吴黄婕 综述 曹红娣 审校

摘 要 肾移植是终末期肾病患者长期高质量生存的首选治疗方法,该领域的重点研究目标之一是寻找在受体中诱导同种异体移植物耐受的可靠方法。长期以来,B细胞被认为通过分泌抗体在适应性免疫系统中发挥关键作用,对患有自身免疫性疾病的个体有害。然而,近年来多项研究表明,并非所有B细胞亚群均增加免疫反应。调节性B细胞(Bregs)可通过分泌白细胞介素10等抑制性细胞因子对自身免疫性疾病发挥保护作用,这可能有助于发现新的免疫治疗方法,以实现移植中的免疫耐受。本文总结了Bregs的起源、表型和免疫调节机制,着重阐述其在肾移植免疫中的重要作用及潜在治疗价值。

键词 调节性B细胞 肾移植 免疫 移植耐受

Regulatory B cells in renal allograft immunology

WU Huangjie,CAO Hongdi

Nephrology Center, the Second Affiliated Hospital of Nanjing Medical University, Nanjing 210003, China

ABSTRACT Kidney transplantation is the preferred treatment method for long-term high quality survival in patients with end-stage renal disease, and one of the key research goals in this area is to find reliable ways to induce allograft tolerance in recipients. B cells have long been thought to play a critical role in the adaptive immune system by secreting antibodies, which are harmful to individuals with autoimmune diseases. However, in recent years, several studies have shown that not all B cell subsets increase the immune response. Regulatory B cells (Bregs) may exert protective effects against autoimmune diseases by secretion of inhibitory cytokines such as IL-10, which may help in the discovery of new immunotherapies to achieve immune tolerance in transplantation. This article summarizes the discovery, phenotype, and immunomodulatory mechanisms of Bregs, and focuses on their important role and potential therapeutic value in kidney transplantation immunity.

Key words regulatory B cells kidney transplantation immunity transplant tolerance

近年来,由于移植免疫治疗的飞速发展,肾移植的短期预后显著改善。但因为抗体介导的慢性排斥反应(CR)的存在导致长期存活率仍不理想,同时终身接受免疫抑制治疗的移植受体不可避免地会受到药物副作用的影响。因此,帮助移植受者实现免疫耐受是移植领域的研究重点。T细胞一直是移植排斥和耐受的研究焦点,也是目前多数免疫抑制剂的主要作用靶点,调节性T细胞(Tregs)作为其特殊亚群已被证实具有负向免疫调控功能。而B细胞则被认为是一种抗原提呈细胞参与T细胞介导的同种异体排斥反应,诱导抗体介导的排斥反应。但近期的研究发现,一小部分B细胞在自身免疫性疾病、人类免疫缺陷病毒(HIV)、妊娠、肿瘤和移植免疫中表现出免疫调节功能,表明机体可能存在一群类似Tregs的具有负向免疫调控作用的B细胞亚群,被称为调节性B细胞(Bregs)[1]。本文总结了Bregs的表型、起源和功能,重点介绍Bregs在肾移植中的免疫监测作用,并对Bregs参与免疫治疗的研究前景进行展望。

起源与分型   Bregs于1974年首次被发现,Katz等[2]在迟发性超敏反应豚鼠模型中观察到具有抗炎功能的B细胞,但对其分子机制并不清楚,“抑制性B细胞”的概念未被广泛接受。直至19世纪90年代,两项独立研究发现在自身免疫性疾病(实验性自身免疫性脑脊髓炎和慢性结肠炎)小鼠模型中清除B细胞后疾病会发生恶化,进一步证实这类B细胞具有抗炎功能,这为 Bregs的存在提供新的证据[3-4]。随后,Mizoguchi等[5]首次使用术语“调节性B细胞”描述了抑制炎症性肠病的B细胞。时至今日,Bregs的负向免疫调控作用愈加受到关注。不同于Tregs具有公认的表面特定标志物CD25和Foxp3,Bregs的表面特定标志物尚不清楚。现认为Bregs并不局限于单一表型,在人类和小鼠中已发现多种不同亚型的Bregs(表1)。

