Th17/Treg細(xì)胞與變應(yīng)性鼻炎的研究進(jìn)展

楊春平綜述,羅 英,劉月輝審校

(南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科,南昌330006)

目前認(rèn)為變應(yīng)性鼻炎(allergic rhinitis,AR)的發(fā)生源于變應(yīng)原特異性Th細(xì)胞的分化發(fā)生偏移,最終使體內(nèi)Th1和Th2反應(yīng)平衡失調(diào),表現(xiàn)為以Th2反應(yīng)為主。但有研究發(fā)現(xiàn),變應(yīng)性疾病的一些實(shí)驗(yàn)和臨床現(xiàn)象并不能完全用Th1/Th2失衡理論來解釋;并且研究發(fā)現(xiàn)Th1細(xì)胞可以加重過敏癥,Th1細(xì)胞因子IFN-γ與抗原誘導(dǎo)的氣道高反應(yīng)和嗜酸粒細(xì)胞浸潤有關(guān)。調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(T regulatory cells,T reg)和Th17細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)在更高層面解釋變應(yīng)性疾病的發(fā)生提供了依據(jù)。Treg細(xì)胞既能抑制Th1細(xì)胞,也能抑制Th2細(xì)胞,用Treg細(xì)胞可更好地解釋AR的發(fā)病機(jī)制。而Th17細(xì)胞是近來發(fā)現(xiàn)的不同于Th1和Th2的另一種CD4+T細(xì)胞的新亞型,具有IL-23依賴性產(chǎn)生IL-17的特性,與變應(yīng)性疾病有關(guān),研究發(fā)現(xiàn)其與Treg細(xì)胞之間存在復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系[1]?，F(xiàn)將Th17/T reg細(xì)胞與AR的研究進(jìn)展作一綜述。

1 Th17細(xì)胞/Treg細(xì)胞

Th17細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)源于實(shí)驗(yàn)自身免疫性腦脊髓炎(EAE),以及對(duì)膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎(CIA)的研究。傳統(tǒng)上認(rèn)為,上述兩種自身免疫病由Th1細(xì)胞介導(dǎo)。然而有研究發(fā)現(xiàn),清除或中和Th1型細(xì)胞因子IFN-γ或IL-12的功能,并不能預(yù)防或減輕疾病的進(jìn)程,而清除IL-23的功能則延緩了疾病的進(jìn)程。隨后的研究證實(shí),是IL-17+T細(xì)胞而不是經(jīng)典的Th1細(xì)胞在此環(huán)境中誘導(dǎo)自身免疫性疾病,IL-17+T細(xì)胞與Th1、Th2、Treg細(xì)胞分化之間存在相互拮抗的關(guān)系,IL-17+T細(xì)胞的分化需要封閉促進(jìn) Th1及Th2分化的因素(如敲除IL-4,IFN-γ基因),因此被命名為一群不同的T細(xì)胞亞群,即 Th17細(xì)胞[2]。

1995年,Sakaguchi等[3]首先發(fā)現(xiàn),未免疫(naive)小鼠外周循環(huán)中5%～10%的 CD4+T細(xì)胞表達(dá)CD25(IL-2a鏈)表面分子,將移除CD25+T細(xì)胞的CD4+T細(xì)胞過繼給T細(xì)胞缺陷的小鼠,能夠?qū)е滤拗鞯母鱾€(gè)器官的自身免疫病,例如自身免疫性甲狀腺炎、胃炎、1型糖尿病等,而同時(shí)輸入 CD4+CD25+T細(xì)胞則可抑制上述疾病的發(fā)生,在小鼠出生后3 d,切除胸腺可產(chǎn)生自身免疫病,發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)CD4+CD25+T細(xì)胞亞群缺失。給小鼠過繼轉(zhuǎn)移CD4+CD25+T細(xì)胞可預(yù)防自身免疫病發(fā)生,從而提出了CD4+CD25+T細(xì)胞具有免疫調(diào)節(jié)(或抑制)作用的細(xì)胞群,在多種免疫性疾病中起重要作用。健康人外周血和脾臟中的CD4+T細(xì)胞中,約有5%～15%持續(xù)高表達(dá)IL-2受體α鏈(CD25)而被稱為 CD4+CD25+Treg細(xì)胞,它是一種專職抑制細(xì)胞,具有獨(dú)特免疫調(diào)節(jié)作用,是維持機(jī)體免疫耐受重要調(diào)控者,在自身免疫病中發(fā)揮重要作用。

