皮肤树突状细胞的研究进展_树突状细胞

　　树突状细胞（dendritic cells,DCs）在体内分布广泛，是功能最强大的专职抗原提呈细胞（antigen presenting cells,APCs），具有一定的迁移活化能力和成熟能力。DC能摄取、处理和提呈抗原，是唯一能激活初始型T细胞的抗原提呈细胞，是启动、调控，并维持免疫应答的关键环节。近几年来，国内外对皮肤内的DC进行了广泛的研究，发现其对炎症损伤、创伤修复及感染等均具有极为重要的作用。本文就皮肤中DC的种类、迁移及成熟等方面的研究进展做一综述。
　　
　　1树突状细胞（DCs）
　　DCs是一群分布在外周组织，特别是与外界环境相接触的交界面如皮肤和粘膜包含很多种类的细胞，它们约占这些部位组织全部细胞数量的3%[1]。DC可以穿透血液，外周组织，淋巴和次级淋巴组织。在外周组织中，未成熟的DC（iDC）可以摄取和加工抗原，随后,它们通过输入淋巴管迁移到次级淋巴组织的富含T细胞的区域。在迁移过程中，DC失去摄取和加工抗原的能力，获得提呈抗原给幼稚型T细胞的能力，这是一个DC逐渐成熟的过程。提呈的抗原可以激活抗原特异性的幼稚型T细胞，并使之开始具有活性。此外，当DC启动T细胞介导的适应性免疫应答的同时，它们对于T细胞的功能性极化状态在Ⅰ型和/或Ⅱ型免疫应答中的作用也起了很重要的作用。
　　
　　2皮肤的DCs
　　表皮和真皮的DCs参与识别侵入的病原体。这些细胞被认为是专门的抗原提呈细胞（APC）,并且在传递危险信号及固有的和适应性的应答开始中都起到了关键性的作用。在正常人体皮肤中有两种主要的DC类型,分别是表皮朗格汉斯细胞（Langerhans cells,LCs）和真皮（或间质）树突状细胞（Dermal dendritic cells,DDCs）。
　　2.1朗格汉斯细胞（LC）：保罗・朗格汉斯，他发现了存在于表皮的DC-朗格汉斯细胞，这些细胞分布于表皮基底层以上部位，大约占所有表皮细胞的3%，并且构成了皮肤免疫系统的组成部分[2]。LC能特征性地表达CD1a和独特的细胞器-Birbeck颗粒（BG）。BGs构成了内涵体再循环的一个结构区，可能涉及到抗原处理过程。C型lag凝集素（lag，CD207）对于BG的形成很重要，因此是LC谱系的一个关键标记[3]。源于骨髓源性祖细胞的LC可以表达CD45，然而LC如何分化并迁移到表皮的过程还不是很清楚，有研究推测，骨髓源性髓样的可以表达皮肤淋巴细胞相关抗原（CLA）的LC前体细胞,可以通过外周血迁移到真皮再进入到表皮内[4]。其他研究表明，在正常非炎症条件下，皮肤中定居的LC前体细胞主要存在于真皮内，这些LC前体细胞共同表达Langerin和CD14，它们最后迁移到表皮的上部基底层很有可能是由角质形成细胞源性CXCL14控制的[5]。此外，还有研究表明，人LC前体细胞能够通过真-表皮屏障这一过程中必须有转化生长因子β（TGF-β）和CCL20共同起作用[6]。LC前体细胞的最后分化取决于表皮的细胞因子环境[5]。皮肤的细胞因子如粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF），IL-15和转化生长因子β 1（TGF-β1）对于未成熟的LC在表皮中的定居起到了很大的作用。然而，在炎症反应中，循环的前体细胞可能对于补充局部LC池起到了很大的作用[4]。
