Th17細胞在自身免疫性疾病中的研究進展①

陳 晨 王明永

(新鄉(xiāng)醫(yī)學院醫(yī)學檢驗學院，新鄉(xiāng) 453003)

自身免疫性疾病是一類對人類健康有很大威脅的常見疾病，其中常見的自身免疫性疾病包括：類風濕關節(jié)炎(Rheumatoid arthritis，RA)、系統(tǒng)性紅斑狼瘡(Systemic lupus erythematosus,SLE)、銀屑病以及克羅恩病(Crohn′s disease,CD)等，但至今人們對絕大多數(shù)自身免疫性疾病的發(fā)病機制仍知之甚少。

傳統(tǒng)上認為Th1細胞是多種自身免疫性疾病的主要效應細胞[1]，但近年研究發(fā)現(xiàn)，一種獨特的CD4+T細胞亞群——Th17細胞，在多種自身免疫性疾病中同樣扮演著重要角色[2]。Th17主要分泌炎癥細胞因子IL-17A，廣泛參與多種自身免疫性疾病的發(fā)生、發(fā)展[3-9]。通過抑制Th17細胞的分化或者使用抗IL-17的抗體能夠改善自身免疫性疾病[10-15]。Th17細胞的發(fā)現(xiàn)對治療以Th17細胞為靶點的自身免疫性疾病和炎癥性疾病提供一種新的思路和方向。

本文就Th17細胞的生物學特征、分化，以及其在幾種常見的自身免疫性疾病中的研究進展做一闡述。

1 Th17細胞的生物學特征

2005年，Harrington等[2]發(fā)現(xiàn)的輔助性Th17細胞，是一種主要分泌細胞因子IL-17的新型CD4+T細胞亞群。在對自身免疫性腦炎(Experimental autoimmune encephalitis,EAE)動物模型的研究中發(fā)現(xiàn)，相比Th1細胞，分泌IL-17的Th17細胞具有更高的致病性，隨后Th17細胞逐漸成為新的研究熱點[16]?，F(xiàn)已證實，IL-17家族由6種結(jié)構相似的細胞因子IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E、IL-17F和5個受體IL-17RA～IL-17RE 組成[17]。

在6種IL-17細胞因子中：IL-17A主要由CD4+T細胞，即Th17細胞分泌，而IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E在其他細胞類型中廣泛表達[18,19]；IL-17A和IL-17F具有50%的同源性，并且在結(jié)構、功能上表現(xiàn)出很多相似性，且在適應性免疫反應中，CD4+Th17細胞能同時分泌IL-17A和IL-17F[20,21]。因此，針對IL-17A和IL-17F的研究更加全面透徹。

Th17細胞因子IL-17，在抵抗肺炎克雷伯桿菌和卡氏肺囊蟲等細胞外病原體，以及清除結(jié)核分枝桿菌等細胞內(nèi)病原體上都具有重要的作用[22,23]。通過IL-17R缺陷小鼠證實，IL-17A參與機體抵抗白色念珠菌和K.肺炎等真菌病原體的感染，且Th17細胞可能是控制白色念珠菌的病原真菌感染的主要T細胞亞群[24-26]。

除保護性免疫功能外，在多種自身免疫性疾病和慢性炎癥性疾病的炎癥組織中，高表達的IL-17A能誘導其他炎癥細胞因子(IL-6、IL-8、TNF-α)和趨化因子到達炎癥部位，導致組織細胞侵潤和組織破壞[23,27-29]。

最近研究發(fā)現(xiàn)，除了Th17細胞能夠分泌 IL-17外，調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cell,Treg)、濾泡輔助性T細胞(T follicular helper,Tfh)、特異性細胞毒性T細胞(Cytotoxicy T lymphocyte,CTL)、γδT細胞、NKT(Natural killer T,NKT)細胞、淋巴組織誘導(LTi)細胞以及固有淋巴細胞(Innate lymphoid cells,ILC)也能分泌IL-17，并且在機體免疫反應中發(fā)揮著至關重要的調(diào)節(jié)作用[30-36]。

