角质形成细胞抗原提呈功能的研究进展

郝军峰 晋亮 王刚

角质形成细胞抗原提呈功能的研究进展

郝军峰 晋亮 王刚

角质形成细胞不仅形成机体的物理屏障，同时具有重要的免疫功能。角质形成细胞在一些疾病状态下或者直接受到干扰素γ等细胞因子的刺激后，可以表达抗原提呈相关分子，如主要组织相容性复合体Ⅱ、细胞间黏附分子1等，同时主要组织相容性复合体Ⅰ也会发生改变。有研究表明，活化后的角质形成细胞可以加工并提呈内源性或外源性抗原，进一步活化抗原特异性T淋巴细胞。角质形成细胞的这一功能对阐明相关皮肤病的发病机制及作出针对性的靶向治疗具有重要意义。但同经典的抗原提呈细胞相比，角质形成细胞发挥抗原提呈功能可能还存在着一定的局限性。

角蛋白细胞；抗原呈递；T淋巴细胞；主要组织相容性复合物；细胞黏附分子

皮肤是机体最大的器官，同时也是最大的免疫器官，既能够发挥固有免疫应答又可以发挥适应性免疫应答［1］。角质形成细胞作为皮肤表皮的主要组成细胞，是皮肤免疫系统重要的组成部分。研究表明，角质形成细胞可以在免疫应答过程中起抗原提呈作用，其表面可以表达专职抗原提呈细胞所特有的分子，而且可以进一步活化抗原特异性T淋巴细胞。这对于角质形成细胞被活化的相关皮肤病发病机制的研究非常重要。

1 角质形成细胞在特定条件下表达主要组织相容性复合体（MHC）Ⅱ和细胞间黏附分子（ICAM）1

1.1 角质形成细胞在直接受到某些细胞因子刺激时的表达：角质形成细胞在受到细胞因子，如干扰素（IFN）γ刺激后会表达专职抗原提呈细胞，如巨噬细胞、树突细胞表面所特有的膜分子MHC-Ⅱ、ICAM-1 等［2-3］。Zhou 等［4］观察到刺激后角质形成细胞膜表面MHC-Ⅰ的表达较刺激前增加。上述改变为角质形成细胞发挥抗原提呈提供了必备条件。Schönefuss等［5］研究发现，组织蛋白酶S参与了角质形成细胞的分化及MHC介导的抗原提呈，作者将组织蛋白酶S特异性抑制后，IFN-γ刺激人永生角质形成细胞引起的MHC-Ⅱ的增高在很大程度上被减弱。作为抗原提呈细胞活化T淋巴细胞的共刺激分子CD80、CD86，角质形成细胞在受到IFN-γ、葡萄球菌内毒素B、脂多糖、糖皮质激素、白细胞介素2、4等刺激下均不会出现 CD80、CD86 的变化［6］。

1.2 角质形成细胞在疾病状态下的表达：研究者们在外阴上皮内瘤变、淋巴细胞血管炎、红斑狼疮、硬斑病、白癜风、线状苔藓、皮肤T细胞淋巴瘤、过敏性接触性皮炎、银屑病等疾病表皮的角质形成细胞上观察到 MHC-Ⅱ和（或）ICAM-1 的表达［7-8］。另有人观察到中毒性表皮坏死松解症的角质形成细胞MHC-Ⅰ表达增高［9］。外阴上皮内瘤变及外阴癌的角质形成细胞MHC-Ⅰ表达降低［10］。说明角质形成细胞膜分子的改变所引起的抗原提呈在上述疾病的发病过程中发挥了作用。

作者单位：710032西安，第四军医大学西京皮肤医院

2 活化的角质形成细胞可以活化抗原特异性CD4+T淋巴细胞

Sharlow等［11］推测，表皮角质形成细胞可能通过吞噬黑素进而传递给周围的黑素小体，认为角质形成细胞可能发挥了吞噬功能。体外实验方面，Black等［6］研究证实了活化的角质形成细胞具备这一功能，作者用经和未经IFN-γ刺激的角质形成细胞与荧光乳胶珠过夜共孵育，发现在刺激组细胞的胞质中检测到了乳胶珠，未刺激组没有检测到乳胶珠。紧接着作者分别通过对角质形成细胞表面的MHC-Ⅱ分子加载肽段或将角质形成细胞与抗原蛋白共孵育，体外刺激特异性识别该MHCⅡ-肽段复合物的CD4+T淋巴细胞系，最终导致后者活化，这一过程可以被氯喹抑制，这一特异性抑制说明了角质形成细胞加工外源性的蛋白是通过内体途径，即外源性抗原加工途径完成的。

3 活化的角质形成细胞可以增强活化抗原特异性CD8+T淋巴细胞

作为有核细胞，角质形成细胞表面表达MHC-Ⅰ，若受到细胞因子如，IFN-γ刺激后表达增加［4］。Black等［6］将无IFN-γ刺激的角质形成细胞MHC-Ⅰ加载已知病毒来源肽段后与特异性识别该肽段的CD8+T淋巴细胞共孵育。作者观察到CD8+T淋巴细胞的活化，同时观察到角质形成细胞被杀伤。角质形成细胞若用IFN-γ预先刺激后，CD8+T淋巴细胞被活化及角质形成细胞被杀伤更加明显。Symington和 Santos［12］观察到这一杀伤试验中，未用 IFN-γ 刺激的角质形成细胞所造成的活化、杀伤可以被MHC-Ⅰ或T细胞受体单抗阻断，但是使用IFN-γ刺激后所造成的杀伤单用上述两种抗体中的一种活化、杀伤无法完全被阻断，尚需要使用淋巴细胞功能相关抗原（LFA）1的单抗来特异性抑制ICAM-1/LFA-1这一共刺激途径。这说明未活化角质形成细胞杀伤Ag/CD3-TCR的环节是必需的，活化角质形成细胞的ICAM-1/LFA-1和抗原/CD3-TCR信号对于杀伤是必不可少的。这一现象可以解释为IFN-γ的刺激增强了角质形成细胞抗原提呈的能力，促进了ICAM-1表达增加，共孵育后增强了CD8+T淋巴细胞活化及角质形成细胞的被杀伤。

