腹膜腔細胞的免疫特性及功能研究進展

劉志剛，張萬華 綜述，劉 霆 審校

(四川大學(xué)華西醫(yī)院血液科/華西血液病研究室,成都 610041)

腹膜腔是由臟腹膜和壁腹膜組成的一個含有少量液體的腔隙，面積與皮膚差不多，是人體最大的漿膜腔。男性腹膜腔是密閉的，而女性因在輸卵管開口處僅有一層單一的上皮細胞，屬于半封閉狀態(tài)[1]。正常生理條件下人體腹膜腔內(nèi)大約有5～20 mL液體[1]。腹膜腔液體中含大量的免疫細胞，包括巨噬細胞、T細胞、B細胞和肥大細胞等。腹膜腔細胞中，約40%為CD19+的B淋巴細胞，其余為非B細胞；在非B細胞中，絕大多數(shù)是表達CD11b和F4/80的巨噬細胞，剩余為少量樹突狀細胞(DC)、自然殺傷(NK)細胞、肥大細胞等[2]。關(guān)于腹膜腔細胞中最主要的巨噬細胞和B細胞的主要特性和功能在近年有了更深入的了解，本文就此進行相關(guān)文獻綜述和復(fù)習(xí)。

1 腹膜腔巨噬細胞

腹膜腔巨噬細胞的來源和特性與骨髓單核細胞來源的巨噬細胞有著明顯的不同。在C57BL/6、BABL/c等多個系列的小鼠腹膜腔內(nèi)發(fā)現(xiàn)有兩群不同的巨噬細胞，大多數(shù)為高表達F4/80(F4/80hi)、低表達主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ(MHC-Ⅱ)的大腹膜腔巨噬細胞，少部分為低表達F4/80(F4/80low)、高表達MHC-Ⅱ的小腹膜腔巨噬細胞[2]。F4/80hi大腹膜腔巨噬細胞具有巨噬細胞的形態(tài)學(xué)特征，如大量的胞漿空泡，同時具有很高的吞噬活性，其發(fā)展和數(shù)量的維持依賴于克隆性刺激因子受體(CSF-1R)信號通路[3]。這些細胞同時還表達CD64(IgG的高親和力受體)和Mer酪氨酸激酶(MerTK)，這是目前用來鑒別組織巨噬細胞的特異性標記。不表達CSF-1R的F4/80lowMHC-Ⅱ+的小腹腔巨噬細胞，實際上是傳統(tǒng)DC，它們由依賴趨化因子受體-2(CCR-2)的前體細胞進展而來，其發(fā)展需要FMS樣酪氨酸激酶3配體(Flt3L)信號途徑，依據(jù)表達CD103和CD11b的不同分化成DC1和DC2兩個亞群[4]。除了上述幾個標記外，還有一些新的標記也被用來鑒別腹膜腔巨噬細胞。其中大腹膜腔巨噬細胞的一個獨特標記是CD102細胞間黏附分子(intercellular adhesion molecule 2,ICAM2)[5]；另外，大部分大腹膜腔巨噬細胞也表達Tim4，一個可以識別凋亡細胞表面磷脂酰絲氨酸的吞噬受體，主要作用是吞噬凋亡細胞和促進細胞衰老[6]。

近年逐漸認識到組織巨噬細胞不來源于血液中的單核細胞，而主要來源于卵黃囊間質(zhì)或胎肝的前體細胞[7]。這些前體細胞在發(fā)育過程中定位于不同組織，如腹膜腔(主要是大腹膜腔巨噬細胞)、胸膜腔等，在生理條件下，甚至有炎癥時，可以維持自我更新和長期生存[8]。小腹膜腔巨噬細胞主要來源于骨髓細胞和單核細胞且其壽命較短，生理狀態(tài)下腹膜腔內(nèi)只維持極少的數(shù)量，局部炎癥時可以大量從血液單核細胞中募集[8]。在合適的條件下，小腹膜腔巨噬細胞可以成熟分化為大腹膜腔巨噬細胞[9]。

