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孙兆熹 综述 陈劲松 梁丹丹 审校
DOI:10.3969/j.issn.1006-298X.2024.03.017
[基金项目]国家自然科学基金青年项目(82101901)
[作者单位]南京大学医学院附属金陵医院(东部战区总医院) 硕士研究生(孙兆熹)国家肾脏疾病临床医学研究中心(南京,210016)
摘 要
抗体介导的排斥反应(ABMR)被认为是造成远期移植物损伤的常见病因,也是移植物失功的重要决定因素。供者特异性抗体(DSA)与ABMR密切相关。滤泡辅助T(Tfh)细胞是促进B细胞增殖分化为浆母细胞和记忆B细胞的关键效应细胞,有助于诱导DSA,参与同种异体移植物的体液免疫反应。本文回顾了Tfh细胞的生物学特性和功能,描述了Tfh细胞在肾移植受者DSA生成和ABMR免疫方面的驱动与调控作用,讨论常规移植免疫疗法对Tfh细胞的影响以及针对性的生物靶向治疗。
关键词 滤泡辅助T细胞 移植免疫学 肾移植 抗体介导的排斥反应
Follicular helper T cells and humoral immunity in kidney transplantation
SUN Zhaoxi, CHEN Jinsong, LIANG Dandan
National Clinical Research Center for Kidney Diseases, Jinling Hospital, Affiliated Hospital of Medical School, Nanjing University, Nanjing 210016, China
ABSTRACT
Antibody-mediated rejection (ABMR) is considered a common cause of long-term graft damage and a significant determinant of transplant failure. Donor-specific antibodies (DSA) are closely associated with ABMR. Follicular helper T (Tfh) cells are the key effector cells in promoting B cell proliferation and differentiation into plasma cells and memory B cells, contributing to the induction of DSAs and participating in the humoral immune response against allografts. This article reviews the biological characteristics and functions of Tfh cells, describes the driving and regulatory role of Tfh cells in DSA production and ABMR immunity of kidney transplant recipients, and discusses the effects of conventional transplantation immunotherapy on Tfh cells and the biological targeted therapy.
Key words follicular helper T cells transplantation immunology kidney transplantation antibody-mediated rejection
器官移植手术是目前广泛应用于终末期器官衰竭患者的首选疗法。尽管在改进手术技术和研发免疫抑制药物方面已投入大量努力,但异体移植物长期存活率依旧不尽如人意,抗体介导的排斥反应(ABMR)或体液性排斥反应被视为同种异体移植失败的主因。供者特异性抗体(DSA)与ABMR之间存在着密切的联系。越来越多的动物模型和人体研究表明,滤泡辅助T(Tfh)细胞对DSA生成和ABMR的发展可能起着重要作用。本文将综述Tfh细胞的来源与功能,及作为肾移植体液免疫靶向治疗的相关研究进展。
