Th17與炎癥性腸病

包小華,孫 巖

(吉林大學(xué)白求恩第一醫(yī)院胃腸內(nèi)科,吉林長春130021)

潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis,UC)和克羅恩病(Crohn's disease,CD)是炎癥性腸病(inflammatory bowel disease,IBD)的主要表現(xiàn)形式,發(fā)病機(jī)制尚不清楚。以往研究認(rèn)為與T輔助細(xì)胞Th1或Th2細(xì)胞反應(yīng)的增強(qiáng)或減弱有關(guān)。然而最近研究發(fā)現(xiàn)一類新細(xì)胞亞群,稱為Th17細(xì)胞。Th17細(xì)胞的相關(guān)細(xì)胞因子可導(dǎo)致多臟器病變,包括腸道。Th17細(xì)胞反應(yīng)需要IL-23的參與,IL-23在炎癥性腸病患者腸道內(nèi)過度表達(dá)解釋了腸組織損傷的新途徑以及制定新的治療策略。

1 Th17細(xì)胞分化及功能

Th17細(xì)胞是促進(jìn)炎癥反應(yīng)的輔助T細(xì)胞,其命名是因?yàn)榭梢苑置贗L-17,也被稱為IL-17A。Th17細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子還包括IL-17F,IL-21,IL-22,TNF-α,IL-6[1]。與Th1和Th2細(xì)胞的分化依靠他們各自的效應(yīng)細(xì)胞因子不同,Th17細(xì)胞發(fā)育并不需要IL-17。Th17細(xì)胞分化需要轉(zhuǎn)錄因子的活化,如孤兒受體(R OR)γ t、ROR α,和 RUNX1,這依賴轉(zhuǎn)化生長因子-β1的驅(qū)動(dòng)。TGF-β和IL-6是Th17細(xì)胞分化必需的細(xì)胞因子[2]。Mangan等證明TGF-β是在Th17的分化上起核心作用的細(xì)胞因子,在原代培養(yǎng)的初始T細(xì)胞中加入外源性的TGF-β導(dǎo)致了Th17細(xì)胞的形成,研究表明TGF-β通過對(duì)IL-23受體的增量調(diào)節(jié),促使初始T細(xì)胞分化為Th17。Veldhoen等在進(jìn)一步的研究中發(fā)現(xiàn)只有在IL-6與TGF-β共同作用才能大量誘生Th17細(xì)胞的形成。TGF-β對(duì)Th17細(xì)胞分化的影響有濃度依賴性。低濃度誘導(dǎo)Th17細(xì)胞,而高濃度抑制Th17細(xì)胞分化并促進(jìn)調(diào)節(jié)性t細(xì)胞(Tregs)的作用[3]。在炎癥細(xì)胞因子如IL-6存在的情況下Tregs可以轉(zhuǎn)化為炎癥Th17細(xì)胞。由于Th17細(xì)胞對(duì)Tregs介導(dǎo)的免疫抑制具有免疫力,很有可能在慢性炎癥過程,如IBD時(shí),調(diào)節(jié)性T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)會(huì)加強(qiáng)。

在IL-6-缺陷小鼠中,IL-21能誘導(dǎo)Th17分化。研究表明IL-21是由于T細(xì)胞對(duì)IL-6的應(yīng)答生成。重要的是IL-21刺激Th17細(xì)胞產(chǎn)生IL-21,從而觸發(fā)自分泌反應(yīng)環(huán)路,導(dǎo)致初始T細(xì)胞上 IL-21和IL-23受體更多生成[4]。這一過程依賴Stat3和RORγ t,使這些細(xì)胞對(duì) IL-23應(yīng)答。因?yàn)?IL-23促進(jìn)Th17表型擴(kuò)張和/或穩(wěn)定,這些數(shù)據(jù)顯示IL-21有助于放大Th17細(xì)胞的反應(yīng)。

Th17相關(guān)細(xì)胞因子會(huì)增強(qiáng)炎癥細(xì)胞因子(例如IL-1、IL-6、TNF-α)和化學(xué)增活素(如IL-8,CXCL1,CXCL8、單核細(xì)胞化學(xué)引誘物-1,單核細(xì)胞抑制蛋白(MIP)-3α),環(huán)氧化酶-2,基質(zhì)金屬蛋白酶降解產(chǎn)物(MMPs)來觸動(dòng)數(shù)條炎癥通路[5]。

