作为机体重要的防御器官,皮肤不仅是一层天然屏障，它还是免疫反应发生的重要场所。皮肤组织中存在多种原位和循环中的免疫细胞，包括巨噬细胞、树突状细胞、朗格罕式细胞和约200亿个记忆性T细胞。当病原入侵时，健康皮肤的树突状细胞经过识别和处理病原的抗原并递呈给皮肤原位的记忆性T细胞，后者迅速激活免疫防御系统。以小鼠为模型的研究表明，皮肤原位的免疫细胞能够独立完成病原微生物的识别、递呈和杀伤任务。人类表皮的角质细胞也能通过分泌炎症因子、趋化因子和各种各样的抗细菌产物和抗病毒产物发挥抗感染的作用。
皮肤是研究人类免疫活动的理想组织，其理由有三：①皮肤的免疫反应能够通过肉眼直接观察；②皮肤组织容易获取，便于进行活组织切片检查；③一旦明确病理机制，皮肤疾病就可以进行局部用药。即便如此，许多炎症性皮肤疾病的病理生理过程仍然没有明确，免疫学家仍然无法解释许多皮肤疾病的临床观察结果。在这篇文章里，我们将介绍两项人类皮肤疾病的转化性研究，这些研究成果有助于进一步认识皮肤疾病的病理生理机制。
银屑病患者抗病毒免疫力更强
认真学习临床观察研究有助于我们深入理解皮肤抗病毒免疫机制。在近期《科学•转化医学》杂志中，Wolk团队通过临床观察发现了一个有趣的现象：异位性皮炎患者发生细菌和病毒感染（包括疱疹病毒）的几率升高；然而，虽然相对于异位性皮炎患者而言，银屑病患者皮肤受损程度有过之而无不及，但是银屑病患者却很少遭受病毒感染。研究表明，异位性皮炎患者抗细菌蛋白（antibacterial protein，ABP）水平的下降增加了机体对细菌的易感性；而ABP水平的下降与促炎因子和抑炎因子失衡有关：T辅助细胞17（Th17细胞）合成和分泌的促炎因子白介素-17（IL-17）水平下降；T辅助细胞2（Th2细胞）分泌的抑炎因子白介素-10（IL-10）水平上升。然而，产生异位性皮炎患者和银屑病患者之间病毒易感性的细微差别的机制目前尚未有报道。Wolk等人发现，与异位性皮炎患者皮损相比，银屑病患者皮损中表皮角质细胞所分泌的抗病毒蛋白（antiviral protein，AVP）水平明显升高。1型干扰素是诱导AVP生成的最重要的细胞因子，但是在慢性银屑病皮损中几乎检测不到1型干扰素，这一现象提示皮肤中存在另外一种刺激因素诱导AVP的产生。皮肤标本的基因转录组研究结果显示，AVP的生成仅与白介素-29（IL-29）的mRNA水平相关。而且， IL-29的确也仅存在于银屑病皮肤损伤中，而异位性皮炎患者的皮肤损伤和健康皮肤中均检测不到IL-29。
IL-29和相关的细胞因子IL-28A、IL-28B构成了2型干扰素新的子家族。这些细胞因子主要的细胞来源是经Toll样受体（Toll-like receptor）刺激激活的抗原递呈细胞（antigen-presenting cell，APC），其他类型细胞也有少量分泌；这些细胞因子通过结合白介素-28受体1/白介素-10受体2异质二聚体受体（IL-28R1/IL-10R2 heterodimeric receptor）进行信号传导，在体内和体外都具有抗病毒的作用。Wolk等人发现，用IL-29处理角质细胞、三维上皮细胞培养物或健康人皮肤标本培养均能够上调角质细胞AVP的表达，而且IL-29抗体则能阻断这一效应。不同于IL-22的功能，IL-29并不能促进ABP的生成，也不会引起棘皮症（上皮过度角化），而且也不影响角质细胞终末分化的关键性分子的表达。
