1 引言——组织微环境生态位中的ILC2s
过去15年的研究揭示，天然淋巴细胞（ILCs）与T细胞共享基本的转录程序、免疫模块和效应功能。其中，ILC2s是能够产生一系列类似于辅助性T细胞2（Th2）的2型细胞因子的亚群。尽管ILC2s和Th2细胞的效应功能存在显著重叠，但它们在稳态和炎症期间具有独特的特征和非冗余功能，包括效应功能的调节、响应动力学和空间分布。
ILC2s富集于胃肠道和呼吸道的黏膜屏障，但几乎存在于所有组织中，如脂肪、肠系膜淋巴结、肝脏和胰腺。它们与微环境中的非造血细胞类型（如上皮细胞、基质细胞、神经元、脂肪细胞和肌肉细胞）保持多重相互作用，并检测代谢物、激素、细胞因子和趋化因子等可溶性因子。因此，上皮细胞和基质细胞在启动ILC2s的效应功能中具有决定性作用。在肠道中，主要的细胞因子是通过簇细胞（Tuft cells）持续释放的IL-25，它驱动表达IL-25R+的ILC2s存在，这些ILC2s在稳态时主要驻留在肠道组织中。而在肺部等组织中，IL-33是基质细胞和上皮细胞表达的主要细胞因子，主要包含IL-33R+（ST2high）的ILC2s。虽然将小鼠ILC2s表型细分为IL-25R+和IL-33R+亚群已被证明是有用的，但它们可能代表不同的激活阶段而非独立的谱系。
1.1 ILC2应答的启动、放大与调节
小鼠ILC2直接感知病原体（例如通过模式识别受体）的能力非常有限。然而，人类ILC2s已被证明表达多种Toll样受体，使其能够直接响应微生物信号并促进2型细胞因子的产生。在小鼠和人类中，多种可溶性因子调节组织中ILC2的激活。在刺激（例如IL-25、IL-33等）下，ILC2s获得激活表型，产生炎性ILC2s（iILC2s），这一亚群以高表达KLRG1、低水平ST2和CD25为特征，并具有在器官间迁移的能力。
警报素IL-25、IL-33和胸腺基质淋巴细胞生成素（TSLP）在感知危险信号或组织损伤时释放，主要由非造血细胞产生。在肠道中，簇细胞是分泌性上皮细胞的一种稀有类型，也是细胞因子IL-25的主要来源。簇细胞是化学感应哨兵细胞，可检测蠕虫或原虫寄生虫产生的琥珀酸，导致IL-25以及炎症介质半胱氨酰白三烯（CystLT）的释放。这两种分子分别被ILC2s表达的相应受体IL-25R和CystLTR感知，在启动和维持ILC2应答中起关键作用。此外，前列腺素D2（主要由肥大细胞产生）激活ILC2s，而前列腺素E2（由上皮细胞、成纤维细胞和巨噬细胞产生）和脂氧素A4（由嗜酸性粒细胞和气道上皮细胞产生）抑制ILC2s。
IL-33和TSLP是ILC2激活所必需的，它们主要由基质细胞和上皮细胞表达，免疫细胞贡献相对较少。这些细胞因子在结构细胞激活或损伤时释放，例如由线虫入侵引起的上皮损伤或过敏原暴露后的主动细胞因子释放。其他细胞因子在调节ILC2应答中也具有关键作用。例如，IL-9可由ILC2s自身在激活后产生，因此似乎以自分泌或旁分泌方式放大ILC2应答。一些证据表明IL-4可以通过其同源受体IL-4Rα直接刺激ILC2s。IL-7是ILC2发育和稳态所必需的，也可以支持ILC2激活。TGF-β在发育过程中调节IL-33R的表达，但在过敏性肺部炎症期间也能增强ILC2细胞因子的产生。相反，促进1型免疫应答的细胞因子，如IL-27和I/II型干扰素，通过抑制表达相应受体的ILC2s来抑制2型免疫应答。
