CSF的免疫调节作用及其在异基因造血干细胞移植中的应用

1、CSF的免疫调节作用及其在异基因造血干细胞移植中的应用 作者：常英军，赵翔宇，黄晓军 【摘要】 粒细胞集落刺激因子（granuloctye colonystimulating factor，GCSF）在动员造血干细胞的过程中对体内多种免疫细胞的功能具有重要的调节作用，深入认识GCSF的免疫调节作用对于减轻急性移植物抗宿主病（Graftversushost diseases, GVHD）的发生、维持和增强移植物抗白血病（Graftversusleukemia, GVL）效应以及降低造血干细胞移植患者的复发率等具有重要意义。本文就GCSF对外周血及骨髓移植物的免疫调节作用、GCSF的免疫调节作用与

2、AlloHSCT和细胞因子免疫调节作用的研究进行了综述。 【关键词】 粒细胞集落刺激因子 Effect of Granulocyte ColonyStimulating Factor on Immunological Regulation and Its Application in Allogeniec Hematopoietic Stem Cell TransplantationReview Abstract The granulocyte colonystimulating factor (GCSF) plays an important role in regulating fumct

3、ion of immunocytes in process of mobilizating hematopoietic stem cells. The deep understanding of the immunoregulatory effects of GCSF has important significance to improve the outcomes of patients with hematological malignancies after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation, included all

4、eviating acute graftversushost disease, maintaining or enhancing graftversusleukmia effects and decreasing the relapse rates. In this article, the immunoregulatory effect of GCSF on graft of peripheral blood and bone marrow, the immunoregulation of GCSF and allohematopoietic stem cell transplantatio

5、n, as well as the prospective trend of research on immunoregulatory effets of GCSF were reviewed. Key words granulocyte colonystimulating factor; allogeneic hematopoietc stem cell transplantation; immunological regulation J Exp Hematol 2007; 15(5):1121-1125 移植免疫问题是异基因造血干细胞移植（allogeneic hematopoietic

6、 stem cell transplantation, alloHSCT）的核心内容之一，而GVHD和GVL效应又是移植免疫的关键环节1-4。众所周知T细胞活化、增殖、分化在GVHD和GVL效应方面起着重要作用，T细胞功能的发挥又需要抗原递呈细胞（antigenpresenting cells, APC）、黏附分子、共刺激分子以及调节性T细胞（regulatory T cells, Treg）等多种免疫辅助细胞和辅助分子的参与。近年来的研究表明，GCSF可以从T细胞、APC以及调节性T细胞等角度对干细胞移植物的免疫功能进行调节，诱导移植物中的T细胞产生免疫耐受3-8。GCSF在alloHSCT

7、中的应用，不仅扩展了可供选择的干细胞移植物来源、减轻了急性GVHD的发生，而且使GVHD和GVL的分离成为可能，因此对改善alloHSCT患者的预后具有重要意义。 GCSF对外周血移植物的免疫调节 作用GCSF对T细胞的调节作用 健康供者体内应用GCSF可抑制T细胞的异种反应性，使T细胞处于免疫低反应状态，同时通过增加T细胞分泌白细胞介素4（IL4），并降低干扰素（IFN）的分泌水平，促进CD4+ T细胞向Th2极化5,7。体内外实验证实，GCSF直接诱导CD4+和CD8+ T细胞表达GCSF受体，这种表达呈时间依赖性；GCSF重复刺激能维持GCSF受体在CD4+ T细胞上的表达，这可能是GC

8、SF对T细胞免疫调节的重要机制之一3。GCSF可使CD4+ T细胞的GATA3基因表达水平增加7倍以上，GATA3是T细胞特异的转录因子，选择性地表达于Th2细胞，控制Th0细胞向Th2细胞的定向分化。GATA3可与STAT5共同稳定Th2表型。GCSF还可抑制CD4+ T细胞中转录调节复合体ISGF3亚单位/P48的基因表达，P48可与STAT3、STAT2形成转录复合体，后者是IFN信号的重要调节分子。GCSF促使ISGF3亚单位表达下调，抑制IFN的分泌3。GCSF还可直接或间接通过辅助细胞下调CD4+ T细胞上CD5、CD44H以及LFA1等黏附分子和共刺激分子的表达，从而降低T细胞的

