参与了这一过程，这被认为加强了移植耐受的感染性。

重要的是，接受再教育的同种异体侵袭性细胞变成了“次级”调节细胞，进而可以诱导其他原始CD4⁺T细胞采用调节表型，从而繁殖出耐受状态。这种机制被认为可以解释近30年前关于抑制性T细胞和移植耐受性的一些重要观察结果(56)。然而，直到最近，Waldmann及其同事才创造了术语“感染耐受性”，以描述同种异体移植耐受性从一个受体到另一个受体的转移性质（参考文献。38)。在移植轻微组织相容性不匹配的皮肤移植物之前，经过短时间的非完全性CD4和CD8抗体治疗后获得的耐受性与调节性CD4的形成有关⁺受体内的T细胞表型(57)。CD4的转移⁺来自这些耐受小鼠的T细胞可以防止幼稚受体的移植物排斥反应。最引人注目的是，来自耐受性小鼠的调节细胞在幼年转基因受体中诱导了新的Treg，如果将这些次级Treg转移到“第三代”受体中，也会产生同样的作用，这说明了该过程的传染性。一些小组后来的研究使用更严格的移植耐受模型证实了这些观察结果，例如跨越主要组织相容性屏障的心脏移植，从而使人们普遍接受这种现象的存在(47，58)。这些Treg亚群的产生也与通过多种策略实现的耐受有关，包括协同刺激阻断和环孢素治疗(59——61)。CD4介导感染耐受的确切机制⁺抑制性T细胞仍然难以捉摸，不可能将功能分配给特定的Treg亚群，尽管有证据表明免疫抑制细胞因子如IL-10和TGF-β发挥重要作用(62).

Tregs在移植中的应用潜力

关于CD4，我们可以考虑两个不同的问题⁺CD25型⁺移植中的Tregs：它们在耐受模型中的作用是什么？以及它们作为治疗工具的潜力是什么？目前，几乎没有关于人类的数据，尽管这个问题已经在动物模型中进行了广泛的研究。许多研究证实Tregs有能力防止移植物排斥反应，并促进在操作条件下的耐受，例如使用免疫重建免疫缺陷宿主（参考文献。6)。由于T细胞缺乏动物体内稳态增殖的混杂效应(63)，这并不能提供它们在正常宿主中的耐受作用的确切证据。然而，其他研究强烈建议这种作用，例如那些显示Tregs在耐受移植物中的作用(35)。此外，这两组研究都清楚地显示了使用Tregs作为蓄意治疗工具的潜力。这可以通过体外扩增和激活Tregs，然后进行输注，或者通过以促进Treg发育的方式操纵体内免疫反应来实现(64)。关于TGF-β、IL-10和Foxp3在Tregs亚群发育中的作用的最新进展可能为实现这些目标提供了一种手段。

结束语

即使在原始宿主中也存在大量的同种异体反应细胞，这被认为是通过靶向成熟外周血T细胞的共刺激阻断等策略在MHC错配屏障诱导耐受时需要删除这些细胞的基础(65，66)。从这些研究中，我们和其他人推测，如此大量潜在移植物破坏性T细胞的减少将促进Treg亚群的免疫调节，从而促进和维持耐受状态(9)。随后，其他研究小组证实了自然发生和诱导的Treg亚群在通过共刺激阻断实现的同种异体耐受发展中的作用，从而加强了这一假设(27，54)。因此，越来越多的人建议，以同种异体反应T淋巴细胞为靶点进行缺失的临床移植耐受方案需要特别避免Tregs(1)。根据这些思路，Strom及其同事最近证明了非调节性CD25的选择性裂解⁺通过给药激动性IL-2–Fc受体融合蛋白，可以实现同种反应性T细胞和Treg细胞的持久性。事实上，在一个非常严格的移植模型中，给予这种融合蛋白并选择性阻断IL-15信号传导，这对效应T细胞增殖和记忆生成非常重要，导致了移植物的接受(67)。综上所述，这些报告强烈支持缺失和调控在移植耐受性发展中发挥互补作用的观点。这提高了调节细胞体外扩增/促进的潜力，然后可用于移植中的过继免疫治疗。确定这些方法是否可行无疑将是未来多年研究的重点。现在预测他们是否会成功还为时过早，但要说Tregs在移植领域终于“到来”还为时不早

脚注

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