皮肤屏障相关免疫细胞的研究进展

王高峰，王雪连，刘 芳，孔庆涛，冯 姣综述，桑 红审校

0 引 言

皮肤免疫屏障是机体抵御外界有害因素侵袭的重要先天和后天免疫因素，由表皮中多种细胞包括树突状细胞、T细胞、角质形成细胞等构成，在发生免疫反应过程中，这些细胞之间具有密切的功能联系，下面我们分别介绍皮肤中几种主要的屏障相关免疫细胞。

1 树突状细胞

树突状细胞被认为是形态学和功能方面都具有高度特异性的抗原提呈细胞，存在于人体内大多数器官中。树突状细胞可根据其细胞表面标记物分为2种不同的亚型:骨髓来源和类浆细胞来源的树突状细胞。

1.1 骨髓来源树突状细胞 迄今为止，已发现2种不同的骨髓来源的树突状细胞:朗格汉斯细胞和炎症性树突状上皮细胞。朗格汉斯细胞特征是CD1a+、IgE+、CD206－、CD207+、MHCII+，而炎症性树突状上皮细胞特征是 CD1a+、FcεRII+、IgE+、CD206+、CD207－、CD1b+、CD11b+、MHCII+。

在健康皮肤中，朗格汉斯细胞主要位于基底层，而炎症性树突状上皮细胞仅能在炎性皮肤中检测到。朗格汉斯细胞是表皮中最主要的树突状细胞亚群，构成抵抗外来抗原入侵的第一道防线。抗原暴露于皮肤后，朗格汉斯细胞移行到皮肤引流淋巴结，改变其表型和功能以诱导幼稚T细胞产生。朗格汉斯细胞可表达2种受体:高亲和力的IgE受体(high－affinity receptor for IgE，FcεRI)和胸腺间质淋巴细胞生成素受体［1］。表达FcεRI的朗格汉斯细胞可结合并吸纳对这些IgE分子特异的变应原，通过提呈与IgE结合的自身抗原或变应原，从而刺激Th2细胞反应的产生。研究发现在FcεRI交联作用发生后可产生大量炎症细胞因子和炎性趋化因子，例如IL－16、巨噬细胞衍生的趋化因子和单核细胞趋化蛋白等。胸腺间质淋巴细胞生成素是1种类IL－17细胞因子，在特应性皮炎患者角质形成细胞中高表达，其受体在特应性皮炎皮损的表皮树突状细胞中也具有高表达。体外研究表明，胸腺间质淋巴细胞生成素可诱导 IL－15、IL－8、细胞因子 CCL17、CCL22和CCL24的产生，这些是 Th2细胞主要的吸引剂［2］。近年来的研究表明真皮中存在一种朗格汉斯细胞特异蛋白阳性树突状细胞(Langerin+DC)亚型［3］。最初推测Langerin+DC代表朗格汉斯细胞处于从表皮到淋巴结的迁移过程中。事实上，真皮的Langerin+DC(dDC)与位于表皮的朗格汉斯细胞具有显著差别。Langerin+dDC是CD11blo、CD103+、Ep－CAMlo，然而 LC 是 CD11bhi、CD103neg、Ep－CAMhi。LC 的生命周期较长、属于radio－抵抗性，并可在受刺激后3～4 d在淋巴结中发现，与之相比，Langerin+dDC 生命周期较短，radio－敏感性，可于刺激后2 d在淋巴结中观察到。同时LC对于抑制过敏性接触反应及抑制由紫外线诱导的调节性T细胞的产生都有重要作用［4］，其在免疫调节系统中的功能再次得到重视。

炎症性树突状上皮细胞在变态反应性皮肤病的炎症免疫反应过程中具有放大效应，其表面FcεRI与变应原/IgE复合物的刺激作用可诱导IL－1、IL－12和 Th1 极化细胞因子 IL－12、p70、IL－18 的释放，并增加Th1细胞的启动效应，其特征是IFN－γ的产生。

1.2 类浆细胞来源树突状细胞 类浆细胞的树突状细胞具有2种亚型:具有单核细胞特征的CD123dim/CD11cbright和具有类浆细胞特征的CD123bright/CD11c－。类浆细胞树突状细胞可表达FcεRI，IgE 结合于 FcεRI 的量与疾病状态和血清IgE水平有关。类浆细胞树突状细胞是病毒感染过程中参与免疫反应的主要树突状细胞亚型，尽管表皮类浆细胞树突状细胞也能将抗原提呈到T细胞，但最主要的特征还是其产生Ⅰ型感染的能力(IFN－α/β)。