表1 人类及小鼠不同Bregs细胞亚型、表型和介导因子[6-7]

Bregs:调节性B细胞;T2-MZP:过渡2边缘区;Tim-1:T细胞免疫球蛋白黏蛋白1;IL:白细胞介素;TGF-β:转化生长因子β;Blimp1:B淋巴细胞诱导成熟蛋白1;IRF4:干扰素调节因子4

Bregs亚群的多样性导致追溯其起源非常困难,目前主要有两种观点,其一,Bregs是多种不同谱系B细胞受环境因素诱导产生的;其二,Bregs是由造血干细胞分化而来的具有特定的转录因子控制基因表达的独立B细胞亚群。Candando等[1]将一类仅通过分泌白细胞介素(IL)-10产生抗炎作用的细胞定义为“B10细胞”。依据该定义似乎更偏向于第二种观点。但大量对小鼠和人类Bregs基因的研究均未发现特异性标志物。同时相关研究发现,处于不同发育和分化阶段的B细胞都可发挥Bregs的功能[8]。并且,B10细胞在体内和体外停止分泌IL-10后可反向分化为分泌抗体的细胞[9]。因此,我们更偏向于认为Bregs不是一个独特的亚群,而是B细胞在特定环境刺激下产生的,但还需进一步的研究证明该观点。

免疫调节机制   Bregs通过多种方式调控免疫细胞的分化和增殖参与机体免疫调节,例如分泌可溶性分子IL-10、IL-35、IL-12、转化生长因子β(TGF-β),多种酶例如颗粒酶B(GrB)、吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO),以及通过Fas-FasL和程序化细胞死亡蛋白/程序化细胞死亡受体(PD/PD-L)1通路(图1)[8]。

图1 Bregs的免疫调节机制[8]

regs:调节性B细胞;Th:T辅助细胞;MΦ:巨噬细胞;DC:树突状细胞;iNKT:恒定自然杀伤T细胞;Breg:调节性B细胞;Treg:调节性T细胞;CD:分化簇;IL:白细胞介素;BCR:B细胞受体;TLR:toll样受体;LPS:脂多糖;iTCR:恒定T细胞受体;TGF:转化生长因子;GrB:颗粒酶B;IDO:吲哚胺2,3-双加氧酶;MHC:主要组织相容性复合体;ICOSL:可诱导T细胞共刺激分子配体;FasL: Fas配体;CTLA细胞毒T淋巴细胞相关抗原(本图由Figdraw绘制)

IL-10是Bregs分泌的主要功能性细胞因子,可抑制辅助T(Th)1、Th17细胞和CD8+T细胞应答,促使初始CD4+T细胞转化为Foxp3+Tregs,并参与调节先天免疫系统的促炎细胞,如巨噬细胞、自然杀伤细胞和树突状细胞(DCs)。Bregs还可抑制CD4+T细胞分化为滤泡辅助T细胞(Tfh)从而抑制抗体产生[10]。

Bregs可分泌多种酶经特定的方式转化为底物参与免疫调节。Chesneau等[11]发现,同种异体移植物耐受患者相较于功能稳定的肾移植受者或健康志愿者,其外周血中GrB+B细胞数量增多,该细胞能够抑制效应T细胞增殖。而IDO可分解代谢必需氨基酸色氨酸来抑制T细胞活化。此外,Bregs可通过细胞间接触发挥作用。例如Bregs表达的PD-L1与T细胞表面的PD-1相结合,调控体液免疫发挥免疫抑制作用。Breg细胞表达的CD1d可激活恒定自然杀伤T细胞发挥抗炎功能。虽然Bregs可通过多种方式靶向作用于免疫细胞发挥抑制功能,但Bregs在人体内的免疫调节作用并不全是正向的。Bregs在自身免疫性疾病、移植排斥、移植物抗宿主病及过敏等过度免疫应答相关疾病中发挥保护作用,但在感染或肿瘤相关疾病中Bregs的诱导和过度激活可能会对疾病进程产生负面影响。现有的研究发现,Bregs在肿瘤的免疫逃逸中发挥作用,并且在多种肿瘤小鼠模型中发现Bregs数量增加[12]。