2 Th17/Treg細(xì)胞的分化和功能

轉(zhuǎn)錄因子T-bet(T-box expressed in T cells,T-bet)和轉(zhuǎn)錄因子GATA-3(GATA-binding protein-3)分別是 Th1和Th2分化的主要調(diào)節(jié)因子,Th17細(xì)胞的分化不同于Th1、Th2細(xì)胞的T淋巴細(xì)胞亞群,IL-6和轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor,TGF)-β是 Th17細(xì)胞分化所必須的關(guān)鍵因子[4],IL-23對(duì)維持Th17的存活和擴(kuò)增起重要作用[5]。Th17細(xì)胞自分泌產(chǎn)生的IL-21參與其分化的正反饋調(diào)節(jié)[6],孤獨(dú)核受體(RORγ t)是控制 Th17細(xì)胞分化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子RORγ t是特異性調(diào)節(jié)Th17分化及功能的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子,IL-6和 TGF-β、IL-21、IL-23在促進(jìn) Th17細(xì)胞分化中起重要作用,而 IL-25、IL-27、IL-35、IL-2更多表現(xiàn)出對(duì) Th17細(xì)胞形成的抑制作用[7]。

Th17通過產(chǎn)生IL-17與IL-17受體(IL-17R)結(jié)合發(fā)揮功能。IL-17家族包括 6個(gè)成員:IL-17A～F。不同細(xì)胞如γ δ T細(xì)胞、NK細(xì)胞和中性粒細(xì)胞都產(chǎn)生IL-17,Th17只產(chǎn)生IL-17A和IL-17F。此外,Th17細(xì)胞能分泌多種細(xì)胞因子,如IL-1、IL-6、IL-17、IL-21、IL-22 和 TNF-α等,通過這些效應(yīng)因子發(fā)揮其功能。IL-17的主要生物學(xué)功能是促進(jìn)炎性反應(yīng),在中性粒細(xì)胞募集方面具有重要作用;IL-17R則廣泛分布于各種細(xì)胞表面。IL-17通過增加人成纖維母細(xì)胞黏附分子(intercellular adhesion molecule,ICAM)-1的表達(dá),激活靶細(xì)胞內(nèi) NF-κ B和絲裂原活化蛋白激酶(M APK)以及刺激上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞或成纖維細(xì)胞產(chǎn)生IL-6和 IL-8、粒細(xì)胞集落刺激因子(GCSF)、PGE-2等效應(yīng)分子,參與宿主的炎癥反應(yīng),并能促進(jìn)樹突細(xì)胞成熟。因此,IL-17在感染或損傷早期可有效介導(dǎo)促炎癥反應(yīng)。有研究顯示,IL-17與IL-22可協(xié)同作用促進(jìn)炎癥反應(yīng),造成組織損傷,兩者共同表達(dá)是自身攻擊性 T細(xì)胞的標(biāo)記[8]。

