Th17及相關(guān)細胞因子在哮喘中的作用研究

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(南京中醫(yī)藥大學(xué)，南京 210029)

·現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究·

Th17及相關(guān)細胞因子在哮喘中的作用研究

凌昊，趙霞*

(南京中醫(yī)藥大學(xué)，南京 210029)

Th17細胞是近來發(fā)現(xiàn)的一類不同于Th1,Th2的另一種CD4+T細胞的新亞型,在自身免疫病、感染等疾病中發(fā)揮重要的作用,TH17相關(guān)細胞因子如IL-17，IL-23，TGF-β等能夠加重氣道炎癥及促進氣道重塑，氣道炎癥反應(yīng)又能夠破壞Th17/Treg平衡，從而促進哮喘發(fā)作。因此以Th1/Th2/Th17等為靶點，通過抑制或者調(diào)節(jié)這些細胞的功能，從炎癥反應(yīng)的上游進行阻斷、調(diào)節(jié)Th17/Treg平衡,影響哮喘基因調(diào)控及編碼的蛋白，進而改善體質(zhì)，為哮喘的治療開辟新的道路。

Th細胞；相關(guān)因子；哮喘/中醫(yī)藥療法

目前對支氣管哮喘(bronchial asthma) 發(fā)病機制的研究在許多方面仍不十分清楚，傳統(tǒng)認為Th1/Th2免疫功能失衡所致氣道炎癥變化、多種細胞浸潤和氣道組織結(jié)構(gòu)改變,可刺激嗜酸性粒細胞增殖、活化，進而使多種促炎介質(zhì)分泌增多，形成慢性氣道炎癥。但臨床上針對Th2介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)進行治療，發(fā)現(xiàn)喘息癥狀并未得到很好改善?，F(xiàn)代研究亦證實,關(guān)于哮喘發(fā)病機制不能僅僅用已知的Th1/Th2模式來解釋。本文就Th細胞及其相關(guān)因子參與哮喘的發(fā)病作一探討。

1 Th17細胞生物學(xué)特征

Th17細胞是近年發(fā)現(xiàn)的不同于Th1和Th2的另一種CD4+T細胞的新亞型[1]，能夠被TGF-β，IL-1，IL-6，IL-21，IL-23等所誘導(dǎo)，并且分泌大量的IL-17A(IL-17)，IL-17F和IL-22,在炎癥反應(yīng)的發(fā)生發(fā)展進程中發(fā)揮重要作用[2]。Semik等[3]發(fā)現(xiàn)Th17細胞與自身免疫性疾病和組織炎癥密切相關(guān)。一般認為，轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor-β)和IL-6是CD4+T細胞向Th17細胞分化過程中的最關(guān)鍵細胞因子，即TGF-β和IL-6相結(jié)合,誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子RORγt的表達，從而促使初始CD4+T細胞分化為Th17細胞。

IL-17是Thl7細胞的重要表型標志，IL-17(即IL-17A)，IL-17B，IL-17C，IL-17D，IL-17(即IL-25E)和IL-17F是其家族成員[4]，而Thl7細胞只表達其家族中的IL-17和IL-17F 2種細胞因子?，F(xiàn)已證實，IL-17能夠誘發(fā)強烈的中性粒細胞炎癥。一方面,它本身是炎癥因子，可以誘導(dǎo)多種細胞分泌和釋放多種中性粒細胞趨化因子(如KC,MIP-2,IL-6,IL-8等)，進而導(dǎo)致大量的中性粒細胞募集；另一方面，可以促進粒細胞集落刺激因子如G-CSF、GM-CSF等的表達，加快中性粒細胞的發(fā)育成熟[5-6]。IL-17與TNF-α、IL-6等多種促炎因子協(xié)同加強其致炎效應(yīng),還能上調(diào)多種具有抗微生物活性的多肽如β-防御素，黏蛋白等表達，進而增強宿主防御、抵抗外來病原體入侵的功能[1]。

