国际神经病学神经外科学杂志  2018, Vol. 45 Issue (5): 532-535

扩展功能

文章信息

彭永, 甘露, 李淑萍, 杨欢
髓鞘抗原特异性CD8+T细胞在MS/EAE脑组织免疫豁免中作用的研究进展
国际神经病学神经外科学杂志, 2018, 45(5): 532-535

文章历史

收稿日期: 2018-05-22
修回日期: 2018-06-28
髓鞘抗原特异性CD8+T细胞在MS/EAE脑组织免疫豁免中作用的研究进展
彭永1 , 甘露1 , 李淑萍1   综述, 杨欢2   审校     
1. 湖南中医药高等专科学校附属第一医院神经内科, 湖南省株洲市 412000;
2. 中南大学湘雅医院神经内科, 湖南省长沙市 410008
摘要: 对多发性硬化(MS)及其动物模型实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)中T细胞迁移的研究长期关注于CD4+T细胞。活细胞成像研究提供CD4+T细胞进入CNS的3种可能途径,而且发现必须连续破坏两种不同的组织屏障。但近年来发现CD8+T细胞在MS/EAE发病中的重要地位,同时它们的迁移,并显示其机制与CD4+T细胞的机制不同。因此,我们综述了MS/EAE中髓鞘抗原特异性CD8+T细胞的体内迁移和免疫豁免的国内外最新研究进展,以期了解它们与MS/EAE发病的精确机制。
关键词多发性硬化     抗原特异性     CD8+T细胞     免疫豁免    

多发性硬化(MS)是T细胞依赖性的中枢神经系统(CNS)自身免疫疾病,其动物模型是实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)。但目前MS的治疗方法都是非特异性免疫抑制,且有严重的副作用[1]。MS/EAE的主要发病机理是自身免疫性T细胞从外周迁移CNS可以破坏生理性免疫豁免[2],但以上研究绝大多数来自CD4+T细胞[3]。在MS和EAE中发现致病性和抑制性CD8+T细胞同时存在[4],近年来有国内外有少量文献报道MS和EAE中CD8+T细胞迁移[5, 6],并且表明此机制与CD4+T细胞的机制不同。由CD8+和CD4+T细胞迁移穿透血脑屏障(BBB)的体外模型进一步证实了CD8+T细胞穿过血脑屏障的多级外渗分子机制是有别于CD4+T细胞[7]。因此,我们综述了MS/EAE中髓鞘抗原特异性T细胞的体内迁移和免疫豁免的国内外最新研究进展,以期了解它们导致或抑制MS/EAE发生、发展的精确机制,为将来特异性治疗MS提供理论基础。

1 MS治疗的主要问题和研究现状

MS是一种罕见、不可预知的、慢性CNS脱髓鞘炎性疾病[8]。MS的病因尚不明确,遗传和环境被认为是主要因素[9]。目前的研究认为,MS的发病机制是由于免疫抑制功能的缺失,自身反应T细胞穿透血脑屏障(BBB),继而破坏生理免疫豁免,最终产生病理改变[10],所以阻断抗原特异性致病性T细胞的功能是MS的最重要治疗手段。近年来,对MS的治疗效果有明显的改善,但治疗方法多为广泛性免疫抑制,其主要缺点有机会性感染、继发性自身免疫反应和诱发进行性多灶性白质脑病等[10]。因此,通过分析MS治疗的研究现状,发现了抗原特异性T细胞是研究MS及其类似CNS疾病的最关键因素,重中之重。

2 MS中髓鞘特异性CD8+T细胞的研究现状

对MS/EAE的抗原特异性致病性T细胞的研究长期关注于CD4+T细胞[3],但MS的CNS病灶中最丰富的T细胞是CD8+T细胞,而且有克隆扩增。另外,研究发现,在MS/EAE中致病性和抑制性CD8+T细胞同时存在[11]。我们以往研究视网膜抗原(IRBP1-20)特异性CD8+T细胞在实验性自身免疫性葡萄膜炎(EAU)发病中的作用及它的激活条件时也有类似发现,即不同激活条件下IRBP1-20特异性CD8+T细胞具有致病性或抑制性的双面性[12, 13]。有研究报道,体内的CD8+T细胞参与MS的发病机制,确诊的MS患者的脑脊液中有大量CCR7—CD45RA+/-CD8+T细胞,早已表明CD8+T细胞与复发缓解型MS的发生和发展有关[14]。总之,以上研究均支持MS/EAE中CD8+T细胞的致病作用,然而,其参与致病的直接证据仍然缺乏。