除了细胞因子介导的调节外，神经元因子也强烈调节ILC2的功能和激活。这些包括与ILC2s表达的同源受体结合的神经肽和神经递质。ILC2s表达多种受体来感知神经元信号，如血管活性肠肽受体2（VIPR2）、神经调节肽U受体1（NMUR1）、β2肾上腺素能受体（β2AR）、多巴胺受体、降钙素基因相关肽（CGRP）受体和各种代谢型乙酰胆碱受体。乙酰胆碱、NMU和VIP刺激ILC2s，而去甲肾上腺素和多巴胺抑制ILC2激活。CGRP对ILC2s既表现出激活作用也表现出抑制作用，它可以诱导IL-5和双调蛋白（Areg）的产生，同时抑制IL-13的产生并限制ILC2增殖。因此，肠神经元可以直接调节ILC2s，但最近的证据表明，肠神经系统也影响上皮干细胞向分泌谱系（包括簇细胞）的分化。上皮干细胞表达VIPR1并感知神经元VIP。VIP或VIPR1的缺乏会导致簇细胞的大量扩增，通过IL-25的分泌驱动ILC2激活。
最后，ILC2s表达核受体，如视黄酸受体（RAR）、芳烃受体（AHR）和雄激素受体，它们的激活状态也由饮食来源的维生素A、AHR配体和性激素雄激素决定。
1.2 ILC2效应细胞因子
ILC2s产生典型的2型效应细胞因子以驱动2型免疫应答。ILC2s产生的主要效应细胞因子之一是IL-5，它最初在T细胞中被描述，并因其在T细胞缺失的情况下启动B细胞分化的能力而被称为“T细胞替代因子”。IL-5与小鼠B1细胞和嗜酸性粒细胞上可检测到的IL-5受体结合。体内功能获得实验表明，IL-5转基因小鼠表现出全身性嗜酸性粒细胞增多和多反应性IgM抗体的产生。相反，缺乏IL-5或IL-5Rα的小鼠显示B1细胞和嗜酸性粒细胞数量减少，表明这两种细胞类型的生成、激活和存活严格依赖于IL-5。虽然IL-5与过敏性炎症（如过敏性哮喘或嗜酸性食管炎）的发病机制有关，但在蠕虫感染期间的作用仅限于特定阶段或模型。
相反，IL-13是通过作用于不同细胞类型（包括上皮细胞和神经元）来抵抗蠕虫的主要效应细胞因子。IL-13与两个同源受体IL-13Rα1和诱饵受体IL-13Rα2结合。IL-13Rα1在人和小鼠的免疫和非免疫细胞（T细胞和小鼠B细胞除外）中广泛表达。其激活会启动Janus酪氨酸激酶（JAK）-STAT6信号级联，并诱导下游基因的转录。IL-13与IL-13Rα1的亲和力较低，但与IL-4Rα配对时，会形成一个功能性高亲和力受体复合物，称为II型IL-4受体，这表明IL-13与IL-4共享许多功能特性。然而，IL-13是蠕虫清除所必需的，因为Il13−/−小鼠对巴西日圆线虫（N. brasiliensis）感染敏感，而Il4−/−小鼠并未表现出蠕虫清除延迟。IL-13对造血细胞具有广泛的生理功能，例如抑制单核细胞和巨噬细胞中促炎细胞因子的表达以及上调粘附分子。在非造血区室中，IL-13与肺部粘液产生增加和气道高反应性有关。在肠道中，IL-13诱导簇细胞和杯状细胞增生，促进粘液产生，以通过“哭泣与清扫”反应驱逐寄生虫。
ILC2s还分泌双调蛋白（Areg），它是表皮生长因子受体的配体。Areg最初被描述为对抗鼠鞭虫（Trichuris muris）感染的重要效应分子，但对巴西日圆线虫（N. brasiliensis）感染无效，它可以刺激上皮脱落和T细胞扩增。ILC2来源的Areg能够在肺部流感感染或结肠炎引起的损伤期间保护和修复上皮组织。
总之，ILC2s表达的主要效应细胞因子协调2型免疫机制，支持有益的抗蠕虫免疫，同时也驱动2型过度激活的免疫疾病，如人和小鼠的过敏性哮喘。除了这些经典效应功能外，ILC2s还与多效细胞因子IL-9的产生有关。最初，IL-9与肥大细胞激活有关，但后来的研究发现，IL-9可以作为自分泌前馈细胞因子分子，进一步促进ILC2激活和随之而来的ILC2应答。然而，先天细胞来源的IL-9的确切作用仍有待深入研究。
