结核病细胞免疫特征研究进展①

李 丽

(武汉市肺科医院(武汉市结核病防治所)中心实验室,武汉430030)

结核病细胞免疫特征研究进展①

李 丽

(武汉市肺科医院(武汉市结核病防治所)中心实验室,武汉430030)

结核病是典型的胞内寄生菌诱导的感染性疾病，其感染、发病及预后等都与机体免疫功能息息相关。结核分枝杆菌诱导的免疫应答机制及参与因素十分复杂，目前认为T细胞介导的细胞免疫应答在其感染及发病过程中发挥关键作用。而T细胞无论是从表型、功能还是体内定位来讲，其异质性特征都非常显著。结核分枝杆菌感染机体后，多种T细胞亚群被激活，参与结核菌诱导的免疫应答及免疫病理过程。本文综述近年来结核杆菌感染或结核病发病过程中的主要T细胞亚群及其特征和功能，为深入理解结核杆菌诱导的免疫应答提供参考。

1 结核杆菌特异性效应性细胞免疫应答

1.1特异性细胞免疫应答的启动 结核杆菌主要感染肺泡巨噬细胞，结核杆菌与巨噬细胞表面特异性受体结合，摄取后形成吞噬体，被加工后，分别和HLA-Ⅰ类和Ⅱ类分子结合，提呈给CD8+T和CD4+T细胞。除了直接提呈抗原，也可发生间接抗原提呈或交叉提呈，其中一个主要方式是，死亡细胞释放的结核抗原被树突状细胞(DCs)摄取，然后和HLA一类分子结合从而发生交叉提呈并激活CD8+T细胞[1]。

1.2结核抗原特异性T细胞发挥关键保护作用 抗原特异性T细胞活化、扩增并迁移到肺部，通过活化巨噬细胞和细胞毒性T细胞靶向杀伤结核杆菌感染的巨噬细胞，发挥有效抗结核菌免疫应答。虽然T细胞在控制结核方面发挥关键作用，但具体哪个T细胞亚群或何种T细胞功能发挥关键保护作用还不完全清楚。有关TB-HIV共感染的流行病学研究表明，当HIV感染导致CD4+T细胞数量下降时，活动性肺结核发生率显著上升[2]。在HIV感染早期，结核菌诱导结核特异性T细胞CCR5表达上升，由于CCR5是HIV结合T细胞的受体，从而增加了结核特异性T细胞被HIV感染的可能性，导致结核特异性T细胞下降[2]。此外，结核特异性T细胞单细胞水平表达高水平IL-2，促进T细胞增殖，也增加其被HIV感染的可能性[3]。HIV感染CD4+T细胞，其中也包括结核特异性CD4+T细胞，导致这些辅助性T细胞数量显著下降从而抗结核作用下降，表明CD4+T细胞是控制结核所必需的。

1.3结核特异性Th1细胞的作用 根据其功能的不同，CD4+T细胞又可分为不同的细胞亚群，其中Th1细胞可产生多种关键的细胞因子，包括IFN-γ、IL-2和TNF-α。TNF-α对于结核肉芽肿的形成和维持非常重要，是抗结核免疫的关键成分。在类风湿性关节炎(RA)或炎症性肠炎患者，使用抗TNF抗体后结核复发危险性增加[4,5]。IFN-γ是另一种抗结核关键细胞因子，常被作为诊断性生物标记。IL-12/IL-23-IFN-γ细胞因子信号途径缺陷者对于非结核分枝杆菌及结核杆菌易感性增加[6]，表明IFN-γ在机体抗结核中的重要作用。最近在小鼠模型中发现某种CD4+Th1细胞可通过不依赖IFN-γ和TNF-α的方式控制结核感染[7]，人体是否存在这种细胞还不明确。