CNS特异性CD8+T细胞的研究显示,其在诱导疾病中的作用,并已在不同髓鞘蛋白(MBP和MOG)诱导的不同品系小鼠如C3H、C57BL/6、SJL和NOD小鼠中得到证实。而且上述CD8+T细胞诱导的EAE症状与CD4+T细胞诱导的EAE症状有明显不同[15, 16]。在EAE中,MOG诱导CD4或CD8缺陷的EAE小鼠CNS的病灶是由CD8+T细胞造成的;同样与野生型动物相比,MOG1-125诱导在CD8缺陷DBA/1的EAE小鼠中可发现脱髓鞘和CNS炎症的减少。与MS病变的高比例CD8+T细胞相反,EAE病变中CD4+T细胞占主导,这可能与CFA加髓鞘抗原诱导EAE的方法有关,因为此方法可能有助于CD4+T细胞主导反应和可能抑制性CD8+T细胞的产生。由此可以推测,效应性CD8+T细胞的相对缺乏是EAE未能治愈的原因之一,也就是说EAE不能有效模仿许多MS的病理表现,包括脑干、小脑和间脑的炎症和脱髓鞘。据此,我们大胆假设CD8+T细胞诱导的EAE与CD4+T细胞诱导的EAE是启动完全不同的激活通路,症状的不同是否模拟的不同阶段和/或不同临床类型的MS?因此,我们需要从全新的角度来看待CD8+T细胞在EAE中的作用。

综上所述,目前对髓鞘抗原特异性CD8+T细胞的研究大多停留在外周血和淋巴组织,这显然对明确MS/EAE发病机制是远远不够的,需要我们对上述髓鞘抗原特异性CD8+T细胞的体内迁移和对脑组织免疫豁免的影响进行深入地研究。这些是目前世界上CNS免疫中的热点和难点。

3 MS和EAE中CD8+T细胞的迁移及影响CNS免疫豁免的研究现状

CNS屏障包括CNS微血管中内皮细胞BBB、血﹣软脑膜屏障(BLMB)和脉络丛上皮细胞的血脑脊液屏障(BCSFB)[2]。免疫豁免是指生理条件下BBB和脑膜血管内皮细胞阻止了绝大多数外周免疫细胞穿透,而在炎性状态下,有更多的外周血免疫细胞可以穿过这些CNS屏障进入CNS实质,这些步骤涉及选择素、趋化因子及其受体和细胞黏附分子[2]

导致CNS免疫豁免的主要因素是:①局部淋巴结转运APC的唯一途径是脑脊液淋巴引流。②因为BBB和BCSFB,在EAE中炎症细胞集聚在血管周围或脑膜脑脊液引流区并没有出现临床症状。③CNS中固有APC如小胶质细胞缺乏MHCⅡ类和Ⅰ类的表达,所以在非炎性条件下无法递呈抗原[2]

对MS和EAE中T细胞迁移的研究由来已久,可惜绝大多数资料来自髓鞘抗原特异性CD4+T细胞[5, 6]。这些脑炎T细胞穿透CNS屏障后两次攻击CNS。第一波攻击时,只有少数活化的细胞通过致密的BBB,并在CNS中潜伏。3~4 d后,CNS被数以百万计的免疫细胞和巨噬细胞在数小时内第二波攻击,这一过程与MS的突然发作相吻合。另外,发现在CNS浸润的最初阶段,90%浸润的CD4+T细胞中是效应淋巴细胞[5, 6]。众所周知,髓鞘抗原特异性CD4+T细胞对靶细胞的杀伤能力是间接和极其有限的。至关重要的是对具有强大杀伤能力的髓鞘特异性CD8+T细胞的迁移、穿透脑屏障,最后在CNS中浸润的研究仍然是极其缺乏的。

MS是CNS的自身免疫反应,髓鞘反应性CD4+T细胞进入CNS后,与不同群体的吞噬细胞接触,包括脑膜、血管旁、脉络丛巨噬细胞和小胶质细胞,所有这些细胞都有潜力递呈抗原给CD4+T细胞。目前发现CD4+T细胞穿透BBB不是抗原依赖性的,并且与软脑膜吞噬细胞形成牢固的免疫突触,同时高表达促炎性细胞因子和膜激活标记物。

关于MS和EAE中CD8+T细胞的作用仍存在争议,且病变脑中发现的CD8+T细胞的确切表型以及这些CD8+T淋巴细胞进入靶器官的分子机制仍不完全清楚。近年来,国内外有少量文献报道MS和EAE中CD8+T细胞迁移[17, 18]。Ifergan等[17]发现CNS中浸润CD8+T细胞的大多数都是记忆型效应细胞(CD62L—CCR7—granzymeBhi),其体外(体外模型)迁移穿透BBB内皮细胞的能力比非效应型更强;另一方面,BBB内皮细胞选择性地吸引记忆型效应CD8+T细胞、IFN-γ and IL-17分泌型CD8+T细胞;最后发现CD8+T细胞体外(体外模型)迁移穿透BBB内皮细胞是α4整合素依赖的,而且同时体内注射VLA-4可以限制CNS中CD8+T细胞的浸润。Luo等[18]在EAE发病高峰时,应用SHP-2抑制剂NSC-87877可以明显减低外周CD8+T细胞而不是CD4+T细胞的数目,从而减轻EAE的病情;归因于NSC-87877使CXCR7高表达,但减低JNK的磷酸化而抑制CXCL12介导CD8+T细胞的迁移。遗憾的是以上这些资料虽然研究了CNS中CD8+T细胞的体外迁移,但并没有涉及到活体CNS中CD8+T细胞的体内迁移。