2 Th17細胞及其相關(guān)細胞因子與哮喘的關(guān)系

2.1 Th17細胞及IL-17 近年來研究發(fā)現(xiàn)，Thl7細胞及其分泌IL-17介導(dǎo)的氣道中性粒細胞性炎癥與哮喘的嚴重程度密切相關(guān)[7]。以往的研究認為，重度哮喘患者的局部氣道組織中IL-17呈高表達，同樣施宇衡等[8]研究證實了中重度過敏性哮喘患者IL-17呈高表達主要是由于Thl7細胞活化增加所致,且與哮喘的嚴重程度密切相關(guān)。IL-17在哮喘患者的痰液、肺泡灌洗液及血清中表達明顯增多，與氣道炎癥程度呈正相關(guān)，提示IL-17與哮喘的發(fā)病機制密切相關(guān)[9]。Hellings PW等[5]通過動物實驗發(fā)現(xiàn)，哮喘小鼠經(jīng)變應(yīng)原激發(fā)后，氣道組織中IL-17mRNA和蛋白表達增加，認為與氣道的中性粒細胞浸潤密切相關(guān)。AI-Ramli W等[10]發(fā)現(xiàn)，重癥哮喘患者中性粒細胞的浸潤及IL-17，IL-6，TGF-β，TNF-α等炎癥因子表達顯著升高。對IL-17F轉(zhuǎn)基因小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，過度表達IL-17F可導(dǎo)致氣道內(nèi)中性粒細胞大量浸潤[11]。IL-17可通過促進IL-6，IL-11，vEGF等組織重構(gòu)相關(guān)因子及基質(zhì)金屬蛋白酶等的表達，加快加重氣道重塑及氣道黏液的分泌[12]。由此推測，Th17細胞通過分泌效應(yīng)細胞因子IL-17，促進支氣管上皮細胞、成纖維細胞、氣道平滑肌細胞產(chǎn)生多種炎癥介質(zhì)，招募中性粒細胞聚集炎癥部位，加重哮喘氣道炎癥。

2.2 TGF-β1 TGF-β1是哮喘氣道重塑的關(guān)鍵性細胞因子。氣道中的炎性細胞和成纖維細胞、上皮細胞、平滑肌細胞等氣道壁的結(jié)構(gòu)細胞都可分泌TGF-β1。TGF-β1可通過多種途徑參與哮喘的氣道纖維化和氣道重塑的過程。易琳琳等[13]研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β1既刺激氣道和血管的平滑肌細胞肥大增生，誘導(dǎo)氣道成纖維細胞的分裂增殖，促進纖維黏蛋白和膠原的合成及沉積，同時還抑制膠原酶和蛋白酶的產(chǎn)生以減少膠原的降解。Minshall等[14]用熒光標記的原位雜交方法研究哮喘患者TGF-β1 mRNA表達水平，發(fā)現(xiàn)其在支氣管黏膜和肺泡灌洗液中的含量與病情的嚴重程度呈正相關(guān)。

2.3 IL-6 首先與IL-6受體(IL-6R)結(jié)合,然后與靶細胞膜表面gp130蛋白形成復(fù)合物，此時激活了細胞內(nèi)JAK/STAT3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，再通過轉(zhuǎn)錄因子STAT3的調(diào)控作用來發(fā)揮其促炎效應(yīng)。近年來研究發(fā)現(xiàn),IL-6在機體的免疫調(diào)節(jié)、炎癥反應(yīng)、細胞的增殖分化等過程中均發(fā)揮重要作用,與哮喘、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等炎癥性疾病的發(fā)病關(guān)系密切[15]。Dienz O等[16]研究發(fā)現(xiàn)，體外IL-6在阻斷調(diào)節(jié)性細胞的發(fā)育，維持效應(yīng)性T細胞和調(diào)節(jié)性T細胞的平衡發(fā)揮關(guān)鍵作用，并通過促進Th17細胞而抑制Foxp3+調(diào)節(jié)性T細胞的分化和增殖，最終促進CD4+T細胞生成的作用。

