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固有淋巴细胞与动脉粥样硬化

2021-01-27 311 上传者：管理员

摘要：ILC是新近被发现的一类在自身免疫性疾病和慢性炎症性疾病中起调控作用的免疫细胞。最近有研究发现,其参与了动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)的疾病调控过程。文章就不同ILC亚群在AS及胰岛素抵抗、高血压等AS相关危险因素中的作用进行综述。

关键词：
免疫学
动脉粥样硬化
固有淋巴细胞
炎症
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动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是一种脂蛋白尤其是低密度脂蛋白(lowdensitylipoprotein,LDL)在动脉管壁沉积引发的慢性炎症性疾病,动脉壁沉积的脂质的氧化过程导致了包括巨噬细胞、T细胞和中性粒细胞在内的炎症细胞的激活。伴随着氧化型LDL(oxidized-LDL,ox-LDL)的沉积,组织驻留的免疫细胞、内皮细胞和平滑肌细胞产生了大量的促炎介质。其中,适应性免疫中的Th1被认为是产生促炎介质的主要来源,它分泌的促炎介质包括IFN-γ、IL-12和TNF-α,而AS斑块内Th1型促炎反应相对Th2型反应占据绝对优势,这导致了AS病变的进展。

除了适应性免疫细胞,巨噬细胞、中性粒细胞、肥大细胞等固有免疫细胞也参与了AS的炎症反应过程。作为一种新发现的固有免疫细胞,ILC参与了许多慢性炎症的发展过程。新近研究发现,ILC可选择性调控肠道淋巴组织定居的共生菌,进而实现对包括CD在内的慢性疾病和系统性炎症的调控[1]。IL-23反应性的3型ILC(ILC3)调控了肠道免疫病理反应过程[2]。一项RA相关研究显示,IL-9可依赖2型ILC(ILC2)激活Treg,实现炎症的消除,在RA疾病缓解的患者血液中也检测到高水平IL-9+ILC2[3]。近年来的研究发现,ILC在AS的发生、发展过程中也起着重要的作用,本文就此进行综述。

1、ILC概述

ILC是近年来发现的一种新的淋巴细胞,其主要定位在外周组织尤其是黏膜屏障的表面。ILC表面不表达抗原特异性受体,也不存在基因组受体重排和克隆选择过程,其应对组织功能受损的反应不依赖抗原刺激,不同ILC的分化依赖发育过程中特定的转录因子。虽然ILC有别于T、B细胞,但其功能上的多样性与T细胞类似。ILC的3种主要类型是1型ILC(ILC1)、ILC2、ILC3,分别在功能上对应了Th1、Th2和Th17。ILC1可分泌IFN-γ。ILC2是可分泌Th2型细胞因子IL-5、IL-13的亚群,ILC2的分化和功能的发挥依赖转录因子GATA结合蛋白3(GATA-bindingprotein3,GATA3)和维甲酸相关孤儿受体α(retinoid-relatedorphanreceptorα,RORα)。ILC3包括所有可以产生IL-17和/或IL-22并且其分化和功能的发挥依赖转录因子维甲酸相关孤儿核受体γt(retinoid-relatedorphanreceptorγt,RORγt)的ILC。NK细胞属于ILC1,它可在IL-12、IL-18的刺激下分泌IFN-γ。此外,最近有学者在肠道内发现了一种新的ILC并命名为ILCreg[4],在炎症刺激时这种ILCreg可通过分泌IL-10抑制ILC1和ILC3的激活并减轻肠道炎症反应,它还可以通过自分泌TGF-β1维持自身的分泌水平并促进自身扩增。

大部分ILC是组织定居细胞,它处于“待激活”的状态并在激活后的数小时内分泌细胞因子以应对组织损伤,处于组织损伤防御的“第一线”[5,6,7]。例如,IL-12、IL-15和IL-18可激活NK细胞和ILC1,IL-2、IL-4、IL-25、IL-33、胸腺基质淋巴细胞生成素(thymicstromallymphopoietin,TSLP)可激活ILC2,IL-1β、IL-23可刺激ILC3增殖。