2 Th17在炎癥性腸病中的表達(dá)

2003年,Fujino等的研究顯示在UC及CD腸道炎癥病人與正常人相比,組織中IL-17有更多的表達(dá)[6]。通過免疫組化等方法分析結(jié)果表明,在活動(dòng)期潰瘍性結(jié)腸炎患者中IL-17細(xì)胞主要在固有層表達(dá),而活動(dòng)期CD,IL-17細(xì)胞是散布在黏膜下層和肌層。IL-17的主要來源于CD3+T輔助細(xì)胞和CD68細(xì)胞。因此它顯示出RNA轉(zhuǎn)錄為IL-17A和IL-17F是在UC和CD患者的腸粘膜上完成。局部IL-17水平的檢測表明CD患者腸黏膜局部及血清IL-17表達(dá)要高于UC患者,這說明IL-17+T細(xì)胞以及其分泌的IL-17與炎癥性腸病的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。IL-17對(duì)炎性腸病黏膜炎癥反應(yīng)的誘導(dǎo)和維持發(fā)揮了重要的作用。同時(shí),IL-17促進(jìn)多種炎性細(xì)胞因子的分泌,如IL-6,TNF-β,CC家族的趨化因子等。這些增多的炎性細(xì)胞因子提高了局部炎癥反應(yīng)的強(qiáng)度,從而直接影響了疾病的嚴(yán)重程度。

最近Annuziato等證實(shí)CD患者腸粘膜IL-17產(chǎn)生T細(xì)胞比正?；颊吒?這些細(xì)胞也產(chǎn)生IFN-γ[7]。用Th1型相關(guān)標(biāo)記(即 T-bet和 IFN-γ)和下調(diào) ROR γ t和 IL-17增強(qiáng)表達(dá)的IL-12刺激這些細(xì)胞,會(huì)發(fā)現(xiàn)IL-17分泌型T細(xì)胞可以誘導(dǎo)分化Th1細(xì)胞[8]。也有證據(jù)顯示分別在UC和CD患者中用IL-23治療腸淋巴細(xì)胞來提高IL-17A或 IFN-γ。

IBD病人含有較高的水平其他的Th17相關(guān)聯(lián)的細(xì)胞因子。以前結(jié)果表明:CD和UC組織都有提高生產(chǎn)的IL-21因子,在CD患者中能持續(xù)擴(kuò)大Th1細(xì)胞刺激反應(yīng)。IBD動(dòng)物模型中研究顯示IL-23在腸道慢性炎癥中起重要作用,用針對(duì)P19亞基的mAb選擇性的清除IL-23,抑制IL-10基因敲除小鼠中自發(fā)性結(jié)腸炎的形成。許多研究表明Th17細(xì)胞因子促進(jìn)T細(xì)胞反應(yīng)導(dǎo)致腸道組織損傷。

3 IL-17/IL-23軸和腸道炎癥

IL-23是IL-12家族的一員,可導(dǎo)致IL-17顯著增加,而IL-17是一種參與多種自體免疫疾病發(fā)病的炎癥介質(zhì),在IBD發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用[9]。IL-23是p19亞基和p40亞基鏈成的異二聚體細(xì)胞因子,與IL-12共享P40亞基。P40亞基復(fù)合體和異二聚體L-23在CD患者腸道內(nèi)被增強(qiáng)。Kamada等最近的一項(xiàng)研究表明,IL-23是由一種粘膜細(xì)胞亞型制造,被巨噬細(xì)胞(如 CD33 CD14、CD68)和樹突細(xì)胞標(biāo)記(如CD205,CD209)和大量的CD組織中提呈[10]。這些細(xì)胞誘導(dǎo)固有層單核細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ,而不是IL-17通過 IL-23和TNF-α依賴因子產(chǎn)生。根據(jù)這個(gè)發(fā)現(xiàn),可以推斷CD中IL-23可以加強(qiáng)Th1細(xì)胞的增值,中和P40的單克隆抗體治療在緩解期和重癥CD病人有效。事實(shí)也的確如此:在T細(xì)胞移植誘導(dǎo)的慢性結(jié)腸炎模型中選擇性的使用IL-23特有的P19亞單位mAb或利用基因敲除P19可以有效地緩解T細(xì)胞依賴性結(jié)腸炎的發(fā)生[11]。研究不同動(dòng)物的結(jié)腸炎模型似乎表明IL-23較IL-2更容易導(dǎo)致腸炎。例如,用IL-12P35或IL-23 p19缺陷小鼠雜交IL-10缺陷小鼠,Yen等提出IL-23是導(dǎo)致慢性腸道炎癥必不可少的細(xì)胞因子而IL-12不是[12]。IL-10/p19-敲除小鼠CD4+T細(xì)胞還產(chǎn)生大量的IFN-γ,說明這Th1在缺乏IL-23情況下仍正常工作,但會(huì)出現(xiàn)臨床癥狀。而且,給予轉(zhuǎn)基因小鼠外源性IL-23導(dǎo)致更為嚴(yán)重的結(jié)腸炎同時(shí)伴隨IL-6,IL-17的過度表達(dá),這一反映可以通過IL-6和IL-17抗體阻斷。盡管在此模型中IL-6和IL-17都由記憶t細(xì)胞產(chǎn)生,但I(xiàn)L-23在腸炎中致病作用是由non-T-cell所介導(dǎo)毋庸置疑。這首先是Powrie等人報(bào)道的,他們分析了對(duì)抗IL-23P19或IL-12P35缺乏的轉(zhuǎn)基因小鼠中抗-CD40抗體的結(jié)果[13]。給予抗CD40造成了全身和局部炎癥反應(yīng)、消耗性疾病、脾腫大、增加血清促炎癥細(xì)胞因子分泌和腸炎。結(jié)果顯示系統(tǒng)炎癥應(yīng)答和血清中至炎細(xì)胞因子的聚集是被IL-12驅(qū)動(dòng)而腸道內(nèi)局限炎癥和腸道IL-17的產(chǎn)生是由IL-23控制。最近,采用大腸炎T細(xì)胞傳遞模型,同一組群的顯示IL-17缺陷T細(xì)胞不引起轉(zhuǎn)基因小鼠發(fā)生結(jié)腸炎。