除了细胞因子介导的免疫调节外，ILC2s还通过分泌粒细胞 巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）介导骨髓内的细胞再生。在稳态条件下，GM-CSF基因敲除小鼠（Csf2−/−）的骨髓在细胞分布上没有重大扰动。然而，在应用5-氟尿嘧啶后，GM-CSF缺陷小鼠的应激骨髓未能恢复造血区室。这种效应可以通过过继转移野生型ILC2s来挽救，但不能通过GM-CSF缺陷的ILC2s挽救，这表明在黏膜组织之外存在重要的ILC效应生态位。此外，ILC2s通过表达白血病抑制因子（LIF）作为免疫细胞迁移和归巢的主要协调者。ILC2来源的LIF促进肺血管内皮产生CCL21，协调免疫细胞向纵隔淋巴结的流出。总之，ILC2s产生关键的信号分子，这些分子调控2型免疫应答、免疫细胞运输以及上皮修复和再生。
1.3 稳态和2型免疫中ILC2s的冗余与非冗余功能
ILCs是具有与适应性T细胞对应物相似的谱系特异性转录因子和效应细胞因子的先天淋巴细胞，但缺乏重排的抗原特异性受体。直观上，ILCs和T细胞在效应功能上的相似性可能意味着功能重叠，以及在一个免疫细胞群缺失情况下的冗余生物替代。然而，获得能够介导记忆免疫应答的强大重排抗原受体的代价是严格的调控和多个检查点，这导致了各种后果，可能解释了ILCs和T细胞在免疫应答中扮演的不同角色。从描述的角度来看，应答的动力学、效应功能的调节以及组织内的空间分布在ILCs和T细胞之间是不同的。
效应细胞因子产生的差异突出表现在ILCs在发育期间的组织稳态中已经扮演重要角色，而这个阶段抗原特异性T细胞几乎尚未进入组织。在整个器官水平上，最显著的例子是淋巴组织诱导细胞（LTi细胞）的功能，这是ILC3的一个亚群，对次级淋巴器官的形成至关重要，这在缺乏LTi细胞的小鼠中缺少绝大多数淋巴结的事实中得到证明。相应地，据报道，缺乏谱系特异性转录因子RORc的人类也缺乏可触及的腋窝和颈淋巴结。因此，ILC3s在小鼠和人类的次级淋巴器官发育中具有基本功能。
此外，已发表的数据表明，ILCs严格需要产生免疫细胞类型发育所必需的因子。作为一个显著特征，包括ILC2在内的几个ILC亚群的特点是在激活前，在预备细胞因子基因座处具有持续的效应细胞因子分泌和表观遗传标记。相比之下，T细胞需要抗原呈递细胞的预先激活才能获得类似的标记。Th2细胞在蠕虫感染后在Il5和Il13基因座处获得类似的表观遗传标记。然而，一个重要考虑因素是，这项工作大多是在无菌或无特定病原体（SPF）小鼠模型中进行的，其中Th2细胞缺乏人类特有的慢性环境刺激和微生物暴露。因此，在持续受到共生微生物群、反复过敏原暴露和组织特异性炎症史影响的人类中，Th2细胞可能表现出更“预备”或部分启动的表观遗传景观，更类似于ILC2s。在这种情况下，人类Th2和ILC2群体在表观遗传上是否趋同仍然很大程度上未被探索，是未来研究的重要领域。由于其组成型表观遗传可及性和独立于抗原启动的特性，ILC2s在稳态时仍然是黏膜组织中IL-5的主要来源。
开发了几种旨在靶向ILC2同时保留Th2细胞的小鼠模型。尽管GATA-3在ILC2和Th2细胞中表达并且在发育上是必需的，但一些增强子区域主要支持一种细胞类型中的表达。例如，删除增强子区域Gata3 +674/762影响ILC2，同时仅最低限度地损害Th2细胞分化。此外，在Id2启动子内发现了一个ILC2特异性基因座控制区，该区域是三维基因组组织所必需的。删除该基因座控制区损害了ILC2发育，但不影响Th2细胞。此外，还开发了几种Cre驱动小鼠品系，以将转录因子删除限制在ILC2s中，或通过表达白喉毒素盒实现其遗传消除。
