树突状细胞（DC细胞）概述

树突状细胞（DC细胞）在天然性免疫系统中识别病原体，在适应性免疫系统中激活免疫细胞。在这里，DC细胞通过MHC分子呈递抗原肽来诱导Naïve T细胞激活和分化，意味着启动了适应性免疫系统；随后，DC细胞继续诱导效应性T细胞分化和调节T细胞的耐受性。不仅如此，DC细胞还能够分泌细胞因子和生长因子，用于增强并调节免疫反应。树突状细胞在机体局部都有分布，尤其是淋巴器官及表皮系统，如肠道和皮肤，发挥哨兵作用。

DC细胞不断感受病原或炎症的相关信号，在没有炎症的情况下，保持外周T细胞处于静息状态[1，2]。如果DC细胞上的模式识别受体（PRR）识别出病原体相关分子模式（PAMP）或损伤相关分子模式（DAMP），则DC细胞会激活或发育成熟。DC细胞可表达一系列广泛的PRR，包括表面和细胞核内体Toll样受体（TLR）、C型凝集素和胞质传感器[3]。PRR活化后，DC细胞会转变基因转录、细胞形态和细胞代谢，最终发育成熟、有效激活T淋巴细胞。它们激活了抗原呈递机制，包括表达MHC II类、共刺激分子和促炎细胞因子，然后迁移到次级淋巴组织的T细胞区，激活抗原特异性T细胞。

DC细胞的发育是在骨髓中，完成从前体到分型的分化。虽然树突状细胞上游前体争论持续多年，但人们普遍认为树突状细胞是通过髓系祖细胞从造血干细胞中分化而来，且受到FMS样酪氨酸激酶3配体（FlT3L）调控[4]。树突状细胞主要分为经典型树突状细胞（cDC）以及浆细胞样树突状细胞（pDC），多数的树突状细胞起源于共同DC前体（CDP）。pDC将在骨髓中继续发育，而CDc则在外周分化[5]。另外，在病原引发的炎症中，单核细胞可以分化成单核样DC细胞（moDCs）[6]。

2014年，科学家们提出了经典型DC（cDC）定义，避免很多的组织和物种特定细胞分群引起歧义[6]。根据这一定义，经典型树突状细胞分为了两个主要亚群，分别为经典1型DC（cDC1）和经典2型DC（cDC2）。cDC2细胞具有一般DC家族的功能，通过MHC II类抗原呈递以及共刺激活化Naive CD4⁺ T细胞。cDC1细胞专门用于交叉提呈，或在MHC I类上提呈外源抗原，以诱导Naive CD8⁺ T细胞分化并激活[7]。与其T细胞特异性相一致，cDC1和cDC2细胞也表达相应细胞因子，用于激活CD4⁺ 或CD8⁺ 效应T细胞。cDC2调节的辅助性T细胞极化会对细胞外病原体（包括微生物和蠕虫感染）有强烈的适应性免疫反应，CD8⁺ T细胞的激活是由cDC1指导CD8⁺ T细胞对细胞内病原体和肿瘤做出反应。值得注意的是，1868年保罗·朗格罕（Paul Langerhans）描述了朗格汉斯细胞（Langerhans cells），因其有巨噬样胚胎来源，现在其已经归类到巨噬细胞[8]。

cDC可通过“树突状”形态和cDC特征表型（包括CD11c和MHC II类(HLA-DR in human)的高表达）来与其他单核吞噬细胞区别。小鼠cDC1细胞可以由组织样本以及CD8或CD103所决定，小鼠cDC2细胞可以由常见的cDC标志物和CD11b的表达来鉴别（表1）。在人cDC1细胞上，它特异性表达BDCA1和BDCA3以及其他标志物来，可以与cDC2相区分。由于moDC和某些巨噬细胞难以与cDC相区分，因此典型的单核细胞/巨噬细胞标志物（如Ly6C和F4/80）以及某些标志物（如CD64、MAR-1、MerTK和CD88）的差异表达，有助于将cDC与其他细胞相区分[9]。

cDC1细胞的发育需要BATF3 [10]。选择性敲除实验已证明cDC1在病毒免疫和细胞内感染防御中发挥重要作用[7]。树突状细胞治疗方法的目的是生成cDC1，因为它们在调节CTL介导的抗肿瘤反应上具有潜力[11]。RelB、RBP-J、IRF4和IRF2这些转录因子对cDC2的发育至关重要[12]。

浆细胞样树突状细胞是树突状细胞的独特亚群，其能够分泌I型IFN[13，14]。它们可以高表达转录因子IRF7和内体TLR，这使得pDC细胞能够快速分泌大量IFNα和IFNβ来应对病毒感染[15]。从表型上区分DC亚群，可以通过pDC形态（与浆细胞类似）、CD11c和MHC II类的非cDC特异性表达标志物以及pDC特异性标志物的检测来区别pDC与cDC（表1）。虽然在鼠pDC上检测到了中等表达水平的CD11c，但在人树突状细胞上CD11c几乎不表达[16]。相反，通过人CD123和CD303的表达以及小鼠Bst2和B220的表达，可将pDC与cDC区分开来[16，17]。

pDC的发育依赖于转录因子E2-2的调节[18]。与cDC一样，已证明pDC及其前体对Flt3配体信号具有依赖性。除了它们独特的表型，pDC还可表达淋巴谱系的一些特征，因为其对转录因子E2-2具有依赖性[19]。E2-2属于E蛋白家族的调节剂，已知对淋巴谱系定型不可或缺。最近，单细胞转录分析再次表明，部分pDC是由淋巴样前体发育而来的[20]。 无论其来源如何，pDC明显具有髓样细胞和淋巴样细胞的共同特性，这是最初定义这种细胞类型的决定性特征。