9、同种异体反应性。可见，黏附分子不仅在干细胞动员中起作用，而且还参与GCSF的免疫调节过程3,9。 GCSF对APC的调节作用 APC除了递呈抗原在GVHD发生过程中发挥重要作用外，还参与免疫耐受的诱导和维持，其中未成熟的树突状细胞（DC）和浆细胞样DC（DC2）与免疫耐受的关系尤为密切。体内应用GCSF可使外周血移植物中DC2增加5倍左右，DC2可促使Th0细胞向Th2极化，并增强调节性T细胞的调节功能10。业已证实，GCSF通过下调DC上的CD62L和上调CCR7的表达来增加外周血移植物中DC2的数量11。 GCSF的免疫调节作用及其在异基因造血干细胞移植中的应用GCSF动员扩增的粒单核系前

10、体细胞与GVHD的调节有关，这些粒单核系前体细胞在alloHSCT后可分化为MHC+、CD80/CD86+、CD40的APC，过继输注这些未成熟的髓系APC后，该类APC能够以MHC限制方式诱导受者产生抗原特异的、分泌IL10的调节性T细胞，尤其是CD4+CD25+调节性T细胞，进而促进免疫耐受的产生。有趣的是上述粒单核系前体细胞在防止GVHD的同时并不降低GVL效应12。 另外，GCSF动员可显著升高供者血清中IL10和IFN的水平13，并使外周血移植物中的CD14+ 单核细胞的数量增加50倍以上，后者可抑制同种异体抗原诱导的T细胞增殖、干扰或下调CD4+T细胞的CD28信号传导5；GCSF

11、动员的单核细胞分泌高水平的具有免疫调节作用的IL10，并能通过FasFasL途径诱导CD4+ T细胞凋亡进而抑制T细胞的功能；单核细胞来源的巨噬细胞还能干扰T细胞CD3链的表达进一步调节T细胞的功能14。GCSF动员的单核细胞还诱导T细胞表达NKRs，这些NKR+ T细胞对白血病细胞系、实体瘤细胞系以及病人来源的白血病细胞具有潜在的细胞毒活性，提示GCSF动员供者扩增的NKR+ T细胞可作为异基因T细胞用于诱导GVL效应15。将富含IL10和IFN的供者血清与单核细胞共同培养可使后者分化成熟为DC样细胞群，这些DC样细胞低分泌IL12，异体刺激能力弱；将上述细胞群与初始CD4+ T细胞共同培养

12、后，可以产生分泌IL10和（转化生长因子）TGF的、抗原特异的调节性T细胞13。 GCSF对调节性T细胞的作用 在GCSF动员的供者血清存在的条件下，体外用同种异体抗原刺激供者来源的CD4+ T细胞，后者可产生免疫低反应性，并表现为Tr1样功能表型，此类细胞分泌IL10、TGF，并以抗原非依赖的方式抑制自身T细胞的异体增殖反应。GCSF可动员CD4+CD25+FoxP3+ 调节性T细胞和CD4-CD8-TCR+的抑制性T细胞进入外周血。Zou等16发现，CXCR4配基CXCL12/SD1表达的下调可能是CD4+CD25+ 调节性T细胞动员至外周血的重要机制。CD8+CD28- T细胞在供者外周

13、血采集物中的数量也显著增加，CD8+CD28- T细胞表达TCR受体，与Th细胞共同识别表达MHC和MHC类分子的APC，并通过诱导单核细胞和DC的抑制性受体免疫球蛋白样转录子3（ILT3）、ILT4高表达，下调APC上B7、CD40等共刺激分子的表达，导致APC出现免疫耐受，进而抑制Th细胞的活化和增殖2,5。 GCSF对黏附分子和共刺激分子的调节 黏附分子和共刺激分子在T细胞迁移、归巢、黏附、活化、增殖和分化过程中发挥重要作用。Arpinati等10发现，动员的DC2在体外经粒巨噬细胞集落刺激因子、IL3和肿瘤坏死因子（TNF）活化48小时后，共刺激分子CD40、CD80、CD86的表达上