2 T细胞

当机体免疫系统遭遇感染病原体，在免疫反应过程中会产生2种T细胞:效应T细胞和记忆T细胞。效应T细胞数量在免疫反应早期占优势，从血液或淋巴结中迁移到外周组织从而促进病原体的清除。在免疫反应急性期过后，效应细胞数量减少或消失，而记忆细胞占优势，这些细胞效应功能水平较低，但是当再次与抗原接触后可大量增殖并转变成效应T细胞。效应T细胞中CD4+T辅助细胞主要涉及抗外源性抗原的免疫反应，而CD8+细胞毒T淋巴细胞主要参与抗病毒及抗肿瘤反应。CD8+细胞毒T淋巴细胞可识别与MHCⅠ类分子相关的抗原，并对承载如病毒感染或肿瘤细胞等抗原的细胞具有直接细胞毒作用。CD8+细胞在调节变态反应性接触过敏反应中具有重要作用，这种作用长时间以来被认为是Th1细胞具有的活性。

专家现已鉴定出另一种T细胞亚型，调节性T细胞，研究证实其在下调免疫反应方面具有重要作用，不仅在全身免疫调节中具有重要作用，同时在控制外周免疫反应防止组织损伤以及控制微生物感染过程中的免疫反应具有确定作用［5］，此作用先前被认为是抑制性T细胞的功能。通过长时间体内外实验，专家们已经揭示出调节性T细胞的主要免疫机制，包括与T细胞的直接接触反应、细胞因子的产生(IL－10、转化生长因子－β、IL－35等)、不同的T细胞衍生抑制分子的产生(例如环磷酸腺苷和血红素加氧酶1以及抗原提呈细胞中通过与CLTA－4相互作用引起的2，3－吲哚胺双加氧酶的激活等。但是调节性T细胞在特异性病原体(如寄生虫等)感染中发挥抑制作用的明确机制尚不清楚，初步研究推断可能是多种机制联合作用引起［6］。Gorbachev［7］等发现通过 Fas－FasL 交互作用抑制树突细胞诱导功能是CD4+CD25+调节性T细胞用来抑制皮肤中CD8+T细胞介导的过敏免疫反应的一种潜在机制。有研究利用小鼠皮肤CD8+T细胞介导的免疫反应的模型来检测可表达FasL的CD4+CD25+调节T细胞是否能通过清除表达脂肪酸合成酶的半抗原提呈树突细胞来调节半抗原特异性的效应CD8+T细胞的扩散。在野生型小鼠中，由于抗CD25单克隆抗体引起的CD4+CD25+调节性T细胞活性的衰减可增加皮肤引流淋巴结中半抗原提呈的树突细胞数量，这会导致诱导接触性过敏反应的效应CD8+T细胞的增加。相比较而言，CD4+CD25+T细胞并不能调节脂肪酸合成酶缺陷的树突细胞引起的半抗原特异性的CD8+T细胞诱导反应以及过敏接触反应。临床研究发现，甲癣患者外周血中CD4+CD25+调节性T细胞高表达，其数量增多可能导致皮肤中真菌的清除失败，这主要是通过阻止保护性免疫而致甲真菌病的产生［8］，近年来一些深部真菌感染的病例也多被报道［9－10］，因此调节性T细胞在这些深部真菌感染方面的作用也引起专家的重视。Lewis等［11］研究证明 TLR－4 对紫外线引起皮肤光免疫抑制的调节机制中，CD4+CD25+调节性T细胞也发挥一定作用。TLR4－小鼠经紫外照射后皮肤引流淋巴结中表达Foxp3的CD4+CD25+调节性T细胞数量显著少于TLR4+小鼠。

3 角质形成细胞

表皮的角质形成细胞分化形成复层鳞状表皮，不断受到多种外界理化因素的侵袭［12］。表皮的屏障不仅包括角质形成细胞与细胞间脂质构成的“砖墙结构”［13］，同时免疫组化显示外层表皮可表达防御素和内源性抗菌多肽类物质防御素等，对抵御外界微生物入侵也发挥重要作用。