　　在体外，LC可以从脐血源性或骨髓源性细胞中培养出来[7]。这些CD34+造血祖细胞可以在多种细胞因子如TGF-β，GM-CSF和肿瘤坏死因子α（TNF-α）作用下进行分化并获得LC的特性，此外，一些血源性的细胞类型可以分化成LC样细胞。毋庸置疑，在分化为LC过程中最关键的还是细胞因子环境中必须有TGF-β1的存在，如果没有TGF-β1，体外培养的LC会缺乏BGs，而其他DC的特征性标记如CD1a和Langerin还是可以表达的。
　　2.2真皮树突状细胞（DDC）:真皮是由许多不同类型的细胞所组成的，包括成纤维细胞，巨噬细胞，肥大细胞，T细胞和真皮树突状细胞。这些近年来研究的DDC主要位于真皮浅层微血管丛周围和真皮表面的疏松网络结构中。真皮中主要存在两种不同的DDC：CD1ahigh/CD4+/CD14-/CD16-/CD206high/CD 207-/CD209+细胞和CD1alow/CD4+/CD14+/CD16-/CD206 low/CD207-/CD209+细胞。有研究显示，后者与前者相比较刺激异源基因的能力较弱。一些学者主张CD1alow的这种类型细胞更应该定义为巨噬细胞的一种而不是树突状细胞[8]。研究表明不仅所有类型的DDC都能够表达CD36，CD209和FXⅢa等一些特殊的标记物，巨噬细胞同样也可以表达[9]，因此巨噬细胞和DDC很难鉴别。
　　在体外，DDC可以由CD34+造血祖细胞生成或者在多种细胞因子联合作用刺激下由外周血单个核细胞生成。GM-CSF联合IL-3，TNF-α，IL-13或者IL-4可以刺激DDC的生成，而如在细胞因子环境内存在TGF-β1，则可以抑制DDC的生成和促进DC前体分化成LC。
　　
　　3DC的迁移
　　DC从皮肤中的迁移是免疫应答开始阶段的第一步。已知接触外界抗原后可以刺激皮肤产生多种表皮细胞因子，如IL-6，，GM-CSF和CXCL2/CXCL3（MIP-2，巨噬细胞炎性蛋白2），其中IL-1β和TNF-α在DC迁移过程中是最重要的[10]。
　　3.1皮肤DC的迁移:细胞因子信号导致粘附分子表达的改变，有利于DC从皮肤中迁移出来。由于TNF-α，IL-1β或者IL-1α的产生导致CD324（E-钙粘蛋白）的减少，进而引起DC的迁移[10]。简言之，有研究表明LC源性的IL-1β有两种功能：首先，DC源性的IL-1β通过IL-1受体1（IL-1RⅠ）激活DC的自分泌循环；其次，IL-1β同样也可以刺激表皮角质形成细胞（KCs）分泌TNF-α，在TNF-RⅡ的作用下，TNF-α可以通过旁分泌方式促进DC的迁移[11]。如果这些细胞因子都丧失功能，那么变应原-LC复合物和DC动员到引流淋巴结以及接触过敏反应都会部分被抑制[12]。
　　同时，表皮基底膜降解酶的产生，如基质金属蛋白酶（MMPs）对于激活LC具有正向调节作用。有研究表明，MMP-2，MMP-3和MMP-9可以促进LC穿过基底膜，随后，MMPs通过分裂的Ⅳ型胶原在LC和DDC迁移通过真皮组织基质过程中起到了必不可少的作用[13]。天然的蛋白酶抑制剂如组织控制金属蛋白酶TIMP-1和TIMP-2，可以分别调控MMP-2和MMP-9的活性。一些研究表明，在应用致敏剂后，如镍、恶唑酮（OXA）和二硝基氯苯（DNCB）[14]，MMPs抑制剂可以反应性的阻止表皮LC的迁移和DC向传入淋巴结的积聚。这些研究结果表明，接触过敏反应的发展可以通过抑制MMP的活性而受到阻碍，然而，在MMP-9缺陷小鼠中，尽管LC的迁移是受到明显抑制的，但接触过敏反应的发展却没有受到阻碍[13]。显然，缺乏MMP-9少数DDC和LC仍然可以迁移，并成功地诱导接触过敏反应。此外，接触过敏反应可能是由局部DCs提呈的可以自由扩散到传入淋巴结的接触性过敏原所诱导的。
