中性粒細胞在結核病免疫領域中的相關研究綜述,免疫學論文

中性粒細胞在結核病免疫領域中的相關研究綜述,免疫學論文結核病是由結核分枝桿菌(Mycobacteriumtuberculosis,Mtb)感染引起的以呼吸系統(tǒng)感染為主的慢性感染性疾病。由于結核病導致的組織損傷主要由機體的免疫系統(tǒng)介導,而且在結核病患者體內往往存在Th1型免疫應答受抑,Th2型免疫應答水平異常升高的現象,結核病也被以為是一種免疫紊亂性疾病,機體免疫應答的方向和水平在很大程度上決定著結核病的發(fā)展與轉歸。長期以來,人們圍繞結核病免疫相關的T淋巴細胞(尤其是CD4+的Th1細胞)、巨噬細胞和樹突狀細胞(dendriticcells,DC)進行了大量研究,并獲得了一些可喜的進展。當前,為多數研究者肯定的觀點以為,Th1型免疫應答在結核病的適應性免疫應答中起關鍵作用,是介導結核病保衛(wèi)性免疫的主要群體;巨噬細胞作為機體抗Mtb感染的主要免疫效應細胞,在結核病的保衛(wèi)性免疫應答中也發(fā)揮有重要的作用。但是,對于介入結核病免疫的另一個重要的細胞群體,也是Mtb感染后最先由外周血遷移至感染病灶的細胞中性粒細胞即多形核中性粒細胞(polymorphnuclearneutrophils,PMN)的研究卻明顯滯后。慶幸的是,近年來PMN在結核病免疫中的作用遭到越來越多的關注,相關的研究也獲得了較大進展。現就近年來PMN在結核病免疫領域中的相關研究進展進行綜述。1、Mtb感染經過中PMN的變化及功能很早就有研究發(fā)現,Mtb感染后PMN會迅速從外周血遷移至Mtb感染的局部。研究顯示,無論Mtb是經血液還是呼吸道途徑感染人體,PMN均會很快趨化至感染部位(一般在感染后的1~3h內到達感染部位,并在12~24h時到達峰值)。PMN到達感染部位后會很快活化并吞噬Mtb。由于PMN本身是機體主要的免疫效應細胞之一,研究者揣測PMN可能對于Mtb感染的早期控制有重要作用。Yang等的研究也證實PMN能在Mtb感染早期迅速吞噬并殺死Mtb,進而促進Mtb的去除。但同時也陸續(xù)有研究提示,PMN可能介入了結核病導致的組織免疫損傷和Mtb慢性感染的活化經過。Eum等在活動性肺結核患者的痰標本、支氣管肺泡灌洗液和肺組織壞死空洞的周圍均檢測到大量的PMN,而且,Eum等的研究發(fā)現被PMN吞噬入的Mtb的復制速度較細胞外的Mtb還快。在其他疾病模型中的研究也提示,PMN活化后釋放的一些活性酶類會對正常組織造成損傷。關于PMN在Mtb感染經過中扮演的詳細角色,動物實驗研究同樣充滿爭議。同樣是利用PMN的特異性單克隆抗體去除Mtb感染動物體內的PMN,有些研究者發(fā)現實驗動物的疾病進展更快、組織病理損傷更為嚴重,提示PMN有助于機體控制Mtb的感染;但有的課題組則發(fā)現去除PMN后實驗動物的組織荷菌量較對照組顯著減少,組織損傷程度明顯下降,動物的存活期顯著延長;還有的報道以為PMN的去除與否對結核病的嚴重程度無明顯影響。由此可見,PMN在結核病的發(fā)生發(fā)展經過中扮演的角色好像一把雙刃劍,它能夠通過吞噬和殺傷效應發(fā)揮抗Mtb感染的成效,但同時,活化后的PMN會通過產生的活性產物造成組織器官的直接損傷,促進結核病的進展,可以能通過誘導過度的炎癥性反響導致病理性免疫應答,進而對組織器官造成間接損傷。對于患者最終的臨床表現以及上述研究結果出現的爭議,當前揣測可能與PMN浸潤的數量、感染機體整體的免疫學狀態(tài)、以及感染宿主的遺傳背景有關。總之,當前對PMN在結核病免疫中發(fā)揮的功能的認識還很不全面,對其進行系統(tǒng)、動態(tài)的研究勢在必行。2、PMN對Mtb的吞噬及殺傷作用當前的研究發(fā)現PMN主要通過兩種機制介導對Mtb的吞噬:直接辨別和調理作用。直接辨別機制主要通過形式辨別受體介導。華而不實,Toll樣受體2(Toll-likereceptor2,TLR2)和TLR4的作用非常關鍵。除此之外,補體受體3、補體受體4以及甘露糖結合凝集素等也在PMN辨別Mtb的經過中發(fā)揮重要作用。