Tfh细胞的分化过程 Tfh细胞是CD4+T细胞的特殊亚群,其特征是高表达B细胞滤泡归巢C-X-C趋化因子受体5(CXCR5)和谱系决定转录因子B淋巴细胞瘤6(Bcl-6)。人类初始CD4+T细胞向Tfh细胞的分化是一个复杂、动态的过程,涉及多步骤和多因素的调控(图1)[1]。在该过程中,初始T细胞通过表达C-C趋化因子受体7(CCR-7),促进其向次级淋巴器官(SLO)中的T细胞富集区(T区)和慢性炎症器官中的三级淋巴结结构的迁移。在SLO的T细胞区,树突状细胞(DC)通过间接递呈抗原给初始CD4+T细胞,导致局部蛋白活化素A的出现,并介导CCR7的下调。这一过程发生在T区和滤泡之间的边界区域,伴随着CXCR5和Bcl6的上调[2]。这些表达CXCR5的Tfh细胞在B细胞、滤泡DC和B细胞区基质表达的C-X-C趋化因子配体13(CXCL-13)的作用下,逐渐移动到T-B区边界并在此与激活的B细胞相互作用[3]。这些B细胞在T-B相互作用因子的调控下被激活、增殖,进而形成生发中心。因此,Tfh细胞的成熟需要与同源B细胞结合,并通过次级信号来维持Bcl-6的表达[4]。这一复杂的相互作用网络是Tfh细胞分化和B细胞活化过程中的关键步骤。同源抗原识别后,Tfh细胞迁移到B细胞滤泡内,发育成活化的生发中心Tfh细胞,从而协调高亲和性生发中心B细胞的发育。Tfh细胞一旦形成,就需要持续接触同源的生发中心B细胞来维持。综上可见,Tfh细胞和生发中心B细胞的形成是一个相互作用且相互依赖的过程[5]。
CCR:C-C趋化因子受体;Tfh细胞:滤泡辅助T细胞;CXCR:C-X-C趋化因子受体;CXCL:C-X-C趋化因子配体
循环Tfh(cTfh)细胞的来源及功能 Tfh细胞在体液免疫中起着关键作用,因此对其进行监测有助于肾移植受者ABMR的管理。然而,获取Tfh细胞人体淋巴结样本极具挑战性。自2011年以来,人们把外周血中CD4+CXCR5+T细胞认定为cTfh细胞,与SLO生发中心中Tfh细胞相对应,有助于Tfh细胞的监测[6]。然而,cTfh细胞的发育起源仍存争议。初始T细胞接受刺激后会上调CXCR5表达,一部分CXCR5+细胞可能经过分化形成cTfh细胞,而另一部分CXCR5+细胞迁移到B细胞滤泡并与B细胞相互作用后,则分化为Tfh细胞[7]。Tfh细胞在次级淋巴结和骨髓中形成后,可以进入血液循环并转化为cTfh细胞[1]。cTfh可通过白细胞介素21(IL-21),可诱导T细胞共刺激分子(ICOS)-ICOS配体(ICOS-L)调节B细胞扩增,促进B细胞活化和分化为浆细胞,这与生发中心Tfh的功能相似。一些研究也强调了cTfh细胞在反映SLO中积聚的生发中心反应方面的潜在价值[7]。然而,cTfh细胞与生发中心Tfh细胞也存显著不同的特征,前者Bcl-6表达缺失以及在静息状态下(无抗原刺激时)CXCR5、ICOS和程序性死亡受体1(PD-1)表达较低[6]。提示cTfh细胞在免疫反应过程中具有独特性,启示人们继续深入研究其在移植免疫中的作用。
DSA是同种异体移植物中组织学抗体相关损伤病变的重要证据。据推测,在通过T细胞受体获得抗原特异性后的Tfh细胞分化期间,或在Tfh细胞-B细胞相互作用期间,Tfh细胞相关途径将对DSA的生成和补体固定能力产生影响,而补体固定与促炎症反应相关,进而导致移植血管病变。但Tfh细胞在促进DSA的致病性及导致ABMR方面的确切作用仍需要进一步深入研究。
肾移植受者DSA的生成 在大鼠肾移植模型中,DSA的形成与脾脏滤泡中生发中心的频率及面积和活化Tfh细胞的数量呈正相关[8]。De Graav等[9]发现了受者肾脏内的cTfh细胞能够促进B细胞活化和免疫球蛋白的生成。随后的研究发现,移植后第一年PD-1+ICOS+cTfh细胞的频率能够预测移植后1年新DSA的发生,PD-1+ICOS+cTfh细胞可作为DSA形成的生物标志物[10]。Louis等[11]对比了存在移植后DSA并表现为ABMR(DSA+ABMR+)的患者与存在DSA但在2年的临床随访期间没有ABMR证据(DSA+ABMR-)的患者,结果发现,在DSA+ABMR+患者中,cTfh细胞的频率增加,血浆CXCL13水平显著增高,Ki67+ICOS+cTfh细胞频率和绝对数量最高,这表明与DSA+ABMR-组相比,DSA+ABMR+组的生发中心反应更强。此外,研究还发现无论采用何种T细胞耗竭或非耗竭诱导治疗,DSA+患者的cTfh细胞与调节性T细胞的比例均增加[12]。对于慢性同种异体移植物功能而言,cTfh细胞与循环滤泡调节T细胞的比例可能是独立的危险因素,因此在DSA的产生与发展方面,综合考虑Tfh和滤泡调节性T(Tfr)细胞之间的平衡可能比仅考虑Tfh细胞更为关键[13]。此外,关于非HLA抗体与Tfh细胞的相关性仍需未来更多地深入研究。