轉(zhuǎn)錄因子GATA6是調(diào)控大腹膜腔巨噬細胞分化的關(guān)鍵因子，在GATA6缺陷小鼠中，大腹膜腔巨噬細胞數(shù)量顯著減少。GATA6缺陷同樣也影響其存活、增生及功能[5]。輔助性T2(Th2)細胞產(chǎn)生的細胞因子白細胞介素-4(IL-4)也可以促進大腹膜腔巨噬細胞的增生，并受到局部集落刺激因子-1(CSF-1)水平的影響，IL-4信號通路是CSF1通路的一個替代途徑，可以維持大腹膜腔巨噬細胞的增生，但不招募單核細胞聚集和增生[10]。腹膜腔中的大網(wǎng)膜對腹膜腔巨噬細胞的數(shù)量和功能也有重要影響。通過染色標記發(fā)現(xiàn)大腹膜腔巨噬細胞可以在大網(wǎng)膜和腹膜腔之間自由穿梭。而切除大網(wǎng)膜后可導(dǎo)致大腹膜腔巨噬細胞數(shù)量的減少。大網(wǎng)膜細胞也可以產(chǎn)生腹膜腔巨噬細胞，同時大網(wǎng)膜細胞含有豐富的CSF-1和維A酸，通過誘導(dǎo)GATA6促進大腹膜腔巨噬細胞的增生[5]。

由于上述獨特的細胞標記、來源和細胞調(diào)控機制，提示大腹膜腔巨噬細胞可能有著獨特的細胞功能。大腹膜腔巨噬細胞表達一系列吞噬受體，包括Tim4、MerTK和CD36，具有很強的吞噬活性，其首要的功能就是吞噬和清除凋亡及衰老的細胞[11]，在炎癥后期主要是組織修復(fù)和免疫調(diào)控作用[12]。大腹膜腔巨噬細胞同時高表達趨化因子13(CXCL13)，是趨化因子受體5(CXCR5)的配體，而CXCR5在腹膜腔B1細胞上高表達，有助于B1細胞歸巢至腹膜腔。小腹膜腔巨噬細胞在維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定方面的功能尚不清楚。與大腹膜腔巨噬細胞不同，它們很少吞噬凋亡細胞，但可以識別病原微生物釋放的脂多糖(LPS)并吞噬它們，在炎癥早期發(fā)揮重要的作用[8]。由于其表達MHC-Ⅱ分子和共刺激分子，小腹膜腔巨噬細胞還具有抗原呈遞功能并可以活化T細胞[8]。

在各種炎癥狀態(tài)或非生理條件下，如在腹膜炎、胰腺炎、腹膜腔手術(shù)后或腹膜腔腫瘤情況下，腹膜腔巨噬細胞的功能和作用也會發(fā)生改變。在最常用的巰基乙酸鹽、酵母多糖或脂多糖誘導(dǎo)的無菌性腹膜炎動物模型中最常見的一個特征是具有促炎特性的小腹膜腔巨噬細胞的大量聚集，在CCR2細胞因子受體缺失的CCR2-/-轉(zhuǎn)基因小鼠中則沒有這種聚集，提示這些小腹膜腔巨噬細胞主要來源于單核細胞。另外一個顯著特征是在這些炎癥模型的早期，大腹膜腔巨噬細胞數(shù)量快速下降，被稱作大腹膜腔巨噬細胞消失反應(yīng)(MDR)，而且大腹膜腔巨噬細胞下降的程度取決于動物模型中炎癥刺激劑使用的劑量[13]。導(dǎo)致MRD的具體機制目前尚不清楚。在肝臟感染的模型中發(fā)現(xiàn)早期局部巨噬細胞的消失有助于在感染部位募集其他免疫效應(yīng)細胞[14]。推測在炎癥早期組織巨噬細胞的消失使其他免疫細胞，如單核細胞、M1型巨噬細胞等在炎癥部位聚集而吞噬和清除各種病原菌或致炎物質(zhì)，隨后組織巨噬細胞水平恢復(fù)，發(fā)揮抗炎和修復(fù)作用，限制炎癥進一步擴大。大腹膜腔巨噬細胞的快速大量恢復(fù)依賴于CSF-1途徑，而恢復(fù)的程度則取決于炎癥刺激的強度[12]?；謴?fù)的大腹膜腔巨噬細胞具有自我維持和更新的能力，而在炎癥早期大量出現(xiàn)的小腹膜腔巨噬細胞則大部分凋亡，只有小部分在腹膜腔內(nèi)與大腹膜腔巨噬細胞共存達數(shù)周以上。

