Treg細胞與Th17細胞的研究現(xiàn)狀及臨床意義

劉 博，李紹光，孫天勝

CD4+輔助性T細胞是一類重要的免疫調(diào)節(jié)細胞。傳統(tǒng)觀點認為CD4+輔助性T細胞，特別是Th1和Th2細胞能夠反映機體的免疫功能狀態(tài)。CD4+CD25+調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory tcells，Treg)和輔助T細胞17是新發(fā)現(xiàn)的Th細胞亞群，它們在維持機體免疫平衡方面發(fā)揮重要作用［1-3］，是對Th1和Th2免疫平衡理論的重要補充，成為免疫學和腫瘤學等領(lǐng)域的研究熱點［4］。炎癥、感染、腫瘤、自身免疫性疾病等多種疾病狀態(tài)中Th17、Treg細胞免疫失衡也有不少報道［5-7］。本文就Treg細胞及Th17細胞的研究現(xiàn)狀及臨床意義做一綜述。

1 Treg細胞

Treg細胞是一組具有免疫抑制功能的T細胞亞群［8］，按其來源分為天然發(fā)生的 Treg(natural treg)和外周誘導(dǎo)產(chǎn)生的Treg(induced treg)。Treg細胞表面表達一種重要的膜分子－細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原-4(CTLA-4，CD152)，它作為一種共刺激信號分子參與免疫應(yīng)答的負調(diào)控。Treg細胞需要一個經(jīng)CTLA-4介導(dǎo)的共刺激信號激活［9］，細胞活化后CTLA-4表達增加，并持續(xù)表達。CTLA-4與效應(yīng)細胞上CD80/CD86結(jié)合，將抑制信號遞給效應(yīng)細胞，從而抑制效應(yīng)細胞功能。此外，Treg細胞表面CTLA-4與DC細胞的CD80/CD86結(jié)合，通過逆向轉(zhuǎn)導(dǎo)信號導(dǎo)致T細胞活化程度降低。

現(xiàn)在普遍認為識別Treg的標志是轉(zhuǎn)錄因子Foxp3，2001 年由 Brunkow 等［10］首次報道，它特異性的表達于Treg細胞。Foxp3是Treg細胞分化、發(fā)育和發(fā)揮功能中的一個關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。Foxp3基因缺陷的小鼠體內(nèi)缺乏Treg細胞，而在Foxp3過度表達的小鼠體內(nèi)其CD4+CD25－T細胞和CD4－CD8+T細胞也顯示出免疫抑制功能［11］。人體內(nèi)Foxp3基因的突變可能會導(dǎo)致自身免疫疾病的發(fā)生，目前普遍認為人類免疫失調(diào)－多發(fā)性內(nèi)分泌腺病－腸病-X連鎖綜合征(IPEX)與Foxp3基因突變有關(guān)［12］。

Treg細胞的作用機制有2種:①細胞接觸依賴機制。Treg細胞通過其表面分子(CTLA-4、CD25)［13］與其他細胞上的相應(yīng)配體特異結(jié)合發(fā)揮免疫抑制作用。②活化的Treg細胞分泌功能。IL-10可以抑制T細胞的增殖及產(chǎn)生細胞因子，抑制Th1和Th2細胞合成白介素-2(IL-2)等細胞因子，還可抑制人主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ類(MHCⅡ)分子在巨噬細胞和DC上的表達，同時阻斷CD28/B7途徑對T細胞增殖和活化的刺激作用，從而起到免疫抑制作用［14］。轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)從 3個方面起免疫抑制作用:①抑制免疫效應(yīng)細胞的增殖。②抑制免疫效應(yīng)細胞的分化和活性。③抑制細胞因子的產(chǎn)生及其免疫調(diào)節(jié)作用［15］。Treg細胞還分泌一種顆粒蛋白酶A直接殺傷活化的CD4+和CD8+效應(yīng)T細胞。這種殺傷效應(yīng)可能是通過穿孔蛋白機制發(fā)揮作用的［16］。新近研究還發(fā)現(xiàn)，Treg細胞可通過半乳糖凝集素(Galectin-1)與T細胞表面糖蛋白受體結(jié)合來抑制T細胞分泌IL-2和γ干擾素(IFN-γ)。

Treg細胞還可以抑制B細胞功能。其抑制B細胞的機制主要是通過抑制Th細胞對B細胞的輔助作用和直接抑制B細胞的活化及抗體生成［17-18］，從而抑制由自身抗體介導(dǎo)的自身免疫疾病的發(fā)生［19］。

