全 文 :第23卷 第8期
2011年8月
生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
Vol. 23, No. 8
Aug., 2011
文章编号:1004-0374(2011)08-00742-07
免疫系统区室化与上皮细胞局部微环境中
的免疫调节作用
张彦洁,钟文伟,刘 伟,许春娣,夏振炜,周 同*
(上海交通大学医学院附属瑞金医院,上海 200025)
摘 要:近年来,免疫系统区室化 (compartmentalization of immune system)的概念逐渐引起了人们的重视。
对各类免疫及非免疫器官中的免疫区室化现象进行深入研究,有助于进一步了解机体免疫系统、免疫应答
以及免疫相关疾病的发病机制,并可提供新的应对策略。上皮细胞体内广泛分布,承载机体多种重要生理
功能。它作为免疫防御首道防线参与免疫系统区室化形成,并在免疫反应局部微环境中,既可与免疫细胞
相互作用发挥固有免疫调节作用,亦可通过自身转分化调节后续适应性免疫应答,在抵御及清除病原体入
侵、调控局部炎症免疫反应以及促进组织损伤修复中,发挥了不可或缺的重要作用。病理状态下,上皮细
胞又可能是免疫稳态失衡甚或肿瘤发生发展的关键因素。结合免疫系统区室化,对上皮细胞在局部微环境
中的免疫调节作用作一综述,为免疫相关疾病的研究以及临床诊疗提供新的思路和策略。
关键词:免疫系统;区室化;上皮细胞;转分化;免疫调节
中图分类号:R392 文献标志码:A
Compartmentalization of immune system and regulatory effects of epithelial
cells in local microenvironment
ZHANG Yan-Jie, ZHONG Wen-Wei, LIU Wei, XU Chun-Di, XIA Zhen-Wei, ZHOU Tong*
(Ruijin Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai 200025, China)
Abstract: Recently, compartmentalization of immune system has emerged as a new concept that attracts much
attention. Further study and research in the phenomenon of immune compartmentalizaton in lymphoid and
nonlymphoid organs will contribute to understand the human immune system, immunologic responses and
pathogenesis of immune-related diseases, as well as provide new therapeutic strategies. The epithelial cells exist in
a wide variety of tissues with multiple physiological functions. In the microenvironment where the immunologic
responses take place, the epithelial cells not only act as the first barriers involed in formation of compart-
mentalization of immune system, but also play a role in innate immune regulation by cell-cell interation and
regulate the subsequent adaptive immunity after transdifferentiation process. Thus, they have indispensable effects
on eliminating pathogens, regulating local inflammatory reactions and promoting tissue regeneration. In
pathological conditions, epithelial cells are likely the key points in disbalance of homeostasis or tumorigenesis. This
reviews discribes the immune compartmentalization and regulatory effects of epithelial cells in local microenviron-
ment, which providing a new insight in the study of immune-related diseases and clinical therapies.
Key words: immune system; compartmentalization; epithelial cells; transdifferentiation; immune regulation
收稿日期:2011-05-19; 修回日期:2011-06-08
基金项目:国家自然科学基金项目(81070567,81000163,81070022);上海市科委基金项目(09JC1409900,
10ZR1419600)
*通信作者:E-mail: zhoutong_cn@hotmail.com; Tel: 021-64370045
张彦洁,等:免疫系统区室化与上皮细胞局部微环境中的免疫调节作用第8期 743
近年,随着对人体中免疫系统及免疫应答的深
入研究,免疫系统区室化 (compartmentalization of
immune system)概念逐渐引起了人们的重视。大量
的免疫系统与抗原之间的抗衡,因其发生的解剖位
置差异而遵循器官局部结构、形态及功能特点并以
一种有序方式进行,从而使免疫反应在局部微环境
中得以有效调控,维持适当的反应强度,避免过度