2、ILC与AS相关危险因素

目前已知的AS危险因素包括家族史、高血压、高胆固醇、吸烟、肥胖和胰岛素抵抗等,以上危险因素的早期干预对延缓AS的发展非常重要。许多研究发现,ILC参与了肥胖和胰岛素抵抗等AS危险因素的发生、发展过程,了解这些过程对理解AS的病理生理机制十分重要。

2.1ILC与肥胖和胰岛素抵抗

肥胖状态下机体处在一种慢性的低水平炎症状态,这种炎症可导致骨骼肌、脂肪组织和肝脏的一系列代谢改变,并最终导致系统性炎症和胰岛素抵抗等代谢综合征。因此,肥胖和胰岛素抵抗是密切相关的2种病理状态,它们都是AS的主要危险因素。

研究人员在肥胖人群和小鼠的白色脂肪组织中观察到ILC2水平下降而ILC1水平升高,这种升高的ILC1可在IL-12刺激下产生IFN-γ导致炎症和胰岛素抵抗[8]。此外,ILC2可以通过促进棕色脂肪细胞的增殖调节内脏代谢稳态[9,10,11],从而实现促进脂肪组织能量消耗的目的[12],这一作用可通过IL-13、嗜酸性粒细胞分泌的IL-4和M2型巨噬细胞(alternativelyactivatedmacrophage,AAM)分泌的儿茶酚胺3种途径实现[10,13,14,15]。不仅如此,IL-33反应性的ILC2还可通过产生蛋氨酸-脑啡肽(MetEnk)直接刺激棕色脂肪UCP1的表达(UCP1是白色脂肪棕色化的分子标志之一),诱导白色脂肪的棕色化[10],从而增强其产热性能,减少白色脂肪中存储的脂质并增加能量消耗,实现对肥胖及其相关代谢综合征的调控。

这些证据表明,ILC2在内脏脂肪组织代谢稳态的调控中发挥了至关重要的作用。因此,重建肥胖人群内脏脂肪的ILC2稳态可能是干预肥胖及其引起的胰岛素抵抗的重要途径。

2.2ILC与高血压

高血压的发生、发展伴随着肾素血管紧张素系统(reninangiotensinsystem,RAS)异常、交感神经的过度活化和压力钠尿系统的异常。近年研究发现,炎症性免疫系统激活是疾病进展和终末器官损害的重要机制。作为固有免疫系统的一部分,ILC也可通过其分泌的炎性介质参与高血压的发展过程。

在血管紧张素Ⅱ(angiotensinⅡ,AngⅡ)诱导的高血压模型中,NK细胞可以迁移到主动脉壁并分泌促炎因子IFN-γ,敲除NK细胞后AngⅡ诱导的血管功能障碍则得到了缓解[16]。临床上,肺动脉高压患者也存在NK细胞的功能缺陷。有研究证实,NK细胞可以调节肺动脉和全身血管功能,而其对全身血压的调节是依赖AngⅡ的[17]。因此,NK细胞可调控AngⅡ诱导的血管功能障碍和高血压,其他亚群的ILC是否参与高血压的发生、发展过程还有待进一步研究。

2.3ILC与吸烟

吸烟可导致血管内皮功能紊乱、氧化应激反应和血栓形成,它是导致AS的主要危险因素之一。吸烟也会导致ILC功能的变化。

吸烟会上调上皮来源的IL-33并减少其受体ST2在ILC2表面的表达,同时巨噬细胞和NK细胞上ST2表达增多,这种由吸烟导致的局部IL-33反应性变化使得机体在应对感染或慢性阻塞性肺疾病(chronicobstructivepulmonarydisease,COPD)等炎症刺激时Ⅰ型促炎反应过度激活,最终导致肺部疾病的加重[18]。这提示吸烟可改变ILC2通路的反应水平并在病理状态下导致肺内炎症反应的过度激活,但吸烟是否通过影响ILC调控AS仍然有待进一步研究。

