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编号:10502247
CD40共刺激通路及其在诱导移植耐受中的意义
http://www.100md.com 《中华器官移植杂志》 2000年第3期
     顾晓

     关键词:CD40 通路 移植 耐受 配体

    CD40通路是继CD28通路之后受到重视的又一共刺激通路,本文就CD40通路的免疫学特性及其对诱导移植耐受的意义作一综述。

    一、 CD40及其配体

    CD40是Ⅰ型膜糖蛋白,相对分子质量为52 000,属于肿瘤坏死因子受体(TNFR)超家族,广泛分布于体内各种细胞,如骨髓来源的B淋巴细胞、巨噬细胞、树突状细胞(DC)和某些T淋巴细胞,其它如朗格罕细胞、内皮细胞、成纤维细胞、角化细胞以及来源于胸腺和肾小管的上皮细胞也可表达CD40。

    CD40的配体(CD40L,即CD154、gp39、TRAP和TBAM)是Ⅱ型膜糖蛋白,相对分子质量为33 000,以三聚体形式表达,属于肿瘤坏死因子(TNF)超家族。CD40L最早发现于刚活化的T 淋巴细胞,嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、DC、内皮细胞、活化的B淋巴细胞及血小板也表达CD40L。除膜结合状态以外,体内还存在天然可溶性CD40L,可能由基质金属蛋白酶(MMP)裂解而来,其免疫学作用尚不明确[1]。CD40L存在于细胞表面,具有信号传导功能,但对CD40L相关的信号传递蛋白及下位信号通路尚不清楚。
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    二、 CD40通路的免疫学效应

    随着对性连锁高IgM免疫缺陷综合征(HIGMX-1)认识的深入,发现CD40通路在体液免疫中具有重要作用[2]。实验表明,在CD40基因敲除的小鼠体内或应用抗小鼠CD40L单克隆抗体(MR1)阻断CD40与其配体的结合,可明显减少抗体的产生,抑制生发中心形成和抗体类别转换[3]。近来,研究热点从CD40通路调节体液免疫转向对免疫应答的总体调节作用。

    1. 在T淋巴细胞活化和克隆增殖中的作用

    CD40通路通过两步模式活化T淋巴细胞:(1)诱导T淋巴细胞表达CD40L,即未活化的抗原递呈细胞(APC)处理抗原后,以MHC/抗原肽复合物的形式向童贞T淋巴细胞传递第一信号,上调T淋巴细胞表面的CD40L;(2)诱导APC的共刺激活性,即T淋巴细胞表面的CD40L与APC上的CD40结合,活化的APC上调B7-1和B7-2等共刺激分子,增强共刺激活性,传递第二信号,进一步活化T淋巴细胞。但在某些移植模型中,阻断CD40通路并未影响B7分子表达水平和T淋巴细胞活化,排斥反应被抑制是通过干扰T淋巴细胞的效应功能而实现的[4]。提示体内诱导APC表达B7分子可能同时存在CD40依赖性或非依赖性机制,CD40信号对B7分子的调节可能取决于免疫应答发生的微环境,局部组织的损伤程度及由此产生的细胞因子水平可能与此相关,如产生了能诱导B7表达的粒细胞单核细胞集落刺激因子(GM-CSF),则对CD40信号的需求可能减弱。
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    CD40通路还能通过抑制自发或活化诱导的细胞死亡(AICD)来延长APC的寿命。研究显示,CD40信号使B淋巴细胞拮抗T淋巴细胞诱导的Fas参与的凋亡[5]。体外培养也发现,CD40信号能增强单核细胞和DC的生存能力。以上结果提示,CD40的重要功能之一是延长APC的存活期,促使并维持T淋巴细胞依赖的免疫应答进一步放大。但Garrone等[6]发现,CD40信号活化B淋巴细胞时诱导Fas基因的表达,使其易于发生Fas诱导的凋亡。Lagresle等[7]认为,CD40、Fas和B淋巴细胞抗原受体(BCR)构成了一个正、负信号交错的复杂网络,可能由B淋巴细胞的分化阶段决定其发生活化或死亡。

