调节性 B细胞的研究进展及其与疾病的关系

调节性 B细胞的研究进展及其与疾病的关系

陈艳 1 徐向升 2 张学秀 2

解放军总医院 100853

解放军第302医院生物治疗研究中心 100039

机体通过一个复杂的调节网络来防止或抑制过度的免疫反应，这种耐受机制的存在是必不可少的。近年来一些研究发现B细胞除了其产生抗体发挥体液免疫作用之外，还存在着一群具抑制获得性免疫的细胞亚群——调节性B细胞（regulatory B cells，Breg），它通过分泌IL-10或转化生长因子β1（TGF-β1）与T细胞相互作用来实现这种免疫调节作用。Breg的发现有助于认识人类自身免疫性疾病、感染、肿瘤等多种疾病的发病机制，同时也有助于发展新的治疗策略。

1、调节性B细胞的发现：

上世纪70年代有人提出了这样的假说：抑制B细胞或调节B细胞产生“抑制性”抗体发挥作用^[1]，该开创性假说及初步研究结果为抑制性B细胞的研究提供了基础。1982年Kennedy和Thomas利用二硝基苯免疫球蛋白过继转移的原代脾细胞在体外证实抗原特异性的调节性B细胞能够消除继发性的抗半抗原的免疫反应^[2]。1996年，Wolf等^[3]首次利用自身免疫性脑脊髓炎小鼠模型阐述了B细胞在自身免疫病中的负性调节作用。1997年，Mizoguchi等^[4]提出了“调节性B细胞（Breg）”的概念，他在炎症性肠病小鼠模型中发现B细胞缺陷性TCRα敲除小鼠较普通TCRα敲除小鼠发病更快，病情更为严重，并且把表达IL-10的B细胞主动回输给其它小鼠，对其它小鼠能起到保护作用，进一步证实了B细胞具有抑制作用。2002年，Bhan和他的合作者提出有力的数据表明分泌IL-10的B细胞即调节性B细胞，可以明显抑制抑制自身免疫性疾病的炎性反应，如实验性变态反应性脑脊髓炎（EAEexperimental autoimmune encephalomyelitis，实验性脑脊髓炎）、胶原诱导性关节炎 （CIAcollagen induced arthritis，胶原诱导性关节炎）和结肠炎等^[5-7]。调节性B细胞的发现不仅增强了人们对机体免疫应答机制的认识，还促进了对各种免疫相关疾病的研究。

2、调节性B细胞的来源和表型：

调节性B细胞表型的多样性使其来源存在争议。Lampropoulou等^[8]提出，调节性B细胞来源于幼稚的FO B细胞和在免疫反应发展过程中临时集成的抑制信号中的刺激。在这个模型中，刺激信号始于Toll样受体（TLRs），通过CD40和B细胞受体（BCR）逐渐放大。Claudia Mauri^[9]基于大量实验数据提出，Breg细胞来源于普通的T2-MZP B细胞，因为它的表面标志与Breg的识别标志大多相似；这种T2-MZP B细胞为分化不成熟的B细胞，并能对环境触发的免疫应答迅速作出反应。因此，病原体进入机体的初期，通过Toll样受体可以活化自身免疫反应T2-MZP B细胞，并且第一次释放出IL-10；如果炎症持续存在，则活化的T细胞及因组织损伤引起暴露的抗原可通过多种共刺激信号（如CD40、CD80、CD86）使Breg活化，从而持续产生大量IL-10。这些现象产生的负反馈信号可对CD4 T细胞的分化产生影响，促使其向调节性T细胞（Tregs）分化。另外，在肿瘤坏死因子（TNF）转基因慢性关节炎小鼠模型中，发现T2样B细胞主要集中在淋巴结和炎性关节部位^[10]。Breg表型在小鼠和人之间存在差异,目前普遍认为小鼠Breg的表型主要为CD19⁺、CD5⁺、CD1d^hi和TIM-1^+[11]。在人类中Breg的表面标志主要有三种模式组合：CD19^loCD5⁺CD1d^hiCD24^hi[16]，CD19⁺CD24^hiCD38⁺和CD19⁺CD24^hiCD27⁺CD5⁺B细胞^[17]。而且在机体不同免疫状态下，表型也存在相应变化，如在健康人，发现CD24^hiCD38^hi的非成熟B细胞群具有免疫调节功能，这群细胞高表达IL-10，能够抑制CD4 T细胞分泌TNF-α和IFN-γ，而在SLE患者，这群B细胞的功能降低，不能够抑制CD4 T细胞的细胞因子分泌^[18]。在过敏性哮喘患者，CD24^hiCD38^hiB细胞分泌IL-10的能力与健康人相同，但频率明显升高^[19]。在寄生虫感染的患者，外周血CD1d⁺ B细胞频率明显增加，而且这群细胞表达高水平的IL-10^[19]。综上所述，一旦外周环境变化时，Breg的表型及调节功能都会随之变化。但目前这两种B细胞之间的关系尚不清楚，Breg的起源及表型仍需进一步的研究。

