董明王欣



转化生长因子－β在器官移植中作用的研究进展

董明王欣

【摘要】转化生长因子－β（transforming growth factor－β，TGF－β）超家族是一类经典的动物蛋白，作用于组织分化、生长发育以及免疫系统。其通过对一系列免疫细胞的调控，介导抗炎性反应，在动物移植模型中，发挥诱导免疫耐受的作用。TGF－β诱导免疫耐受的核心源于其诱导Foxp3以及对CD4(＋)T细胞的调节能力。与此同时，TGF－β与一些炎性细胞因子，例如IL－6，IL－1共同驱动Th17的分化，发生免疫排斥，伴随着其他一些信号通路的激活，导致移植器官发生纤维化，影响移植器官的存活。因此，TGF－β在器官移植的作用具有其“两面性”。

【关键词】转化生长因子－β；器官移植；免疫耐受；器官纤维化；移植排斥反应

转化生长因子－β（transforming growth factor－β，TGF－β）属于一组新近发现的调节细胞生长和分化的TGF－β超家族。TGF－β能使正常的成纤维细胞表型发生转化，后来逐渐发现，在生长发育和免疫等诸多病理生理过程中，TGF－β均发挥着重要的作用。在哺乳动物中，存在着3种异构体，分别被TGF－β1，TGF－β2和TGF－β3三种不同的基因编码。其中，TGF－β1主要在免疫系统中发挥作用，并且在维持自体免疫耐受中发挥核心作用。早期研究［1，2］证明，TGF－β1能够使小鼠产生早发性多器官免疫病理改变。TGF－β的配体家族与丝氨酸／苏氨酸受体激酶结构的Ⅰ型和Ⅱ型受体在细胞表面结合，启动多种生理过程，包括胚胎发育、免疫、血管生成及创面愈合等［3］。TGF－β家族同系物参与多种病理生理过程，同时在免疫功能的调控中发挥着重要的作用［4］。在许多动物模型中，TGF－β介导的免疫调节，特别是调节性T细胞（regulatory T cell，Treg）在促进免疫耐受和移植物存活中发挥重要作用［5］。然而其不利的一面则主要是增加肌成纤维细胞的分化，从而导致移植器官间质纤维化，最终使移植器官失去功能，影响预后。本文就TGF－β在器官移植中的作用的研究进展作一综述。

1　TFG－β与免疫耐受

TGF－β是一类作用较广泛的免疫抑制细胞因子，例如在呼吸系统中发挥作用，阻断过敏性炎症［6］。其对T细胞的影响则更为重要，特别是可以刺激幼稚CD4＋T细胞分化为Foxp3＋Treg，从而抑制T细胞的活性和增殖［7］。表达转录因子Foxp3 的CD4＋T细胞可以说是介导外周免疫耐受最重要的细胞类型［8］。Treg分为两种亚型，胸腺来源Treg细胞在离开胸腺前表达Foxp3，独立于TGF－β发挥作用，用于调节自体免疫耐受；相对的，外周型Treg细胞依赖TGF－β信号通路，在耐受性条件下（例如未成熟树突状细胞伴低水平共刺激分子）经抗原刺激由幼稚CD4＋细胞分化而来［9］。在TGF－β诱导Foxp3表达的过程中，T细胞抗原受体发挥了重要的作用，同时TGF－β阻断共刺激受体，阻断抗原提呈，也都促进了Foxp3的表达［10］。近期有研究［11－14］表明，TGF－β可以诱导Foxp3，并调节CD8＋T细胞、γδT细胞等其他表型T细胞以及杀伤细胞，甚至巨噬细胞。这些研究也暗示了会有其他细胞类型参与到TGF－β诱导Foxp3免疫耐受的过程中。同时，TGF－β诱导免疫耐受可能也是有Foxp3依赖或非Foxp3两条途径产生的，尽管后者可能会与Foxp3细胞产生协同作用。例如，TGF－β独立于Foxp3上调CD73的表达，从而上调免疫抑制性分子腺苷表达，以抑制免疫反应［15，16］。还有一些其他类型的T细胞通过释放抑制性的细胞因子，而非Foxp3的表达参与免疫调节，例如IL－35、IL－10诱导调节T细胞［17，18］。尽管这些细胞因子都有很强的免疫调节作用，但TGF－β依旧是调节T细胞最重要的核心因素。

与此同时，TGF－β抑制辅助性T细胞（helper T cell，Th）的分化。而且，TGF－β诱导Foxp3和调节CD4＋T细胞的能力有可能被一些炎性因子，如IFN－γ，IL－4等影响。因此，TGF－β可促进一些促炎性因子如Th9和Th17对CD4＋T细胞的分化。TGFβ与IL－4联合可以诱导Th9细胞产生IL－9，目前这类细胞因子在免疫排斥上的作用尚不是很清楚。然后，有明显证据证明，Th17细胞会参与免疫排斥反应的过程［19，20］。TGF－β和IL－6共同激活Th17的分化，同时转录因子RORγT和STAT3的表达也参与其中。这主要是因为TGF－β同时促进Foxp3和RORγT的表达，而Foxp3拮抗RORγT，IL－6可以抑制Foxp3，从而释放了RORγT。Th17特征的细胞因子是IL－17A，IL－17F和IL－22，而这些促炎性因子构成了移植耐受的一道屏障。近期的研究［21，22］表明，Th17在移植排斥反应中扮演了很重要的角色。但目前尚不清楚Th17本身是否直接参与免疫排斥或者直接构成其中的某一环节。在TGF－β诱导Foxp及Th17的过程中，许多因素共同作用决定二者的平衡，例如IL－1，TNF－α更有利于IL－17A的表达。另外，TGF－β本身的浓度对之也有影响，低浓度有利于Th17的产生，而高浓度TGF－β则促进Foxp3的表达［23］。在临床治疗过程中，维甲酸和mTOR抑制剂则可以协同TGF－β促进Foxp3的表达，从而诱导Treg的分化。尽管维甲酸不能单独促进Foxp3的表达，但可以协同TGF－β与Th17促进Foxp3表达和Treg的分化。与此同时，维甲酸还可以降低Foxp3抑制性因子的敏感性，适用于移植术后大量炎性因子释放的严重炎症反应［24］。免疫抑制剂雷帕霉素抑制Akt－mTOR信号通路，协同TGF－β促进Foxp3的表达以及Treg的分化［25］，从而诱导免疫耐受，保护移植器官长期存活。