总之，这些小鼠模型为ILC2s在稳态以及感染或炎症期间的非冗余功能提供了令人信服的证据。例如，各种小鼠模型表明，干扰ILC2s、ILC2来源的IL-5分泌或干扰上游IL-33通路会严重损害嗜酸性粒细胞和B1细胞的发育和功能。相反，在T细胞中删除细胞因子IL-5并不影响B1细胞发育，这支持了ILC2s是IL-5的主要来源的观点，而T细胞的贡献在稳态时可以忽略不计。因此，在2型免疫的背景下，例如在过敏性肺部炎症或蠕虫感染期间，嗜酸性粒细胞增多症会减弱。此外，ILC2来源的细胞因子IL-13和Areg在蠕虫感染和炎症中的重要性变得明显。如前所述，IL-13靶向上皮细胞并诱导簇细胞和杯状细胞增生，因此是触发哭泣与清扫反应以驱逐寄生虫的关键细胞因子。因此，对ILC2s或其效应细胞因子的遗传干扰会导致簇细胞和杯状细胞增生受损，对蠕虫感染的易感性增加，这些缺陷在急性期无法被T细胞补偿，表明ILCs是健康和疾病期间非冗余的关键参与者。
总之，ILC2s对急性蠕虫感染（尤其是巴西日圆线虫感染）的要求现已得到充分证实，并且基于使用几种遗传模型来干扰ILC2s并避免消耗作为适应性对应物的Th2细胞。更重要的是，ILC亚群在覆盖急性感染早期阶段的作用似乎是几个ILC亚群的共同特征。Ivanov小组最近生成了选择性缺乏ILC3但含有Th17细胞的小鼠，以研究ILC3s在淋巴充足小鼠中对肠致病性大肠杆菌菌株鼠柠檬酸杆菌（Citrobacter rodentium）的 protective immunity 中的作用。早期工作已经确立了IL-22对抵抗鼠柠檬酸杆菌的重要性，并确定ILC3s是感染急性期主要的IL-22产生细胞类型。然而，ILC3s的缺失是否可以被Th17补偿尚不清楚。选择性消耗ILC3s的小鼠在高剂量鼠柠檬酸杆菌感染中死亡，为ILC3s在急性鼠柠檬酸杆菌感染中的基本功能提供了证据。相反，ILC3s对于控制慢性鼠柠檬酸杆菌感染是可有可无的。因此，这项研究补充了大量报告，这些报告将ILC3来源的IL-22在对抗急性感染、遏制细菌和维持上皮屏障完整性方面的重要作用。
此外，数十年的NK细胞研究证据表明，NK细胞是小鼠和人类对抗巨细胞病毒（CMV）感染的关键细胞类型。这包括多种NK细胞功能受损或完全缺乏NK细胞的小鼠品系，这些品系与对鼠CMV感染的抵抗力相关。在人类中，据报道，GATA-2缺陷患者易患人类巨细胞病毒（HCMV）感染，同时伴有NK细胞功能缺陷，这清楚地强调了ILCs在人类宿主生理学中的作用。最后，从病原体的角度来看，疱疹病毒产生大量干扰NK细胞识别以及NKG2D配体或MHC I类分子的分子，突显了病原体为逃避NK细胞免疫监视而进行的投入。
ILCs在人体许多组织中都很丰富，尤其是肠道，但在外周血中也可检测到，这提出了T细胞是否能完全补偿ILCs的问题。在小鼠中，与T细胞相比，ILCs被认为是组织驻留细胞，它们巡逻和循环到组织的能力有限。这一发现在通过手术连接建立血液嵌合体的小鼠中得到了研究，其中T细胞和B细胞在伙伴之间达到平衡，而大多数ILCs则没有。然而，在2型炎症期间，iILC2s可以获得迁移特征，例如从小肠迁移到肺部，以增强2型免疫应答。相反，初始T细胞在组织中不断补充，需要迁移到次级淋巴器官进行激活和TCR选择。这些在迁移能力和组织行为方面的差异表明，先天免疫系统通过旁观者细胞因子分泌和局部环境准备来维持稳态下的组织稳态，以实现快速的免疫应答，而适应性T细胞区室则通过永久循环和更新产生抗原特异性记忆来优化免疫应答。