反应引起的组织损伤。上皮细胞覆盖人体表面和多
个器官管腔的内表面,广泛分布于皮肤、呼吸道、
消化道、泌尿生殖系统等,是机体内外环境的重要
屏障。它不仅能感知所处环境的变化和各种刺激,
还能作出相应反应,发挥抵御及清除病原体入侵、
调控局部炎症免疫反应以及促进组织损伤修复的作
用。病理状态下,上皮细胞又可能是免疫稳态失衡
甚或肿瘤发生发展的关键因素。
1 免疫系统区室化概念及表现形式
传统观点认为,免疫系统作为一个功能集合体
在人体中以整体发挥其效应,但免疫系统与抗原之
间的抗衡与反应并非杂乱无章,一个有序规范的状
态能够确保免疫系统功能得以发挥以及免疫应答受
之精细调控。在此基础上,Crivellato等 [1]首先基
于解剖位置和器官功能,阐述了免疫系统在免疫器
官特征性亚区域的区室化分布现象,并提出了免疫
系统区室化 (compartmentalization of immune system)
概念。他们认为抗原、抗原提呈细胞 (APC)以及 T
细胞、B细胞等免疫细胞的互动,受限于基于器官
形态结构形成的免疫区室,表现为具有相同功能的
免疫系统效应成分,依赖功能单位结构而集聚于器
官特定区域;同时也体现于同一区域内免疫细胞与
具有免疫特性固有细胞间相互作用及协调,以利于
各自分工及协同。免疫系统区室化现象使得抗原 -
免疫系统之间反应处于有序状态,以此产生整体效
应并维持免疫稳态 [2]。除免疫器官,人体其他非免
疫器官中也存在免疫系统区室化现象。例如,
Brandtzaeg等 [2]提出了免疫系统在消化道的特征性
微区室化现象。此外,Becker等 [3]也描述了呼吸系
统针对吸入性颗粒免疫应答的区室化问题。
正常生理条件下,不同器官和组织由形态功能
区域形成的免疫区室处于静止状态,仅由循环来源
的少量专职免疫细胞以维持必需的免疫保护作用。
当免疫复合物形成时,随这类专职免疫细胞数量增
多可形成淋巴样滤泡,并发展为动态结构的三级淋
巴器官 [4] 至免疫反应结束后,上述免疫细胞数量又
可回复初始水平。然而,处于某些慢性疾病时,免
疫细胞可持续存在于免疫区室中并参与疾病的发生
发展。如上述,免疫器官内的免疫区室主要由免疫
细胞组成,而其他非免疫器官中具有特定功能的固
有细胞也可参与免疫反应。其中,上皮细胞作为免
疫效应细胞及其功能广泛存在于各种器官组织中,
成为近年来研究的热点。
1.1 免疫器官中的免疫区室化现象
1.1.1 胸腺
胸腺呈现出小叶的形式,分为皮质和髓质区域,
具有初级淋巴器官功能,可产生表达 αβ T细胞受
体 (TCR)的 T细胞。迁移性造血细胞通过皮质髓质
交界处较大的微静脉进入胸腺,并在皮质胸腺上皮
细胞 (TEC)影响下经历增殖、谱系定型和MHC限
制性选择 (阳性选择 )过程。髓质包含树突状细胞
(DC)、巨噬细胞以及哈氏小体等,是自身反应性胸
腺细胞被清除的主要部位 (阴性选择 )。选择性的
单阳性 CD4+或 CD8+胸腺细胞在髓质中经历最后
的成熟阶段,然后被释放到外周循环中作为功能性
的自身耐受 T细胞。在此基础上,TEC构成了腺体
的内部结构,为发育中的胸腺细胞提供分化信号和
诱导途径,以及与之相适应的微环境 [1]。
1.1.2 淋巴结
淋巴结作为典型的淋巴器官可分为皮质、副皮
质与髓质区。皮质大部分由初级或次级淋巴滤泡组
成,与髓索共同代表了 B细胞区室;副皮质区域则
以 T细胞为主;不同区室中的 DC的分布也有差异。
T 细胞区室中 DC 与初始 T 细胞接触后,可诱发适
应性免疫反应;而 B 细胞区室中滤泡样 DC 能刺
激 B 细胞的记忆反应。纤维母细胞性网状细胞
(fibroblast reticulum cell, FRC)是主要支持细胞,以
特定的解剖排列影响淋巴细胞的转输。现已证实其
还能表达各种表面分子并产生“归巢”趋化因子,
以促进 DC、T细胞、B细胞相互识别和作用 [5-7]。
1.1.3 脾脏
脾脏是一个血运丰富的器官,由白髓和红髓组
成。白髓的结构与淋巴结相似,分为三个区室,即
动脉周围淋巴鞘 (PALS)、淋巴滤泡和白红髓之间的
边缘带。PALS系以 T细胞为主的区域;而淋巴滤
泡和边缘带为 B细胞依赖区域。PALS和淋巴滤泡
中的指状 DC和 FDC可创造不同的微环境,并在 T
和 B细胞的归巢机制中分别发挥作用。边缘带是循
环抗原、APC及淋巴细胞进入白髓并播散至整个脾
脏的主要途径 [8]。
生命科学 第23卷744
1.2 非免疫器官中的免疫区室化现象
1.2.1 皮肤
皮肤是人体和外界环境之间的主要界面,除了
具有屏障作用,其还执行一系列复杂的功能,包括
维持体温恒定、感觉功能以及对环境中病原体和刺
激的免疫监视作用。皮肤由表皮和真皮构成,基底
膜将两者分开 [9]。表皮由角蛋白细胞组成,其在基
底层增殖,并向外层伸展形成复层上皮组织以形成
皮肤屏障。真皮主要含成纤维细胞和大量免疫细胞,
以及血管、神经、毛囊和腺体等皮肤重要的功能结
构。皮肤中含有各种固有免疫细胞,包括巨噬细胞、
DC和 T细胞等,其中大多存在于真皮中。正常情
况下,表皮仅含有朗格汉斯细胞及仅存于小鼠的携
有 γδ T 细胞受体的树突状表皮 T细胞 [10]。这些免
疫细胞对于宿主抵御病原体入侵以及生理环境下创
伤愈合十分重要,也是皮肤炎症性疾病的重要介导
者。
1.2.2 呼吸道
气道黏膜中存在由 DC和巨噬细胞等组成的密
集网络结构,前者包括骨髓主要来源的 DC和浆细
胞样 DC [11]。存在于黏膜表层上皮细胞或上皮下的
固有 DC,可伸展突触至气道管腔摄取抗原,这类
DC通常缺乏有效的抗原呈递能力 [12]。位于黏膜上
皮层和固有层的 T细胞数量众多。CD8+T细胞主要
存在于上皮层;CD4+T细胞则以固有层为主。此外,
固有层中还含有肥大细胞、产生多聚体 IgA的浆细
胞以及散在的 B细胞。除上述效应细胞群,气道黏
膜中还含有支气管相关淋巴样组织 (BALT)。
同样,肺实质中的免疫细胞位于终末气道肺泡
上皮表面和肺间质中。其中,肺泡腔中肺泡巨噬细
胞,约占 90%以上,其余主要为 DC和 T细胞。此
外,肺间质中存在大量的 T细胞;而肺实质中还含
有散在的巨噬细胞,DC和 T、B 细胞及肥大细胞。
1.2.3 小肠
小肠由三个主要部分,即十二指肠、空肠和回
肠组成。基于形态学和功能的差异,各肠段的免疫
反应具有解剖位置的特征性。近端小肠 (十二指肠 )