防御素的分子结构特征是6个半胱氨酸构成3个细胞内二硫化物网桥。根据半胱氨酸的分布和二硫键的链接，防御素可分为α－和β－防御素。现已有6种α－防御素，其中4种由中性粒细胞产生，并命名为人中性粒细胞肽－1、－2、－3、－4，其他 2 种是由肠内帕内特细胞产生并储存，被称为防御素－5和－6。人β－防御素(human β－defensin，hBD)主要由皮肤和呼吸道等上皮组织产生。到目前为止，已有4种hBD被命名:hBD－1、－2、－3 和 －4［14］。hBD－1 是由不同的上皮组织产生，其表达在皮肤终末层最为突出，可能是通过角质形成细胞中的脂多糖和肽多糖诱导产生;hBD－2最初是从银屑病患者皮损的提取物中分离出来，并可在经过脂多糖、肿瘤坏死因子－α、IL－1β和细菌处理的炎性皮损中检测出来，研究证实hBD－2是在棘层和颗粒层的角蛋白细胞的板层小体中合成和储存的。hBD－3是通过人类基因组测序筛选检测出来的，其表达在经过肿瘤坏死因子－α、IL－1β、IFN－γ和细菌刺激的呼吸道、消化道和泌尿道角质形成细胞和上皮中明显上调。hBD－4最初是通过人基因组数据库筛查鉴定出来的，在上皮细胞中通过细菌感染及12－十四酸佛波酯－13－乙酸盐刺激而上调。

抗微生物肽具有直接的抗微生物功能，同时还可激活其他几种细胞发挥作用，例如肥大细胞、单核细胞及T细胞。hBDs(同抗菌肽LL－37)作为炎症和免疫细胞的趋化素，与促炎性因子的产生有关，例如肥大细胞分泌的组胺、前列腺素D2［15］及来源于角质形成细胞的 IL－18。Hong 等［16］利用低剂量中波紫外线照射裸鼠皮肤3 d后检测出照射皮肤中鼠β防御素－2(mouse β－defensin 2，mBD－2)、mBD－3 及cathelin相关的抗微生物肽表达增高，表明低剂量中波紫外线的有益性作用，这可解释低剂量UVB对特应性皮炎患者具有一定有效性的机制。

除了hBD外，皮肤上皮细胞同样也能产生内源性抗菌多肽类物质防御素，它是抗微生物肽一种家族，包含高保守N末端cathelin区域和C末端cationic区域，分裂后变成有活性状态。尽管哺乳动物中鉴定出多种抗菌肽成员，仅一种抗菌肽LL－37可在人类中出现。LL－37首先是在髓系细胞中鉴定出，随后显示在多种上皮细胞以及尤其炎症皮肤的角质形成细胞中可见表达。角质形成细胞产生的cathelicidin LL－37在特应性湿疹、玫瑰痤疮和银屑病的发病机制中具有重要作用［17］。

4 中性粒细胞

血液中的中性粒细胞处于非活动状态，只有当血管内皮细胞发生局部形态改变使得中性粒细胞透过血管内皮并聚集到炎症组织部位，才发挥出吞噬和杀伤微生物功能。有研究通过观察中性粒细胞从血液迁移到创伤皮肤过程中mRNA谱，检测出多种信号分子基因表达明显上调，这些信号分子可募集并刺激其他炎症细胞，具体包括:巨噬细胞炎性蛋白质、IL－8、增长相关癌基因－β，增长相关癌基因－γ、血管内皮生长因子IL－1β、TNF－α以及单核细胞趋化肽－1 等。

中性粒细胞抗微生物肽是在髓细胞系中合成并储存于不同的细胞质颗粒中，后者通过吞噬小泡释放到细胞外。大多数中性粒细胞抗微生物肽是通过骨髓特异性的转录因子C/EBPε诱导。这种诱导机制对于中性粒细胞明胶酶相关性脂质运载蛋白(neutrophil gelatinase－associated lipocalin，NGAL)和抗菌肽人阳离子抗菌蛋白18(human cationic antimicrobial peptide－18，hCAP－18)没有限制，但是 a－防御素(人中性粒细胞肽类1～4)仍旧依赖C/EBPε。中性粒细胞特有的可见于嗜苯胺蓝细胞颗粒中的另一种主要抗微生物蛋白，抗菌的渗透增加蛋白，同样依赖转录因子C/EBPε，并可在表皮细胞中表达［18］。

hCAP－18(LL37的前体)是人中性粒细胞特异性颗粒的主要组成部分，其C末端cathelin区域具有抗溶酶体酶的蛋白水解酶抑制剂活性，在宿主防御中发挥独立功能，一旦hCAP－18从细胞中释放出来，它将会被迅速处理并产生C末端抗微生物肽，例如LL－37和cathelin。C末端肽不仅具有抗微生物活性，同时也是一种化学吸附剂，通过甲酰基肽受体－1吸引其他中性粒细胞、单核细胞及T淋巴细胞，并具有产生表皮细胞内信号的功能。