Treg細(xì)胞發(fā)育和功能的分子基礎(chǔ)還不是很清楚,Rafal等[9]研究表明,CD4+CD25+Treg細(xì)胞起源于胸腺,是在CD4+T細(xì)胞胸腺的自然選擇過程中產(chǎn)生,其分化不依賴于陽性選擇而是由TCR與低密度的MHC-Ⅱ類肽復(fù)合物或胸腺內(nèi)皮細(xì)胞遞呈的外周自身肽間高親和力的反應(yīng)所介導(dǎo)。M odiglin等[10]研究認(rèn)為,CD4+CD25+Treg細(xì)胞是在胸腺細(xì)胞接觸胸腺內(nèi)皮細(xì)胞遞呈的自身抗原后分化而來。然而,Seddon等[11]認(rèn)為,接觸自身抗原是維持而非選擇CD4+CD25+Treg細(xì)胞所必需。盡管上述觀點(diǎn)存在一定的分歧,但都支持CD4+CD25+Treg細(xì)胞作為一個(gè)獨(dú)立的調(diào)節(jié)性細(xì)胞亞群是在胸腺內(nèi)分化發(fā)育。

CD4+CD25+Treg細(xì)胞具有免疫無能性和免疫抑制性兩大功能特征。其免疫無能性表現(xiàn)在對(duì)高濃度IL-2的單獨(dú)刺激、固相包被或可溶性抗CD3單克隆抗體以及抗CD3單克隆抗體和抗CD28單克隆抗體的聯(lián)合作用呈無應(yīng)答狀態(tài),也不分泌IL-2。其免疫抑制性表現(xiàn)在Treg細(xì)胞的激活需要經(jīng)過 T細(xì)胞受體(TCR)和輔助信號(hào)刺激,具有抗原特異性,但是一旦被激活,其抑制活性為非特異性,可通過細(xì)胞之間直接接觸、也可通過分泌IL-10和TGF-β而對(duì)局部免疫反應(yīng)產(chǎn)生抑制,而且這種免疫抑制不具有MHC限制性。

叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子P3(fork head box P3,Foxp3)是Treg細(xì)胞分化的主要調(diào)節(jié)因子,用攜帶Foxp3逆轉(zhuǎn)錄病毒載體向幼稚T細(xì)胞(naive T cell)導(dǎo)入 Foxp3則可實(shí)現(xiàn) CD4+CD25+細(xì)胞向CD4+CD25+Treg轉(zhuǎn)化,說明Foxp3可能是 CD4+CD25+Treg發(fā)育和功能維持的重要調(diào)節(jié)基因[12]。將Foxp3基因轉(zhuǎn)入幼稚T細(xì)胞中可使其發(fā)生類似CD4+CD25+T細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化。Foxp3功能缺陷在人類可導(dǎo)致嚴(yán)重的全身免疫紊亂,稱之為X染色體連鎖-自身免疫-變態(tài)反應(yīng)失調(diào)綜合征(X-linked autoimmunity-allergic dysregulation syndrome,XLAAD),表現(xiàn)為多種自身免疫性內(nèi)分泌疾病、腸炎、自身免疫性貧血、1型糖尿病,同時(shí)伴有嚴(yán)重的變態(tài)反應(yīng)性炎癥,包括濕疹、食物變態(tài)反應(yīng)、血清IgE升高及嗜酸性粒細(xì)胞炎癥反應(yīng)[13]。可見Foxp3基因的正常表達(dá)對(duì)維系CD4+CD25+Treg細(xì)胞功能以及整個(gè)免疫系統(tǒng)的自穩(wěn)狀態(tài)均有重要意義。CD4+CD25+T reg細(xì)胞的作用機(jī)制現(xiàn)在還不十分清楚,其可能機(jī)制有:通過細(xì)胞與細(xì)胞接觸發(fā)揮抑制作用或者通過分泌細(xì)胞因子(如TGF-β,IL-10)而介導(dǎo)的抑制作用,一般認(rèn)為以前者更為重要。

