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编号:10795344
自身免疫性疾病的口服耐受治疗机制的研究进展
http://www.100md.com 《中国热带医学杂志》 2005年第3期
     Progress in the research of oral tolerance mechanism in autoimmune diseases.LIN Man-hua.(Guang-dong Medical College Laboratory College,Zhanjiang524023,Guangdong,P.R.China)

    摘要: 人体正常的免疫系统由于各种原因而出现免疫功能紊乱,导致自身免疫性疾病,如类风湿性关节炎(RA)、重症肌无力、系统性红斑狼疮、痛风、多皮硬化症、视网膜炎等。目前治疗手段主要是抑制异常亢进的免疫系统,但这只能暂时阻止疾病的发生和发展,且由于自身反应性淋巴细胞的持续存在,故难以达到治愈的目的,更何况长期用药也易导致许多严重的并发症。近年来,口服耐受(oral tolerance)是通过消化系统摄入外源性抗原诱导外周免疫系统产生抗原特异性无反应状态,但机体对其他抗原仍可产生正常的免疫性应答。也就是说通过肠粘膜上淋巴组织激活T细胞,释放出抑制性细胞因子,降低自身免疫性疾病患者病灶处的炎症细胞数,从而抑制炎症反应。由于口服外源性抗原蛋白而产生免疫耐受反应,具有机理明确、简便、疗效显著、不良反应小等特点,近年来已成功地用于某些自身免疫性疾病的实验和临床治疗。故对口服耐受治疗自身免疫性疾病的基础和应用研究进行综述。

    关键词:自身免疫疾病;口服耐受;免疫机制

    人体的正常免疫系统是识别和抵抗疾病的主要生物防御体系,正常情况下,该系统对人体内的各种组织器官不产生免疫反应;但在多种因素的刺激下,机体的免疫功能紊乱,造成免疫系统的多种细胞功能及其分泌的因子失调而产生疾病。由于自身免疫异常产生的疾病治疗相当困难,口服耐受为特异性治疗自身免疫性疾病提供了新的途径和思路,而其涉及的机制,亦引起人们的极大兴趣。

    1 肠道相关淋巴组织

    口服耐受的诱导是基于肠道相关淋巴组织(gut-associated lymphoid tissue,GALT)独特的组织解剖学特点。GALT由肠系膜淋巴小结、肠绒毛中的上皮细胞、上皮间淋巴细胞(IEL)和固有层淋巴细胞所组成。另外,散在分布于绒毛内的称为Peyer的淋巴小结是GALT产生特异性免疫应答的主要部位之一。GALT组成的免疫网络既能保护机体抵御摄入的病原体,又可阻止机体对摄入的蛋白产生过敏反应。GALT持续接触食物中各种抗原成分以及通过肠道途径进入机体的(从病毒到寄生虫)各种微生物,肠粘膜免疫系统能够有效识别病原体和食物抗原成分。一方面对病原体的侵害作出有效的保护性免疫反应,另一方面对食物蛋白和共生细菌避免发生免疫应答。首先,GALT富含淋巴细胞,淋巴细胞主要分布于淋巴结、固有层和肠上皮细胞间。固有层中CD4 + 与CD8 + 淋巴细胞的比例与其在周围器官比例相似,固有层中的T细胞都表达TCRαβ,这些细胞在抗原刺激后仅能产生很弱的增殖过程,但却能分泌大量的细胞因子,如γ干扰素、IL-4和IL-5等。80%以上IEL为CD8 + T细胞,其中相当数量为TCRγδT细胞。其次,GALT具有紧邻各种抗原的特点,IEL是机体中最接近抗原的淋巴细胞。在上皮细胞中,有微皱壁细胞(M细胞),其功能是摄取抗原并将抗原转移给Peyer淋巴小结中抗原递呈细胞(APC)。第三,GALT中有多种抗原递呈细胞,包括大量的非专职APC的肠上皮细胞,以及专职APC如DC、巨噬细胞、B细胞等。第四,肠上皮是一些T细胞胸腺外分化场所。在一些动物模型中如裸鼠、β 2 微球蛋白基因剔除(KO)鼠中,都有TCRγδIEL的存在。GALT组织解剖学上的特点,使之既能抵御病原体的侵袭,又能避免对食物抗原和共生微生物发生免疫应答,同时也为诱导口服耐受提供了条件。