除了直接辨別,PMN還能通過調理作用辨別和吞噬Mtb,研究提示這種作用與抗分枝桿菌抗體相關,如deValliere等的研究發(fā)現,注射BCG疫苗的志愿者體內的PMN吞噬BCG的能力明顯加強。但當前,對介入Mtb調理作用的詳細抗體并不是很清楚。研究發(fā)現,PMN吞噬Mtb后會迅速活化,產生大量活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)和抗菌肽等殺菌物質,并通過脫顆粒作用釋放大量顆粒酶,但對于PMN對Mtb的殺菌能力當前仍存大很大爭議。如Yang等的研究提示PMN能通過NADPH氧化酶介導產生大量ROS,對被吞噬的Mtb進行有效地殺傷,姜麗娜等研究發(fā)現IL-12能加強PMN吞噬和殺傷Mtb的活性,但Corleis等的研究則發(fā)現活化PMN產生的ROS不僅不能殺傷Mtb,還會導致PMN的壞死,進而促進Mtb的免疫逃逸。Corleis等的研究同時發(fā)現,這種逃逸機制與Mtb攜帶的差異區(qū)1(regionofdifference1,RD1)基因產物相關,若敲除RD1基因,Mtb則不能誘導PMN壞死且能被PMN殺傷。除此之外,還有的研究提示PMN可能被Mtb脅迫,成為Mtb向遠處組織播散的特洛伊木馬。通過對上述研究進行分析能夠發(fā)現,造成這些矛盾結果的原因可能與PMN免疫效應作用的多樣性、感染宿主及Mtb菌株的遺傳背景等有關。如Yang等的研究主要從PMN與巨噬細胞的互相作用方面,討論PMN在斑馬魚結核性肉芽腫構成早期的免疫保衛(wèi)作用。而Corleis等的研究則以純化的人外周血PMN為研究對象,討論離體的人源性PMN對不同毒力Mtb的殺傷作用。因而這些研究固然都以PMN為研究主體,但研究所采用的PMN的來源、遺傳背景、所處環(huán)境等均有差異,效應檢測時間及采用的感染菌株也不一樣。對PMN在結核病發(fā)生、發(fā)展經過中的作用進行系統(tǒng)和動態(tài)的研究將有助于客觀、全面地了解PMN在結核病免疫中的功能。3、Mtb感染經過中PMN的免疫調節(jié)作用長期以來,人們以為PMN僅僅作為一種吞噬細胞,在Mtb感染的早期介入抗結核病的固有免疫應答,因而較早期的研究大都局限在PMN對Mtb的吞噬和殺傷能力的討論方面,在很大程度上限制了人們對PMN在抗結核病免疫中的認識。然而當前越來越多的證據顯示,PMN在抗結核病免疫中的作用遠非先前以為的那樣簡單,其不僅介入了Mtb感染早期的固有免疫應答,也介入了結核病適應性免疫的誘導和調節(jié),對結核病免疫的發(fā)展有重要影響。已有的研究顯示,PMN在Mtb感染經過中發(fā)揮免疫調節(jié)的途徑和機制至少包括下面幾個方面。3.1分泌細胞因子研究發(fā)現,感染Mtb后PMN可分泌一系列細胞因子,如IL-8、IL-10、IL-12、腫瘤壞死因子-(tumornecrosisfactor,TNF-)、巨噬細胞炎性蛋白1、單核細胞趨化蛋白1等。通過這些細胞因子,PMN至少可通過下面2種機制介入結核病免疫的調節(jié):誘導或趨化更多的其他免疫細胞至感染部位。如PMN產生的IL-8、巨噬細胞炎性蛋白1和單核細胞趨化蛋白1等是多種炎性細胞的趨化因子,可吸引更多炎性細胞到感染灶部位。調節(jié)其他免疫細胞的分化方向和活化水平。如IL-12是經典的Th1型細胞因子,可誘導初始T淋巴細胞向Th1方向分化;TNF-是介導結核病保衛(wèi)性免疫的關鍵細胞因子之一,可促進巨噬細胞和T細胞等的活化,在機體去除和控制Mtb感染的應答經過有重要的調節(jié)作用。Swant等通過建立PMN和巨噬細胞的共培養(yǎng)體系發(fā)現,感染了Mtb的PMN可分泌大量TNF-,當采用特異性單克隆抗體中和PMN分泌的TNF-后,巨噬細胞的活化水平明顯下降,直接證實了PMN產生的TNF-可促進巨噬細胞的活化。除此之外,有研究證實,Mtb感染后病灶局部微環(huán)境中的IL-10主要來源于PMN。一方面,這些IL-10可能在限制機體的免疫病理反響方面發(fā)揮作用,但另一方面又可能抑制巨噬細胞對Mtb的反響性,并限制機體的獲得性免疫應答。