但在絲蟲感染時，腹膜腔巨噬細胞并沒有MDR現(xiàn)象，表現(xiàn)為大腹膜腔巨噬細胞持續(xù)增殖[10]，這種情況下巨噬細胞增生主要依賴于IL-4。IL-4在刺激大腹膜腔巨噬細胞增殖時需要補體成分，尤其是C1q的參與，但胸膜腔的巨噬細胞在IL-4刺激增生時則不需要C1q參與[15]。這些結(jié)果提示不同部位、不同炎癥刺激條件下的巨噬細胞的增生和反應(yīng)機制可能不完全相同，這些動物模型的結(jié)果對臨床應(yīng)用有提示作用，但并不能完全模擬臨床的真實過程。

巨噬細胞是凋亡和壞死細胞的主要清理者。腹膜腔B細胞和大腹膜腔巨噬細胞產(chǎn)生大量的免疫調(diào)節(jié)因子如IL-10和轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)，使炎癥性巨噬細胞轉(zhuǎn)化為抗炎特性。凋亡細胞釋放的可溶性分子，如腺苷三磷酸(ATP)和它的代謝生物腺苷二磷酸(ADP)、腺苷等，可以活化巨噬細胞表面的腺苷受體A2a等實現(xiàn)凋亡細胞對巨噬細胞的免疫調(diào)節(jié)作用[15]。巨噬細胞表面CD73可以催化ATP向腺苷轉(zhuǎn)化[15]。腹膜腔F4/80hi大腹膜腔巨噬細胞通過表面的Tim受體還可以直接識別凋亡細胞表面的磷脂酰絲氨酸而吞噬凋亡細胞[5]。吞噬凋亡細胞可以阻止凋亡細胞進一步產(chǎn)生各種促炎因子，如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)，限制炎癥無限擴大[15]。腹膜炎時大腹膜腔巨噬細胞還可以通過分泌TGF-β促進T細胞叉頭蛋白3(Foxp3)表達增加，誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)的擴增。上述機制可以使大腹膜腔巨噬細胞安全有效地吞噬炎癥時壞死和凋亡的細胞，同時分泌免疫調(diào)節(jié)因子，控制炎癥并促進組織修復(fù)。

除了在腹膜炎時發(fā)揮抗炎和修復(fù)作用，大腹膜腔巨噬細胞在其他臨近器官或組織發(fā)生炎癥時也可以發(fā)揮炎癥和免疫調(diào)節(jié)作用。在腸道多形螺旋線蟲感染時，可以出現(xiàn)腹膜腔F4/80hi大腹膜腔巨噬細胞的增生和活性增加[10]。臨近器官炎癥時出現(xiàn)腹膜腔巨噬細胞數(shù)量和活性增加的機制尚不清楚。在三硝基苯磺酸鹽誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠模型中，給予IL-33處理過的腹膜腔巨噬細胞可以顯著減輕結(jié)腸炎的癥狀，IL-33可以恢復(fù)腸道杯狀細胞的數(shù)量，促進M1型巨噬細胞向M2型巨噬細胞轉(zhuǎn)化[16]。周圍器官有炎癥時可以影響腹膜腔巨噬細胞的數(shù)量和活性，但其是否能穿過腹膜進入臨近器官或組織發(fā)揮抗炎和修復(fù)作用尚不清楚。在最近的一項在肝臟誘導(dǎo)出無菌性損傷的研究中，大腹膜腔巨噬細胞以依賴CD44的方式穿過腹膜，在肝臟中受損的部位聚集，并發(fā)揮修復(fù)作用；使用氯磷酸鹽消除腹膜腔細胞后則沒有看到這種現(xiàn)象[17]。

