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肝脏是人体内最大的消化腺,负责对从食物中分解得到的营养物质进行摄取、代谢、解毒和贮存。此外,肝脏也是一个特殊的免疫器官,负责清除自胃肠道进入机体的病原微生物和一些自身代谢组分。这些抗原物质通过肝脏内抗原递呈细胞的加工处理被实时递呈给肝脏内循环的T细胞。肝脏局部发生的T细胞免疫应答受到精细的调控,从而决定某一抗原进入肝脏的命运:引起免疫应答或者维持免疫耐受。生理条件下,T细胞功能正常,维持肝脏局部乃至全身免疫平衡。病理条件下,T细胞对自身抗原产生应答则会导致自身免疫性肝病的发生,若对外来抗原不能有效应答则会导致慢性感染或者肿瘤的发生。
肝脏是容易发生免疫耐受的器官。迄今为止,肝移植是最容易存活的器官移植。临床上很早就观察到甚至在不用任何免疫抑制剂进行预处理时,移植肝脏仍可存活,而不发生移植排斥反应,并且可以用和肝脏联合移植的办法提高其他移植器官的存活率,如肝肾联合移植。然而,肝脏易发生免疫耐受的特性是把双刃剑,一些病毒如HBV和HCV感染,以及寄生虫如血吸虫感染时,肝脏内抗原特异性T细胞常发生免疫耐受,这使得感染常常转为慢性且迁延不愈,最终导致肝脏发生严重的病理改变。
T细胞的分化、活化及发挥效应需要双信号的作用,即来自TCR的第一信号和来自共刺激分子的辅助调节信号。越来越多的研究表明,共刺激信号在调节T细胞应答方向中发挥至关重要的作用,合理地封闭或增强共刺激途径已经应用于肿瘤、病毒和寄生虫感染、移植排斥等领域的实验治疗研究中。共刺激分子可分为两大类,一类可诱导并增强T细胞对抗原的免疫应答,如B7.1和B7.2,另一类则可诱导T细胞对抗原产生耐受,抑制T细胞发挥效应,又称为共抑制分子,如B7-H1和B7-DC等。其中,共抑制分子在诱导肝脏免疫耐受中发挥的作用是近年来关注的热点。
Z39Ig是新近鉴定的对T细胞活化及存活有重要调节作用的B7家族相关分子,主要表达于部分组织内的巨噬细胞表面,特别是肝脏的Kupffer细胞表面,外周血细胞中表达缺如。研究表明,Z39Ig可交联尚未知的受体分子抑制T细胞活化和增殖,且对T细胞的抑制功能强于PD-Ls/PD-1通路。动物实验发现,Z39Ig可显著降低抗原特性细胞毒性T淋巴细胞分泌IFN-γ的能力,提示Z39Ig在诱导外周耐受中发挥作用。那么,Z39Ig是否在维持肝脏免疫耐受中发挥作用呢?
本研究首先分析了Z39Ig在HBV慢性感染中的作用。我们收集了39例慢性HBV感染患者的肝穿样本,通过免疫荧光双重染色发现Z39Ig定位于慢性HBV感染患者肝组织内的巨噬细胞表面,而无异位表达。进一步利用免疫组织化学染色比较了HBV患者肝穿组织和正常肝组织内Z39Ig的表达,结果发现与其它共抑制分子不同的是,Z39Ig的表达在患者而言是降低的,特别是在炎症更为明显的免疫活性病人。进而分析了Z39Ig的表达与免疫活性病人临床参数的相关性,发现Z39Ig的表达与患者血清病毒载量呈正相关,而与血清ALT的水平呈负相关,说明Z39Ig可能参与了HBV慢性化的病理进程且其表达受炎症因子的调控。为了证实巨噬细胞表达Z39Ig的确有抑制T细胞的作用,我们构建了表达Z39Ig的慢病毒载体,包装获得病毒上清后将其感染293FT细胞,之后与CD4+及CD8+T细胞进行共培养,检测T细胞增殖和细胞因子分泌能力,结果显示膜结合型Z39Ig可显著降低T细胞的增殖能力和IL-2及IFN-γ的分泌水平,说明Z39Ig确实可抑制T细胞应答。我们进一步探讨了引起Z39Ig表达下调的可能因素,体外实验发现多种细胞因子均能下调Z39Ig的表达,但以IFN-γ最为明显,并且可以时间和剂量依赖的方式下调巨噬细胞表达Z39Ig。我们用定量PCR的方法检测了免疫活性患者肝组织内IFN-γ和Z39Ig的表达,结果提示二者呈显著负相关。体外细胞因子阻断实验提示活化T细胞来源的IFN-γ可下调巨噬细胞表面Z39Ig的表达。本部分实验结果提示肝脏巨噬细胞表达的Z39Ig(主要是Kupffer细胞)参与了HBV慢性感染的病理进程,同时,肝脏内的T细胞也存在反馈调节机制--下调共抑制分子的表达以维持自己的抗病毒功能。
为了明确Z39Ig分子参与肝脏免疫耐受的可能机制,我们比较了Z39Ig基因敲除小鼠和野生型小鼠肝脏内T淋巴细胞的分布和表型,结果提示Z39Ig的表达并不影响肝脏内T细胞上述指标。接下来我们建立了ConA诱导的小鼠自身免疫性肝炎模型,比较了Z39Ig的表达对急性炎症的影响。结果发现,无论是血清转氨酶水平还是肝脏病理损伤程度,Z39Ig基因敲除小鼠和野生型小鼠均无显著区别,进一步分析了肝脏局部T细胞的活性和T细胞亚群的比例,结果也提示无显著差异。说明Z39Ig表达与否对肝脏急性炎症时的免疫状态无显著影响。我们进一步建立了ConA诱导的肝脏免疫耐受模型,同样比较了当再次接受ConA刺激后肝脏的病理损伤程度和血清转氨酶的水平,结果发现野生型小鼠肝脏仅见淋巴细胞浸润,血清转氨酶轻度升高,呈现为免疫耐受状态,而Z39Ig基因敲除小鼠的肝脏则可见局部坏死,且血清转氨酶水平明显升高,与野生型小鼠相比有显著差异。检测肝脏局部T细胞分泌细胞因子能力则发现Z39Ig基因缺失小鼠肝脏CD4+T细胞分泌IFN-γ、IL-2和TNF-α的能力明显增高,细胞因子定量检测结果也佐证了这一发现。此部分结果说明Z39Ig在维持肝脏免疫耐受中发挥一定作用,特别是可能在慢性炎症中起作用。
本研究发现巨噬细胞特异表达的共抑制分子Z39Ig在诱导肝脏免疫耐受中发挥一定作用,可能是导致HBV感染慢性化的机制之一。明确Z39Ig信号的精确调控机制可能为理解肝脏免疫耐受的特性提供新的思路和线索,也为临床治疗肝脏相关疾病提供了一定的理论依据。