包含足量的食物抗原,几乎处于无菌状态,或仅含
少量暂居的微生物。而远端小肠 (回肠 )包含足量
的微生物群,与大肠环境相似 [13]。
在肠黏膜免疫系统中存在免疫反应的区室化现
象,这种现象主要是由于细胞归巢受体的配体表达
具有区域差异性 ( 如,MadCam1/α4β7、CCL25/
CCR9等 )[14-15]。小肠中局部产生的 IgA,其亚型分
布也不尽相同,且从十二指肠至回肠呈现出明显的
IgA产生细胞分布密度的递减 [16]。研究证实,正常
小鼠中多聚免疫球蛋白受体 (pIgR)和 α链于近端小
肠节段的表达高于远端,则有助于提升近端小肠的
分泌型 IgA水平 [17]。此外,不同小肠区室中细胞因
子等分泌表达也有明显差异,且回肠上皮细胞较空
肠高表达 Toll 样受体 (TLR)、趋化因子 (IL-8、
MCP-1)以及细胞因子 (TNF-α、IL-1β)等 [18]。因而,
回肠可能是体内肠道产生抗细菌防御反应的主要场
所。
1.2.4 肝脏
肝脏是人体最大的消化和代谢实质性器官,
也是机体非常重要的类免疫器官 [19]。肝细胞约占
肝脏细胞总数的 70%,其余由非实质细胞组成,包
括肝窦内皮细胞 (LSEC)、肝星状细胞、胆管上皮
细胞、Kupffer细胞、DC以及淋巴细胞等。上述细
胞协同肝细胞,执行复杂的局部和全身免疫调节功
能。此外,肝脏微环境中富含免疫刺激因子 (TNF-β、
IFN-γ)以及免疫抑制因子 (TGF-β、IL-10及前列腺
素 )等 [20],这些效应分子与上述细胞共同进行了肝
内免疫反应的调节。
1.2.5 肾脏
肾脏是典型的以结构功能单位划分并体现免疫
系统区室化分布的器官 [21]。与淋巴器官类似,肾内
免疫细胞、受体及分子一般均遵循区室化分布并在
肾单位基础上形成肾小球、肾小管间质以及球旁器
等三个免疫区室,以更好地行使免疫功能 [1,22]。肾
小球区室内主要为单核巨噬细胞,缺乏 DC、T 细
胞以及引流淋巴结等,因而在炎症反应时主要为巨
噬细胞等的聚集部位,是形成天然免疫反应的场所。
肾小管间质区室是 DC和 T 细胞等富集的区域,且
该区域内 DC在炎症反应及进行抗原提呈时能与 T
细胞等形成淋巴样滤泡,构成称为三级淋巴滤泡的
动态微结构,成为适应性免疫反应发生的场所 [23]。
2 上皮细胞免疫区室化调节作用
2.1 上皮细胞的生物学功能与转分化现象
上皮细胞通过细胞间紧密连接等结构组成了人
体的上皮组织,广泛覆盖于体表和各功能器官腔面,
是分隔机体内外环境的机械屏障和发生相互作用的
界面,并作为“传感器”(sensor)感知所处微环境
的变化和各种刺激,进行积极应对和局部调节,构
成了机体免疫防御的首道防线,并通过增殖、分化
及凋亡程序不断进行组织更新,维持机体内环境稳
张彦洁,等:免疫系统区室化与上皮细胞局部微环境中的免疫调节作用第8期 745
态。越来越多研究表明,上皮细胞在受到刺激被激
活后,能通过表达分泌多种免疫分子,诱导上皮下
固有层的中性粒细胞、巨噬细胞、DC、T细胞、B
细胞等免疫细胞,启动一系列免疫反应,并作为免
疫效应细胞广泛作用于各种器官组织,以此抵御病
原微生物,调控局部炎症免疫反应,参与组织损伤
修复 [24]。
上皮细胞免疫效应功能与其细胞转分化现象密
切相关。目前证实,细胞转分化现象不仅见于胚胎
干细胞向不同胚层各类细胞的分化过程,且也见于
终末分化细胞在特定生理病理环境中,可通过转分
化形式转变为其他类型的组织细胞,而获得新的形
态、表型和功能,以适应新环境需要而发挥作用 [25]。
如近年关注的上皮细胞 -间充质转化 (EMT)作为一
个生物学行为,普遍参与了机体各种生理和病理过
程,并决定着组织损伤修复、器官纤维化及肿瘤发
生与转移。上皮细胞转分化不仅发生在同一胚层不
同类型细胞,也可出现于跨胚层的其他细胞系。如
本课题组发现的胃黏膜和肾小管上皮细胞,它们在
炎症早期即可表达 DC表型 DC-SIGN,行使 DC样
的专职抗原提呈细胞功能并促进 Th1免疫反应,且
与组织病理损伤和疾病转归密切相关 [26-27]。提示如
同 EMT的上皮 -免疫细胞转分化现象,均反映了
上皮细胞生物学功能复杂性和多样性。然而,目前
从免疫系统区室化整体对上皮细胞生物学功能及其
免疫调节作用的研究似欠深入,包括在病原体感染
过程中其与免疫细胞的对话机制仍不甚清楚。
2.2 上皮细胞在固有免疫中的调节作用
固有免疫系统作为首道防线在区室化微环境
中抵御病原体方面起关键作用 [28],主要体现于黏
膜上皮以及 DC、中性粒细胞、巨噬细胞等固有防
御和免疫监视,且受模式识别受体 (PRR)等天然免
疫分子调控。现知,病原体微生物含有病原体相关
分子模式基团 (PAMP),而细胞表面 PRR,如 C型
凝集素受体 (CLR)、TLR等,可调控固有免疫系统
识别病原体,并通过 PRR间对话协调,诱发并衔
接针对病原体的固有免疫应答和后续的适应性免疫
反应 [29]。PRR,尤其 CLR及其免疫应答的正负调节,
通常也受病原体表位和糖修饰,以及数量与密度的
影响和规避 [30]。一般认为,PRR调控下的上皮细
胞主要启动最初的炎症性防御;DC则主要负责启
动随后针对病原体的适应性免疫反应 [29,31],从而有
助于机体抵御和清除病原微生物入侵,发挥屏障防
御功能 [32]。
现知上皮细胞可表达各种模式识别受体 (PRR),
在病毒和细菌等感染下可高表达 TLR且出现组分变
化。例如,受呼吸道合胞病毒刺激,上皮细胞
TLR4及衔接蛋白MD-2上调,可增强其防御作用;
而 TLR3可直接促进上皮细胞的抗病毒反应 [33]。此
外,微环境中炎症因子 IL-1β、TNF-α等可协同上
皮细胞高表达 TLR[34]。进一步发现,TLR表达可通
过诱发上皮细胞 Toll/IL-1受体 (TIR)胞质段与各种
衔接蛋白相互作用,随后激活 NF-κB和 (或 )IFN
调节因子 (IRF),导致相关基因的转录活化 [32],表
现为当病原体穿越上皮细胞后,可触发其产生炎症
细胞因子和趋化因子,募集循环中 DC等启动局部
免疫防御反应 [35-37]。又如,上皮细胞可表达 CLR
等天然免疫分子调控其对病原微生物识别,并通过
与 TLR对话而发挥免疫防御作用 [38]。此外,如上述,
胃黏膜上皮细胞在幽门螺杆菌刺激下可发生,并通
过转分化发挥 DC样专职免疫细胞功能,启动随后