然而，值得注意的是，组织驻留记忆（TRM）T细胞与ILCs共享关键特征。尽管传统上被视为抗原依赖性的，但越来越多的证据表明，Th2 TRM细胞可以在屏障组织（如肺、肠道或皮肤）中长期存在，并可能有助于低水平的稳态2型细胞因子产生，通常占据上皮屏障附近的类似生态位。除了Th2 TRM细胞外，几种非常规T细胞亚群，包括2型极化的CD8+T细胞、不变NKT（iNKT）细胞和γδ T细胞，在一定条件下能够产生IL-4、IL-5和IL-13。这些群体可能因此补充或部分重叠ILC2s在维持组织张力、启动早期2型应答或在完全适应性激活之前塑造细胞因子环境方面的功能。了解这些驻留和类先天T细胞区室如何与ILC2s整合或竞争，仍然是一个重要的未解决问题，对屏障免疫和慢性2型炎症具有重大意义。总之，这些特征使得两种细胞类型都能提供快速、局部化的免疫应答，同时在各自的组织中长期存在。
越来越多的证据支持ILC2s在塑造适应性Th2细胞应答中的关键作用。ILC2来源的IL-13促进DC激活和淋巴结迁移，使初始CD4+T细胞即使在缺乏IL-4的情况下也能分化为Th2细胞。此外，表达MHC II类分子的ILC2s可以直接与抗原特异性T细胞对话，在寄生虫感染期间支持相互扩增和细胞因子产生。最后，ILC2s是过敏原再次攻击时有效招募和重新激活记忆Th2细胞所必需的。总之，这些研究强调ILC2s不仅仅是Th2细胞的先天平行物，而是适应性2型免疫的积极组织者和增强剂。
因此，ILCs和T细胞相互补充以诱导最佳的免疫应答。总体而言，尽管ILCs与其适应性T细胞对应物之间存在实质性相似性，但 accumulating evidence 清楚地表明ILCs在宿主生理学中具有独特且非冗余的功能，这些功能无法被T细胞完全补偿。
1.4 靶向人类疾病中的警报素和2型效应细胞因子
尽管2型免疫应答对于抵抗寄生虫感染和维持组织的微妙平衡是有益的，但它们在过敏性哮喘、特应性皮炎、嗜酸性食管炎和食物过敏的背景下变得过度激活。2型免疫级联反应的每一步最近都演变为精确治疗受影响患者的靶向策略。靶向2型免疫应答某些分支的单克隆抗体已成为标准护理或目前正在临床试验中进行测试。其中，通过Itepekimab或Tozorakimab抑制警报素IL-33正在测试用于治疗哮喘和慢性阻塞性肺疾病。此外，Tezepelumab中和警报素TSLP，并被批准用于治疗严重哮喘。此外，拮抗ILC2效应细胞因子IL-5（Mepolizumab、Reslizumab）和IL-13（Lebrikizumab、Tralokinumab）或相应受体IL-5Rα（Benralizumab）和IL-4Rα（Dupilumab）的成分已成为治疗2型免疫疾病的里程碑。基于可用的治疗选择，精准医学方法能够选择性抑制疾病期间某些过度激活的免疫后遗症，并允许根据个体患者特征定制治疗。尽管这些干预措施并非特异性针对ILC2s，但它们直接干扰了ILC2激活或效应功能所需的主要上下游分子。已在生物学上成功靶向的大量与ILC2生物学相关的细胞因子强烈表明ILC2s在疾病进展中的贡献作用。然而，需要进一步研究来剖析ILC2特异性效应。鉴于ILC2s关键参与的广泛功能，抑制/刺激2型免疫级联反应可能是治疗纤维化、癌症或肥胖症的进一步有价值的选择。未来研究聚焦于调节ILC2激活、可塑性、迁移以及与适应性免疫细胞和神经系统相互作用的分子机制，可能会揭示调节和选择性靶向慢性2型炎症的新策略，同时保留保护性免疫功能。