　　细胞外基质、表皮和真皮内细胞的相互作用可以诱导粘附分子的差异表达，其中最重要的是CD324表达的减少，CD324可以促进LC与周围KCs的分开。此外，还有CD54（细胞内粘附分子ICAM-1）和淋巴细胞功能相关抗原1，这些粘附分子可以抑制皮肤DC向局部区域淋巴结的迁移。α6整合素和β1整合素表达的上调构成很晚期抗原6，可以促进LC与层粘连蛋白结合的活性，因此可以促进LC与基底膜相互作用的能力。另一个粘附分子，连接粘附分子-1（JAM-1）是由DC表达的，可以影响DC的迁移[15-16]，JAM-1的缺乏可以促进DC向淋巴结的迁移[17]。综上所述，这些均可导致LC与周围KCs的分开，从而引起LC的迁移。
　　3.2 趋化因子和趋化因子受体:LC的迁移同样与细胞表面趋化因子受体的表达有关。未成熟的DC可以表达趋化因子受体，这些受体可以引导它们到发生炎症反应的部位，经过摄取和加工抗原，DCs迅速分化为成熟型。这个成熟过程与趋化因子受体的表达有关，其中皮肤归巢趋化因子受体（CCR1,CCR2,CCR5和CCR6）的表达是下调的，而归巢到局部区域淋巴结的受体（CCR4,CXCR4和CCR7）的表达是上调的。重要的是，DC从外周组织向传入淋巴结的迁移是受“守门员”趋化因子受体CCR7调节的[7，18]。淋巴管和高内皮微静脉都可以产生CCL21-一个主要的CCR7的配体，存在于淋巴结副皮质区的DC可以产生CCL19-一个次要的CCR7配体。抗原复合DC和幼稚型T细胞都可以表达CCR7。
　　脂质介质，半胱氨酰白三烯（CYSLTs）和前列腺素E2（PGE2），都是在炎症部位产生的，也是LC迁移所必需的[19-20]。脂质介质可以促进CCR7及CCL19表达的上调。此外，DC还可以表达CYSLT转运多向性耐药蛋白1和脂质转运P-糖蛋白（MDR-1），这些蛋白对于DC进入淋巴管也是必要的。
　　3.3 DC迁移的负性调节:在小鼠中，除外自然界的刺激因素条件下（例如皮肤接触过敏原，病原体或者外伤），只有接近30%的表皮LC会离开外周组织内,可能这些存在于皮肤的LC能够保护皮肤以防其受到曝光的损害。LC能够维持存在于皮肤内可能是由大量LC迁移的负性调节物所决定的，如皮肤源性的IL-4,IL-10和TGF-β1。IL-4可以通过下调TNF-RⅡ的表达来阻止人类LC的迁移[21]，后面两种细胞因子不仅可以诱导CCR6的表达，而且可以维持LC在表皮内的分布[6]。在皮肤炎症中，IL-10可以为IL-1β和TNF-α提供内环境稳态平衡，TGF-β1可以通过抑制CCR7的表达和上调CD324的表达来阻止DC的迁移[22]。
　　3.4 LC和DDC迁移的差异:在小鼠中，LC和DDC在表皮接触抗原致敏后表现出不同的迁移能力。研究显示，小鼠的皮肤暴露于四甲基罗丹明异硫氰酸盐的荧光染料后，DDC的迁移明显快于LC的迁移[23]。这可能是由于LC到达引流淋巴结的时间更长，因为它们首先需要与邻近的KCs相分离。更有趣的是，在T细胞区，DDC是位于副皮质外下方的B细胞滤泡内，而LC则位于内部T细胞丰富的区域内[23]。上述结果表明，DDC是由B细胞参与启动的，而LC则是由T细胞所激活的。LC和DDC之间有不同的迁移能力和不同的目的淋巴结是由于表达在LC和DDC特殊的趋化因子或者脂质介质受体所导致的[24]。最近有研究认为可能在这一结论中CCR7的表达起着重要的作用。体外培养DDC可以表达少量的CCR7，而LC则可以表达较多的CCR7[25]，这一发现也许可以解释LC能够迁移到淋巴结内的T细胞区域，而DDC却不能。