针对病原体的 Th1促炎反应 [26]。这种有别于 DC介
导的幽门螺杆菌免疫逃逸,推测可能与基于病原体 -
宿主平衡,免疫系统区室化调控下上皮细胞与 DC
彼此分工及作用各异有关。在此基础上,上皮细胞
还能在气道炎症中通过调控相邻 DC功能,启动并
维持针对过敏原的适应性 Th2反应,积极发挥了区
室化固有免疫调节作用 [39]。
2.3 上皮细胞在适应性免疫中的调节作用
适应性免疫与固有免疫相辅相成,并决定着免
疫事件及病生理过程的格局 [40]。如上述,上皮细胞
除启动最初固有免疫的炎症性防御,还能衔接固有
免疫与适应性免疫,参与调节后续的适应性免疫应
答 , 表现为它在遭遇病原微生物侵袭后,既可招募
DC等进行炎症性防御,也可行使非专职或专职抗
原递呈细胞功能,积极参与针对病原体感染及损伤
的病理生理过程,以适应免疫系统局部微环境调节
的整体效应。
位于气道、小肠、肾脏及角膜等部位的上皮细
胞均能表达 MHC II类分子,以及共刺激分子 B7
家族成员 B7-H1、B7-H2、B7-H3和 B7-DC,发挥
局部抗原提呈作用 [41-42]。此外,上皮细胞表达
CD40及其配体,并可释放各种促炎、抗炎介质以
及促纤维化因子,参与炎症反应、异体移植排斥反
应,抑或免疫耐受等 [42]。在此基础上,上皮细胞通
过募集 DC并调节其分化和功能,启动和维持免疫
应答与免疫耐受间的平衡 [43]。它还可吸引趋化中性
粒细胞,促进 Th1和 Th17反应;可促进嗜酸性粒
生命科学 第23卷746
细胞和嗜碱性粒细胞诱发的 Th2反应;可通过趋化
因子等直接吸引并作用于 T细胞,促进 Th1或 Th2
分化 [40]。进一步发现,在局部微环境因素调控下,
上皮细胞能产生一系列促 Th2反应细胞因子,包括
IL-25、IL-33以及胸腺间质淋巴细胞生成素 (TSLP)
等,直接参与和促进黏膜表面的 Th2反应 [44]。然而,
不同微环境状态下的上皮细胞,其分泌的趋化因子
也不尽相同。如肠道上皮细胞以释放募集 B细胞,
尤其分泌 IgA的浆细胞为主的趋化因子 CCL25、
CCL28、CXCL13和 CXCL12;而气道上皮细胞可
释放 CCL28,并分别通过 CCR3和 CCR10趋引嗜
酸性粒细胞和 Th2细胞 [45-46]。此外,上皮细胞受细
菌感染后,其分泌的免疫调节分子 (如增殖诱导配
体 APRIL)也可直接影响黏膜固有层淋巴滤泡中 B
细胞,促进抗体的类别转换和 IgA的分泌 [47]。总之,
上皮细胞通过与 DC、T细胞和 B细胞等相互作用
和对话,参与和影响着局部微环境中适应性免疫及
反应格局。
3 上皮细胞免疫调节作用与疾病
随着研究的不断深入,已发现上皮细胞及其功
能改变与机体多系统疾病发生发展密切相关,包括
上皮细胞,如 EMT的转分化对疾病慢性化和肿瘤
发生发展的影响。
3.1 表皮角蛋白细胞与皮肤疾病
各种皮肤疾病,如银屑病、特应性皮炎或接触
性皮炎,均与皮肤免疫反应失衡所致的慢性炎症有
关。最近发现,表皮角蛋白细胞不仅是皮肤的结构
成分,由于直接受到 UV辐射、理化损伤因子以及
病原微生物等外界环境刺激,对于皮肤稳态的调节
和炎症性皮肤病的发生均具有重要作用 [48]。研究表
明,角蛋白细胞可表达 TLR,其激活可导致 Th1型
免疫应答并产生 IFN-γ,且在高剂量 UV辐射下,
细胞相关胞质受体被激活,以至胱天蛋白酶
caspase1活化并分泌促炎细胞因子,从而进一步激
活组织固有细胞,诱导持续性炎症反应 [49]。目前认
为,NF-κB信号通路是角蛋白细胞发挥免疫调节作
用的关键因素 [49]。NF-κB活化后,具有促炎效应,
并与 T细胞协同诱导了皮肤的炎症性损伤 [50],表
明角蛋白细胞在维持皮肤稳态和调节炎症免疫反应
中起着十分关键的作用 [49]。
3.2 呼吸道上皮细胞与气道疾病
呼吸道黏膜上皮长期接触各种过敏原,不仅过
滤和清除吸入性抗原和病原体,上皮细胞还表达
TLR和蛋白酶体活化受体 (PAR)等 PRR,分别识别
细菌抗原和致敏原 [51-52]。生理状态下,气道局部免
疫应答通常表现为非炎症低水平的 Th2反应和免疫
耐受 [53]。在哮喘和支气管炎症中,上皮细胞高表达
CD40并分泌炎症介质,介导白细胞的肺部迁移 [54-55]。
此外,在小鼠吸入病原体 LPS后,上皮细胞及其
TLR4信号可调节 DC的肺部监视及纵隔淋巴结的
迁移 [56]。在此基础上,气道上皮细胞可与局部 DC
直接作用;抑或通过产生 GM-CSF、IL-1β、IL-33、
骨调素和 IL-25等间接作用并调节 DC的功能,在
启动和维持气道过敏性炎症反应中起重要作用 [57]。
进一步发现,小气道上皮细胞在致敏原 (铍 )刺激下,
可高表达和分泌细胞黏附分子 ICAM-1,并释放至
细胞外间质,以招募更多免疫细胞进入肺部,导致
超敏反应以及病变慢性化 [58]。
3.3 肠上皮细胞与消化道疾病
肠上皮细胞在肠道黏膜免疫反应中起重要作
用,不仅能转运分泌型 IgA,还能诱导和调节固有
及适应性免疫应答,维持局部微环境的免疫稳态。
肠上皮细胞可通过释放 TSLP和 TGF-β,调抑上皮
下固有层 DC并产生 IL-10,以维持肠道对共生菌
的免疫耐受 [35-36]。病理状态下,上皮细胞是炎症性
肠病 (IBD)发病的关键因素。Dotan等 [59] 发现,
IBD患者的肠上皮细胞能促进 CD4+T细胞活化和增
殖,使其向 Th1细胞分化并明显分泌 IFN-γ,从而
加重炎症病变。此外,Crohn病的病灶区域中瘘管
形成与上皮细胞 EMT有关,提示上皮细胞 EMT过
程是瘘管形成的重要机制 [60]。
3.4 肾上皮细胞与肾脏疾病
足细胞即为肾小球脏层上皮细胞,是一类高度
特异、终末分化、位于基底膜最外层的上皮细胞,
与基底膜、肾小球内皮细胞共同构成肾小球滤过屏
障,调节肾小球的选择通透性。足细胞在影响 IgA
肾病预后的肾小球硬化和蛋白尿形成中具有重要作
用,并是 IgA肾病发生发展的关键因素。研究也证
实,足细胞在 HIV、丙肝病毒等所致的肾脏损害中
具有重要作用。进一步发现,足细胞在 HIV肾损害
中可表达属 DC表型的 DC-SIGN,且证实后者是足
细胞处理内化 HIV-1病毒抗原的靶受体 [61],由此发
现了足细胞也具有类似 DC处理和调节病原体及免
疫逃逸的作用。
肾小管上皮细胞是肾间质中主要的固有细胞,