2　TGF－β与器官纤维化

纤维化是器官各类慢性疾病的一个主要表现，也是器官功能衰竭最主要的原因。在器官移植术后，移植器官纤维化也常被认为与免疫排斥反应相关。肾间质纤维化是肾移植术后患者长期生存的主要因素，治疗措施主要以免疫抑制剂为主，其发病机理涉及多个方面，包括免疫排斥反应、炎症、缺血再灌注损伤等，而TGF－β在其中扮演着重要的角色。许多免疫细胞如Th17、CD10T细胞、CD3＋T细胞、CD8＋T细胞，细胞因子IL－17、IL－22等与TGF－β相互作用，促使肌成纤维细胞分化，内皮细胞－间充质转化（endothelial－mesenchymal transition，EMT），最终引起肾间质纤维化［26］。闭塞性细支气管炎是肺移植术后最常见的并发症，也是肺移植慢性免疫排斥反应的主要临床表现，极大影响了肺移植生存期。其主要病理表现为小气道进行性纤维化闭塞和炎性细胞浸润。TGF－β在闭塞性细支气管炎患者中呈高表达状态，并参与到气道的纤维化过程当中［27］。

TGF－β通过多种信号通路参与到组织器官纤维化过程中，其中最主要的是TGF－β／Smad信号通路。TGF－β与Ⅱ型TGF－β受体结合，调节下游Smad。Smad家族包括Smad1－8 共8种蛋白，其中Smad1，2，3，5，8为受体激活型，Smad4是共同伴侣型。Smad 6和7为抑制型，具有抑制受体激活型信号转导的作用。TGF－β激活Smad1／5／8，然后活化Smad2／3，与之磷酸化后与Smad4形成三聚体进入细胞核转录激活下游靶基因，从而诱导纤维化的形成［28］。与此同时，TGF－β还可以通过非Smad信号通路促进EMT，从而导致器官纤维化的发生。例如TGF－β－MAPK信号通路通过干扰细胞间的连接，促进心包迁徙，细胞骨架重排，导致EMT，从而促使纤维化的发生［29］。TGF－β还可以通过下调Wnt信号通路拮抗剂DKK1的表达，激活经典的Wnt／β－catenin信号通路来促进纤维化的发生［30］。

3　前景与展望

TGF－β作为一种多功能的细胞因子参与到各项生理功能中，其调控功能范围广，有效性强，成为应用于炎性疾病以及器官移植领域一个强有力的靶点。然而其产生生理效应的多面性使其临床应用依旧面临很多问题。目前，正在研究的应用方式包括抑制炎症，直接体内注射诱导免疫耐受，体外诱导患者Treg表型。其中直接体内注射是效果较差的方式，因为一方面TGF－β诱导纤维化的作用无法从免疫抑制作用分离开，而可能导致预后不良；另一方面，其免疫抑制作用可能会带来感染或者肿瘤的风险［5］。

近年来，以TGF－β为调控核心的“蠕虫免疫”疗法逐渐作为调节炎性疾病的一种方式进入研究者的视野。从安全性上考虑，注入少量活体蠕虫是无害的，目前世界范围内有数百万人存在慢性蠕虫感染，而并未造成健康隐患［31］。然而，调节免疫平衡的机制和致病机理尚不明确，似乎与蠕虫的种类以及宿主的基因型有关，因此还是会存在少数宿主不耐受的情况。尽管如此，28个蠕虫感染治疗的临床试验正在进行并有部分已经完成，实验结果仍面临许多挑战，其诱导免疫耐受的功效还有很多路要走［32］。

联合疗法是近年来快速发展的一项治疗理念，TGF－β协同Treg效应配体共同作用，调控下有细胞分化。例如雷帕霉素协同TGF－β诱导Foxp3表达，使得Treg调节免疫效应强于Th17细胞产生的免疫排斥作用［33］。维甲酸则被认为可以减少炎性因子和共刺激因子对TGF－β诱导Foxp3表达的不利影响［24］。

TGF－β及协同其他方式诱导Treg细胞免疫治疗诱导免疫耐受近年来飞速发展，并且展示出了巨大潜力和良好的疗效，是一项非常吸引人的治疗策略，但是仍有许多问题和障碍摆在我们面前，特别是TGFβ所引起的移植器官纤维化的作用。因此，如何去除TGFβ的“两面性”，增强其诱导免疫耐受，减弱其诱导纤维化的作用将是未来研究的热点，同时也将为器官移植患者带来新的福音。

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（本文编辑：李霦）

检验与临床

继教园地

收稿日期：（2016－01－25）

doi：10.3969／j.issn.1674－7151.2016.01.015

通讯作者：王欣，E－mail：vivianwang1983＠163.com

基金项目：天津市卫生局科技基金（2015KY12，2014KZ127）
作者单位：300052天津市，天津医科大学总医院肺部肿瘤外科（董明）
300134天津市，天津市儿童医院小儿外科（王欣）