3、调节性B细胞实现免疫抑制功能的作用机制：

Breg的免疫抑制功能主要是通过分泌IL-10实现的。IL-10作用于其它多种免疫细胞最终完成Breg对其它免疫细胞的调节，主要体现在以下几个方面：

3.1 Breg可以抑制抗原特异性T细胞的增殖和Th1、Th2、Th17等效应细胞的细胞因子分泌。在EAE ^{[18, 20]}、红斑狼疮^[21]和关节炎^[12]等动物模型中，Breg能够抑制IFN-γ、IL-2、IL-17以及TNF-α等细胞因子的分泌。在过敏性疾病模型中，Breg能够抑制过敏原特异性Th2型细胞细胞因子的分泌，如IL-4、IL-5及IL-13等，并呈IL-10依赖性^{[13, 22-24]}。

3.2 Breg可以通过诱导和招募FoxP3⁺Treg细胞发挥作用。在EAE ^[20]、红斑狼疮^[24]和关节炎^[25]等动物模型中，无论是体外还是体内研究，均证明Breg可以诱导FoxP3⁺Treg细胞的产生，而且呈IL-10依赖性。但在口服耐受和吸入耐受的过敏性疾病模型中，Breg诱导Treg的产生并不依赖IL-10，而是依赖TGF-β^{[26, 27]}。值得注意的是，虽然Treg可以由Breg诱导产生，但二者发挥抑制作用却互不影响，如在过敏性气道炎症模型中，Breg在介导保护作用的同时也诱导了Treg的产生，但删除Treg后仅能使炎症部分恢复^[13]。而且，在EAE模型中，Breg和Treg的数量峰值在疾病发展过程中出现的时间点不一样，即Breg的峰值出现在EAE发生的早期，而Treg峰值则出现在EAE晚期^[28]，这提示Breg和Treg可能在疾病的不同阶段发挥作用。

3.3 Breg通过表达死亡受体FasL诱导效应T细胞的凋亡。在非肥胖性糖尿病（NOD）小鼠模型中，脂多糖（LPS）诱导活化的B细胞表达FasL，从而抑制自身免疫性糖尿病的发生，而且FasL的表达与糖尿病的严重程度呈正相关^[29]。在皮肤移植小鼠模型中，回输表达FasL的B细胞可以介导免疫耐受，但是回输FasL缺陷的B细胞却不能发挥该功能^[30]。此外，在哮喘模型中也证实，B细胞表达FasL与T细胞的凋亡有关^[31]。

3.4 Breg抑制树突状细胞（DC）和巨噬细胞的迁移和活化

已知IL-10可以抑制抗原处理提呈以及CD80、CD86等共刺激分子的表达，抑制促炎症因子的释放(Lo-Man 19-20)，当把CD5⁺CD1d^hi Breg与DC共培养，则T细胞的增殖减弱，说明Breg通过抑制DC而间接抑制了T细胞的功能^[20]。