3 Th17/Treg細(xì)胞間的關(guān)系

Treg細(xì)胞與Th17細(xì)胞之間存在復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系,當(dāng)只有TGF-β時(shí),初始 CD4+T細(xì)胞被誘導(dǎo)分化為 Treg細(xì)胞;當(dāng)IL-6和TGF-β共同存在時(shí),初始CD4+T細(xì)胞被誘導(dǎo)分化為Th17。Treg和Th17細(xì)胞的分化相互抑制并且功能負(fù)性調(diào)節(jié)。正常情況下,TGF-β誘導(dǎo)初始CD4+T細(xì)胞分化為Treg細(xì)胞;當(dāng)伴有感染或炎癥時(shí),IL-6和TGF-β共同啟動(dòng)初始CD4+T細(xì)胞向Th17分化,從而誘導(dǎo)以 Th17為主的慢性炎癥應(yīng)答[14]。Zhang等[15]發(fā)現(xiàn),Th17和Foxp3在銀屑病患者外周血和局部皮損中的表達(dá)明顯增加,并且與疾病的嚴(yán)重性相關(guān),Th17/Treg在皮損中的比率與銀屑病的嚴(yán)重性呈負(fù)相關(guān)。胡斯明等[16]發(fā)現(xiàn),CD4+CD25+Foxp3+cell/CD4+IL-17+cell比例在哮喘組明顯低于正常對(duì)照組;并且與IL-10之間呈正相關(guān)關(guān)系,與IL-17之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,表明在哮喘個(gè)體中存在 Treg/Th17在數(shù)量和功能上的失衡;另外,Treg/Th17與BALF中嗜酸粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞數(shù)呈負(fù)相關(guān),表明Treg/Th17與氣道炎癥呈負(fù)相關(guān),提示由于Treg/Th17的失衡可能導(dǎo)致了哮喘的發(fā)生和進(jìn)一步發(fā)展。

4 Th17/Treg細(xì)胞與變應(yīng)性鼻炎(allergic rhinitis,AR)

正常情況下呼吸道吸入抗原通常不產(chǎn)生免疫反應(yīng),這種發(fā)生在呼吸道黏膜對(duì)接觸到的抗原所產(chǎn)生的免疫耐受是受到Treg細(xì)胞的調(diào)節(jié)。CD4+CD25+Treg細(xì)胞可以抑制哮喘模型動(dòng)物氣道嗜酸粒細(xì)胞的增多,減輕氣道炎癥。因此,缺乏Treg細(xì)胞將導(dǎo)致過敏性疾病和支氣管哮喘。Ling等[17]報(bào)道,健康個(gè)體的CD4+CD25+T細(xì)胞能夠明顯抑制樺樹花粉刺激下T細(xì)胞的增殖和IL-5的產(chǎn)生。而CD4+CD25+T細(xì)胞抑制作用的減弱或消失則是使患者花粉癥癥狀發(fā)作的主要原因。另外在對(duì)AR患者進(jìn)行變應(yīng)原脫敏治療過程中亦發(fā)現(xiàn),那些癥狀改善的患者往往伴隨著外周血中CD4+CD25+T細(xì)胞的增多[18]。說明CD4+CD25+T細(xì)胞的功能、活性與AR的發(fā)生關(guān)系密切?？赡艿臋C(jī)制是:對(duì)于同一變應(yīng)原,健康人通過調(diào)節(jié)性T細(xì)胞對(duì)該變應(yīng)原引發(fā)的T細(xì)胞增殖反應(yīng)和Th2細(xì)胞因子的產(chǎn)生進(jìn)行有效的抑制,從而確保機(jī)體對(duì)該變應(yīng)原的耐受或無反應(yīng)。而對(duì)于特應(yīng)性(atopic)個(gè)體而言,由于調(diào)節(jié)性T細(xì)胞功能的缺陷,失去了對(duì)變應(yīng)原刺激下的效應(yīng)性T細(xì)胞反應(yīng)的抑制作用,從而引發(fā)了過度、失調(diào)控的Th2型反應(yīng)。

