医学前沿
2014年11月号
医学进展
医生日记

自身免疫病的“润滑剂”

作者:赵永刚、费正弦

从免疫课程中我们了解到,免疫系统有识别自我机体、消除外来物质的能力。但是严 格意义上来讲,由于自身反应性免疫细胞的存在,免疫系统的这种识别自身、排除异己的能力并非没有失灵的时候。因为这些免疫细胞有可能会引发自身免疫反应, 这样一来它们的存在就引发了一系列的问题。人们可能会问,与这些免疫细胞结合的自身抗原其起源和结构分别是什么呢?机体免疫系统这种潜在危险的自我识别又是如何进行调控的呢?据《自然•免疫学》杂志报道,Jong等发现了皮肤中疏水性自身抗原,这些抗原可以被皮肤中一组特化的免疫细胞以一种不同寻常的方式所识别。

B细胞和T细胞都是白细胞, 在后天免疫系统调节中负责对抗原的免疫识别。皮肤和肠道的表皮层及其周围富集着大量的微生物种群,而大量的自身反应性T细胞也存在于皮肤和肠道表皮层及其 周围部分。也就是说,自身反应性T细胞竟然倾向于在微生物种群丰富的部位。这虽然听起来有点自相矛盾,但这可能是由于皮肤和肠道表层的自身反应性涉及到有 不断巡视督查的免疫细胞,在这些免疫细胞的作用下,生物机体可以快速地对细胞应激和屏障破坏等做出反应,而不需要对微生物做出特异性地识别。

绝 大多数T细胞识别的是位于其他细胞表面的多肽类物质,这些多肽类物质可以与主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)家族抗原递呈细胞蛋白的结合槽结合,而脂类抗原可以与疏水性CD1抗原递呈蛋白的结合槽所结合,这种疏水性的CD1抗原递呈蛋白 与MHC家族有着比较近的亲缘关系。人类细胞中有四种CD1蛋白,分别是CD1a蛋白,CD1b蛋白CD1c蛋白和CD1d蛋白。目前为止已经确定了可以与CD1抗原递呈蛋白分子结合的自身脂类抗原和微生物脂类抗原,但是科研人员对这种抗原递呈系统的研究目前大部分还只局限于CD1d蛋白分子。

Jong 等人的研究重点则是放在能识别与CD1a结合抗原的T细胞上,因为这是人类血液中T细胞最普遍的识别CD1抗原递呈蛋白分子的方式。CD1a活性T细胞在 皮肤中也存在,一旦受到外界刺激,它可以分泌一种能够参与微生物防御的细胞因子即白细胞介素22(IL-22), 这种细胞因子IL-22也可以诱导角质形成细胞的增生。另外,存在于皮肤表皮层的抗原递呈细胞朗格汉斯细胞,可以分泌特别多的CD1a蛋白分子。

在相关的文章中,研究人员指 出CD1a蛋白分子是从人类细胞系中纯化出来的,具体操作是通过与抗原受体结合,进而激活与CD1a抗原递呈蛋白结合的自身反应性T细胞。MHC和CD1 抗原递呈蛋白中与抗原结合的结合槽通常一直是被占据着的,但是MHC和CD1抗原递呈蛋白并不能够区分出自身物质和外来物质,因为这是与其反应的抗原受体 的职责。因此,作者的研究目的是揭开能激活自身反应性T细胞的CD1a结合抗原的神秘面纱。他们采用质谱分析的方法进行研究,发现了100多个分子群体, 它们虽然含有不同的链长和不同程度的不饱和现象,但是都可以与脂质(糖脂和磷脂)进行信息的通讯和交流。然后他们又采用了几种不同的方法来检测混合物中的 抗原活性,比如测试从CD1a蛋白中洗脱的与CD1a蛋白有着相同分子质量的合成分子以及检测从不同细胞类型中部分纯化出来的脂类物质。