移植耐受   移植耐受是指受者即使不接受免疫抑制药物治疗,移植物仍能保持长期、良好、稳定的功能,不产生免疫排斥反应且对其他抗原刺激有正常的免疫应答。1978年Russell等[13]在主要组织相容性复合体不匹配的小鼠品系间进行同种异体肾移植术,发现在不施加外界免疫干预的情况下移植肾可长期存活。然而,在人类肾移植历史上极少能观察到移植耐受的个体。这些罕见患者对于深入了解移植耐受和免疫调控机制具有重大意义。

近年来,多项研究将维持性免疫抑制治疗作为潜在混杂变量,比较未接受治疗的免疫耐受者与接受免疫抑制且肾功能稳定的受者的外周血B细胞分布特征。Newell等[14]发现移植耐受组中高表达多个B细胞分化相关基因,且外周血中总B细胞及IL-10的数量增加,过渡B细胞(TrBs)和幼稚B细胞比例增加,但浆细胞比例减少。即耐受组患者的B细胞更倾向于分化为具有负向免疫调控作用的亚群,而非分化为分泌抗体的细胞。Chesneau等[11]研究还发现,来自耐受患者的B细胞通过GrB依赖性方式抑制体外效应T细胞反应,进一步证明Bregs可能是多种不同谱系B细胞受环境因素诱导分化产生的。但新的研究发现移植受者外周血中总B细胞和TrBs的数量与免疫抑制剂的剂量负相关[15]。因此,B细胞基因表达及外周血中B细胞数量与移植耐受性之间的相关性研究存在诸多混淆因素,还待寻找到与药物效应无关的移植耐受性特征基因。

排斥反应   在临床中,同种异体移植排斥反应的发生远比移植耐受更常见。Clatworthy等[16]在研究中比较了接受利妥昔单抗(抗CD20单克隆抗体,B细胞耗竭剂)或达利珠单抗(抗CD25单克隆抗体)诱导治疗的两组移植受者在术后发生移植物急性排斥反应(AR)的风险,发现利妥昔单抗组发生AR的概率更高,甚至高于术前未接受诱导治疗的患者。Heidt等[17]研究发现,MS4A1、TCL1A等移植耐受相关的B细胞特征基因在AR患者中表达下调。虽然目前尚不清楚这些基因诱导免疫耐受的机制,以及基因表达的改变是因主动免疫调节或是免疫耐受的结果。但这些研究支持Bregs的存在,同时表明Breg有助于移植后的免疫监测。

已有研究发现过渡、初始和记忆B细胞等多个B细胞亚群均可表达IL-10,发挥Bregs的功能,并共表达促炎细胞因子如肿瘤坏死因子α(TNF-α)[6]。事实上,B细胞亚群内IL-10和TNF-α的相对表达与Bregs和效应B细胞之间的平衡密切相关,两者共同参与调节移植后免疫应答。在体外实验中发现,B细胞选择性抑制自体CD4+T细胞的能力与IL-10/TNF-α比例正相关。因此,IL-10/TNF-α表达比例最高的TrBs被认为相比其他B细胞亚群具有更强的免疫调节能力。随后的研究发现,在发生排斥的患者中TrBs的数量减少,外周血IL-10/TNF-α比值显著降低[18]。同时在体外Breg功能实验中,来自排斥患者的TrBs不能抑制自体T细胞促炎细胞因子的表达,证实了该组患者的TrBs更倾向于发挥促炎作用[19]。TrBs根据存在的不同阶段和部位分为T1B和T2B。其中,T2B更成熟,而IL-10/TNF-α在T1B中的比值更高。2021年Cherukuri等[20]发表的一项前瞻性研究表明,在肾移植后3月外周血T1B IL-10/TNF-α比值越小则术后1年内排斥反应的发生率越高,并提出T1B IL-10/TNF-α比值是预测移植物结局的有效生物标志物,可为临床干预提供宝贵的时间窗。