在Nat Immunol上報道了一篇關(guān)于新型調(diào)節(jié)性T細胞“iTr35”的文章，可能為已有的調(diào)節(jié)性T細胞增添新成員［20］。新發(fā)現(xiàn)的調(diào)節(jié)性T細胞“iTr35”分泌的特征性細胞因子為IL-35，但不表達Foxp3，主要通過分泌IL-35發(fā)揮免疫抑制效應(yīng)，而不是通過TGF-β發(fā)揮作用。該文還證明Treg細胞在體內(nèi)發(fā)揮免疫抑制功能時有一部分是通過在體內(nèi)誘導(dǎo)的iTr35完成的，該誘導(dǎo)過程是IL-35依賴的，IL-10也發(fā)揮一定的作用。而且，這一新型調(diào)節(jié)性T細胞的抑制功能更強，在體內(nèi)維持的時間更久。

2 輔助T細胞17

輔助性T細胞17(Th17)是2005年由Park等［21］在對實驗性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)和膠原蛋白誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎這兩個典型自身免疫疾病動物模型的研究中發(fā)現(xiàn)，因該群細胞特異性產(chǎn)生IL-17，故被命名為Th17細胞。

Th17的分化過程中標志性轉(zhuǎn)錄因子是孤束核受體(orphan nuclear receptor，RORγt)［22］，RORγt可誘導(dǎo)編碼IL-17A和IL-17F的基因表達。IL-6和TGF-β是啟動初始CD4+T細胞分化成Th17的主要細胞因子［23-24］，而 IL-23則在分化后期維持Th17穩(wěn)定分化成熟。

Th17通過產(chǎn)生 IL-17、IL-6、IL-22 及 TNF-α 等細胞因子發(fā)揮功能，其最重要的效應(yīng)因子是 IL-17［25］。IL-17 家族包括 6 個成員:IL-17A、B、C、D、E和F。Th17只產(chǎn)生IL-17A和IL-17F。IL-17具有促炎作用，誘導(dǎo)促炎細胞因子(如IL-6、TNF-α)、趨化因子(如MCP1和MIP2)和基質(zhì)金屬蛋白酶的表達，引起組織細胞浸潤和組織破壞。IL-17也參與中性粒細胞的增殖、成熟和趨化，對T細胞的活化起協(xié)同刺激作用，并能促進樹突狀細胞的成熟。IL-17與IL-22協(xié)同作用，可以增強炎性反應(yīng)并造成組織損傷。

3 Treg細胞與Th17細胞的關(guān)系

Th17和Treg之間細胞分化相互抑制且功能負性調(diào)節(jié)，在機體內(nèi)存在一個平衡關(guān)系，二者平衡的破壞是許多炎癥和自身免疫性疾病的關(guān)鍵因素［26］，而TGF-β和IL-6是調(diào)控這一對細胞平衡的重要細胞因子。正常情況下，TGF-β單獨存在并誘導(dǎo)初始CD4+T細胞分化為Treg;而當有感染或炎癥時，IL-6和TGF-β共同存在并誘導(dǎo)初始CD4+T細胞向Th17細胞分化。Korn等［27］的研究發(fā)現(xiàn)，細胞因子IL-21聯(lián)合 TGF-β可通過激活 STAT3途徑增加RORγt的表達，使初始 CD4+T細胞產(chǎn)生 IL-17，同時可以抑制Foxp3的表達，從而減少CD4+T細胞分化形成Treg細胞。Voo等［28］發(fā)現(xiàn)通過流式細胞術(shù)從人的外周血中分離出來的部分CD4+CD25+Foxp3 的Treg細胞可以分泌IL-17，提示Treg細胞不但可以抑制機體的免疫功能，而且也有可能參與了Th17的促進炎癥發(fā)生的過程，并與Th17有協(xié)同作用，但機制還不清楚，需要進一步研究。

4 Treg細胞及Th17細胞與疾病的關(guān)系

4.1 器官移植的排斥反應(yīng) Th17細胞分泌的IL-17在器官移植中具有加劇移植排斥反應(yīng)的作用。在腎、肺移植急性排斥反應(yīng)期，體內(nèi)IL-17表達是上調(diào)的［29］。而Treg細胞能夠抑制對同種抗原的混合淋巴細胞反應(yīng)(MLR)，預(yù)防移植物抗宿主病(GVHD)及保留移植物的抗白血病效應(yīng)，在建立移植耐受，抑制移植物排斥方面起作用。

4.2 自身免疫性疾病 Sato等［30］發(fā)現(xiàn)，Th17細胞在自身免疫性關(guān)節(jié)炎中起到介導(dǎo)T細胞激活和骨吸收的作用，IL-23/IL-17軸則參與了自身免疫性關(guān)節(jié)炎發(fā)病的起始和骨組織破壞2個階段。IL-17可以通過刺激滑膜細胞表達分泌多種血管因子促進血管翳的形成，在類風濕關(guān)節(jié)炎(RA)早期即發(fā)揮破壞作用。IL-17刺激、活化滑膜細胞及巨噬細胞，增加了破骨細胞分化因子的基因表達，誘導(dǎo)破骨細胞祖細胞向成熟破骨細胞分化，促進軟骨蛋白多糖及膠原降解，抑制軟骨細胞蛋白多糖的合成。多發(fā)性硬化、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、銀屑病以及哮喘等患者的血清及組織中也檢測到了 IL-17的高表達［31-35］。同時IL-17還能促進多種炎性因子的分泌，如IL-6、TNF-α、CC家族的趨化因子等，這些增多的炎性細胞因子提高了局部炎性反應(yīng)的強度，加重了組織器官的炎性損傷，從而直接影響了疾病的嚴重程度。而Treg細胞是維持自身免疫耐受的主要細胞之一，可以控制變態(tài)反應(yīng)性疾病，防止自身免疫性疾病的發(fā)生。