3.2通過釋放細胞內容物介入對其他免疫細胞的調控PMN發(fā)生活化后可通過脫顆粒作用釋放大量的細胞內容物,如彈性蛋白酶、乳鐵蛋白、堿性磷酸酶、抗菌肽、人中性粒細胞多肽(humanneutrophilpeptides,HNP)等。近年的研究發(fā)現,這些釋放至胞外的生物活性物質除直接介入殺菌作用外,還可能作用于周圍的免疫細胞,介入抗結核病免疫的調節(jié)。如Tan等的研究發(fā)現,發(fā)生凋亡的PMN可被鄰近的巨噬細胞吞噬,并將其攜帶的HNP等殺菌物質釋放至巨噬細胞中,顯著加強巨噬細胞殺滅Mtb的能力。其后,利用PMN釋放的亞組分進行的研究進一步肯定了這種作用。如體外研究證實,PMN釋放的游離HNP可被巨噬細胞和DC吞噬,而吞噬HNP后,巨噬細胞對Mtb的殺菌能力明顯加強,DC提呈Mtb抗原、激活抗原特異性T細胞的功能也獲得很大提高。隨后,研究證實PMN釋放的乳鐵蛋白同樣能加強抗原提呈細胞對分枝桿菌抗原的提呈功能,促進特異性T細胞的活化和增殖。同樣,PMN釋放的顆粒酶也能被巨噬細胞攝取,加強巨噬細胞殺傷和去除Mtb的能力。如Jena等研究發(fā)現,PMN的嗜苯胺藍顆粒被巨噬細胞吞噬后能加強巨噬細胞內Mtb吞噬體與溶酶體的融合水平,大大加強巨噬細胞對Mtb的殺傷能力。因而,通過釋放的顆粒酶和HNP等生物活性物質調節(jié)其他免疫細胞的功能也是PMN介入結核病免疫的重要機制之一。3.3通過直接接觸調控其他免疫細胞的功能人體試驗及動物模型中的研究均已證實,CD4+T細胞介導的Th1型免疫應答在結核病的保衛(wèi)性免疫中起主要作用,是機體去除或控制Mtb的主要獲得性免疫機制。但對活動性結核病患者的研究同時發(fā)現,T細胞免疫應答可能也介入了結核病的組織免疫損傷。因而,適度的T細胞免疫應答對控制Mtb的感染至關重要,但對于怎樣維持這種精到準確的免疫平衡當前我們仍然不是很清楚。根據當前公認的免疫雙信號學講,T細胞的活化需要2個信號系統(tǒng)共同介入。第一信號由抗原提呈細胞(antigenpresentingcell,APC)外表的MHC/Ag復合物與T細胞抗原辨別受體(Tcellreceptor,TCR)/CD3結合后提供,第二信號則由APC上的共刺激分子與T細胞上相應的受體結合后介導。研究證明,T細胞接觸MHC/Ag復合物后可能產生2種截然不同的后果:增殖、分化為不同的效應細胞;無反響性或凋亡。這2種結果的出現以及T細胞分化的方向主要決定于APC所傳遞的共刺激信號。因而,APC外表共刺激分子的類型和表示出水平對T細胞免疫應答的性質及強度至關重要。而近年的研究發(fā)現,在PMN中同樣表示出有APC相關的外表分子和共刺激分子。如AbiAbdallah等的研究發(fā)現,在體外與T細胞進行混合培養(yǎng)后,小鼠PMN可同時高表示出MHCⅡ類分子和共刺激分子如CD80和CD86,具備專職APC的雙信號系統(tǒng)表型。以OVA激發(fā)小鼠PMN后,PMN可高效處理OVA抗原并通過MCHⅡ類分子依靠的方式將OVA肽抗原提呈給OVA特異性的T細胞,啟動抗原特異性Th1和Th17細胞的免疫應答,證實PMN可發(fā)揮專職APC的類似功能。McNab等發(fā)現,活動性肺結核病人的PMN外表程序性死亡配體1(programmeddeathligand-1,PD-L1)表示出顯著升高,由于PD-L1與T細胞外表程序性死亡分子1(programmeddeath-1,PD-1)結合后,產生共抑制信號,抑制T細胞增殖分化和細胞因子的分泌。因而,揣測PD-L1升高可能是結核病的一種致病因素。除了通過共刺激分子調控T細胞的分化和活性外,研究發(fā)現PMN還能通過其他直接接觸的方式介入其他免疫細胞的功能調控。如Hedlund等的研究發(fā)現,與直接用Mtb感染DC相比,采用感染Mtb的PMN與DC混合培養(yǎng)能更有效地促進DC成熟,極大提高DC提呈Mtb抗原的能力。該研究同時發(fā)現,這種促進DC細胞成熟的作用依靠于感染Mtb的PMN與DC細胞的直接接觸,華而不實DC特異性細胞間黏附分子-3-結合非整合素分子(dendri