4 活体检测MS和EAE中CNS浸润CD8+T细胞的研究现状

静脉注射荧光标记的CD4+T细胞2 h后,可实时检测到CD4+T细胞的迁移横跨BLMB中并停留在大脑的脑膜空间,此过程依赖于内皮素。CD4+T细胞从脉络丛组织可以通过BCSFB达到脑脊液中,这表明控制CD4+T细胞进入脑脊液中的方式是通过BCSFB执行的CNS免疫监视。

活细胞成像研究提供CD4+T细胞进入CNS的3种可能途径:①在软脑膜血管与脊髓和脑中迁移是通过在BBB内皮细胞上持续性表达VCAM-1与活化的CD4+Th1细胞表面上表达活性α胞表面整合素相互作用来实现。②直接通过软脑膜微血管外渗进入蛛网膜下腔[19]。③特异性表达的趋化因子受体CCR6穿过BBB,在脉络丛通过CCL20启动EAE,是由脉络丛上皮细胞产生,但不能通过BBB。CD4+T细胞移动到软脑膜(蛛网膜下腔),在那里他们积累和触发的炎症反应。这些非常有意义的数据仍然来自于髓鞘反应性CD4+T细胞而不是我们关注的髓鞘反应性CD8+T细胞。

CD4+T细胞进入CNS实质3种途径都有一个特点,即CD4+T细胞的侵入需要连续破坏两种不同的组织屏障:BBB内皮细胞和胶质界膜。其中包括不同的分子机制,例如TNF-α的触发血管内皮细胞、软脑膜细胞和星形胶质细胞表达MMP-2和MMP-9。同时,清道夫受体CXCR7表达于BBB内皮细胞导致CXCR4+T细胞从血管间隙进入CNS实质,同时趋化因子CXCL12水平下调,这可能与免疫监视相关。

大多数静脉过继转移脑炎T细胞不直接穿越CNS微血管,而在肺积累。肺及其引流淋巴结发现T细胞群被重新编码它们的基因表达谱,这些新获得的迁移特性使这些T细胞有效地穿过BBB。另外,脑炎T细胞还可以保留长期记忆细胞在肺组织中,在那里他们可以刺激获得权限进入CNS,引起EAE,这与MS的复发经常伴随呼吸道炎症一致。

虽然CD8+T细胞有助于CNS的免疫监视,但目前很少有关于CD8+T细胞迁移到CNS细胞和分子机制的报道。PSGL-1与P-选择素之间的相互作用有助于人类CD8+T细胞到迁移到软脑膜血管。最近,在EAE中发现CD8+T细胞迁移到CNS的分子机制,并且表明此机制与CD4+T细胞所使用的机制不同。由CD8+和CD4+T细胞迁移穿过血脑屏障的体外模型进一步证实了分子机制介导的CD8+T细胞穿过血脑屏障的多级外渗是区别于那些CD4+T细胞[7],因此需要进一步研究。

5 小结

总之,髓鞘抗原特异性CD8+T细胞在MS/EAE的发生、发展和转归起到至关重要的作用。但基于MS病因和治疗的研究长期关注于CD4+T细胞,因此,我们特别介绍了MS/EAE中髓鞘抗原特异性CD8+T细胞的体内迁移和免疫豁免的国内外最新研究进展,以期了解它们导致或抑制MS/EAE发生、发展的精确机制,为将来特异性治疗MS提供理论基础。