NGAL是一种载脂蛋白，与多种微生物含铁细胞具有高亲和性，并通过剥夺它们的铁从而抑制微生物生长。这种蛋白主要由上皮细胞发生炎症时诱导产生，包括结肠上皮细胞和呼吸道中Ⅱ型肺泡上皮细胞，角质形成细胞在发生炎症时也可诱导产生，例如银屑病等。在角质形成细胞中，IL－1、IGF－1以及表皮生长因子受体可诱导NGAL的转录和合成。

中性粒细胞产生的4种α－防御素，又被称为人中性粒细胞肽(human neutrophil peptides，HNPs)，其中HNPs 1～3占中性粒细胞蛋白总量的5%～7%，三者都是由29～30个氨基酸组成，仅在N－末端的氨基酸残基具有差异，HNP－4的氨基酸序列与HNP 1～3仅有30%同源性。研究发现HNPs对多种细菌及真菌都有杀伤作用［19］。其作用机制除了参与被吞噬到细胞内的微生物的清除外，同时可被释放到细胞外液体中，例如阴道分泌液，并聚集达到有效的抗微生物浓度。

5 肥大细胞

肥大细胞的效应功能主要表现在IgE相关的和Th2细胞依赖性的速发型超敏反应、过敏性疾病以及某些先天性免疫反应中。肥大细胞在与结合多价FcεRI－IgE联合分子的抗原接触后，其细胞表面表达的高亲和性的IgE受体可诱发肥大细胞活化，活化后肥大细胞脱颗粒，导致完全介质的分泌(如组胺等)、脂质介质的合成和释放(包括前列腺素D2，白三烯C4)、以及许多其他细胞因子的分泌。FcεRI聚集诱发的脂质介质、细胞因子合成和释放是通过多种信号途径进行调节的，包括Ras激活途径和Ras介导的蛋白激酶级联反应途径等。

肥大细胞在变态反应疾病中的作用可能不仅是作为前炎症效应细胞。当肥大细胞受抗原刺激后，产生的细胞因子中包括 IL－4和 IL－13，具有促进 Ig类别转换及促进IgE产生的作用［20］。在肥大细胞中也发现CD44表达，后者是透明质酸的主要受体。在多种慢性炎症反应中经常可检测到透明质酸的降解和减少，因此CD44可能通过皮肤肥大细胞功能的调节从而参与局部免疫反应的调节。CD44对肥大细胞分化和成熟都具有正调节作用，并对皮肤肥大细胞数量调节产生关键作用［21］。

肥大细胞在细菌和病毒感染过程中也具有重要的防御和效应功能，有助于保护宿主免于病原体侵袭，促进病原体清除，从而提高宿主生存率。肥大细胞的保护性效应机制包括通过TLR4引起的肥大细胞激活、补体激活产物及内皮素1的产生等。此外一些肥大细胞产生的宿主防御功能可表现为对细菌的吞噬［22］、促进白细胞的聚集和功能增加［23］、以及内生性调节剂的蛋白水解降低。肥大细胞表达的TLR(例如TLR3)可被病毒双链RNA激活释放多种细胞因子和化学增活素，例如 IFN－α和 IFN－γ等。然而有研究表明肥大细胞dipeptidyl肽酶－1在严重的盲肠结扎穿孔模型中具有重要作用，可降低IL－6水平并增加死亡率。因此我们得出肥大细胞在不同的免疫反应过程中可具有正性和负性调节作用。

近年来肥大细胞在神经免疫学中的作用也成为研究者关注的焦点，研究表明肥大细胞和感觉神经之间存在紧密的双向交互作用［24］，包括两者解剖结构、启动信号及脱颗粒、颗粒重组周期等。

综上所述，由于自然环境的日趋恶化，皮肤的屏障功能越来越受到专家学者的关注，本文着重介绍构成皮肤免疫屏障的几种主要免疫细胞，分别概述其在免疫反应中的作用机制及相互作用关系，但至今这些细胞的作用机制仍尚未完全阐明，需要我们深入研究。

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