通过免疫荧光分析技术，Wolk等人还发现，分泌IL-29的T细胞同时表达维甲酸相关孤儿受体γt（retinoic acid-related orphan receptor γt，RORγt）。这一结果提示，银屑病患者Th17细胞是IL-29的主要细胞来源。的确，与通过TLR激活的APC细胞相比，人初始T细胞在体外分化成Th17细胞亚群后可以生成更多的IL-29。研究者同时发现，特异地阻断Th17细胞的RORγt能够阻断IL-29的生成；转化生长因子-β（TGF-β）在Th17细胞合成IL-29的过程中发挥重要作用。如果同时阻断钙调磷酸酶（一种T细胞激活所必须的蛋白磷酸酶）和c-Jun N端激酶（c-Jun氨基端激酶参与T细胞分化、增殖和细胞死亡的过程；JNK）能够阻断IL-29合成。这一结果提示，钙调磷酸酶和JNK的信号通路参与了T细胞IL-29合成过程。Th17细胞的培养上清处理体外培养的角质细胞，能够同时促进其合成AVP和ABP；但是IL-29特异性抗体处理只能下调角质细胞的AVP生成。
这项研究不但具有重要的临床价值，而且有两项新的发现填补这一领域的空白。第一，该研究明确角质细胞是通过截然不同的途径对ABP和AVP的合成进行调节。许多介质能够诱导ABP的合成（图1），而AVP的合成仅受IL-29的调控（在较小的程度上，还受IFN-γ调控）。第二，此项研究证实，银屑病患者皮肤损伤中IL-29主要的细胞来源是Th17细胞而不是APC细胞。这是一个适应性免疫系统通过固有免疫系统介导来启动免疫反应的有趣例子。众所周知，固有免疫系统对适应性免疫有着深远的影响，例如，树突状细胞能够使T细胞行使特定的激活功能和归巢特性；但是反过来，适应性免疫是如何影响固有免疫的这一重要问题，目前却知道的太少。尽管目前科学家人为地将适应性免疫系统和固有免疫系统区分开来阐述，但是在过去漫长的5000万年时间里，这两个免疫系统的进化却是紧密联系在一起的。
该项研究的成果广受称赞，因为Wolk等人利用人类细胞和组织来揭示了银屑病和异位性皮炎患者病毒感染抵抗能力差异背后的机制。这项研究真实地反映了人类疾病的过程，研究成果更可以直接应用于临床治疗。可以预见，随着对皮肤AVPs合成调节机制的深入研究，某些皮肤病毒感染性疾病和病毒介导的癌症能够得到更加有效的治疗，例如梅克尔细胞癌、卡波济氏肉瘤和人乳头瘤病毒相关皮肤癌等。
炎症新帮手
固有淋巴细胞（ILC）是最近才被鉴定的一类细胞：固有淋巴细胞因为缺乏淋巴细胞抗原受体而异于其他淋巴细胞；它与其他T辅助细胞一样，来源于淋巴祖细胞，能够分泌许多相同的细胞因子。固有淋巴细胞包括自然杀伤细胞（NK cell）和其他3种因功能而异的固有淋巴细胞：1型固有淋巴细胞（ILC1）通过T-bet依赖途径分泌IFN-γ，功能与Th1细胞相似；2型固有淋巴细胞（ILC2）功能与Th2细胞相似；3型固有淋巴细胞（ILC3）分泌白介素-17A（IL-17A）和/或白介素-22（IL-22），功能类似于Th17和/或Th22细胞。
小鼠中的研究证明，ILC2参与调节炎症，影响上皮细胞的屏障功能，并且可以介导肺和肠道组织的抗寄生虫免疫。这些功能依赖于上皮细胞分泌的2种细胞因子：白介素-33（IL-33）和白介素-25（IL-25）。ILC2富集于人的鼻息肉组织中，鼻上皮细胞分泌的胸腺基质淋巴细胞生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）能够增强ILC2对上皮细胞来源的IL-33的反应，并且增加相应细胞因子的分泌。