    Blotta等[8]证实,特异性单克隆抗体结合人活化T淋巴细胞上的CD40L或将CD40转染T淋巴细胞,能够诱导T淋巴细胞的增殖和细胞因子的产生。因此,CD40L除具有配体功能外,作为细胞表面受体还能向T淋巴细胞直接传导信号,但其调控机制尚待进一步研究。
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    2. 在T淋巴细胞辅助的免疫效应中的作用

    研究表明,在T淋巴细胞依赖的B淋巴细胞应答过程中,生发中心的形成及抗体类别转换必须要有CD40信号的参与[3]。新鲜分离的单核/巨噬细胞仅自发表达低水平的CD40,经重组可溶性CD40L刺激后,能释放多种前炎症细胞因子,如IL-1β、IL-5、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12和TNF-α。IL-12的分泌将导致TH0细胞向TH1细胞偏移。CD40与配体的结合上调共刺激分子的表达,改变了单核/巨噬细胞的表型。体内外实验显示,单克隆抗体阻断CD40信号或CD40基因敲除都可抑制巨噬细胞一氧化氮(NO)的释放和一氧化氮合酶(iNOS)转录物的表达[4]。CD40信号还能诱导巨噬细胞产生MMP,降解细胞外基质成分,促使细胞向炎症部位移动[9]。目前尚不能确定体内巨噬细胞分化成效应细胞是否一定需要CD40的参与。
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    内皮细胞(EC)通过CD40与浸润白细胞或活化血小板结合,诱导EC表达ICAM-1、VCAM-1和E-Selectin等粘附分子,提示CD40信号在EC中的传导是白细胞聚集的重要一步。EC选择素的表达可能选择性诱导TH1细胞的聚集,因此TH1或TH2细胞向炎症部位的选择性聚集可能基于EC粘附分子配体和趋化因子受体的不同表达[10]。研究还表明,炎症因子又可调节CD40在EC的表达。通过反转录聚合酶链反应检测发现,隐静脉内皮细胞表达CD40L,并能诱导B淋巴细胞表达共刺激分子B7-1。体外培养证实,正常内皮细胞表达微量的CD40L。因此,内皮细胞通过CD40和CD40L的表达影响T淋巴细胞的活化和聚集。

    三、 CD40通路在诱导移植耐受中的意义

    研究证实,如果缺乏有效的辅助刺激信号,T淋巴细胞识别MHC分子/抗原肽复合物后不但不能活化,反而呈现一种功能失活状态。CD40通路在整体水平上调节受者对移植物的免疫应答,阻断这一通路可能成为诱导移植耐受的新策略。Medawa等通过给新生期小鼠输注半同种(semiallogeneic)脾细胞,建立了经典的移植耐受模型,其机制与供者特异性细胞毒性T淋巴细胞(CTL)克隆的排除及TH细胞向TH2细胞偏移有关。随着T淋巴细胞活化双信号的提出,推测这一耐受状态的产生可能还与接种的成熟静息期B淋巴细胞(rB)缺乏CD40共刺激信号,不能产生TH1应答有关。Flamand等[11]认为,新生期小鼠由于T淋巴细胞数量少,且CD40L表达显著低于成年小鼠,无法有效地与脾细胞中少量专职APC上的CD40结合,T淋巴细胞分化向TH2细胞偏移,并自发分泌IL-4,产生供者特异性的耐受状态。实验证实,刺激性CD40单克隆抗体与受者T淋巴细胞上CD40L结合,能够诱导IL-12和IFN-γ依赖的供者特异性CTL活化,打破由供者脾细胞诱导的新生期耐受,重建对供者抗原的特异性免疫应答。因此,CD40/CD40L相互作用不充分导致新生期移植耐受的事实,为在成年动物或人体诱导移植耐受指明了方向。
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    Blazar等[12]在进行骨髓移植研究时发现,供者的T淋巴细胞与受者的细胞在体外共培养,加入CD40L单克隆抗体可诱导供者T淋巴细胞对受者组织抗原的耐受。骨髓移植后,重复大量输注这些体外诱导的CD4+T淋巴细胞,能够诱导受者形成稳定的供者特异性耐受,并支持受者重建T淋巴细胞免疫,有效防止移植物抗宿主反应(GVHD),且不影响机体正常的抗感染和抗肿瘤免疫。Gordon等[13]在研究异种移植时发现,单一应用抗CD40L单克隆抗体,对延长异种胰岛细胞存活期有一定效果,但对皮肤移植物则完全无效,可能因为皮肤组织中的大量专职APC存在不依赖CD40/CD40L的高活性共刺激通路,提示仅用抗CD40L单克隆抗体只能在某些特定种属的特定组织诱导移植耐受。研究证实,在实体器官移植中,单一阻断CD40通路不能消除移植物的血管病理改变,尚不足以使受者产生稳定而持久的移植耐受。

