γδT细胞与HIV-1相互作用与免疫机制分析

　　1前言
　　
　　γδT细胞是表达γ和δ链的一群T细胞，是天然免疫的重要组成部分，在抗人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）感染中发挥重要作用。本文将从γδT细胞的特点，γδT细胞的激活与增殖、γδT细胞与HIV-1相互作用以及相应的免疫机制几个部分进行阐述。
　　
　　2γδT细胞的特点T细胞依据其细胞受体（Tcellreceptor,TCR）组成的不同，分为αβT细胞与γδT细胞。与αβT细胞相同，γδT细胞也起源于胸腺CD4-CD8-细胞，逐渐移位到外周组织器官进行发育[1-4].但γδT细胞的分化比较简单，大多数不表达CD4和CD8,其表面标志主要包括CD2、CD3、CD16、CD25、CD27、CD45等，并表达与微生物感染相关的Toll样受体[5].

　　γδT细胞有天然免疫细胞αβT细胞（αβCD4Th1,Th2以及αβCD8CTL）、自然杀伤细胞（NK）及树突状细胞（DC）的部分特性，具有免疫杀伤、免疫调节以及杀细胞毒作用[6],在机体抗感染免疫、抗肿瘤免疫以及自身免疫等疾病发生中均扮演了重要的角色。此外，尽管γδT细胞不能识别主要组织相容性复合物（major his to compatibility complex,MHC）,γδT细胞依然具有抗原递呈功能。不同于αβT细胞，γδT细胞不需要抗原递呈细胞对抗原进行处理和递呈，而是通过特定的受体，识别微生物的磷酸化代谢产物、脂质抗原、非肽类抗原等一些非常常见的抗原配体，直接发挥杀伤作用，并且分泌各类的细胞因子，协同抗原呈递细胞，引起获得性免疫反应[7].这些现象提示γδT细胞在抗感染时比αβT细胞较早的发挥防御作用。故γδT细胞是既具有天然免疫，又具有获得性免疫特性的细胞[8],被认为是天然免疫和获得性免疫的桥梁。

　　根据δ链的亚型，人类的γδT细胞可分为两大亚群：Vδ1T细胞亚群和Vδ2T细胞亚群[9].

　　Vδ1T细胞亚群集中分布于上皮组织中，是小肠上皮内淋巴细胞（intestineintraepitheliallymphocytes,iIELS）的重要组成部分，在皮肤和黏膜相关淋巴组织（mucosalassociatedlymphoidtissue,MALT）中可占T细胞总数的50%,占外周血中γδT细胞总数的20%.

　　Vδ2T细胞亚群主要分布在外周血中，通常情况下，Vδ2T细胞是外周血中主要的γδT细胞亚型，占外周血的T淋巴细胞的1%-10%[10],占成人外周血中γδT细胞的50%-90%[11].绝大多数的人类Vδ2T细胞的γ链是γ9链，大多数Vδ2T细胞即为Vγ9Vδ2T细胞（按照系统命名法，Vγ9Vδ2T细胞也被称为Vγ2Vδ2T细胞）[12-15].

　　当发生特定病原生物感染时，Vγ2Vδ2T细胞的数量能达到血液中白细胞总量的一半以上[16].

　　3γδT细胞的激活与增殖Vδ1T细胞广泛存在于黏膜组织中，参与呼吸道、肠道的黏膜免疫，其杀细胞毒作用较小，主要通过产生各种细胞因子发挥早期免疫防御作用。目前尚未明确激活Vδ1T细胞的特异性抗原。有报道认为，白念珠是Vδ1T细胞特异性抗原[17],但是这一说法并未被广泛接受。缺乏该研究的基础，将阻碍我们对Vδ1T细胞的研究进展，我们也因此无法设计基于Vδ1T细胞的免疫治疗方案。故仍需要做许多相关的工作去探索特异性激活Vδ1T细胞的抗原。

　　Vδ2T细胞免疫应答包括机体自身或者由病原体来源的小分子引起的细胞激活以及细胞增殖，并由此产生大量具有多功能性的效应细胞。

　　Vδ2T细胞具有显著的杀细胞毒性作用，并对微生物重复感染有记忆反应功能[18,19].