　　
　　4DC的成熟
　　位于外周组织中的DC可以持续不断地监测它们所处的环境，组织损伤，微生物和其他内环境稳态改变提供的危险信号都可以激活DC并触发它们从未成熟的抗原捕获细胞转变成成熟的抗原提呈细胞。
　　4.1成熟过程：一旦与外界抗原接触，未成熟的DC可以通过很多途径来促进对抗原的摄取。其中有些途径，例如通过αvβ5整合素或CD36也可以用来摄取自身抗原。在摄取抗原之后，DC的成熟就会发生以下变化：细胞内吞作用受体/嗜菌细胞受体的减少，共刺激分子（如CD80，CD86）表达的上调，形态学的改变以及MHCⅡ类分子表达的上调[26]。有功能的成熟DC聚集到淋巴组织中富于T细胞的区域，副皮质区域是最理想的抗原复合成熟DC与可以特定的识别抗原-MHC分子复合物的幼稚型T细胞相遇的部位。这些抗原提呈细胞的树枝状形态可以强有力地促进各种细胞互相接触，促进抗原特异性T细胞的活化，抗原特异性T细胞大量增殖，并产生效应因子和记忆性T细胞，随之通过传出淋巴管进入淋巴循环。总之，各种不同的“危险”信号诱导DC的成熟，最后导致抗原特异性T细胞产生，进而促进免疫应答的发生。
　　4.2 细胞内途径:在体外许多炎性刺激都可以导致DC成熟的开始，如促炎症反应细胞因子（例如TNF-α和IL-1β），脂多糖（LPS），CD40连接作用和接触性过敏原[27]。这些成熟刺激可以诱导丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）的磷酸化，如ERKs，JNKs和p38MAPK，这三种MAPK信号途径在成熟过程中具有截然不同的作用。压力刺激和炎性细胞因子可以强有力地激活JNK和p38MAPK途径，而ERK途径则被生长因子通过酪氨酸激酶受体激活[28]。在DC成熟过程中，表面分子如CD40，CD80,CD83和MHCⅡ类分子以及炎性细胞因子的产生都是下调的。这些表面分子表达的下调可以被特殊的激酶抑制剂所阻止，如p38MAPK抑制剂（SB203580）[27]。
　　4.3 DC成熟的刺激物:在体内，DC可以遇到许多不同的病原体，如原核生物源性的脂蛋白，鞭毛蛋白，胞核嘧啶-磷酸盐-鸟嘌呤核苷和脂多糖。未成熟的DC可以大量表达可以特异的识别特殊病原体和病原体分子复合物（PAMPs）的受体，这些PAMPs是抗原提呈细胞上Toll样受体（TLRs）的配体,基本上，DC可以通过TLR1，TLR2,TLR4,TLR5和TLR6来识别细菌成分，而通过TLR3和TLR7来识别病毒RNA[29]。此外，未成熟的DC可以表达C型凝集素，如CD209，可以识别病原体的碳水化合物结构。
　　皮肤DCs不仅能诱导应对侵入病原体的免疫应答，还可以诱导免疫耐受。通过表达可诱导的共刺激分子配体（ICOS-L；B7-H2）或免疫调节酶吲哚胺2、3-双加氧酶，LC可以维持耐受状态[30]。当缺乏适当的共刺激信号时，幼稚型T细胞无应答反应，这经常与T细胞受体（TCR）/CD4或CD8表达的下调有关[31]，T细胞可能进入到一个感受迟钝的状态，最后发生细胞凋亡。
　　
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　　[收稿日期]2010-11-29 [修回日期]2011-01-11
　　编辑/李阳利