由于在抗结核免疫应答中的重要作用，利用结核抗原刺激来诱导IFN-γ已被广泛应用于商业化免疫诊断测试如Quantiferon-TB Gold和T-SPOT TB。而且，在临床疫苗试验中，IFN-γ也经常被作为疫苗诱导应答的指示性细胞因子。然而，也有研究表明，可产生IFN-γ的CD4+T和CD8+T细胞频率并不与抗结核保护性相关[8-12]。在南非，利用卡介苗(BCG)对婴儿进行初免然后利用MVA85A加强免疫可显著增强产生IFN-γ的T细胞频率。但在最近的大规模Ⅱb临床试验中，并未发现其有更好的保护效果[8,9]。T细胞来源的IFN-γ需要维生素D来刺激巨噬细胞发挥自噬作用，吞噬体成熟，以发挥抗菌活性。因此，无论固有免疫或是适应性免疫均需维生素D来促进巨噬细胞依赖性抗菌活性。维生素D受体及循环中维生素D的水平对于有效控制结核来说很关键。

1.4结核特异性多功能性Th1 细胞的作用 抗结核保护性免疫可能与多功能的可同时分泌IFN-γ、TNF-α和IL-2的细胞相关。在动物实验中，这群细胞与疫苗诱导保护性作用相关[10,11,13-18]。然而，虽然在动物和人体试验中都发现疫苗免疫后可诱导多功能性CD4+T细胞[12-18]，但其在活动性肺结核患者外周血中也大量存在[19,20]，这群细胞并不与保护作用相关[12]。在TB-HIV共感染个体中多功能T细胞的作用也存在争议，有研究报道这些患者在诊断为结核时存在多功能性CD4+T细胞[21]，有的则是在接受抗逆转录病毒治疗后发现多功能性CD4+T细胞[22]。因此，多功能CD4+T细胞可能只是机体免疫系统中控制结核感染的保护性应答力量的一部分，而并不是一个有效的可用于衡量机体抗结核保护作用的指标。相反，Th1和Th17应答的强度、多功能T细胞的强度被认为与结核活动性相关，可能反映细菌水平而非保护性免疫水平[20,23]。

1.5结核特异性CD8+T细胞的作用 通过HLA-Ⅰ类分子四聚体和生物信息学技术，可详尽研究抗结核CD8+T细胞表位、应答及多功能细胞因子特征。大多CD8+T细胞识别HLA-Ⅰa类分子提呈抗原，这些细胞可产生多种细胞因子[24]。在结核患者，治疗过程中产生IFN-γ的结核特异性CD8+T细胞水平迅速下降[25]，而也有研究表明HLA-Ⅰa四聚体阳性CD8+T 细胞水平随着抗结核治疗而逐渐上升[26]，导致这种矛盾的原因并不清楚。但有可能是结核特异性CD8+T细胞并不完全具有功能性或者抗结核化疗后功能并不能完全恢复[27]。动物实验表明，CD8+T细胞应答强度与细菌水平相关[28-30]。CD8+T细胞分泌的IFN-γ和穿孔素对于发挥抗结核保护作用来说是必需的[28-30]。CD4+T细胞可促进细胞毒性CD8+T细胞的活化，也可激活巨噬细胞，其活化后提呈抗原给T细胞的功能增加，促进肉芽肿形成及杀菌机制激活以杀伤结核菌。

2 结核诱导的调节性T细胞和Th17细胞

除了激活效应性免疫应答，结核菌还激活调节性T细胞(Treg)，抑制炎症、限制组织损伤，去除这群细胞可增强抗结核效应免疫。Treg和效应T细胞之间的平衡对疾病的发展和结局非常重要，过强的效应性应答会导致强烈炎症反应、组织损伤；而过强的Treg应答则会下调效应免疫导致结核菌免疫逃逸、大量复制。

Th17可分泌IL-17A/F和IL-22，有强促炎作用，在黏膜免疫中发挥重要作用。结核患者外周血可见Th17细胞，为长寿命记忆性细胞，而在发病局部较难检测到IL-17，却可发现大量IL-22[31]。有研究表明IL-17在抗高毒性结核分枝杆菌中发挥重要保护作用[32]。而且，Th17的强度对于感染结局非常重要，当小鼠反复暴露于结核分枝杆菌和BCG，产生大量IL-23，诱导Th17应答，其中IL-17/巨噬细胞炎性蛋白2(MIP-2)激活中性粒细胞，诱导肺脏病理改变，这种反应并非保护性免疫[33]。因此，Th1和Th17之间的平衡对于保护性或是病理性免疫来说至关重要。类似，在BCG诱导灵长类动物保护性模型中，Th1和Th17之间的平衡对于控制结核分枝杆菌非常重要，与保护性相关[34]。