van Hove等[19]發(fā)現(xiàn),在鼠哮喘模型中,CD4+CD25+T Foxp3表達(dá)的降低與發(fā)病密切相關(guān)。Lee等[20]研究發(fā)現(xiàn)Foxp3在AR鼻黏膜中的表達(dá)明顯降低。錫琳等[21]研究后發(fā)現(xiàn),Foxp3 mRNA在變應(yīng)性疾病中表達(dá)下調(diào),低于正常對(duì)照,提示Foxp3作為CD4+CD25+Treg細(xì)胞的特異性活化標(biāo)志,在變應(yīng)性疾病的發(fā)病機(jī)制中可能起重要調(diào)節(jié)作用。Winkler等[22]通過研究也發(fā)現(xiàn),表達(dá)Foxp3的T細(xì)胞對(duì)治療和預(yù)防變態(tài)反應(yīng)都有功效。

Th17細(xì)胞與自身免疫性疾病和變態(tài)反應(yīng)性疾病(如哮喘等)關(guān)系密切。Wong等[23]研究表明,在過敏性哮喘患者的痰、肺組織、支氣管盥洗液中,IL-17的含量明顯增多,且與病變的嚴(yán)重程度相關(guān)。Ciprandi等[24]研究發(fā)現(xiàn),IL-17在A R的鼻黏膜中高表達(dá),且IL-17高表達(dá)的患者血清總Ig-E明顯升高。瞿申紅[25]等發(fā)現(xiàn),AR患者外周血中IL-17水平較健康人顯著升高,IL-l7細(xì)胞能促進(jìn)變態(tài)反應(yīng)的發(fā)生發(fā)展,可能與AR的發(fā)生有關(guān)。

5 展 望

Th17和Treg細(xì)胞作為一種新發(fā)現(xiàn)的CD4+T細(xì)胞亞群,與變應(yīng)性疾病的關(guān)系密切。T reg和Th17細(xì)胞亞群比例和功能的失衡是哮喘發(fā)病機(jī)制中的重要環(huán)節(jié)。目前關(guān)于Th17/和Treg在 AR的作用尚不明確,因此,探討 Th17和Treg細(xì)胞在AR發(fā)病中的作用,以及Treg和Th17細(xì)胞亞群比例和功能的失衡對(duì)AR有影響,豐富、擴(kuò)展AR發(fā)病機(jī)制研究,對(duì)于增加治療AR的新靶點(diǎn)具有重要意義。

[1] Oboki K,Ohno T,Saito H,et al.Th17 and allergy[J].Allergol Int,2008,57(2):121-134.

[2] Park H,Li Z,Yang XO,et al.A distinct lineage of CD4 T cells regulates tissue inflammation by producing interleukin 17[J].Nat Immunol,2005,6(11):1133-1141.

[3] Sakaguchi S,Sakaguchi N,Asano M.Immunologic selftolerance maintained by activated T cells expressing IL-2 receptor alpha chains(CD25).Breakdown of a single mechanism of self-tolerance causes various autoimmune diseases[J].J Immunol,1995,155(3):1151-1164.

[4] Mangan PR,Harrington LE,O＇Quinn DB,et al.Transforming growth factor-beta induces development of the T(H)17 Lineage[J].Nature,2006,441(7090):231-234.

[5] Korn T,Bettelli E,Gao W,et al.IL-21 initiates an alternative pathway to induce proinflammatory T(H)17 cells[J].Nature,2007,448(7152):484-487.

[6] O＇Quinn DB,Palmer M T,Lee YK,et al.Emergence of the Th17 pathway and its role in host defense[J].Adv Immunol,2008,99(1):115-163.

[7] Yang XO,Pappu BP,Nurieva R,et al.Thelper 17 lineage differentiation is programmed by orphan nuclear receptors ROR alpha and ROR gamma[J].Immunity,2008,28(1):29-39.

[8] Semik-Orzech A,Barczyk A,Pierzchala W.The role of interleukin 17A in inducing neutrophilic inflammation in the pulmonary tract[J].Pol Merkur Lekarski,2007,22(129):163-168.

