自身免疫的动态变化揭示免疫耐受调节机制

前言

自身免疫的机制多种多样且非常复杂，这是由于多重免疫耐受机制失败所导致的。这种免疫耐受机制的破坏发生在淋巴细胞的胸腺和骨髓发育过程中、次级淋巴器官的活化过程中以及自身免疫部位。靶组织的细胞组成、环境和结构的多样性引入了不同的激活和耐受机制，这些机制与环境有关。自身免疫的实时成像技术提供了在疾病发生的复杂环境中分析免疫细胞动力学的能力。这些分析揭示了淋巴结中T细胞激活和耐受的机制，T细胞进入自身免疫性疾病部位的机制，以及导致自身免疫性病变发病或保护的机制。

总体结论表明，稳定与瞬时的T细胞和抗原呈递细胞相互作用决定了T细胞活化与耐受之间的平衡，T细胞再刺激是自身免疫部位发病机制的驱动因素。

T细胞的激活、耐受和调节

T细胞与抗原提呈细胞（APC）相互作用的稳定性和持续时间已被反复证实为调节T细胞活化、效应器功能、记忆和耐受性的关键机制。精细控制这些过程对于预防和诱导自身免疫至关重要。

T细胞激活

淋巴结中的T细胞激活，以T细胞与APC的相互作用的三相模型为特征，其中T细胞与树突状细胞（DC）经历动态和稳定相互作用的阶段。在第一阶段，T细胞与树突状细胞短暂接触，导致T细胞上CD69和CD44的上调。然后在第二阶段，T细胞－DC细胞相互作用在变得稳定，T细胞开始产生细胞因子。最后，在第三阶段，T细胞通过短暂的T细胞－DC接触恢复运动，并开始增殖。

研究表明，这些相互作用阶段取决于抗原剂量，较高的抗原剂量推动了阶段的快速进展，而低剂量的抗原不会产生稳定的T细胞－DC相互作用。实现稳定的T细胞－DC相互作用非常重要，因为在缺乏稳定T细胞－DC相互作用的情况下，T细胞可以被激活并获得效应器功能，但未能形成记忆反应。

T细胞耐受诱导

一些早期体内研究试图确定淋巴结中幼稚T细胞激活和耐受诱导之间的差异。通过几种方法，这些研究得出了一个普遍的结论，即激活或耐受结果是由T细胞和DC之间相互作用持续时间的差异引起的。持续的T细胞－DC相互作用导致激活、效应器功能和记忆，而短暂的相互作用导致耐受。

一些早期研究表明，稳定的T细胞－DC相互作用诱导具有完整效应器功能的激活，而中断的T细胞－DC相互作用与T细胞耐受诱导相关。耐受模型之间T细胞捕获的差异可能是由于相互作用动力学、抗原处理和呈递动力学、呈递抗原的密度或TCR对抗原的亲和力。

调节性T细胞的作用

Treg调节对自身和低亲和力抗原的免疫反应，从而防止自身免疫反应产生。对T细胞－APC相互作用稳定性的调节是Treg调节效应T细胞反应的机制之一。

为了了解Treg改变常规T细胞（Tconv）反应的机制，研究分析了淋巴结中的常规T细胞动力学。分别使用T1D的NOD模型和EAE模型，将Treg添加到系统中，以确定其对常规CD4＋T细胞的影响。这两项研究的结果都表明，Treg有效地阻止或破坏了Tconv的捕获以及持续的T细胞－DC相互作用。Treg通过与DC细胞的相互作用而不是直接的Treg－Tconv相互作用来介导这种效应，对常规T细胞的抑制与减少常规T细胞捕获相关。