3 结核诱导的非经典T细胞亚群

3.1结核杆菌诱导的黏膜相关恒定T细胞(MAIT细胞) 其他非经典限制性T细胞亚群，包括非多态性Ⅰb分子MHC相关蛋白1(MR1)限制性T细胞，也称作MAIT，表达半保守Vα7.2T细胞受体[35]，与iNKT细胞类似。人体MAIT主要存在于CD4-CD8-双阴性细胞或CD8+T细胞[35-37]，其在胸腺中发育和在外周的活化受MR1限制[38]。除了分泌TNF-α和IFN-γ外，MAIT还分泌IL-17A和IL-22，发挥抗菌活性。MR1提呈维生素代谢物，大多为细菌和酵母所特有的VitB产物[39]，MAIT可能利用这些代谢物来感知感染细胞。MAIT可由结核感染肺上皮细胞所激活[40，41]。相比野生型小鼠，MAIT缺陷小鼠感染卡介苗后早期肺部结核菌数量更高，表明其在抗结核早期固有免疫中发挥重要作用[42]。通过表型CD161highCD8+分析MAIT，提示这些细胞在HIV感染患者中下降，这与其黏膜免疫抵抗力下降相关，导致其对结核易感性增加[43]。此外，也有研究发现，活动性结核患者，由于MAIT迁移到疾病局部[35,44]，从而导致外周MAIT细胞频率下降。最新研究发现，结核患者和非结核分枝杆菌(NTM)感染患者MAIT数量和功能均存在缺陷，MAIT表达PD-1水平上升，导致IFN-γ分泌功能缺陷，抗结核保护作用下降[45]。阻断PD-1信号导致IFN-γ产生显著增加，因此，这可能是结核免疫治疗的重要靶点[46]。

除了经典HLA-Ⅰa类分子，结核抗原也可通过非经典HLA-Ⅰb分子，如CD1、HLA-E和MR1提呈给CD8+T细胞。识别HLA-E分子提呈的结核抗原肽的CD8+T细胞具有杀伤或调节功能。HIV-nef不能结合HLA-E胞内部分，因此HIV感染对HLA-E提呈抗原功能影响并不十分显著，而HLA-Ⅰa提呈抗原能力则受到较大影响[47]。此外，结核分枝杆菌脂质抗原经CD1分子提呈，被CD4+T细胞识别，诱导细胞因子和细胞毒性杀伤感染靶细胞[48]。

4 结语

随着结核合并其他疾病(如HIV/AIDS、糖尿病)、耐药结核甚至耐多药结核的出现，有关结核免疫功能的研究面临越来越复杂的形势，这也使得我们对于结核诱导免疫应答的多面性、阶段性及异质性有更清晰的认识。有关结核免疫功能研究不应是孤立的，应综合代谢组学、基因组学、蛋白质组学、表观遗传学等不同学科、多种技术手段加以综合分析以获得更全面、客观的信息。深入理解结核杆菌诱导的免疫功能特征，对于结核的早期诊断、有效免疫干预措施的制订、预后判断及新型结核疫苗的设计都十分重要。

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[收稿2016-09-12 修回2016-12-21]

(编辑 倪 鹏)

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.06.032

①本文受湖北省自然科学基金项目(2015CFB255)、武汉市中青年医学骨干人才培养工程(武卫生计生通[2015]9号)和武汉市黄鹤英才(医疗卫生)计划(武人才办2016[1]号)资助。

李 丽(1980年-)，女，博士，副主任技师，主要从事结核病免疫学方面的研究，E-mail:ly_li@aliyun.com。

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A

1000-484X(2017)06-0955-04