　　Vδ2T细胞主要通过γδTCR与异戊烯焦磷酸单酯（isopentenylpyrophos-phate,IPP）结合而被激活发挥功能。

　　IPP是一种较常见的磷酸类抗原，为真核细胞中甲羟戊酸-胆固醇代谢途径的中间产物，是识别病变细胞或感染细胞释放的预警信号[20].因此，IPP类似物可刺激Vδ2T细胞扩增，并特异性地激活Vδ2T细胞，使Vδ2T细胞亚群转变为以效应记忆型功能为主[18,19].激活的Vδ2T细胞可以产生白介素17（IL-17）、IL-22、γ干扰素（IFN-γ）（图1），肿瘤坏死因子（TNF）和Th1型细胞因子。

　　Th1型细胞因子能促进抗原特异性αβT细胞参与获得性免疫反应，诱导DC成熟和活化。近年研究发现，相对于IPP,双磷酸盐类药物诸如唑来膦酸（zoledronicacid,ZA）扩增Vδ2T细胞的效率更高，需要的时间更短，且所获的细胞数量及纯度均较高[21,22].但这个增殖过程依赖于呈IL-2,ZA与IL-2联合在体外诱导的Vδ2T细胞更适于临床治疗。

　　4HIV-1感染对γδT细胞的调控以及免疫机制在健康的北美以及欧洲人群中，外周血中Vδ2T细胞与Vδ1T细胞的比例为10∶3[24].正常生理条件下，γδT细胞通过与NK细胞、αβT细胞竞争建立自身稳态，避免过度扩增与活化[25].而HIV-1感染能改变Vδ1T细胞以及Vδ2T细胞亚群的数量，导致外周血中Vδ2/Vδ1比例的倒置[26].在SIV感染猕猴的模型研究中也确认艾滋病毒导致Vδ2/Vδ1比例的倒置的现象，并提出由于肠道微生物位移刺激了Vδ1T细胞数量的增加，是导致比例倒置的其中一个原因[27].

　　文献报道，HIV-1感染者外周血Vδ1T细胞的数量随着病程的发展而增加[28].

　　HIV-1感染不能特异性诱导扩增Vδ1T细胞，促进其数量的增加，但是机体会因HIV-1感染释放趋化因子，吸引Vδ1T细胞从机体各组织中渗透到外周血中[29].

　　Vδ2T细胞被认为在HIV-1感染的早期就开始减少，其数量以及功能作用随着HIV-1疾病进展而持续下降[26].Li等通过对因血污染感染HIV-1的146例中国病人的研究发现，Vδ2T细胞数量与病毒呈显著负相关，而与CD4T细胞数量呈正相关[30].由于超过99%的外周血Vδ2T细胞是CD4阴性细胞，Vδ2T细胞并不被HIV-1感染。尽管有报道认为HIV-1能感染γδT细胞[31],但是这一结论并未被广泛接受。因此，Vδ2T的减少不是由于其自身被病毒感染导致的。

　　大量证据表明，HIV-1包膜糖蛋白（gp120）能够造成神经元细胞[32],心肌细胞[33],肝细胞[34],近端肾小管细胞[35],肺内皮细胞[36]以及血管内皮细胞[37]等CD4阴性的细胞凋亡。而HIV-1正是通过同样的策略，导致Vδ2T细胞数量的减少，无论是游离的还是膜上表达R5嗜性的HIV-1gp120都能显著的杀死Vδ2细胞[38].

　　Vδ2T细胞能表达CCR5受体和整联蛋白α4β7[38].趋化因子受体CCR5能够与HIV-1gp120的V3环区域结合。在激活的Vδ2T细胞中，CCR5具有很高的表达量，平均每个细胞表面有60000个CCR5受体，比激活的CD4细胞表面CCR5受体高10倍[38].虽然HIV-1gp120与CD4结合能够增加gp120与CCR5相互作用的效率，但是CD4并不是gp120结合CCR5所必须的[39,40].

　　Vδ2T细胞表达整联蛋白α4β7与CCR5在Vδ2T细胞表面的物理距离很近，α4β7不仅能与gp120V2环结合，也能促进CCR5与HIV-1gp120结合[41].早期的研究表明，CCR5,Fas以及caspase8参与HIV-1gp120介导的CD4细胞死亡[42].Li等发现gp120通过CCR5受体激活p38激酶通路，导致了Vδ2T细胞死亡[38].但是阻断Fas并不能抑制gp120诱导的细胞死亡，gp120也不会改变Vδ2T细胞中Fas或者FasL的表达。多个研究团队证实，在p38MAPK参与下，gp120通过CCR5受体激活p38激酶通路，这一现象依赖于Fas的半胱氨基酸蛋白酶激活[43].

　　国内外的研究团队也研究了HIV-1gp120对Vδ1细胞的作用。Glatzel等确定Vδ1细胞不表达CCR5受体[44].然而，这一类细胞能表达丰富的整联蛋白α4β7,为gp120结合提供的充足的靶点[45].HIV-1gp120能够与Vδ1T细胞结合，但不能有效的激活p38/caspase信号通路，更不会引起细胞的死亡[45].这些证据证明，在整联蛋白α4β7参与下，HIV-1gp120通过直接结合Vδ2T细胞CCR5受体，激活p38激酶通路，这是导致Vδ2T细胞死亡的一个机制。仅仅通过结合整联蛋白α4β7,HIV-1gp120并不能导致细胞的死亡。