ABMR免疫 Tfh细胞与ABMR之间的联系已在越来越多的研究中得到阐明,其中IL-21成为新的焦点。多项研究发现,移植后cTfh细胞数量保持稳定,ABMR患者中的Tfh细胞倾向于产生IL-21,特别是Tfh-2和Tfh-17细胞亚群[13]。通过对肾移植受者cTfh细胞的监测,发现CD62L-CXCR3+Tfh和IL-21+供体特异性Tfh的增加与移植后早期DSA的生成相关。此外,移植前和移植后IL-21+供体特异性T细胞的增加能够预测同种异体移植的排斥[12]。表现为慢性排斥的肾移植受者与无慢性排斥的受者相比,其cTfh细胞表现出较低的血清IL-21水平,PD-1表达和B细胞比例[14]。一些观点认为,IL-21+Tfh细胞、血清IL-21水平、CD19+CD86+CD38+B细胞数量可作为监测肾移植ABMR的生物标志物[15]。有研究者利用CD40/L轴揭示了克隆B细胞扩增减少与生发中心Tfh细胞数量减少和IL-21分泌减弱有关[16]。有研究人员通过调节信号通路成功抑制了Tfh细胞产生IL-21,进而在缺乏同源B细胞辅助的情况下减少了新生DSA的形成,这一策略有望促进异体移植的耐受性[17]。我们需要更深入地探索与Tfh细胞相关的通路对新生DSA的产生造成的影响,这将有助于开发非侵入性的风险分层生物标志物。
传统的免疫抑制治疗对急性ABMR患者表现出一定疗效,但停药后复发风险较高,且传统免疫抑制疗法对慢性ABMR的疗效有限,因此迫切需要更具创新性的治疗方法以协助临床医生更有效地管理ABMR。图2展示了本部分内容所提到的免疫治疗在Tfh细胞与B细胞之间起到的靶向作用[16,18-20]。
图2 Tfh细胞与B细胞之间的相互作用及与移植免疫治疗的联系[16,18-20]
Tfh细胞:滤泡辅助T细胞;TCR:T细胞受体;MHC:主要组织相容性复合体;IL:白细胞介素;CD40L:CD40配体
靶向Tfh细胞相关共刺激分子 贝拉西普(Belatacept)是首个获得美国食品药品监督管理局批准的预防肾移植排斥的靶向生物制剂。贝拉西普是一种细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(CTLA4-Ig)融合蛋白,它与抗原呈递细胞表面的CD80和CD86结合,破坏它们与CD28的共刺激信号,从而干扰Tfh细胞和B细胞之间的相互作用,阻断T细胞的激活[18]。贝拉西普最初的设计目的是干预DC介导的T细胞启动,后续研究发现对抑制抗体反应也具有一定效果[16]。非人灵长类动物使用贝拉西普治疗后,观察到对滤泡大小、生发中心形成和IL-21生成的抑制,表明其可以抑制Tfh-B细胞的相互作用[16]。小鼠模型研究表明,在致敏后的第14天贝拉西普成功抑制了DSA的产生并破坏了生发中心反应,且在同种异体抗原致敏后未减少脾Tfh细胞[21]。这些结果表明贝拉西普对Tfh-B细胞反应的抑制作用独立于DC介导的T细胞启动。在肾移植受者中,贝拉西普相较于钙调磷脂酶抑制剂更显著地降低了cTfh细胞的比例和绝对数量,更有效地抑制了ICOS的表达以及ICOS+PD-1+表型的分化[22]。相对于环孢素贝拉西普显著降低了新生DSA和ABMR的发生,并提高了同种异体移植物的长期存活率[23]。此外,一种新的抗CD28分子卢利珠单抗(lulizumab)引起了高度关注,比贝拉西普更好地保留了调节性CTLA4介导的信号并控制了预先存在的Tfh细胞的增殖反应[24]。
靶向Tfh细胞相关细胞因子 最近的研究聚焦于通过靶向细胞因子治疗ABMR。IL-6在Tfh细胞的分化和功能中发挥着重要作用,直接影响B细胞的成熟和向浆细胞的分化,并调控浆细胞的稳态。B细胞和浆母细胞产生大量IL-6,并通过IL-6受体刺激Tfh细胞[25]。在实验模型中,IL-6受体拮抗剂托珠单抗减少Tfh和Th-17细胞,增加调节性T细胞。其用于慢性ABMR患者时,可使同种异体移植物功能稳定并显著降低DSA中位荧光强度水平[19]。IL-21是Tfh细胞分泌的主要细胞因子之一,可以促进Tfh细胞的发育、浆细胞的分化和抗体的产生[26]。IL-21受体不仅在Tfh细胞上高度表达,而且在初始和活化的记忆B细胞上也高度表达[20]。然而需要注意IL-21在临床环境中可能具有双刃剑效应[27]。在用供体抗原刺激的cTfh-B细胞共培养模型模拟的体外实验中显示,IL-21受体拮抗剂可抑制B细胞的分化,减少浆细胞的比例,减少IgM和IgG2的产生[28]。在小鼠皮肤移植模型中,IL-21受体拮抗剂延长了同种异体移植物的存活时间[29]。鉴于IL-6和IL-21之间的相互作用,联合阻断IL-6和IL-21可能是在各个阶段抑制Tfh细胞分化、扩增和功能的更好选择。
小结:Tfh细胞在肾移植体液免疫方面发挥着至关重要的作用,对Tfh和B细胞的相互作用及其细胞和分子机制的探索和分析,可有助于对肾移植DSA的产生及ABMR的调控的深入理解。Tfh细胞生物学的进一步发展可能会为创新性的监测手段开辟思路,有助于对肾移植受者进行风险评估。目前广泛应用的免疫抑制剂可能对调节Tfh细胞反应有益,但仍不足以有效地解决DSA和改善ABMR,针对上游Tfh-B细胞相互作用的生物靶向治疗可能代表了未来ABMR治疗策略的新趋势。相信肾移植领域向个体化、精准医疗方向的迈进可有效减少ABMR及其不利影响,提高移植物的生存率,并最终提高患者的生存质量。
参考文献
来源:肾脏病与透析肾移植杂志订阅号
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