2.4 IL-23 IL-23是在研究IL-6亞家族蛋白時發(fā)現(xiàn)的與IL-12共享P40鏈的新型細胞因子,由P19和P40兩個亞基構(gòu)成[17]。IL-23誘導(dǎo)活化的Th17細胞表達IL-17A，IL-17F，IL-6，TNF-α等慢性炎癥的細胞因子以及促炎癥反應(yīng)的趨化因子[18]。Wakashin等[19]發(fā)現(xiàn)，IL-23轉(zhuǎn)基因小鼠吸入抗原致敏后,中和IL-23，能夠促使嗜酸性粒細胞募集和Th2細胞因子減少,相反若使IL-23強行表達可促進嗜酸性粒細胞和中性粒細胞募集氣道，Th2細胞因子，IL-17A和TNF-α顯著增加，提示IL-23能增加Th17，Th2細胞及細胞因子在氣道炎癥中作用。而且該實驗還通過單獨轉(zhuǎn)入Th17細胞以及同時轉(zhuǎn)入Th17細胞和Th2細胞等方法證明,IL-23協(xié)同Th17細胞不僅能誘導(dǎo)Th17細胞介導(dǎo)的中性粒細胞性氣道炎癥，還能增強Th2細胞介導(dǎo)的嗜酸性粒細胞氣道炎癥反應(yīng)。

2.5 RORγt 維甲酸孤兒核受體-t(RORγt)受STAT3調(diào)控[20]，特異性分布于CD4+T細胞中，是促進CD4+T細胞向Th17細胞分化的特異轉(zhuǎn)錄因子[21]。IL-6和TGF-β協(xié)同作用，RORγt大量表達，促進IL-17產(chǎn)生，但只有IL-6或TGF-β時，不能誘導(dǎo)RORγt活化，僅有STAT3高表達。McKenzie BS等[22]發(fā)現(xiàn)，初始T細胞將RORγt剔除，Th17細胞減少，相反轉(zhuǎn)入編碼RORγt的逆轉(zhuǎn)錄病毒使Th細胞增多，表明RORγt在Th17分化發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用。Chakir等[23]研究哮喘小鼠時發(fā)現(xiàn)，TGF-β，IL-6能夠誘導(dǎo)初始CD4+T細胞向Th17細胞大量分化，且IL-17大量分泌，其肺組織中IL-17，RORγt mRNA及蛋白水平異常高表達。

2.6 Th17/Treg平衡 Treg細胞是機體內(nèi)分泌TGF-β，IL-10等的細胞因子，具有免疫抑制性的T淋巴細胞亞群[24]。Foxp3是Treg細胞增殖分化的主要調(diào)控因子。Traves等[25]在研究氣道疾病中Th17細胞時發(fā)現(xiàn),TGF-β(尤其是膜結(jié)合型)在Treg細胞上呈高表達。然而用TGF-β1缺陷小鼠的Treg細胞治療自身免疫性結(jié)腸炎的SCID模型小鼠的實驗中卻未顯示任何作用[26-27]。此外,TGF-β能夠在體外誘導(dǎo)原本產(chǎn)生其他細胞的“普通”T細胞分化為Treg細胞[28]。胡斯明等[29]研究哮喘小鼠發(fā)現(xiàn)，Treg/Th17在數(shù)量和功能上的失衡，與肺泡灌洗液中嗜酸粒細胞等炎性細胞呈負相關(guān)，由此認為Treg/Th17與氣道炎癥呈負相關(guān)關(guān)系。由于TGF-β是Th17和Treg細胞分化共用的細胞因子，可以認為兩者之間可能存在某種關(guān)系,即存在一定的平衡。由此推測由于Treg/Th17的失衡可能導(dǎo)致了哮喘的發(fā)生和進一步發(fā)展。