为了进一步阐明Tregs破坏T细胞－DC相互作用的机制，一项研究在免疫模型中清除了Tregs。Treg缺失降低了CD8＋T细胞响应淋巴结免疫反应的亲和力。进一步发现，Tregs限制了CCL3、CCL4和CCL5的表达，这些细胞因子会稳定了T细胞与DC的相互作用。在缺乏这些趋化因子的情况下，来自低亲和力TCR的信号无法稳定T细胞－DC相互作用，这对自身免疫有直接影响，因为许多自身反应性T细胞由于其低亲和力TCR而逃避胸腺阴性选择，这些具有低亲和力自反应TCR的T细胞能够通过该机制进行调节，而识别翻译后修饰抗原的高亲和力TCR可能能够克服Treg介导的调节机制。

总的来说，对Treg在淋巴结中作用的研究指出了一种常见机制，即在淋巴结激活期间破坏效应T细胞和DC之间的稳定相互作用。

共抑制分子

导致T细胞耐受的持续T细胞－DC相互作用的破坏不仅限于调节性T细胞介导的机制。通过抑制性分子（如PD－1和CTLA－4）发出的信号也被证明可以阻止或破坏持续的T细胞－DC相互作用。

已有研究表明，CTLA－4限制了常规CD4＋T细胞捕获以及与树突状细胞的活化持续时间，而对响应抗原的Treg动力学没有影响。以往认为，CTLA－4通过结合CD80和CD86来部分发挥其功能，以阻止与CD28的结合。然而研究发现，CD28的缺失似乎并没有改变效应或调节性T细胞捕获或与DCs的相互作用。这表明，CTLA－4信号可以抑制常规T细胞中TCR介导的捕获，但其方式不仅仅依赖于阻断配体。

PD－1／PD－L1信号轴也可以破坏TCR介导的信号，以PD－1／PD－L1介导的方式阻止抗原诱导的T细胞捕获。对PD－1信号机制的研究表明，PD－1募集的SHP2可以去磷酸化CD28，这表明PD－1通过抑制CD28共刺激信号传导来阻断T细胞捕获。

淋巴细胞的迁移

在组织特异性自身免疫中，一旦致病淋巴细胞突破次级淋巴器官中的耐受机制而被激活，它们必须进入自身免疫部位以引发疾病。活体内成像具有独特的能力，可以可视化致病淋巴细胞进入其攻击组织的过程。大多数使用实时成像分析的研究是在在中枢神经系统抗原为靶点的模型中进行的。

EAE模型对T细胞和其他淋巴细胞如何进入中枢神经系统（CNS）提供了重要的信息。进入中枢神经系统和其他组织之间的一个显著区别是，中枢神经系统具有高度限制性的血管屏障，称为血脑屏障（BBB）。

各种粘附分子在淋巴细胞外渗到中枢神经系统的过程中起着关键作用。使用小鼠脊髓活体内成像，研究表明外渗到中枢神经系统是一个耗时的漫长过程。抗α4整合素或抗VCAM－1抗体能够极大地减少T细胞捕获和粘附到血管壁，因此这种立即牢固的粘附依赖于VLA－4／VCAM－1的相互作用。

此外，虽然在EAE期间活化的T细胞能够牢固粘附在脊髓血管腔，但还是能观察到其他淋巴细胞在脑微血管中移动。淋巴细胞移动依赖于P－选择素，粘附则依赖于α4整合素和P－选择素。总之，各种粘附分子在中枢神经系统血管系统中滚动、粘附和爬行过程中发挥关键作用。这些发现已有临床转化，抗α4整合素抗体已成功用于多发性硬化症的治疗。

小结

完整组织的实时成像为了解免疫耐受动力学和自身免疫机制提供了一个窗口。帮助我们揭示了淋巴结中T细胞激活和耐受的机制，T细胞进入自身免疫性疾病部位的机制，这将有助于我们针对性地开发治疗自身免疫疾病的药物。

参考文献：

1．Autoimmunity in Motion： Mechanisms ofimmune regulation and destruction revealed by in vivo imaging． Immunol Rev．2022 Mar； 306（1）： 181–199．

原文标题:自身免疫的动态变化揭示免疫耐受调节机制