最近发表在《科学•转化医学》杂志的一项研究里，Kim等人在健康人皮肤和特应性皮炎患者皮损中发现了一群新型的ILC2。研究发现，在异位性皮炎皮肤损伤中IL-33、IL-25和TSLP水平上升，表明这些细胞因子可能能够激活ILC2，并促进其分泌2型细胞因子。为了证实这个假说，研究者将维生素D类药物钙泊三醇（MC903）外敷于小鼠皮肤以建立异位性皮炎模型：表现为以Th2细胞因子的分泌增加为特点的皮肤炎症。研究者发现，小鼠的皮肤损伤部位存在ILC2；引流淋巴结内也存在ILC2，而且它们分泌白介素-5（IL-5）和白介素-13（IL-13）；剔除ILC2后，皮肤炎症明显改善（图2）。过去，学界普遍认为异位性皮炎的炎症反应主要是由适应性免疫系统介导的。但是，在这项研究中，研究者使用T/B细胞缺陷的Rag1-/-小鼠建立特应性皮炎模型，小鼠皮肤出现严重炎症。这一现象表明，即使没有适应性免疫细胞的参与，固有免疫细胞也能够独立介导皮肤炎症。其次，研究者证实，在小鼠模型中，固有淋巴细胞介导的炎症依赖于角质细胞合成的TSLP途径，而不是依赖于经典的IL-33或IL-25途径。虽然ILC3与ILC2同时存在于普通小鼠的异位性皮炎模型的皮肤损伤中，但是使用存在ILC3缺陷的Rorc-/-小鼠建立的异位性皮炎模型，皮肤炎症仍然存在；因此研究者可以推断，ILC2才是引起皮肤炎症的主要原因。
以上的研究结果表明，人类异位性皮炎的皮肤损伤中ILC2数量增多，在小鼠模型中ILC2是主要的炎症细胞。虽然这是非常令人振奋的发现，但是在转化到临床应用前尚需更多的研究工作。首先，异位性皮炎患者的皮肤损伤中，ILC2只是众多免疫细胞中的一小部分，它们的功能、细胞因子分泌情况迄今未明确；其次，ILC2是作为皮肤炎症的结果，从而被非特异性地招募到皮损部位，还是ILC2s本身就是炎症的促发因素？这一点也不清楚。尽管这些疑问有待于进一步研究，但目前这一系列简单而有说服力的研究至少证实一点：在小鼠的异位性皮炎模型中，ILC2是皮肤炎症的始作俑者。
呼吁研究以人为本
小鼠作为实验动物模型，在人类认识免疫系统、积累相关知识的过程中有着举足轻重的意义。在过去的30多年里，不仅许多免疫相关的获得诺贝尔生理学或医学奖的研究工作都是在小鼠模型中完成，而且发表在顶级杂志的大多数文章也都是基于小鼠模型的研究成果。动物实验确实有它的优势：首先，小鼠容易获得，使用方便；其次，动物实验的条件容易控制；再次，转基因小鼠的内在机制明确便于实验设计。因此，大多数研究者倾向于选择动物进行科学研究，为自己取得的成果沾沾自喜；并且醉心于此而止步不前，很少将动物实验的结果进一步在人体中证实。
然而现实是残酷的，95%有效治疗小鼠肿瘤的手段运用于人体后被证明是无效的。这是因为小鼠和人的免疫系统存在巨大的差别，而这些差别目前并没有完全厘清；所以小鼠模型中的某些研究发现不一定能够在人体中被证实。科研目前存在的严峻问题类似棒球比赛中出现的情况——棒球手因为没有有效的击球而扎堆在三垒：一方面，基于小鼠的研究成果不断在积累；另一方面，大部分的研究成果却并没有进一步在人体证实。因此，亟需将这些研究成果回归人体试验以证明它们在人类疾病治疗中的有效性。
因此，Wolk和Kim的团队基于人体皮肤所做的临床和基础性研究是非常值得称赞的。这种研究方式确保研究的出发点是解决人体本身的科学问题。无法解释的临床观察和超出预期的实验结果往往能够给基础科学带来进步。因此，内科医生和科学家应该关注患者的实际问题，并基于此进行科学研究才能确保研究结果与人体疾病直接相关；同时，也应该停止一些无谓的动物实验，尽可能地将动物实验的研究成果进行临床转化。只有这样，医生才能响应“改善患者的生活质量”这一最崇高的职业呼召。
(作者：崔永、费正弦)
参考文献：《Science Translational Medicine》2013;5:204ps13