研究人员还发现,与其他细胞 类型中的脂类相比,皮肤表层的脂类与CD1a抗原递呈蛋白分子的结合更容易激活CD1a反应性的T细胞。具体而言,当皮肤中高度疏水性化合物例如角鲨烯和 甘油三酸脂与CD1a蛋白分子结合的时候,可以被CD1a反应性的T细胞所识别。而其他的疏水分子,例如胆固醇则不能被CD1a反应性的T细胞识别,这表 明CD1a反应性T细胞识别抗原能力是具有选择性的。

尽管CD1蛋白分子有一个疏 水性抗原结合槽,但是,由CD1a蛋白呈递的抗原所表现出来的完全疏水的性质仍然令人感到非常惊讶。T细胞抗原受体通常可以识别抗原递呈分子和抗原物质中 的各种组成结构,并且通过抗原暴露出来的部分与其受体进行结合。脂类抗原暴露出来的部分一般是具有疏水性的,含有一个糖分子基团或者一个磷酸基团,并且其 疏水链埋藏于CD1抗原递呈蛋白分子的结合槽里。但是与CD1a抗原递呈蛋白分子结合的自身反应性T细胞却是个例外,这些自身反应性T细胞对抗原物质的识 别结合并不需要脂质抗原暴露出它的疏水部分。

事 实上,含有疏水基团的脂质与CD1a的结合抑制了这些T细胞的反应,这可能是与更为疏水的抗原竞争结合CD1a结合槽的结果。自身反应性T细胞的抗原受体 可能需要与不受疏水基团阻碍的CD1a抗原递呈蛋白分子结合,而CD1a蛋白分子上与其结合的脂质可能只起到了容纳和稳定CD1a蛋白分子正确构型的作 用。那么结果就是,这些T细胞可以被一系列嵌入CD1a抗原递呈蛋白分子结合槽的具有高度疏水性的物质激活,而不是高度专一性地识别某类抗原化合物。

皮肤中的皮脂腺可以通过合成 一种高度疏水的物质,并分泌到皮肤的最外层形成物理屏障,从而达到阻隔微生物入侵的目的。通过纤维解剖皮脂腺技术,Jong等人证实,角鲨烷等富含油脂的 抗原物质容易激活依赖CD1a蛋白分子的自身反应性T细胞。但是,油脂并非通过一般的方式与真皮层和表皮层中的T细胞和朗格汉斯细胞进行联系。在正常的皮 肤中,物理的屏障作用完好,这种完好的屏障作用可能会防止CD1a蛋白分子结合的自身反应性T细胞的持续暴露及与抗原的识别结合。但是当皮肤受到伤害,即 皮肤的物理屏障作用遭到破坏时,感染或炎症的发生会使油脂类物质渗透到皮肤的表层,并与表达CD1a蛋白分子的朗格汉斯细胞相结合,进而刺激T细胞做出相 应的反应。尽管这对先天性免疫防御是有利的,可以防止屏障被破坏时间过长带来的损伤,但是免疫细胞持续暴露于油脂中也可能会导致自身免疫疾病如牛皮癣和过 敏性皮炎的发生。

有意思的是,时下角鲨烯被当 作一种免疫佐剂来使用,有增强疫苗和免疫治疗效力的作用。在局部给药过程中,角鲨烯还可以作为载体运送药物到毛囊细胞中,从而达到治疗脱发脱落的目的。已 发现的包括角鲨烯在内的佐剂,都可以诱导自身免疫综合征的发生,其中的原因可能是,由于CD1a蛋白分子结合的自身反应性T细胞的激活,使得这种化合物发 生了免疫刺激效应。当然,为了使我们对免疫和自身免疫的理解更为深入,也为了将该种抗原慢慢应用到治疗当中去,我们有必要进一步研究这些T细胞对皮肤油脂 的调控作用。

(作者:赵永刚、费正弦)

参考文献:Nature 2014;506:42-43

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