Cherukuri等[21]最新的研究将T1B IL-10/TNF-α比值的应用范围扩大到临界排斥反应(BL)。该研究利用IL-10/TNF-α对肾移植后4月内诊断BL的患者进行特异性风险分层,并提出IL-10/TNFα比值的最佳临界值为1.3,超过1.3为低风险组,该组患者术后1年内AR的发生率约9%,7年移植物存活率约92%。而高风险组内约86%的患者在术后1年内发生AR,7年移植物存活率约55%。综上可知,Bregs及其细胞因子在移植排斥中发挥着重要的免疫监测作用,对移植物预后和干预治疗具有重要意义。

药物治疗   肾移植术后受者需接受多种药物联合免疫抑制治疗,但大多数经典的免疫抑制剂对B细胞几乎没有影响,并且存在严重不良反应。现有的研究已证明B细胞相关基因表达上调与移植耐受性相关,而外周血中Bregs数量与同种异体移植排斥反应密切相关。因此,免疫细胞相关靶向药物成为近年研究热点。

已证明新型的单克隆抗体及生物制剂可诱导移植受者产生Bregs。Heidt等[22]研究发现接受阿替利珠单抗(人源化单克隆抗PD-L1抗体)进行免疫诱导治疗的肾移植患者在术后第1年TrBs数量高于对照组,且肾功能更稳定,较少产生供者特异性抗体。Vo等[23]在移植前对人类白细胞抗原(HLA)致敏的移植受者使用克拉扎珠单抗(抗IL-6单克隆抗体)脱敏治疗,发现不仅HLA抗体滴度下降,而且外周血TrBs数量增加。既往研究已知STAT3的磷酸化可能是Bregs分泌IL-10的关键步骤,Meng等[24]进一步发现,缺氧诱导因子1α(HIF-1α)通过STAT3依赖性方式调节B细胞分泌IL-10。但目前尚缺乏大规模的移植队列对这些药物进行长期结果评估,以明确这些新的免疫抑制策略对移植物结局的影响。

细胞治疗   细胞疗法是将完整、存活的具有免疫调节特性的细胞在体外活化、扩增后输注到受者体内。2020年Sawitzki等[25]从多中心纳入了38例受试者,使用了Tregs、耐受性DCs和调节性巨噬细胞等6种细胞产品,证实了调节性细胞疗法的可行性和安全性,能降低感染的发生率并改善移植预后。目前全球范围内正在进行的多项细胞疗法试验,主要分为免疫调节细胞及干细胞两大类。

间充质基质细胞(MSC)因其免疫调节和再生特性一直处于细胞疗法的研究前沿。MSC通过产生抑制性细胞因子或细胞间接触抑制B细胞增殖、促进Breg产生以及诱导DCs转化为耐受性DCs。在一项大样本随机对照试验中,输注自体MSC的患者肾移植后AR和机会性感染的发生率降低[26]。MSC来源的细胞外囊泡(EVs)也具有免疫调节功能。2012年Martínez等[27]研究发现MSC-EVs在体外以剂量依赖性方式参与诱导Bregs产生。

除了MSC,多种免疫调节细胞均可在移植的不同阶段相互作用,包括Tregs、Bregs、调节性巨噬细胞、耐受性DCs和髓系抑制性细胞(MDSC)[28]。MDSC可诱导一氧化氮合酶和精氨酸酶的表达参与抑制T细胞、B细胞和自然杀伤细胞的增殖、诱导Tregs生成。随后,Harden等[29]发现在肾移植受者中输注自体的Tregs后边缘区B细胞数量增加,而边缘区B细胞与IL-10的产生和调节有关。在Morath等[30]的研究中,术前输注最大剂量的供体外周血单核细胞的患者表现出供体特异性免疫抑制,且该组患者外周血中CD19+CD24hiCD38hiTrBs及不同成熟阶段的Bregs数量均较对照组增加。目前,基于Breg的细胞疗法尚处于起步阶段,仍面临巨大挑战,如体外培养、扩增方法及如何在大型动物中诱导耐受均有待进一步的研究。

来源：肾脏病与透析肾移植杂志订阅号