4 体内试验证明角质形成细胞的抗原提呈功能

Kim 等［13］利用 K14-OVA-Langerin-DTR 转基因小鼠具有特异性抑制表皮中朗格汉斯细胞的特点，通过骨髓移植特异性排除真皮中的树突细胞的干扰，将特异性识别K14-OVA的T淋巴细胞注射入转基因小鼠（表皮朗格汉斯细胞及真皮中的树突细胞功能缺陷）皮下3 d后，小鼠表现出了移植物抗宿主病样的改变，作者认为，在这一免疫应答过程中，充当抗原提呈细胞角色的是表皮中活化的角质形成细胞，同时作者通过免疫荧光观察到了角质形成细胞间的MHC-Ⅱ和ICAM-1的表达。

5 角质形成细胞发挥抗原提呈与疾病的关系

角质形成细胞在受到细胞因子如，IFN-γ、肿瘤坏死因子（TNF）α的刺激后活化，证明在炎症性皮肤病中，能够分泌上述细胞因子的T淋巴细胞存在的重要性。角质形成细胞MHC-Ⅱ及ICAM-1的表达及局部T淋巴细胞的浸润在许多皮肤病均存在［7-8，14-15］。Lodi等［16］认为，口腔扁平苔藓发病机制可能为CD8+T淋巴细胞分泌的TNF-α、FasL、颗粒酶B与基底层角质形成细胞表面的TNF-α受体1、Fas及穿孔素引起的膜孔道结合，通过细胞毒性的免疫应答方式引起基底层角质形成细胞的破坏。Zhang和Zhou［17］提出绿茶可以抑制抗原提呈、T细胞活化、增殖以及迁移，提出饮用绿茶可能会降低口腔扁平苔藓的发生率。在阐述Stevens-Johnson综合征及中毒性表皮坏死松解症的发病机制时，Chung和Hung［18］认为，这一免疫应答过程中的抗原提呈细胞为角质形成细胞，系具有抗原性的药物（如卡马西平）与表达在角质形成细胞表面的HLA分子结合通过免疫突触，细胞毒性T淋巴细胞移行至表皮与HLA-肽段（药物来源）的复合物识别，释放大量免疫介质，如FasL、穿孔素、颗粒酶B、颗粒酶素（尤以分泌型的颗粒酶素为著），通过这些免疫介质去杀伤角质形成细胞，导致角质形成细胞的大片坏死，重者形成水疱。van Esch等［15］观察到HPV感染阳性的阴道上皮内瘤变及外阴癌角质形成细胞的MHC-Ⅰ减少，使HPV来源的肽段无法提呈给T细胞，机体对病毒的适应性免疫应答缺陷，故该疾病无法进行免疫治疗，同时对于该病角质形成细胞间局部MHC-Ⅱ的表达，作者认为，可能系局部细胞因子刺激的结果，未进一步给出合理的解释。Zhou等［4］利用HPV-16-E7转染小鼠，认为HPV-16-E7通过干扰IFN-γ介导的JAK1/JAK2/STAT1/IRF-1信号转导通路，减少MHC-Ⅰ的表达及其加载的肽段，可能成为HPV16体内形成免疫逃逸的原因。

6 结语

充分了解角质形成细胞的抗原提呈功能对于研究相关皮肤病的发病机制非常重要，可以找出疾病活化后的角质形成细胞MHC分子上所加载的肽段，从而针对其T淋巴细胞表位进行靶向治疗。值得注意的是，淋巴细胞浸润的炎症性皮肤病局部皮损的微环境非常复杂，体外用模拟角质形成细胞抗原提呈功能所使用的IFN-γ，无论从使用的剂量以及与其他细胞因子的相互作用，都不能完全反映皮损局部的状态。不同剂量的IFN-γ以及与其他细胞因子，如TNF-α等的相互作用会影响到角质形成细胞的加工和提呈抗原的能力。因此，在研究角质形成细胞抗原提呈功能时，应密切结合疾病所处的实际微环境。尽管如此，活化后的角质形成细胞不能完全发挥经典的抗原提呈细胞的所有功能，因抗原提呈细胞除加工抗原外，还需要迁移至次级淋巴器官［19］。

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Antigen-presenting function of keratinocytes

Hao Junfeng,Jin Liang,Wang Gang.Department of Dermatology,Xijing Hospital,Fourth Military Medical University,Xi′an 710032,China

Keratinocytes not only form physical barriers,but also have important immunologic functions.They can express antigen presentation-related molecules （such as major histocompatibility complex classⅡ （MHC-Ⅱ） and intercellular adhesion molecule-1） with changes of MHC-Ⅰlevels,in some disorders or after stimulation by cytokines such as interferon-γ.In addition,some studies have indicated that activated keratinocytes can process and present endogenous or exogenous antigens to activate antigen-specific T-lymphocytes.This function of keratinocytes is of great significance in elucidating the pathogenesis of related skin diseases and developing specific targeted therapy.Compared with classical antigen-presenting cells,the antigen-presenting function of keratinocytes is somewhat limited.

Keratinocytes;Antigen presentation;T-lymphocytes;Major histocompatibility complex;Cell adhesion molecules

Wang Gang,Email:xjwgang@fmmu.edu.cn

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2015.04.013

王刚，Email:xjwgang@fmmu.edu.cn

2014-12-02）