[9] Rafal P,Piofr K,Leszel I.Peptide specificity of thymic selection of CD4+CD25+T cell[J].J Immunol,2002,168(2):613-620.

[10]M odiglian Y,Coutinho P,Pereita N,et al.Establishment of tissue-specific tolerance is driven by regulatory T cells selected by thymic epithelium[J].Eur J Immunol,1996,26(8):1807-1815.

[11]Seddon B,Mason D.Peripheral autoantigen induces regulatory T cells that prevent autoimmunity[J].J Exp Med,1999,189(5):877-882.

[12]Hori S,Nomura T,Sakaguchi S.Control of regulatory T cell development by the transcription factor foxp3[J].Science,2003,299(5609):1057-1061.

[13]Bennett CL,Christie J,Ramsdell F,et al.The immune dysregulation,polyendocrinopathy,enteropathy,X-linked syndrome(IPEX)is caused by mutations of Foxp3[J].Nat Genet,2001,27(1):20-21.

[14]Bettelli E,Carrier Y,Gao W,et al.Reciprocal developmental pathways for the generation of pathogenic efeetor T H17 and regulatory T cells[J].Nature,2006,441(7090):235-238.

[15]Zhang L,Yang XQ,Cheng J,et al.Increased Th17 cells are accompanied by Foxp3+T reg cell accumulation and correlated with psoriasisdisease severity[J].clinical Immunology,2010,135(1):108-117.

[16]胡斯明,羅雅玲,賴文巖,等.調(diào)節(jié)性 T細(xì)胞/Th17在支氣管哮喘小鼠氣道炎癥過程中的變化[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志,2009,19(19):2881-2884.

[17]Ling EM,Smith T,Nguyen XD,et al.Relation of CD4+CD25+regulatory T-cell suppression of allergen-driven T-cell activation to atopic status and expression of allergic disease[J].Lancet,2004,363(9409):608-615.

[18]Anderson AE,Mackerness KJ,Aizen M,et al.Seasonal changes in suppressive capacity of CD4+CD25+T cells from patients with hayfever are allergen-specific and may result in part from expansion of effector T cells among the CD25+population[J].Clin Exp Allergy,2009,39(11):1693-1699.

[19]van Hove CL,M aes T,Joos GF,et al.Prolonged Inhaled Allergen Exposure Can Induce Persistent Tolerance[J].Am J Respir Cell Mol Biol,2007,36(5):573-584.

[20]Lee SM,Gao B,Dahl M,et al.Decreased Foxp3 gene expression in the nasal secretions from patients with allergic rhinitis[J].Otolaryngol Head Neck Surg,2009,140(2):197-201.

[21]錫琳,韓德民,范爾鐘,等.轉(zhuǎn)錄因子 Foxp3在小鼠變應(yīng)性鼻炎外周表達(dá)的實(shí)驗(yàn)研究[J].首都醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2009,30(1):49-53.

[22] Winkler B,Hufnagl K,Spittler A,et al.The role of Foxp3+T cells in long-term efficacy of prophylactic and therapeutic mucosal tolerance induction in mice[J].Allergy,2006,61(2):173-180.

[23]Wong CK,Ho CY,Ko FW.et al.Proinflammatory cytokines(IL-17,IL-6,IL-18 and IL-12)and Th cytokines(IFN-γ,IL-4,IL-10 and IL-13)in patients with allergic asthma[J].Clin Exp Immunol,2001,125(2):177-183.

[24]Ciprandi G,De Amici M,Murdaca G,et al.Serum interleukin-17 levels are related to clinical severity in allergic rhinitis[J].Allergy,2009,64(9):1375-1378.

[25]瞿申紅,李敏,黃永堅(jiān),等.變應(yīng)原和糖皮質(zhì)激素對(duì)變應(yīng)性鼻炎患者外周血 Th17細(xì)胞及其轉(zhuǎn)錄因子 RORγ t的作用[J].中華耳鼻咽喉頭頸外科雜志,2009,44(12):996-997.