缺乏IL-23重組活化基因小鼠IL-17水平并沒有下降,同樣缺乏 IL-23對(duì)結(jié)腸炎患者體內(nèi)Th17產(chǎn)生RORγ t沒有顯著的影響。研究表明,Th17細(xì)胞應(yīng)答不是IL-23缺乏小鼠腸道損傷的特定因素,IL-23介導(dǎo)的結(jié)腸炎并不依賴IL-17。

一個(gè)更詳細(xì)的分析關(guān)于IL-23機(jī)制,病理顯示IL-23不僅直接作用于炎癥表面促進(jìn)大腸炎,而且間接抵制調(diào)節(jié)機(jī)制。在患結(jié)腸炎小鼠中不是IL-17,而是高水平的IFN-r。這提示IFN-r也許是腸內(nèi)慢性炎癥發(fā)展的驅(qū)動(dòng)因素。

值得注意的是,如果抗調(diào)節(jié)機(jī)制缺陷或缺失,調(diào)動(dòng)FOXP3缺陷T細(xì)胞到IL-23缺陷RAG小鼠可引起嚴(yán)重的結(jié)腸炎.這暗示了IL-23在腸內(nèi)炎癥發(fā)生過程中不是必不可少的,。這些后來的發(fā)現(xiàn)與IL-23在多重復(fù)合腸炎發(fā)生和發(fā)展過程中依賴于模型的觀點(diǎn)相符合[14]。事實(shí)上,由TNBS誘發(fā)的急性腸炎是由IL-12和Il-23負(fù)向調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)的。

4 展望

Th17細(xì)胞亞群的發(fā)現(xiàn)拓寬了對(duì)炎癥性腸病的認(rèn)識(shí)。Th17細(xì)胞因子是正常人和小鼠腸道存在生長的,這些分子可能與保持免疫自穩(wěn)和/或控制特異性炎癥途徑有關(guān)。局部免疫反應(yīng)可以促進(jìn)腸內(nèi)組織損傷。根據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)推測IL-23和Th17反應(yīng)軸是一個(gè)有希望的可以抑制IBD炎癥反應(yīng)的靶點(diǎn)。但仍有很多問題等待解決。例如,Th17細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)嚴(yán)格地取決于背景環(huán)境,TH17細(xì)胞可以促進(jìn)防御或致病反應(yīng),這依賴于在粘膜環(huán)境中體現(xiàn)的額外因子。因此,需要做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)以辨認(rèn)這些因子。在IBD中引發(fā)和調(diào)控TH17細(xì)胞反應(yīng)的機(jī)制仍有待研究。同樣未知的是在體內(nèi)這些細(xì)胞如何互相作用。不同的Th-17細(xì)胞因子使腸道炎癥在程度和數(shù)量上不同或者在調(diào)整特異性炎癥的能力過強(qiáng)仍不明了。為什么實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎模型中IL-23缺乏或者特異Th17相關(guān)基因小鼠易感缺乏也需要進(jìn)一步究。

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