　　HIV-1gp120介导的Vδ2T细胞清除与HIV-1感染病程进展的临床现象一致。当病毒大量复制时，循环系统中会出现大量的HIV-1gp120.在这种情况下，机体无法及时产生足够的中和抗体，去有效地阻止HIV-1gp120结合Vδ2T细胞，导致Vδ2T细胞死亡[46].当HIV-1患者接受了高效抗反转录病毒治疗（highlyactivateantiretroviraltherapy,HAART），体内病毒血症得到控制后，Vδ2T细胞数量和Vδ2/Vδ11[47].在SIV感染猕猴的模型研究中，使用重组的HIV/SIVgp120疫苗，能够提高恒河猴清除甚至完全清除SHIV的能力，最终达到免疫保护的作用[48].这些证据表明HIV-1通过毒血症影响γδT细胞，提示清除机体内Vδ2T细胞可能是HIV-1在感染初期免疫逃逸的策略之一，目的是迅速降低功能性T细胞的数量，瓦解天然免疫系统。

　　除了影响Vδ2T细胞的数量，HIV-1感染还能影响Vδ2T细胞的功能。研究发现，在健康人体内，Vδ2T细胞具有对双膦酸盐类抗原免疫应答的能力，而HIV-1感染者体内的Vδ2T细胞丧失这种能力[49],无法扩增也无功能性反应，丧失分泌IFN-γ、TNF-α以及表达IL-2受体的能力[50].这种现象在HIV-1感染者体内广泛存在[30,51,52].即使CD4T细胞数量在正常范围内，HIV-1感染者体内Vδ2T细胞对双膦酸盐类抗原的应答作用依然会随着HIV-1感染而减弱[49],这说明Vδ2T细胞的功能性在HIV-1感染早期即开始丧失。双膦酸盐类抗原需要Vγ2Jγ1.2T细胞受体的重排参与应答，但这种受体在HIV-1感染中即清除[53].因此，Vδ2T细胞丧失对双膦酸盐抗原的应答作用，是艾滋病疾病发展的一个标志。

　　5Vδ2T细胞在抗HIV-1感染中的作用有关Vδ2T细胞调控天然免疫功能的研究显示，Vδ2T细胞与DC细胞是相互依赖的关系，DC细胞能激活Vδ2T细胞，增强Vδ2T细胞产生Th1以及Th2细胞因子的能力，而Vδ2T细胞能促进DC细胞成熟[54].

　　Vδ2T细胞与NK细胞之间也存在互惠互利的关系，Vδ2T细胞通过共刺激物分子CD137与NK细胞联系[55].当使用移除Vδ2T细胞的PBMC去激活NK细胞，Maniar发现NK1的细胞毒效力减弱，Vδ2T-NK细胞之间的接触能够增强NK细胞作为效应细胞，消除抗原递呈DC细胞以及减少炎症反应的作用[55].在艾滋病患者中，Vδ2T细胞水平大幅度下降，会造成NK细胞功能的缺失.

　　提高趋化因子和细胞因子表达水平也是Vδ2T细胞的免疫调节功能的一部分。磷酸抗原能够刺激Vδ2T细胞产生包括TNF-α和IFN-γ在内的Ⅰ型细胞因子[57].这些细胞因子能够趋向Th1型免疫反应，增加机体控制病毒感染的能力。

　　Tikhonov等发现，Vδ2T细胞的细胞质颗粒中含有趋化因子CCL-5（RANTES）[58].在抗原的刺激下，Vδ2T细胞会快速释放细胞质颗粒中的CCL-5,省却了从高表达该基因、翻译到进行蛋白质合成的时间。CCL-5能够与CCR5结合，阻碍HIV-1进入宿主细胞[59].由磷酸抗原激活的Vδ2T细胞能够快速诱导诸如MIP-1α和MIP-1β的C-C细胞因子[60].此外，磷酸抗原激活的Vδ2T细胞能产生可溶性因子，抑制CXCR-4嗜性的病毒复制[61].清除Vδ2T细胞会导致这些与抑制HIV-1感染的细胞因子、趋化因子表达下降。通过杀细胞毒作用杀伤HIV-1感染的细胞，是Vδ2T细胞抑制HIV-1的重要效应功能。尽管体外实验表明，Vδ2T细胞具有针对HIV-1感染CD4T细胞的杀细胞毒作用[62,63],但尚不清楚Vδ2T细胞在体内是否也具有这样的功能。

　　6展望作为天然免疫的重要细胞，γδT细胞在抗HIV-1感染中发挥不可忽略的作用。尽管已对HIV-1和γδT细胞的相互作用及机制做了大量的研究工作，但还有诸多有待解答的疑问。这些疑问包括HIV-1感染早期如何清除Vγ2Jγ1.2T细胞；如何恢复HIV-1感染者或者艾滋病患者体内残留的Vδ2T细胞的数量和功能等。这些问题的解答将有助于进一步了解艾滋病的发病机制，研发以γδT细胞为基础的HIV-1免疫治疗和疫苗。