2 Th17細胞的分化

2006年首次報道IL-6和轉(zhuǎn)化生長因子-β(Transforming growth factor-β,TGF-β)能夠誘導鼠CD4+T細胞表達IL-17[37]。TGF-β是人Th17細胞發(fā)育所必需的生長因子，研究證實，TGF-β與細胞因子IL-6、IL-1β、IL-21和IL-23能協(xié)同誘導CD4+T細胞向Th17細胞分化[38,39]。研究進一步發(fā)現(xiàn)，TGF-β能夠以濃度依賴方式誘導初始CD4+T細胞：即高濃度TGF-β單獨刺激時，初始CD4+T細胞分化為“抗炎”的Foxp3+Treg細胞[40]；低濃度TGF-β與炎癥細胞因子IL-6、IL-1β、IL-21和IL-23共刺激時，初始CD4+T細胞分化為“促炎”的Th17細胞[41]。

RORγt是Th17細胞分化所必需的特異性核轉(zhuǎn)錄因子。在T細胞中過表達RORγt時能夠誘導IL-17產(chǎn)生，若RORγt缺失時將導致Th17分化缺陷。研究證實，RORγt缺陷小鼠的Th17細胞數(shù)量會大量減少；即使在IL-6和TGF-β激活T細胞時，在RORγt-/-小鼠中Th17細胞分化也是缺陷的[42,43]。另外，Th17細胞的分化同時受信號轉(zhuǎn)導子和轉(zhuǎn)錄激活因子通路3(STAT3)途徑的調(diào)控[44]。當 STAT3途徑增強時，可促進 Th17 細胞的分化；反之STAT3 途徑缺失時，RORγt 的表達量降低，則抑制Th17 細胞的分化。

3 Th17細胞在自身免疫性疾病中的作用

3.1Th17細胞與RA RA是一種病因不明的常見慢性炎癥性自身免疫性疾病。RA以關節(jié)滑膜慢性進行性和侵襲性炎癥為主要特征，其發(fā)病機制是通過炎性細胞導致骨和軟骨破壞，最終導致患者嚴重殘疾以及死亡率增加。臨床研究發(fā)現(xiàn)，RA患者的Th17細胞數(shù)量明顯高于健康對照組，并且滑液的多少與血清中IL-17A水平相關；進一步研究發(fā)現(xiàn)，滑液中IL-17A水平與關節(jié)損傷的嚴重程度相關[5]。

在RA的動物模型——膠原誘導性關節(jié)炎(Collagen-induced arthritis,CIA)中，IL-23缺陷的小鼠Th1細胞應答反應是正常的，而Th17細胞發(fā)育是缺陷的，且能明顯抑制CIA的發(fā)展，這表明對RA發(fā)病機制起至關重要作用的是Th17細胞而不是Th1細胞[45]。研究還發(fā)現(xiàn)，在膠原Ⅱ型免疫小鼠的膝關節(jié)中過表達IL-17，能促進膠原誘導關節(jié)炎發(fā)生并加重關節(jié)破壞[46]。

除了炎癥表現(xiàn)，骨和軟骨破壞也是RA的重要特征。促炎性細胞因子如IL-17A和TNF-α能夠打破骨形成和骨吸收之間的平衡，從而導致骨破壞。最近研究發(fā)現(xiàn)，IL-17A通過誘導RANKL的釋放進而參與RA中破骨細胞的形成，并通過激活RANK/RANK配體途徑介導骨的吸收[47]。

研究進一步發(fā)現(xiàn)，約20%的IL-17a-/-小鼠會發(fā)展成為CIA，然而，IL-17ra-/-小鼠以及IL-23a-/-小鼠對于CIA完全耐受，且IL-17ra-/-缺陷小鼠表現(xiàn)出軟骨破壞減少，以及滑液中IL-1β、IL-6和基質(zhì)金屬蛋白酶3、9和13的表達顯著降低等癥狀[48-50]。這些數(shù)據(jù)表明，Th17細胞在RA的發(fā)生、發(fā)展以及致病機制中起關鍵作用。在CIA中，用IL-17單克隆抗體中和治療可以改善小鼠關節(jié)炎癥、骨侵蝕和軟骨破壞。阻斷IL-17A和TNF-α，對于抑制RA患者滑液和滑液中IL-6產(chǎn)生以及膠原蛋白降解具有協(xié)同作用[10,51]。因此，Th17細胞可以作為治療RA的新靶點。