参考文献
[1]
Compston A, Coles A. Multiple sclerosis[J]. Lancet, 2008, 372(9648): 1502-1517. DOI:10.1016/S0140-6736(08)61620-7
[2]
Engelhardt B, Ransohoff RM. Capture, crawl, cross:the T cell code to breach the blood-brain-barriers[J]. Trends Immunol, 2013, 33(12): 579-589.
[3]
Mallucci G, Peruzzotti-Jametti L, Bernstock JD, et al. The role of immune cells, glia and neurons in white and gray matter pathology in multiple sclerosis[J]. Prog Neurobiol, 2015, 127-128: 1-22. DOI:10.1016/j.pneurobio.2015.02.003
[4]
Liu X, Cui Y, Han J. Estimating epidemiological data of Multiple sclerosis using hospitalized data in Shandong Province, China[J]. Orphanet J Rare Dis, 2016, 11: 73. DOI:10.1186/s13023-016-0457-4
[5]
Kyratsous NI, Bauer IJ, Zhang G, et al. Visualizing context-dependent calcium signaling in encephalitogenic T cells in vivo by two-photon microscopy[J]. Proc Nat Acad Sci U S A, 2017, 114(31): E6381-E6389. DOI:10.1073/pnas.1701806114
[6]
Wu L, Li N, Zhang M, et al. MHC-mismatched mixed chimerism augments thymic regulatory T-cell production and prevents relapse of EAE in mice[J]. Proc Nat Acad Sci USA, 2015, 112(52): 15994-15999. DOI:10.1073/pnas.1521157112
[7]
Rudolph H, Klopstein A, Gruber I, et al. Postarrest stalling rather than crawling favors CD8+ over CD4+ T-cell migration across the blood-brain barrier under flow in vitro[J]. Eur J Immunol, 2016, 46(9): 2187-2203. DOI:10.1002/eji.201546251
[8]
Nana A, Ruth AM, Christina B, et al. Multiple sclerosis in Canada 2011 to 2031:results of a microsimulation modelling study of epidemiological and economic impacts[J]. Health Promot Chronic Dis Prev Can, 2017, 37(2): 37-48. DOI:10.24095/hpcdp.37.2.02
[9]
Goris A, Pauwels I, Gustavsen MW, et al. Genetic variants are major determinants of CSF antibody levels in multiple sclerosis[J]. Brain, 2015, 138(3): 632-643. DOI:10.1093/brain/awu405
[10]
Kalincik T, Brown JWL, Robertson N, et al. Treatment effectiveness of alemtuzumab compared with natalizumab, fingolimod, and interferon beta in relapsing-remitting multiple sclerosis:a cohort study[J]. Lancet Neurol, 2017, 16(4): 271-281. DOI:10.1016/S1474-4422(17)30007-8
[11]
Sinha SIF, Karandikar NJ. Immune regulation of multiple sclerosis by CD8+ T cells[J]. Immunol Res, 2014, 59: 254-265. DOI:10.1007/s12026-014-8529-9
[12]
Peng Y, Shao H, Ke Y, et al. In Vitro Activation of CD8 Interphotoreceptor Retinoid-Binding Protein-Specific T Cells Requires not only Antigenic Stimulation but also Exogenous Growth Factors[J]. J Immunol, 2006, 176(8): 5006-5014. DOI:10.4049/jimmunol.176.8.5006
[13]
Peng Y, Shao H, Ke Y, et al. Minimally Activated CD8 Autoreactive T Cells Specific for IRBP Express a High Level of Foxp3 and Are Functionally Suppressive[J]. Invest Ophthalmol Visual Sci, 2007, 48(5): 2178-2184. DOI:10.1167/iovs.06-1189
[14]
Jilek S, Schluep M, Rossetti AO, et al. CSF enrichment of highly differentiated CD8+ T cells in early multiple sclerosis[J]. Clin Immunol, 2007, 123(1): 105-113. DOI:10.1016/j.clim.2006.11.004
[15]
Paré A, Mailhot B, Lévesque SA, et al. IL-1β enables CNS access to CCR2hi monocytes and the generation of pathogenic cells through GM-CSF released by CNS endothelial cells[J]. Proc Nat Acad Sci USA, 2018, 115(6): E1194-E1203. DOI:10.1073/pnas.1714948115
[16]
Alenda R, Costa-Frossard L, Alvarez-Lafuente R, et al. Blood lymphocyte subsets identify optimal responders to IFN-beta in MS[J]. J Neurol, 2018, 265(1): 24-31.
[17]
Ifergan I, Kebir H, Alvarez JI, et al. Central nervous system recruitment of effector memory CD8+ T lymphocytes during neuroinflammation is dependent on α4 integrin[J]. Brain, 2011, 134(12): 3560-3577. DOI:10.1093/brain/awr268
[18]
Luo Q, Gong FY, Liu W, et al. Blocking initial infiltration of pioneer CD8(+) T-cells into the CNS via inhibition of SHP-2 ameliorates experimental autoimmune encephalomyelitis in mice[J]. Br J Pharmacol, 2014, 171: 1706-1721. DOI:10.1111/bph.12565
[19]
Schlager CKH, Krueger M, Vidoli S, et al. Effector T-cell trafficking between the leptomeninges and the cerebrospinal fluid[J]. Nature, 2016, 530: 349-353. DOI:10.1038/nature16939
髓鞘抗原特异性CD8+T细胞在MS/EAE脑组织免疫豁免中作用的研究进展
彭永 , 甘露 , 李淑萍   综述, 杨欢   审校