Human T Regulatory Cells Can Use the Perforin Pathway to Cause Autologous Target Cell Death

Immunity 21, 589–601, 2004

Speaker : 賴柏吟

Time : 15:10~16:00, 29 Dec 2004

Commentator : 徐麗君 博士

Place : Room 601

Abstract

人類調控T細胞（T regulatory cell, Treg）的主要功能是抑制免疫反應，阻止過敏、過度發炎、建立食物抗原耐受性，以及避免自體免疫疾病發生。目前有數種不同的CD4 調控T細胞已經被鑑定歸類出來，包括CD4^＋CD25^＋天然調控T細胞（natural T reg）以及CD4^＋適應性調控T細胞（adaptive Treg）。⁽¹⁾  穿孔素／顆粒溶解酶（perforin／granzyme）是細胞毒殺性淋巴細胞（CTL）以及天然殺手細胞（NK cell）特有的攻擊武器，在防禦病毒感染和對付癌細胞的時候，這兩種細胞製造並釋放穿孔素／顆粒溶解酶，殺死標的細胞。儘管最近的研究顯示人類CD4^＋ T細胞也會表現穿孔素／顆粒溶解酶，但我們尚不清楚CD4^＋ T細胞表現這些蛋白在功能上有什麼重要性。

既然穿孔素／顆粒溶解酶要執行毒殺功能必須透過細胞與細胞接觸，於是作者想要探究調控T細胞是否會利用這些細胞毒殺顆粒來武裝自己？在本篇論文中，作者證明了天然調控T細胞顯著地表現顆粒溶解酶A，而適應性調控T細胞則顯著地表現顆粒溶解酶B。相同的是，兩種調控T細胞都會使用穿孔素／顆粒溶解酶來促使自體免疫細胞死亡，包括CD4^＋、CD8^＋ T 細胞，CD14^＋單核球以及樹狀細胞（dendritic cell）。⁽²⁾

嗜血淋巴組織細胞瘤疾病（Hemophagocytic lymphohistiocytosis，HLH）的病人缺乏穿孔素或其他相關的胞外分泌蛋白，導致無法停止因感染引發的免疫反應，臨床上出現淋巴浸潤的現象。⁽³⁾ 這項臨床上的證據進一步地暗示，調控T細胞利用穿孔素／顆粒溶解酶來執行抑制免疫反應的功能。

Introduction

調控T細胞的種類：

1.          CD4⁺CD25⁺ natural Treg：利用CTLA-4、GITR或FasL等細胞接觸的方式抑制樹狀細胞，阻止免疫細胞活化。

2.          CD4⁺ adaptive Treg：分成Th3以及Tr1兩種，分泌IL-10或TGF-b等cytokine抑制樹狀細胞，阻止免疫反應。

3.          在Treg缺陷的老鼠可以看到自體免疫疾病（如：第一型糖尿病）、氣喘以及過敏反應。

Result

1.          自週邊血中分離出CD4⁺淋巴細胞，使用IL-2和anti-CD3／CD28抗體活化適應性調控T細胞，觀察細胞型態及顆粒溶解酶表現（下圖）；加入同一個體的免疫細胞進行共同培養，觀察免疫細胞被適應性調控T細胞毒殺的情形。在排除FasL及IL-10的可能性後，證明適應性調控T細胞會使用穿孔素／顆粒溶解酶毒殺自體的免疫細胞。

2.          進一步分離出CD4⁺CD25⁺天然調控T細胞，使用IL-2和anti-CD3／CD46活化（下圖），按照相同流程證明天然調控T細胞活化後也會用穿孔素／顆粒溶解酶毒殺自體的免疫細胞。

Discussion

1.          天然調控T細胞活化後無明顯增殖，細胞大小無明顯改變，會顯著地表現顆粒溶解酶 A；適應性調控T細胞活化後會大量增殖，細胞明顯變大，而且會顯著地表現顆粒溶解酶B。兩種調控T細胞都會用穿孔素／顆粒溶解酶毒殺自體的CD4^＋ CD8^＋ T細胞，CD14^＋單核球以及樹狀細胞。

2.          此外，成熟的樹狀細胞和未活化的T細胞，比較能夠抵抗調控T細胞的毒殺能力；反之，未成熟的樹狀細胞和活化後的T細胞對調控T細胞的毒殺性較敏感。

3.          活化天然調控T細胞所需的CD46是補體C3b的受體，推測天然調控T細胞僅在免疫反應的高峰期，在大量C3b產生的情況下受到刺激而活化。

4.          天然調控T細胞的毒殺能力較適應性調控T細胞的毒殺能力強許多，而且兩者有不同種類的顆粒溶解酶表現，可以推測兩者在抑制免疫反應扮演不同角色，功能不重疊或者有互補功能。

References

1.            O'Garra, A., Vieira, P. Regulatory T cells and mechanisms of immune system control. Nat. Med. 10, 801 – 805, 2004.

2.            Grossman, W.J., Verbsky, J.W., Barchet, W., Colonna, M., Atkinson, J.P., and Ley, T.J. Human T Regulatory Cells Can Use the Perforin Pathway to Cause Autologous Target Cell Death. Immunity 21, 589-601, 2004.

3.          Stepp, S.E., Dufourcq-Lagelouse, R., Le Deist, F., Bhawan, S., Certain,S., Mathew, P.A., Henter, J.I., Bennett, M., Fischer, A., de SaintBasile, G., and Kumar, V. Perforin gene defects in familial hemophagocytic lymphohistiocytosis. Science 286, 1957–1959, 1999.