3、ILC与AS

AS作为一种慢性炎症性疾病[19],炎症反应贯穿了其发展的始终。ILC的不同亚群也参与了这一过程,它们通过分泌不同的细胞因子参与AS的炎症免疫反应过程。

不同亚群ILC在AS疾病过程中发挥的作用不尽相同。总的来说,NK细胞和ILC1可以促进AS的发展,ILC2则可通过多种途径减缓AS病损,由于ILC3可分泌多种细胞因子,不同细胞因子对AS的作用也存在差异,ILC3在AS中的作用还需要进一步研究。最新发现的ILCreg与Treg的作用较为相似,但仍需要更多的研究明确其是否参与了AS的发展过程。

3.1ILC1与AS

有证据表明,几乎所有参与Th1型反应的分子均可促进AS的发生[20],如T-bet[21]、IFN-γ[22]和IL-12[23]缺陷的小鼠都显示出AS病损的改善。ILC1的发育过程也依赖转录因子T-bet,且也可分泌IFN-γ,因此ILC1在AS发展中的作用成为了研究者密切关注的话题。Wu等[24]在ApoE-/-Rag1-/-小鼠(去除了T、B细胞)体内敲低ILC1后观察到AS病损的减轻,而且这种作用在过继转输ApoE-/-TLR4+/+小鼠的ILC1后逆转,而过继转输ApoE-/-TLR4-/-小鼠的ILC1后不能改善,这表明ILC1依赖TLR4促进了AS的进展。也有研究者在ApoE-/-Rag2-/-IL-2RG-/-小鼠(缺乏T、B细胞和所有ILC)体内过继转输NK细胞后加速了AS斑块形成。以上研究表明,NK细胞和非细胞毒性ILC1均可促进AS的发生[25],但其促进AS发生、发展的机制还有待进一步研究。

3.2ILC2与AS

研究发现,高脂诱导后STAT6敲除小鼠与WT小鼠相比AS斑块面积显著增加[26]。STAT6是影响Th2分化的关键转录因子,这项研究提示,Th2型反应参与了AS的发展。作为适应性免疫反应的“镜像细胞”,越来越多的研究关注到ILC2在AS中的作用。在RORα(ILC2发育的关键调控因子)敲除小鼠中发现高脂诱导后其主动脉根部的脂纹面积相比对照组小鼠明显增大[27]。也有学者关注到IL-33[28]、IL-25[29]和TSLP[30]这些可促进ILC2分泌细胞因子的抗AS作用。此外,有证据显示IL-5和IL-13均可抑制AS的进展[31,32]。这些研究提示,ILC2抑制AS进展的可能性。从机制上看,将IL-5敲除小鼠的骨髓移植到Ldlr-/-小鼠体内,可以观察到与对照组相比斑块面积明显增大,而这种作用与B1细胞产生的自身抗体IgM减少有关[31]。Perry等[33]在主动脉外膜周围组织中发现了ILC2(原文为自然辅助细胞)的存在,并证实ILC2可分泌IL-5促进B1细胞产生AS保护性自身抗体IgM。这些研究提示,ILC2-IL-5-B1-IgM轴在AS中或许起到调控作用。由于Th2也可分泌IL-5,了解IL-5的来源有助于全面认识ILC2在AS中的作用。Perry等[33]的研究关注了这一问题,他们发现可促进B1a细胞增殖并产生自身抗体的IL-5并不来自Th2型反应或肥大细胞,因为这些细胞中只有不到2%是可产生IL-5的,而ILC2有50%是IL-5阳性的。因此,有理由推测ILC2抗AS的一个重要机制是通过IL-5产生的自身抗体发挥作用,抑制AS进展的IL-5也主要来自ILC2。但关于ILC2和Th的“对话”在AS启动和发展中的作用还有待进一步研究。