在肾小管间质免疫区室的形成以及局部微环境的免
疫反应中发挥重要的调节作用 [22,62]。在肾小管间质
张彦洁,等:免疫系统区室化与上皮细胞局部微环境中的免疫调节作用第8期 747
损伤早期和随后的修复过程中,肾小管上皮细胞表
达和分泌各种趋化因子、黏附分子及炎症介质以招
募 DC等炎症细胞浸润,参与并调控局部炎症反应;
表达MHC II及共刺激分子激发 T细胞应答;经历
EMT等转分化过程引发和促进后续炎症 -免疫级联
反应,促进肾小管间质病变甚或肾纤维化形成 [44,63-64]。
4 总结
综上所述,免疫区室化现象广泛存在于各类免
疫和非免疫器官。因此,对上述免疫区室化现象尤
其上皮细胞局部微环境中的免疫调节作用进行深入
研究,有助于进一步了解机体免疫系统、免疫应答
以及免疫相关疾病的发病机制,并可提供新的应对
策略。在此基础上,进一步结合上皮细胞生物学功
能,探讨其免疫调节作用的细胞和分子机制及其信
号通路,将有助于临床相关疾病的诊治,并可提供
新的干预途径和靶点。
[参 考 文 献]
[1] Crivellato E, Vacca A , Ribatti D. Setting the stage: an
anatomists view of the immune system. Trends Immunol,
2004, 25(4): 210-7
[2] Brandtzaeg P, Farstad IN, Haraldsen G. Regional
specialization in the mucosal immune system: primed
cells do not always home along the same track. Immunol
Today, 1999, 20(6): 267-77
[3] Becker S, Clapp WA, Quay J, et al. Compartmentalization
of the inflammatory response to inhaled grain dust. Am J
Respir Crit Care Med, 1999, 160(4): 1309-18
[4] Tada M, Jimi S, Hisano S, et al. Histopathological
evidence of poor prognosis in patients with vesicoureteral
reflux. Pediatr Nephrol, 2001, 16(6): 482-7
[5] Delgado E, Finkel V, Baggiolini M, et al. Mature dendritic
cells respond to SDF-1, but not to several β-chemokines.
Immunobiology, 1998, 198(5): 490-500
[6] Fu YX , Chaplin DD. Development and maturation of
secondary lymphoid tissues. Annu Rev Immunol, 1999,
17: 399-433
[7] Ngo VN, Korner H, Gunn MD, et al. Lymphotoxin α/β
and tumor necrosis factor are required for stromal cell
expression of homing chemokines in B and T cell areas of
the spleen. J Exp Med, 1999, 189(2): 403-12
[8] Martin F, Oliver AM, Kearney JF. Marginal zone and B1
B cells unite in the early response against T-independent
blood-borne particulate antigens. Immunity, 2001, 14(5):
617-29
[9] Fuchs E. Finding ones niche in the skin. Cell Stem Cell,
2009, 4(6): 499-502
[10] Jameson JM, Sharp LL, Witherden DA, et al. Regulation
of skin cell homeostasis by γδ T cells. Front Biosci, 2004,
9: 2640-51
[11] Jahnsen FL, Moloney ED, Hogan T, et al. Rapid dendritic
cell recruitment to the bronchial mucosa of patients with
atopic asthma in response to local allergen challenge. Tho-
rax, 2001, 56(11): 823-6
[12] Jahnsen FL, Strickland DH, Thomas JA, et al. Accelerated
antigen sampling and transport by airway mucosal dendri-
tic cells following inhalation of a bacterial stimulus. J Im-
munol, 2006, 177(9): 5861-7
[13] Savage DC. Mucosal microbiota[M]// Jiri M, Michael EL,
Jerry RM, et al. Mucosal Immunology. 3rd ed. Burlington:
Academic Press, 2005:19-33
[14] Brandtzaeg P, Baekkevold ES, Farstad IN, et al. Regional
specialization in the mucosal immune system: what hap-
pens in the microcompartments? Immunol Today, 1999,
20(3): 141-51