选择性敲除研究已证明pDC在控制病毒感染中的重要性。例如，pDC能够控制小鼠肝炎病毒（MHV）和小鼠冠状病毒的感染[19]。与之相反，pDC在大量产生IFN的疾病中参与了病理进展，包括系统性红斑狼疮（SLE）等自身免疫性疾病[19]。浆母细胞样树突状细胞肿瘤（BPDCN）是来源于pDC的，这是一种罕见的侵袭性白血病[21]。

表 1.树突状细胞亚群上关键的转录因子、表面标志物及其功能。

单细胞分析与传统方法都在说明现已定义的DC亚群有相当大的异质性。例如，非经典AXL⁺人DC细胞群证明同时具有cDC和pDC特性，与之对应的老鼠也有类似的表达谱[22，23，24，25]。这些DC可提呈抗原，但无法生成I型IFN，因此被认为是一种“过渡性”DC亚群。同样，可以用免疫调节状态来区分DC细胞群的异质性，而不是细胞谱系。例如，肺癌组织中有功能减弱的人和小鼠树突状细胞[26]定义为“富含免疫调节分子的成熟树突状细胞”（mregDC）。

DC细胞是抗肿瘤免疫反应的关键决定因素。循环树突状细胞的相对水平是肿瘤发展的检测项目，在晚期黑色素瘤和乳腺癌患者中能够观察到其水平降低[11]。DC细胞可通过识别和浸润肿瘤，分泌调节肿瘤微环境的可溶性因子，并呈递肿瘤相关抗原，激发T细胞反应，从而显著提高免疫功能[27]。尤其是cDC1这样的DCs通过交叉呈递抗原以及促进CTL活性，有利于检测到MHC I分子表达下调的肿瘤细胞。实际上在多种癌症中，cDC1的扩增与患者对治疗的反应和患者生存率的提高息息相关[28]。相反，肿瘤微环境中DC功能失调或产生免疫耐受，则产生免疫抑制，促进肿瘤生长[27]。

现在已有文献[29]描述了从各种样本中对DC细胞的培养扩增方法，包括骨髓、循环单核细胞和诱导多能干细胞（iPSC）。体外培养的主要缺点在于其倾向于分化为单核细胞来源的细胞，而不是cDC和pDC。从小鼠骨髓中获得DC的两种主要方法被广泛使用：1）可以在培养物添加GM-CSF，但扩增的细胞异质性高，包括粒细胞、单核细胞和cDC [30]。2）添加Flt-3L的培养物可用于生成cDC样和pDC样细胞，并且由于其能够生成相对纯且具有功能的DC群体而经常被优先使用。在缺乏替代性人造血来源的情况下，从人PBMC通过添加GM-CSF培养仍然是生成moDC的主要方法。尽管人或小鼠cDC细胞系很少被广泛使用，但是具有pDC表型的人细胞系仍然用于研究人pDC特征。但是，应谨慎解读在体外培养人和小鼠的树突状细胞结果，因为这些结果只是近似于体内生物学。

激活活化：促使树突状细胞激活或成熟的有多种分子，包括LPS、含CpG核酸和其他病原相关刺激物或损伤相关刺激物。树突状细胞的成熟可以通过MHC I类和II类以及共刺激分子的表达上调和细胞因子分泌来评价鉴定。

DC细胞和其他细胞会表达Fc受体，但Fc受体会非特异性结合抗体。Fc受体阻断剂应在流式抗体分析实验中使用，避免非特异性结合。

在Cytometry Part A（Wiley Online Library）上有OMIP（经典多色流式方案），这是流式细胞实验实验方案，但也可以用于成像细胞术、荧光显微镜和其他多色荧光方法。其中OMIP-044和OMIP-061适用于流式检测人和小鼠的树突状细胞，包含完整的设门策略。

表 2.Cytometry Part A：OMIP用于树突状细胞流式实验方案

细胞因子Flt3L、SCF（干细胞因子）和GM-CSF（粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子）对血液中发DC亚群（常规细胞和浆细胞样）的发育中起着决定性作用。这些细胞因子由各种组织基质生成，包括成纤维细胞、内皮细胞、巨噬细胞、肥大细胞、NK细胞以及活化的T细胞。也可在体外通过用IL-4和GM-CSF刺激单核细胞获得DC。当暴露刺激（如TLR配体或微生物）时，静息状态DC经历了多种功能和表型改变（为成熟过程的一部分），这些改变可以以自分泌或旁分泌的方式进一步受到细胞因子（如IL-1、IL-4、TNF、1型干扰素和TSLP）的影响。

表3：树突状细胞分化、活化和分泌的关键细胞因子。

成熟DC细胞作为主要抗原提呈细胞根据刺激分泌不同的细胞因子，并通过Th1或Th2途径使Naive T细胞分化，从而造成炎症或免疫抑制的环境。例如，DC分泌的IL-12可以诱导Th1分化，然后通过IL-6和IL-1β等细胞因子促进免疫炎症环境。DC还可分泌许多趋化因子，如CCL2、CCL3、CCL4、CCL5、CXCL9和CXCL10，它们能在不同的时期招募多种类型的免疫细胞促进免疫反应（未成熟DC、单核细胞、T细胞）。 Invitrogen 65-plex Human Immune monitoring panel多因子试剂盒可提供更全面的分析成熟DC细胞分泌的细胞因子和趋化因子。