    CD40与CD28通路既相互关联,又相互独立。体内选择性阻断CD80后不能得到与MR1相同的免疫抑制效果,说明CD40通路除间接影响CD28通路以外,还能直接共刺激T淋巴细胞。Larsen等[14]同时阻断CD28和CD40通路,在体内外均有效地抑制了T淋巴细胞克隆的增殖,促使小鼠皮肤移植物的长期存活,抑制移植心脏慢性血管型排斥反应的发生。Konieczny等[15]发现,在IFN-γ基因敲除的小鼠体内阻断CD28和(或)CD40通路不能诱导移植物长期存活,提示内源性IFN-γ能够抑制活化T淋巴细胞的增殖,促进移植物长期存活。联合阻断CD28和CD40通路诱导皮肤移植物存活的良好效果,可被环孢素A抵消,可能与其抑制内源性IFN-γ的合成有关。Kirk等[16]在研究恒河猴肾移植模型时发现,联合阻断CD28和CD40通路的效果是单一阻断的100倍,对活组织检查确诊为排斥反应者,再次应用两抗体能够维持正常肾功能,治疗中未见毒副作用。恒河猴肾移植与人肾移植具有十分相似的生物学特征,这一结果为临床诱导移植耐受展示了诱人的前景。
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    APC诱导T淋巴细胞活化依赖于共刺激分子的表达水平和密度。rB淋巴细胞具有抗原特异的Ig受体和MHC Ⅱ类分子,但不表达B7-1或B7-2分子,是免疫无能的非专职APC。在体外,rB淋巴细胞使T淋巴细胞对抗原产生特异的克隆无反应,诱导T淋巴细胞产生TH2型细胞因子。Niimi等[17]报道,移植前14d联合应用供者rB淋巴细胞和MR1,使45%受者小鼠的移植心脏无限期存活(>100d),平均存活时间为56d,明显优于单用rB淋巴细胞或MR1者,这一效应是供者特异的,且不依赖于CD28通路。Markees等[18]发现,移植前1周单次输注供者脾细胞和MR1,术后100d,尽管在受者体内容易检测出供者反应性T淋巴细胞,且未形成淋巴细胞嵌合体,但20%小鼠的皮肤移植物仍能继续存活,这种体内移植物存活,体外存在同种反应性的状态被称为“分离耐受”(split tolerance),其产生机制可能是:宿主体内高亲和性T淋巴细胞因被隔绝或过度分化而产生耐受,体外检测到的反应是与排斥无关的低亲和性细胞;移植物在宿主体内存活时,T淋巴细胞亚群向TH2细胞偏移,而TH2细胞在体内并不参与急性排斥反应。进一步研究发现,尽管实验的各项指标符合经典的分离耐受,但这一表面上的“耐受”状态能被第2次供者移植物所打破,提示受者不仅在体外保留了对供者淋巴细胞的反应性,在体内也保留了以某种方式识别移植物的能力。因此,将这一状态称为“移植物适应”(graft accommodation)可能更为合适,其产生机制尚不明确。
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    Wekerle等[19]首次证实,应用细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4免疫球蛋白(CTLA4-Ig)和MR1阻断共刺激通路可使小鼠外周反应性T淋巴细胞发生克隆排除,输注供者多能干细胞能够诱导胸腺T淋巴细胞的中枢耐受,联合小剂量全身照射后产生稳定的高水平嵌合体,形成嵌合体的小鼠可长期接受供者皮肤移植物,并能快速排斥来自第三者的移植物。研究结果显示了经典移植耐受的全部特征,尤其无需强烈的预处理,使这一温和的联合诱导方案更具临床应用潜力。

    作者单位:顾晓(200080 上海市第一人民医院泌尿外科)

    参考文献

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