图1 Breg细胞的功能效应及作用机制（引自Mauri等[7]）

（图注：Breg的抑制效应主要通过IL-10实现，抑制Th1、Th17细胞反应，抑制单核细胞分泌TNF-α，诱导Tr1细胞和Foxp3⁺ Treg细胞的分化）

4、调节性B细胞在疾病中的意义

4.1 Breg与自身免疫性疾病

尽管有很多数据证实了Breg的存在，但是它在感染性疾病及自身免疫性疾病中的免疫调节作用至少被忽视了10年。Janway和他的同事们第一次证实了B细胞的免疫调节作用，发现B细胞缺陷鼠(mMT)在EAE模型中无法控制疾病的进展，而在野生型EAE小鼠中，疾病可逐渐自愈^[32]。如果给野生型小鼠注射移髓磷脂少突胶质细胞糖蛋白致敏的能产生IL-10的B10细胞，EAE的发病率显著降低，这从正反两个方面证实了Breg在阻止EAE发病中的作用。Mizoguchi等^[4]也通过将B细胞敲除或将分泌IL-10的B细胞主动回输的方法证实B细胞在炎症性肠病小鼠模型中具有免疫抑制作用。Mauri等在CIA模型中用IL-10缺陷B细胞回输的方法也证实了产生IL-10的B细胞的抑制作用^{[18, 19]}。给1型糖尿病的小鼠模型反复注射体外激活的B细胞后，小鼠患糖尿病的几率明显减少^[29]，但是如果输入的是IL-10 ^-/- B 细胞，则并不能减少1型糖尿病的发病风险，由此提示B细胞可能通过分泌IL-10对1型糖尿病起预防作用。自此后，在大量的自身免疫性疾病如炎症性肠病（IHB)、EAE^[33]、系统性红斑狼疮^{[28, 33, 34]}等小鼠模型中都证实了具有调节性的IL-10产生B细胞的存在和作用。

4.2 Breg与感染性疾病

有大量研究表明，在感染性疾病中Breg频率明显增加，并且有明显的抗炎作用。在感染曼氏血吸虫的mMT（B细胞缺陷）小鼠模型中，其对虫卵抗原的免疫应答以Th1型为主，而在野生型小鼠中免疫应答以Th2型为主^[35]。在后续的感染蠕虫的mMT小鼠模型中发现，其肝脏肉芽肿较野生型小鼠更加严重并且生存期明显缩短^[36]。相同的肝脏病理变化也出现在Fcγ链受体敲除的血吸虫感染小鼠模型的研究中。近期研究证实，蠕虫感染可促进B细胞分泌IL-10，从而保护小鼠免受致命性的过敏反应^[22]。B细胞缺陷鼠感染布鲁斯线虫后其体内Th1型细胞因子水平明显增高，同时抗原特异性CD4 T细胞水平以及CD80、CD86均有所减少，在IL-10被抗体中和的感染模型中，上述现象再次出现。这些现象说明，在寄生虫感染性疾病中B细胞可能通过产生IL-10来参与免疫反应的调控，通过下调Breg上CD80，CD86的表达来实现

^[37]。

4.3 Breg与肿瘤性疾病

早在1998年就发现B细胞具有抑制抗肿瘤免疫的功能。Qin等发现在B细胞缺陷小鼠，CD4 T细胞和CD8 T细胞的抗肿瘤免疫反应明显强于野生型小鼠，这提示B细胞在其中起着免疫负调控作用^[14]。同样，在胸腺瘤、结肠癌及黑色素瘤小鼠模型中，与野生型小鼠相比，B细胞缺陷小鼠不发生肿瘤或者肿瘤进展缓慢^{[25, 38]}。Inoue等^[38]进一步发现，在黑色素瘤模型中，肿瘤细胞通过表面的CD40L与B细胞表面的CD40相互作用，从而促进B细胞分泌大量的IL-10，严重抑制了T细胞和NK细胞抗肿瘤免疫反应，若敲除IL-10基因，则抗肿瘤免疫明显增强。这些研究表明调节性B细胞在抗肿瘤免疫中确实发挥了巨大的作用。由于B细胞表面CD40通过IL-10依赖的方式促进肿瘤生长，所以抗CD40在某些特定肿瘤治疗上的是有益处的。然而另有证据表明IL-10可以抑制血管生长从而促进肿瘤消退^[39]。同时体内普遍存在的CD40可能导致复杂的促炎和抗炎瀑布反应，这将掩盖Breg的免疫抑制作用。

5、展望：

虽然Breg已经引起大家的重视，也取得了丰硕的研究成果，但仍有很多问题亟需进一步探索，例如：目前Bergs表型的多样性已经明确，但是我们需要进一步了解不同表型与功能之间的关系；Breg不同亚群的分化途径也需进一步探索以及Breg其在特定疾病中存在的意义等尚需进一步明确；Breg如果应用于自身免疫性疾病的治疗那么如何纯化分离及大量扩增仍待研究；尽管去除Breg细胞的治疗在自身免疫性关节炎、系统性红斑狼疮等自身免疫性疾病中有明确益处和光明前景，但长期看来，可能对机体恢复免疫耐受不利。所以进一步了解Breg细胞，更好的利用作用其特点规避其缺点将其应用于疾病的免疫治疗，仍有大量工作要做。

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