腹膜腔巨噬細胞具有明顯的抗炎、免疫調(diào)節(jié)和組織修復(fù)作用，但在某些特殊條件下，腹膜腔巨噬細胞的這些作用則對機體不利。腹部手術(shù)后的腹膜腔粘連與腹膜腔巨噬細胞密不可分，清除腹膜腔巨噬胞后腹膜腔粘連明顯減輕[18]。腹膜腔巨噬細胞致腹膜腔黏連的作用可能與其分泌的表皮生長因子有關(guān)[18]。腹膜腔也是上皮細胞腫瘤，如卵巢癌、結(jié)腸癌、胃癌等常見的轉(zhuǎn)移部位[1]，腹膜腔巨噬細胞可以促進腫瘤細胞的生長和轉(zhuǎn)移，抑制NK/T細胞對腫瘤細胞的攻擊和殺傷[19]。在腹膜間皮瘤和卵巢癌[20]的動物模型中，使用氯磷酸鹽腹膜腔清除巨噬細胞后可以減輕腫瘤負荷和腫瘤轉(zhuǎn)移，提示腹膜腔巨噬細胞可以促進腫瘤生成。

綜上研究結(jié)果提示腹膜腔巨噬細胞是一群異質(zhì)性細胞，以大腹膜腔巨噬細胞為主，主要生理作用是維持組織穩(wěn)態(tài)；在炎癥或病理條件下通過多種方式發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)和組織修復(fù)作用；但也會因為抑制細胞功能而增加部分腫瘤負荷和轉(zhuǎn)移概率。

2 腹膜腔B細胞

在腹膜腔細胞中，腹膜腔B細胞占腹膜腔所有有核細胞的40%左右[2]。使用CD5和CD11b兩種流式抗體，可將腹膜腔B細胞分成3個亞群，CD5+CD11b+的B1a細胞，CD5-CD11b+的B1b細胞，CD5-CD11b-的B2細胞[20]。在這些細胞亞群中，最常見的是B1a和B1b細胞，B2細胞只占極少的比例[21]。腹膜腔B1細胞的最大特征是在受到外界抗原刺激或各種細胞及細胞因子作用時可以產(chǎn)生大量IL-10，因此也被命名為B10細胞[22]。腹膜腔B1細胞與腹膜腔巨噬細胞最大的不同在于腹膜腔B1細胞不像腹膜腔巨噬細胞那樣具有獨特的來源和復(fù)雜的功能，腹膜腔B1細胞在腹膜腔中的定位和發(fā)展不依賴于胎肝或骨髓前體細胞，不依賴于T細胞或腸道共生菌，腹膜腔B1細胞只是B細胞的一個亞群，分泌IL-10是這群細胞的特性，解剖定位并不代表其功能的獨特性[21]。腹膜腔B1細胞和脾B1細胞、腹膜腔淋巴B1細胞在功能上沒有區(qū)別，都是在受到刺激和活化后產(chǎn)生IL-10；腹膜腔B1細胞絕對數(shù)量雖少，但濃度卻比在其他組織中高10倍以上，同樣可以產(chǎn)生大量的IL-10，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[22]。