ILC2分泌的另一个重要的细胞因子是IL-13。研究证实,IL-13可促进巨噬细胞“M2”转变并抑制AS[32]。Newland等[34]首次在没有Treg和Th2免疫影响的条件下研究了ILC2在AS中的作用,他们发现高脂饮食可改变ILC2的数量和其分泌的Ⅱ型细胞因子,将ILC2敲除小鼠的骨髓移植到Ldlr-/-小鼠体内后,与对照组相比,AS显著加重;用IL-2/Jes6-1复合物扩增ApoE-/-Rag2-/-小鼠体内的ILC2后主动脉窦处的斑块面积减小。进一步研究显示,ILC2抑制AS的作用依赖其分泌的IL-13和IL-5,尤其是IL-13,机制与IL-13介导的巨噬细胞“M2”型极化有关。这提示,IL-13也参与了ILC2抗AS的作用过程。

Engelbertsen等[35]对CD25+ILC的研究表明,用IL-2/抗IL-2复合物扩增Rag1-/-Ldlr-/-小鼠CD25+ILC2可观察到极低密度脂蛋白(very-low-densitylipoprotein,VLDL)水平的减低和AS的改善,而Newland等[34]扩增ILC2后观察到了AS的改善但并没有检测到血脂水平的变化,原因可能是IL-2/抗IL-2复合物同时扩增了CD25+ILC1和CD25+ILC3。有趣的是,在Rag1-/-小鼠体内敲减ILC2后导致了小鼠脂肪组织沉积和体质量增加,嗜酸性粒细胞和内脏脂肪组织的AAM水平也明显下降,而过继转输ILC2到肥胖小鼠体内后逆转了这一效应[9]。现有证据表明,ILC2可调节内脏脂肪代谢稳态并改善肥胖,但并没有证据表明其通过调节脂质代谢影响AS的进展。AS和肥胖尽管是2种不同的病理状态,但它们具有相同的病理生理学特征,脂质在AS和肥胖的发展中都起到了至关重要的作用,ox-LDL和游离脂肪酸分别启动了2种疾病的炎症反应过程。很显然,炎症反应是AS和肥胖的共同机制。脂肪组织释放的脂肪因子可诱导胰岛素抵抗,导致内皮功能紊乱和血液高凝状态并引发系统性炎症,这些因素都促进了AS的发生[36]。因此,ILC是否可以通过调控脂质代谢影响AS是一个值得关注的课题。

总而言之,活化的ILC2可以改善AS而在缺乏ILC2的情况下AS则显著加重。ILC2改善AS的机制主要包括:(1)ILC2-IL-5-B1a-IgM自身抗体;(2)ILC2-IL-13-AAM。

3.3ILC3与AS

ILC3可分泌IL-17、IL-22和GM-CSF,其中IL-17也可由γδT细胞、NKT分泌。目前关于IL-17及IL-22在AS中的作用结论并不一致[37],而且ILC3主要分布在黏膜组织中,目前还未在AS斑块中检测到ILC3的存在,因此ILC3在AS中的作用还有待进一步研究。

3.4ILCreg与AS

ILCreg显然在功能上与Treg有相似之处。现有研究表明,Treg可通过细胞接触和可溶性炎性介质(IL-10、TGF-β、腺苷、穿孔素/颗粒酶途径)依赖的方式调控多种AS相关的适应性免疫效应细胞(如Th、B细胞)及固有免疫细胞(如NK细胞、巨噬细胞、DC)等的异质性分化和促炎/抑炎功能的转化。目前,并没有研究关注ILCreg在AS中的作用,但有理由推测,ILCreg或许可以通过其分泌的IL-10和TGF-β抑制AS的进展。

4、结语

ILC作为一类新发现的免疫细胞,研究发现在自身免疫性疾病和慢性炎症性疾病等的发生、发展中起到重要作用。深入研究ILC在AS炎症反应调节过程中的作用有望进一步阐明,完善AS的发病机制。另外,ILC的临床价值有望进一步被发现,如其有可能成为临床判断AS斑块不稳定的指标之一[38];调控机体不同ILC亚群的百分比有望成为干预AS的手段之一。

刘成兴,林吉斌,李大主.固有淋巴细胞与动脉粥样硬化[J].现代免疫学,2021,41(01):79-83.