[15] Stenstad H, Svensson M, Cucak H, et al. Differential ho-
ming mechanisms regulate regionalized effector CD8αβ+
T cell accumulation within the small intestine. Proc Natl
Acad Sci USA, 2007, 104(24): 10122-7
[16] Brandtzaeg P, Carlsen HS, Farstad IN. The human muco-
sal B-cell system[M]// Jiri M, Michael EL, Jerry RM, et
al. Mucosal Immunology. 3rd ed. Burlington: Academic
Press, 2005: 617-54
[17] Resendiz-Albor AA, Reina-Garfias H, Rojas-Hernandez S,
et al. Regionalization of pIgR expression in the mucosa of
mouse small intestine. Immunol Lett, 2010, 128(1): 59-67
[18] Arce C, Ramirez-Boo M, Lucena C, et al. Innate immune
activation of swine intestinal epithelial cell lines (IPEC-J2
and IPI-2I) in response to LPS from Salmonella typhimu-
rium. Comp Immunol Microbiol Infect Dis, 2010, 33(2):
161-74
[19] Racanelli V, Rehermann B. The liver as an immunological
organ. Hepatology, 2006, 43(2 SUPPL. 1): S54-62
[20] Knolle PA, Gerken G. Local control of the immune res-
ponse in the liver. Immunol Rev, 2000, 174: 21-34
[21] 陈静, 周同, 蔡敏超. 肾脏免疫区室化与肾小管间质损
伤. 生命科学, 2010, 22(3): 278-83
[22] Gluhovschi G, Gluhovschi C, Bob F, et al. Immune com-
partments of the nephron in relation to the immune sys-
tem. Rom J Intern Med, 2010, 48(1): 17-31
[23] Segerer S, Schlondorff D. B cells and tertiary lymphoid
organs in renal inflammation. Kidney Int, 2008, 73(5):
533-7
[24] Gribar SC, Richardson WM, Sodhi CP, et al. No longer an
innocent bystander: epithelial toll-like receptor signaling
in the development of mucosal inflammation. Mol Med,
2008, 14(9-10): 645-59
[25] Eisenberg LM, Eisenberg CA. Stem cell plasticity, cell fu-
sion, and transdifferentiation. Birth Defects Res C: Em-
bryo Today, 2003, 69(3): 209-18
[26] 林凯, 曾敬清, 刘伟. 固有免疫分子DC-SIGN在幽门螺
杆菌感染胃黏膜上皮细胞表达意义. 现代免疫学, 2011,
31(2): 101-5
[27] Zhou T, Li X, Zou J, et al. Effects of DC-σ expression on
renal tubulointerstitial fibrosis in nephritis. Front Biosci,
2009, 14: 3814-24
[28] den Dunnen J, Gringhuis SI, Geijtenbeek TB. Innate
signaling by the C-type lectin DC-σ dictates immune
responses. Cancer Immunol Immunother: CII, 2009,
58(7): 1149-57
[29] Wroblewski LE, Shen L, Ogden S, et al. Helicobacter
pylori dysregulation of gastric epithelial tight junctions by
urease-mediated myosin II activation. Gastroenterology,
2009, 136(1): 236-46
[30] Dam TK, Brewer CF. Lectins as pattern recognition
生命科学 第23卷748
molecules: the effects of epitope density in innate
immunity. Glycobiology, 2010, 20(3): 270-9
[31] Wessler S, Backert S. Molecular mechanisms of epithelial-
barrier disruption by Helicobacter pylori. Trends
Microbiol, 2008, 16(8): 397-405
[32] Vroling AB, Fokkens WJ, van Drunen CM. How epithelial
cells detect danger: aiding the immune response. Allergy,