IL-10是一個具有抗炎作用的強力免疫調(diào)節(jié)劑。在自身免疫或感染等條件下，B1細胞通過同源性CD4+T細胞和IL-21受體信號相互作用，誘導(dǎo)B1細胞成為分泌IL-10的B1效應(yīng)細胞[23]。B1細胞活化后產(chǎn)生的IL-10可以抑制產(chǎn)生促炎因子干擾素-γ(IFN-γ)和TNF-α的CD4+T細胞，抑制單核細胞和被DC活化的T細胞，從而減少IFN-γ、IL-17和TNF-α的產(chǎn)生[24]。IL-10可以增加Foxp3表達，從而增加Treg的數(shù)量，其還可以促使巨噬細胞和T細胞產(chǎn)生更多的IL-10而進一步發(fā)揮免疫調(diào)控作用[25]。

當(dāng)IL-10分泌減少或缺乏時，可出現(xiàn)體內(nèi)各種免疫紊亂和自身免疫相關(guān)性疾病。在潰瘍性結(jié)腸炎的動物模型中，輸入腹膜腔B1細胞后產(chǎn)生的IL-10可以顯著減輕結(jié)腸炎的嚴重程度[21]。腹膜腔B1細胞在減輕結(jié)腸炎的同時也減少腹膜腔和腸系膜淋巴結(jié)中活化的CD4+T細胞的數(shù)量，減少IFN-γ的產(chǎn)生。同時減少Th17細胞的數(shù)量和其募集中性粒細胞到腹膜腔的作用和功能[21]。在CD22缺陷造成的皮膚接觸高敏反應(yīng)小鼠模型中，給予腹膜腔B1細胞可以明顯糾正這種高敏反應(yīng)，但給予IL-10抗體后又會再次出現(xiàn)皮膚的高敏反應(yīng)[26]。腹膜腔B1細胞在其他一些疾病的動物模型中，如系統(tǒng)性紅斑狼瘡、炎性腸病(IBD)[27]，也通過輸入IL-10顯示出良好的治療作用。

除了產(chǎn)生IL-10發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用外，腹膜腔B1細胞也可以產(chǎn)生豐富的天然IgM抗體，在各種病原入侵的早期發(fā)揮重要的保護作用[28]。同時大腹膜腔巨噬細胞活化時產(chǎn)生的TGF-β還可以使腹膜腔B1細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生IgA抗體進一步保護腸道[5]。腹膜腔B1細胞上高表達CXCR5，其配體是CXCL13，在F4/80hi大腹膜腔巨噬細胞表面上高表達，兩者的相互作用有助于在炎癥時招募B1細胞歸巢至腹膜腔。大網(wǎng)膜在腹膜腔局部分泌的維A酸也可以誘導(dǎo)腹膜腔B1細胞表達腸道歸巢分子，如CCR9，使腹膜腔B1細胞遷移至腸道固有層分泌IgA[29]。在一些特殊條件下，腹膜腔B1細胞也可以通過Toll樣受體(TLRs)遷移至外周組織中或腸道引流淋巴結(jié)中發(fā)揮保護和免疫調(diào)節(jié)作用。

總之，腹膜腔細胞中主要成分是腹膜腔巨噬細胞和腹膜腔B細胞，兩者來源不同，在功能上既有交叉，又有區(qū)別，兩者之間有相互影響和作用，在機體保護、免疫調(diào)節(jié)方面發(fā)揮重要作用。多個動物實驗證實兩種單獨細胞或完整的腹膜腔沖洗細胞在自身免疫性疾病、腸道炎癥和損傷甚至移植物抗宿主病(GVHD)的預(yù)防上有治療和緩解作用，主要通過釋放細胞因子和調(diào)節(jié)免疫細胞功能。由于腹膜腔細胞成分的復(fù)雜性，腹膜腔內(nèi)的大腹膜腔巨噬細胞、小腹膜腔巨噬細胞和腹膜腔B細胞之間復(fù)雜的相互作用和調(diào)控機制，目前仍不完全清楚，還需要進一步深入研究，開發(fā)和驗證腹膜腔細胞對多種疾病的治療作用。