    2 口服耐受治疗的免疫机制

    口服耐受治疗是通过口服相应抗原诱导机体产生免疫耐受,有效抑制外源蛋白进行攻击的免疫反应,以达到治疗自身免疫性疾病的目的。口服吸收的蛋白质在经过消化系统后有几种状态:保持完整的蛋白质或被降解为不同长度的片段和残基。这些蛋白质分子通过集合淋巴结拱形区域内的M细胞或排列肠内绒毛上的特定上皮细胞进入与肠相关的淋巴组织,附着在巨噬细胞表面,激活B细胞和T细胞。通过被激活的T细胞中有一些最后作为调节T细胞起作用,当被病灶处存在的同一种蛋白质片段再次激活后,释放出抑制性细胞因子如IL-4、IL-10和TGF-β能降低自身免疫性疾病病灶处由IL-2、IL-12、INF-γ和α肿瘤坏死因子(TNF-α)等发炎细胞因子导致的炎症反应。诱导调节T细胞的产生并不一定需要口服完整的蛋白质。在动物样本中,带有适当氨基酸顺序的小蛋白质片段(抗原性因子或抗原决定簇)也能诱导调节T细胞的产生。能使某一物种的动物样本或其近亲品系产生耐受性的抗原决定簇并不一定能使另一物种产生耐受性。由于人类的基因差别,不同的人对不同的抗原决定簇可能有不同程序的反应。以上所述途径中发生事件的顺序:蛋白质进入肠道:蛋白质或蛋白质片段通过肠上皮组织,诱导产生调节T细胞,调节T细胞转移进入血液和淋巴管,最后反应细胞聚积在发生自身免疫的位置或粘膜上皮内。IL-4是粘膜环境中占支配地位的细胞因子,它对调节T细胞的形成非常重要。肠内的抗原运送导致免疫和口服耐受。实验显示,产生口服耐受性有3种机制 [1~3] :活性抑制机制、细胞无反应性机制和细胞消灭机制。口服抗原后,这3种机制单独作用或联合作用,产生口服耐受性。口服抗原剂量决定了耐受性的机制形式,从而决定以后的用药。口服低剂量蛋白质倾向于导致产生调节T细胞,从而产生耐受性;而口服高剂量则倾向于产生由细胞无反应性机制或细胞消灭机制导致的耐受性。这些独特的机制可以共同作用而并不互相排斥。

    2.1 活性抑制机制 低剂量的抗原倾向于诱导产生调节T细胞,与服用抗原相关的调节T细胞从肠进入淋巴器官和循环系统。当在靶器官遇到与服用蛋白质相同或相似的蛋白质后,调节T细胞被激活,分泌出抑制性细胞因子(如TGF-β,IL-4,IL-10)。这些抑制细胞因子能降低发炎Th 1 的活性。抑制性细胞因子不具有抗原专一性,但刺激调节T细胞分泌抑制性细胞因子却取决于T细胞受体对特定抗原片段的识别。由于口服的耐受抗原是用于诱导产生调节T细胞并使其在病灶处被激活,分泌抑制性细胞因子,因此它并不需要与激活发炎细胞Th 1 的抗原完全相同。耐受抗原仅需位于靶器官中引起炎症反应的抗原所在区域即可,这一现象称为旁路抑制,它为抗原特异性T细胞治疗自身免疫性疾病提供了一个新的概念。在自身免疫性疾病的动物样本中,活性抑制是产生口服耐受性的主要机制,调节细胞被病灶处的口服蛋白质激活后通过分泌非抗原特异性抑制细胞因子(TGF-β,IL-4,IL-10)起作用,口服抗原(如碱性髓脂蛋白)后24~28h,便能在集合淋巴结中发现调节细胞,口服的抗原也可以进入循环系统与肠的其他组织诱导产生调节细胞,产生活性抑制与血液中抗原浓度无关。

    2.2 细胞无反应性机制 当口服高剂量抗原时,细胞无反应性机制发挥作用,影响Th 1 的功能。但Th 1 并未被消灭,只是变得无法对特定抗原产生反应。当携带有再度激活信号的细胞因子(如IL-2)达到高浓度时,Th 1 可被再度激活。细胞无反应性机制与细胞消灭机制相比,前者存在着带有抗原特异性受体的T细胞通过IL-2使细胞从无反应状态复活。这些抗原特异性的Th 1 依然存在,只是失去反应性,随着抗原浓度升高,Th 1 首先被“关闭”或进入无反应状态。当口服抗原浓度足够高时,细胞无反应性机制能通过使参与免疫反应的Th 1 变得无反应性,从而降低自身免疫疾病的炎症反应。

    2.3 细胞消灭机制 细胞消灭机制即消灭对抗原产生反应的细胞,它是机体消灭对自身抗原产生反应细胞的正常机制。当机体发生免疫反应以及T淋巴细胞化脓时,在胸腺中自然产生细胞消灭反应。当抗原蛋白浓度很高时,在集合淋巴结中和胸腺中都发生消灭免疫细胞的反应,Th 1 和调节T细胞都有可能被消灭。最近的研究显示了以上3种口服耐受机制间的区别,口服高剂量蛋白质产生的耐受性是通过细胞无反应性机制或较弱的分泌IL-4的活性抑制机制得到。相反,口服低剂量抗原产生耐受性则是由活性抑制机制分泌TGF-β和IL-4并伴有微弱的细胞无反应性机制作用。这些表面细胞因子分泌水平随着口服抗原剂量不同而变化。综上所述,口服耐受是一种自然的免疫过程,可用于治疗自身免疫性疾病。以上3种口服耐受机制都能抑制病情,降低炎症反应,产生口服耐受性的机制取决于服用抗原的剂量和频率。