2008, 63(9): 1110-23
[33] Liu P, Jamaluddin M, Li K, et al. Retinoic acid-inducible
gene I mediates early antiviral response and Toll-like
receptor 3 expression in respiratory syncytial virus-
infected airway epithelial cells. J Virol, 2007, 81(3): 1401-
11
[34] Ritter M, Mennerich D, Weith A, et al. Characterization of
Toll-like receptors in primary lung epithelial cells: strong
impact of the TLR3 ligand poly(I:C) on the regulation of
Toll-like receptors, adaptor proteins and inflammatory
response. J Inflamm : Lond, 2005, 2: 16
[35] Rimoldi M, Chieppa M, Salucci V, et al. Intestinal immu-
ne homeostasis is regulated by the crosstalk between epi-
thelial cells and dendritic cells. Nat Immunol, 2005, 6(5):
507-14
[36] Iliev ID, Matteoli G, Rescigno M. The yin and yang of in-
testinal epithelial cells in controlling dendritic cell func-
tion. J Exp Med, 2007, 204(10): 2253-7
[37] Rimoldi M, Chieppa M, Larghi P, et al. Monocyte-derived
dendritic cells activated by bacteria or by bacteria-stimu-
lated epithelial cells are functionally different. Blood,
2005, 106(8): 2818-26
[38] van Kooyk Y. C-type lectins on dendritic cells: key modu-
lators for the induction of immune responses. Biochem
Soc Trans, 2008, 36(Pt 6): 1478-81
[39] Hammad H, Lambrecht BN. Dendritic cells and airway
epithelial cells at the interface between innate and adapti-
ve immune responses. Allergy, 2011, 66(5): 579-87
[40] Schleimer RP, Kato A, Kern R, et al. Epithelium: at the in-
terface of innate and adaptive immune responses. J Aller-
gy Clin Immunol, 2007, 120(6): 1279-84
[41] Kim J, Myers AC, Chen L, et al. Constitutive and induci-
ble expression of b7 family of ligands by human airway
epithelial cells. Am J Respir Cell Mol Biol, 2005, 33(3):
280-9
[42] Dugger K, Lowder TW, Tucker TA, et al. Epithelial cells
as immune effector cells: the role of CD40. Semin Immu-
nol, 2009, 21(5): 289-92
[43] Iwasaki A. Mucosal dendritic cells. Annu Rev Immunol,
2007, 25: 381-418
[44] Bulek K, Swaidani S, Aronica M, et al. Epithelium: the in-
terplay between innate and Th2 immunity. Immunol Cell
Biol, 2010, 88(3): 257-68
[45] Hieshima K, Kawasaki Y, Hanamoto H, et al. CC chemo-
kine ligands 25 and 28 play essential roles in intestinal ex-
travasation of IgA antibody-secreting cells. J Immunol,
2004, 173(6): 3668-75
[46] John AE, Thomas MS, Berlin AA, et al. Temporal produc-
tion of CCL28 corresponds to eosinophil accumulation
and airway hyperreactivity in allergic airway inflamma-
tion. Am J Pathol, 2005, 166(2): 345-53
[47] He B, Xu W, Santini PA, et al. Intestinal bacteria trigger T
cell-independent immunoglobulin A(2) class switching by
inducing epithelial-cell secretion of the cytokine APRIL.