3 中醫(yī)藥對Th17細胞及相關(guān)細胞因子的研究

魯雙喜[30]通過研究玉屏風(fēng)散對哮喘小鼠Th17相關(guān)細胞因子表達影響的初步研究發(fā)現(xiàn)，玉屏風(fēng)散能夠上調(diào)Th1細胞的表達和促進IFN-γ的分泌，從而抑制哮喘小鼠急性期IL-17的產(chǎn)生,和沈朝斌等[31]玉屏風(fēng)散對氣道變態(tài)反應(yīng)性小鼠IL-17和IL-6的影響的研究結(jié)論是一樣的。王萍[32]研究溫肺止哮湯對支氣管哮喘患兒急性發(fā)作期外周血IL-17的影響得出：溫肺止哮湯能夠改善支氣管哮喘患兒FEV1、PEF,且能夠明顯降低外周血IL-17，達到減輕氣道炎癥反應(yīng)。朱立成等[33]研究支氣管哮喘患者外周血Th17/Treg平衡發(fā)現(xiàn)，小青龍顆粒能夠有效調(diào)節(jié)Th17/Treg平衡，有效防治哮喘發(fā)作。黃家林[34]研究發(fā)現(xiàn)，哮喘小鼠存在Th17相關(guān)因子IL-6和IL-17的變化且均升高。間接表明了Th17細胞參與了哮喘發(fā)病，而黃芪多糖可通過抑制Th17分泌IL-17干預(yù)哮喘發(fā)作。國內(nèi)中醫(yī)藥的相關(guān)文獻大都從控制Th17的效應(yīng)因子IL-17著手，從而改善氣道炎癥，達到改善哮喘癥狀和控制哮喘發(fā)作的目的。

4 結(jié)語

Th細胞及其相關(guān)因子在哮喘中的作用日益受到關(guān)注，同時也取得長足的進展，但仍有很多問題亟待去解決，在哮喘發(fā)病中Th細胞及相關(guān)因子的作用機制，Th17/Treg平衡的存在與否及其參與哮喘的生理病理過程等，諸如這些關(guān)于Th細胞及相關(guān)因子在哮喘中作用的相關(guān)問題，還需要進一步深入研究。中醫(yī)藥在防治哮喘有一定的優(yōu)勢，并具有豐富的經(jīng)驗[35-36]，為中醫(yī)藥治療哮喘作用機理的研究提供了新的視角，以Th1/Th2/Th17等為靶點，通過抑制或者調(diào)節(jié)這些細胞的功能，從炎癥反應(yīng)的上游進行阻斷、調(diào)節(jié)Th17/Treg平衡、影響哮喘基因調(diào)控及編碼的蛋白，進而改善體質(zhì),為哮喘的治療開辟了新的道路。

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ResearchontheroleofTh17andrelatedcytokinesinasthma

LING Hao,ZHAO Xia*

(Nanjing University of TCM,Nanjing,210029,China)

Thl7 cell is recently discovered as a new subtype of CD4+T cell which is different from Th2 cells.It plays an important role in autoimmune disease and infectious disease.TH17 related cytokines such as IL-17,IL-23,TGF-β can aggravate airway inflammation and promote airway remodeling,which could destroy the Th17/Treg balance,so as to promote an asthma attack.Therefore,with Th1/Th2/Th17 as the target,researchers could regulate Th17/Treg balance and improve physique fitness by inhibiting or regulating the functions of these cells to influence asthma gene regulation and protein coding,thus to open up a new way for the treatment of asthma.

Th cells;relevant factors;asthma/traditional Chinese medicine

10.13463/j.cnki.cczyy.2014.05.066

國家自然科學(xué)基金項目(81173299)，國家重點學(xué)科課題(EZK2012005)，江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程項目課題(CXLX13-584)。

凌 昊(1988-)，男，碩士研究生。研究方向：小兒肺系疾病研究。

] 趙 霞，女，博士，教授，電子信箱：zhaoxiahy@126.com。

R256.12

：A

：2095-6258(2014)05-0930-04

2014-06-03)

*[