4.3 感染性疾病 Th17細胞在細菌感染中起到重要防御作用。Th17細胞分泌的IL-17可以促進氣道上皮細胞或成纖維細胞釋放IL-8、粒細胞集落刺激因子(G-CSF)等細胞因子招募中性粒細胞至炎癥局部，激活彈力酶和髓樣過氧化物酶后間接激活中性粒細胞的活性［36］;Ye等［37］發(fā)現(xiàn) IL-17 可加快對肺炎克雷伯桿菌的清除。Th17細胞分泌的IL-22也可以加強宿主對革蘭陰性肺炎桿菌(克雷伯桿菌)的防御能力［38］;此外，IL-17亦過誘導(dǎo)其他細胞因子和G-CSF的表達在肺部感染中起到重要的防御作用。而Treg細胞有效控制抗感染免疫，可以防止引起組織破壞的病理性免疫應(yīng)答發(fā)生，但同時也是病原體長期存在難以清除的因素［39］，延長了慢性感染的病程。在急性乙型肝炎病毒(HBV)感染者體內(nèi)，Treg細胞的比例減小伴隨其抑制能力的降低，此類變化可能對清除病原體、減輕免疫損傷發(fā)揮積極作用;但慢性HBV感染者體內(nèi)的Treg細胞在CD4+T細胞中比例顯著升高，可能促進病原體的持續(xù)性感染。

4.4 腫瘤 腫瘤患者外周血中Th17細胞水平增高，這一點可以在肝癌、胃癌、前列腺癌、卵巢癌、黑色素瘤、頭頸部鱗狀細胞癌、纖維肉瘤、髓母細胞瘤等惡性腫瘤中得到印證。但是Th17細胞在腫瘤中的作用尚不明確，大多數(shù)觀點認為，Th17細胞通過腫瘤免疫抑制腫瘤生長［40］，而有些學者認為，Th17細胞可以促進腫瘤生長。由于腫瘤抗原是自身抗原量或質(zhì)的改變，Treg細胞能抑制T細胞對外來和自體抗原的免疫應(yīng)答，因而會阻止機體對腫瘤細胞的免疫應(yīng)答，從而導(dǎo)致了腫瘤的免疫逃逸。有研究將肺癌患者與對照組外周血Treg細胞檢測結(jié)果進行比較發(fā)現(xiàn)，肺癌組Treg細胞比例明顯高于正常對照組，轉(zhuǎn)移組Treg細胞比例明顯高于未轉(zhuǎn)移組，隨著病程的進展，Treg細胞逐漸增多［41-42］。

4.5 創(chuàng)傷 已有研究表明嚴重創(chuàng)傷后5 d Treg細胞比例開始升高，并呈持續(xù)性［43］。在對嚴重創(chuàng)傷患者外周血中Th17細胞、Treg細胞的研究中發(fā)現(xiàn)，嚴重創(chuàng)傷患者外周血Th17細胞比例較健康人群稍高但差異無統(tǒng)計學意義，創(chuàng)傷膿毒癥患者外周血Th17細胞比例明顯高于嚴重多發(fā)傷患者。嚴重創(chuàng)傷組及創(chuàng)傷膿毒癥組外周血Treg細胞比例較健康對照組高，嚴重創(chuàng)傷組與創(chuàng)傷膿毒癥組比較差異無統(tǒng)計學意義。嚴重創(chuàng)傷后Th17/Treg比值下降，機體處于輕度免疫抑制狀態(tài)中;當發(fā)生創(chuàng)傷膿毒癥時Th17/Treg比值上升，Treg細胞比例并沒有下降，反而輕度升高。由此可見，創(chuàng)傷后機體并不是單純的過度免疫抑制，而是炎性反應(yīng)抗炎反應(yīng)相互作用的結(jié)果，機體的免疫平衡嚴重紊亂。

由于Th17、Treg細胞在維持機體免疫中的有不可替代的作用，不同疾病狀態(tài)下Th17/Treg平衡狀態(tài)的研究，有利于正確評價患者的免疫功能狀態(tài)，選擇適當?shù)臅r機，針對不同免疫狀態(tài)實施有效的免疫調(diào)節(jié)措施成為臨床治療的必要。

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