    3 口服耐受的调节

    在口服耐受实验中,人们发现某些细胞因子、抗体和佐剂具有增强免疫耐受的作用。Rizzo等 [4] 发现,腹腔注射IL-2对小鼠的口服耐受有增强作用。其他研究发现,IL-4增强低剂量口服MBP对实验性自身免疫性脑脊髓炎动物模型的免疫耐受 [5] 。Randow等 [6] 发现IL-10具有强化口服耐受的作用,可作为LPS的替代剂或诱导剂。Nelson等 [7] 报道,口服和腹腔注射IFN-β可协同口服低剂量MBP诱导的SJL/J小鼠的免疫耐受。Marth等 [8] 发现,抗IL-12抗体能强化OVA-TCR转基因动物的口服免疫耐受。Elson等 [9] 报道,多乳化剂可增强口服耐受。相反,某些细胞因子、抗体和佐剂具有强烈的减弱甚至消除口服耐受的作用。Marinaro等 [10] 报道,腹腔注射IL-12及口服IL-12脂质体混合物可消除口服耐受,使Th 2 细胞反应转向Th 1 细胞反应,诱导上调免疫反应的效应。Karpus等 [11] 证明抗单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemotactic proteins-1,MCP-1)抗体可消除口服耐受。Ke等 [12] 发现,注射抗γδT细胞抗体可消除口服耐受,这提示γδT细胞在口服耐受的诱导中也可能起着重要的作用。

    4 口服耐受在临床上的应用

    口服耐受治疗是通过激发小肠粘膜特别是与肠相关联的淋巴组织的正常免疫功能从而阻断或抑制自身免疫,即通过口服与受攻击组织相关的某种特异性蛋白质来抑制自身免疫性疾病。这种治疗组织特异性自身免疫性疾病的口服耐受疗法能用于多种疾病。通过口服相应抗原诱导免疫耐受,以治疗自身免疫性疾病的临床试验发现:在类风湿性关节炎(RA)患者的病灶区,Ⅱ型胶原蛋白明显减少,而通过口服与受攻击组织相关的某种特异性蛋白质(如Ⅱ型胶原蛋白),Ⅱ型胶原蛋白不被胃蛋白酶破坏,进入肠道后,在肠粘膜处完整的多肽部分消化成肽片段或者更小的肽段,仍然保持有抗原性,这些分子通过粘膜上的集合淋巴结拱形区域的M细胞或者排列在肠绒毛上皮细胞进入与肠相连的淋巴组织,附着在巨噬细胞的表面,激活B细胞和T细胞,然后这些被激活的细胞从集合淋巴结附近进入循环系统,当其到达病灶处,再一次遇到同样抗原作用的蛋白质(即体内Ⅱ型胶原蛋白)再次激活,而释放出抑制性细胞因子(如IL-4,IL-10,TGF-β),降低RA患者的病灶处异常免疫的B淋细胞分泌类风湿因子,而缓解其炎症反应,最终使体内对Ⅱ型胶原蛋白的异常反应恢复到正常而不发生炎性反应。在严重的RA病人中,采用双盲实验,60位患者服用Ⅱ型胶原蛋白3个月后,60位病人的关节肿胀和关节疼痛明显减轻,4位病人所有症状消失,临床观察未发现明显的不良反应,在随后的临床研究(800名患者)中也显示了其明显的药效和安全性 [13] 。多发性硬化症是发生在中枢神经系统的自身免疫性疾病,其中已确定MBP和PLP是自身抗原。在1年的双盲试验中,15个多发性硬化症患者每日口服牛髓磷脂-BM(含MBP和PLP)为实验组,另15人为对照组,观察期间实验组6人发病,而对照组12人发病。口服BM实验者体中T细胞对MBP免疫反应性降低,未观察到毒副作用。在类似的实验中,可以在口服BM的实验组外周血中观察到Th 3 细胞,该细胞能分泌对MBP和PLP特异的TGF-β,而在对照组则未发现 [14] 。

    5 结语

    口服耐受涉及到多种机制,人们对它的了解认识还有待进一步的深入。在抗原的形式、抗原递呈途径、细胞因子的作用、口服抗原对抗体CTL的影响以及TCRγδ+T细胞的作用等方面,是口服耐受机制今后研究的热点。随着口服耐受研究的不断深入,口服耐受在临床上的应用必然会随之增加,从而对自身免疫性疾病、过敏性疾病等方面的疾病治疗将产生重大的影响。

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    作者单位:广东医学院检验学院,广东湛江 524023., 百拇医药(林满华综述)