14、调，这些活化的DC2可诱导初始CD4+CD45RA+ T细胞向Th2极化，分泌IL10、IL4等细胞因子。我们发现，GCSF体内应用虽然对外周血采集物T细胞上CD28的表达无影响，却能够下调单核细胞和B细胞上CD80、CD86的表达2；在骨髓则不然，GCSF可同时下调骨髓T细胞上的CD28以及单核细胞、B细胞上的CD80、CD86表达6；可见，共刺激分子信号的减弱是T细胞免疫低反应性的重要机制之一。 值得注意的是白细胞功能相关抗原1（leucocytefunctionassociated antigen1, LFA1)，它不仅作为共刺激分子增强T细胞受体依赖的细胞增殖，而且LFA1还是初始T细

15、胞向外周淋巴组织归巢有关的归巢受体。GCSF体内应用可使外周血采集物中T细胞上的LFA1基因表达下降3倍，由于淋巴细胞归巢的周淋巴器官是其对新抗原致敏的主要场所，并由归巢受体与对应的配基相互作用而启动3。因此，供者T细胞上LFA1的下调剥夺了供者T细胞对宿主抗原的反应能力，减轻了其同种异体反应性。 GCSF对细胞因子的调节 GCSF可下调IL1、IL12、IFN、IL18、TNF以及巨噬细胞趋化蛋白1（MIP1）等的分泌，促进IL4、IL10、TGF以及血清肝细胞生长因子（HGF）的产生，其中IL4和IL10是Th2型细胞因子可防止GVHD的发生，而HGF则是一种血管生成因子，可促进微血管形成

16、，在体内HGF可诱生耐受性DC样细胞17。TGF是重要的免疫负调控因子，它可抑制IL2依赖的T淋巴细胞增殖和成熟，阻止初始T细胞获得效应功能；TGF还可通过CD4+CD25+ 调节性T细胞介导对T细胞的免疫抑制效应，其中CD4+CD25+ 调节性T细胞分泌游离和膜结合型的TGF1是TGF免疫调控机制不可缺少的环节18。 综上所述，GCSF通过直接或间接途径，从基因、mRNA、蛋白质、分子以及细胞等不同水平多层次调节T细胞、APC和调节性T细胞等的功能，由此构成复杂的网络调控并诱导T细胞产生免疫耐受2-8,10-18。最近Vasconcelos等19发现，体内外应用GCSF可诱导产生低密度粒细胞

17、（lowdensity granuloctye，LDG），LDG能显著抑制T细胞分泌IFN，从而阻止急性GVHD的发生；此外，LDG也可作用于肠道微生物群阻止大量肠道细菌的移位，从而抑制GVHD第一阶段的炎症反应。 GCSF对骨髓移植物的免疫调节作用 GCSF体内应用在诱导外周血T细胞产生免疫耐受的同时，也诱导骨髓中的T细胞产生了免疫低反应性，同样可促使骨髓移植物中的Th0细胞向Th2细胞极化，但骨髓采集物中T细胞的免疫反应性更低于外周血采集物中的T细胞，而且骨髓中的Th0细胞更易向Th2方向极化6,8。研究表明，GCSF选择性增加骨髓移植物中的单核细胞、DC2的数量，并下调骨髓中T细胞上CD28和B细胞、单核细胞上的CD80/CD86共刺激分子的表达可能参与骨髓移植物中T细胞免疫低反应性和Th2极化的形成。临床和实验资料表明，GCSF动员的外周血采集物和骨髓采集物在免疫学上的差异是异基因外周血造血干细胞移植（allogeneic peripheral blood stem cell transplantation，alloPBSCT）和GCSF动员的异基因骨髓移植在移植后GVHD发生率和程度的不同的免疫学基础8,20。 GCSF的免疫调节作用与all