Immunity, 2007, 26(6): 812-26
[48] Wullaert A, Bonnet MC, Pasparakis M. NF-κB in the re-
gulation of epithelial homeostasis and inflammation. Cell
Res, 2011, 21(1): 146-58
[49] Nestle FO, Di Meglio P, Qin JZ, et al. Skin immune
sentinels in health and disease. Nat Rev Immunol, 2009,
9(10): 679-91
[50] Rebholz B, Haase I, Eckelt B, et al. Crosstalk between
keratinocytes and adaptive immune cells in an IκBα
protein-mediated inflammatory disease of the skin.
Immunity, 2007, 27(2): 296-307
[51] Kauffman HF. Innate immune responses to environmental
allergens. Clin Rev Allergy Immunol, 2006, 30(2): 129-40
[52] Kato A, Favoreto S, Jr, Avila PC, et al. TLR3- and Th2
cytokine-dependent production of thymic stromal
lymphopoietin in human airway epithelial cells. J
Immunol, 2007, 179(2): 1080-7
[53] Umetsu DT, DeKruyff RH. The regulation of allergy and
asthma. Immunol Rev, 2006, 212: 238-55
[54] Cagnoni F, Oddera S, Giron-Michel J, et al. CD40 on
adult human airway epithelial cells: expression and
proinflammatory effects. J Immunol, 2004, 172(5): 3205-
14
[55] Vignola AM, Chiappara G, Siena L, et al. Proliferation
and activation of bronchial epithelial cells in corti-
costeroid-dependent asthma. J Allergy Clin Immunol,
2001, 108(5): 738-46
[56] Hammad H, Chieppa M, Perros F, et al. House dust mite
allergen induces asthma via Toll-like receptor 4 triggering
of airway structural cells. Nat Med, 2009, 15(4): 410-6
[57] Hammad H, Lambrecht BN. Dendritic cells and epithelial
cells: linking innate and adaptive immunity in asthma. Nat
Rev Immunol, 2008, 8(3): 193-204
[58] Rodriguez S, Kunde YA, McCleskey TM, et al .
Upregulation of I-CAM1 in response to beryllium
exposure in small airway epithelial cells. Toxicol Lett,
2008, 179(3): 140-7
[59] Dotan I, Allez M, Nakazawa A, et al. Intestinal epithelial
cells from inflammatory bowel disease patients
preferentially stimulate CD4+ T cells to proliferate and
secrete interferon-γ. Am J Physiol Gastrointest Liver
Physiol, 2007, 292(6): G1630-40
[60] Bataille F, Rohrmeier C, Bates R, et al. Evidence for a role
of epithelial mesenchymal transition during pathogenesis
of fistulae in Crohn’s disease. Inflamm Bowel Dis, 2008,
14(11): 1514-27
[61] Mikulak J, Teichberg S, Arora S, et al. DC-specific ICAM-
3-grabbing nonintegrin mediates internalization of HIV-1
into human podocytes. Am J Physiol Renal Physiol, 2010,
299(3): F664-73
[62] 蔡敏超, 邹杰, 周同, 等. 肾小管上皮细胞在肾损伤局部
微环境中的免疫调节作用 . 细胞生物学杂志 , 2008,
30(6): 5
[63] Nguan CY, Du C. Renal tubular epithelial cells as
immunoregulatory cells in renal allograft rejection.
Transplant Rev: Orlando, 2009, 23(3): 129-38
[64] Waeckerle-Men Y, Starke A, Wahl PR, et al. Limited
costimulatory molecule expression on renal tubular
epithelial cells impairs T cell activation. Kidney Blood
Press Res, 2007, 30(6): 421-9