3.2Th17細胞與SLE SLE是一種累及多系統(tǒng)、多臟器并有多種自身抗體產(chǎn)生的原因不明的自身免疫性疾病。SLE患者會表現(xiàn)出一些全身癥狀，絕大多數(shù)患者面頰部會有典型的蝴蝶形紅斑或盤狀紅斑，關節(jié)腫脹，還會累及心臟、腎臟、肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等多臟器、多系統(tǒng)。其中狼瘡性腎炎(Lupus nephritis,LN)是SLE最嚴重的臨床表現(xiàn)之一，腎衰竭是導致死亡的主要原因。SLE的發(fā)病由多種因素(遺傳、環(huán)境、雌激素、感染、藥物)引起的，但具體發(fā)病機制尚未明確闡明，最近研究發(fā)現(xiàn)，Th17細胞和IL-17在SLE的發(fā)病機制中起重要作用。SLE患者的IL-17A表達水平都較高，而且循環(huán)的Th17細胞頻率也顯著增高。ELISA結(jié)果顯示，SLE患者血清中IL-17A的表達水平顯著增高，Q-PCR (Quantitative real time PCR,Q-PCR)結(jié)果顯示，活化的外周血單個核細胞(Peripheral blood mononuclear cells,PBMCs)中IL-17A mRNA表達也顯著增加[6,52-54]。除此之外，SLE患者CCR4和CCR6受體(產(chǎn)生IL-17的CD4+T細胞能夠表達CCR4和CCR6)的表達與對照組相比顯著增加，這表明產(chǎn)生IL-17的CD4+T細胞數(shù)量在SLE中顯著增加[55]。研究進一步發(fā)現(xiàn)，Th17細胞的百分比或血清中IL-17A的濃度與SLE疾病的活動指數(shù)(Systemic lupus erythematosus disease activity index，SLEDAI)呈正相關[56]。

另外，在SLE小鼠模型中(SNF1-/-、RO52-/-、BXD2-/-小鼠)，檢測到Th17細胞的數(shù)量更高，且血清中IL-17A水平的增加與SLE小鼠模型中腎臟中免疫復合物的沉積以及補體激活相關[57,58]。研究表明，Th17細胞數(shù)量與SLE疾病的嚴重程度密切相關。在SLE患者的尿沉渣中發(fā)現(xiàn)Th17細胞相關細胞細胞因子IL-17、IL-23和IL-27 mRNA表達水平顯著增高[59]，且在LN患者腎小球中IL-17A和IL-23的表達水平與SLEDAI和組織學活性指數(shù)呈正相關[60]。

另一研究報道，LN患者腎活檢中IL-17表達的高低與血尿、尿蛋白量和血尿素氮水平等臨床參數(shù)密切相關[61]。綜上所述，Th17細胞和IL-17A在SLE的發(fā)病機制中起至關重要的作用。

3.3Th17細胞與銀屑病 銀屑病俗稱牛皮癬(Psoriasis,Ps)是一種以角質(zhì)細胞增生和炎性細胞浸潤為特征的慢性免疫失調(diào)性皮膚病，引起皮膚紅色、鱗狀或白色斑塊，干燥、瘙癢或龜裂等癥狀。研究表明，約1/3 Ps患者會發(fā)展為銀屑病關節(jié)炎(Psoriatic arthritis,PsA)，PsA是與Ps相關的炎性關節(jié)疾病，表現(xiàn)為關節(jié)疼痛、腫脹、僵硬等癥狀[7]。

Ps和PsA都是遺傳性疾病，但至今仍未能定位克隆到致病基因。最近研究發(fā)現(xiàn)，Ps患者皮膚損傷部位含有大量IL-23以及產(chǎn)生IL-17A的Th17細胞[62]。Ps和PsA患者PBMCs中IL-17+CD4+T細胞數(shù)量以及IL-22+CD4+T細胞數(shù)量顯著增加，且PBMCs分泌的IL-17和IL-22等細胞因子也顯著增加[63]。其中IL-23在銀屑病中的作用是誘導皮膚表皮增生以及嗜中性粒細胞在皮膚組織中募集[64]，而IL-17A誘導原角質(zhì)細胞增生以及嗜中性粒細胞和樹突狀細胞在皮膚組織中募集[65]。

通過檢測PsA患者的滑液和滑膜組織發(fā)現(xiàn)Th17細胞數(shù)量顯著增加，并且IL-17A的表達水平也顯著增高，這表明IL-17A水平與關節(jié)損傷之間有明顯的相關性。研究發(fā)現(xiàn)，將IL-17A基因轉(zhuǎn)移至CIA模型中，發(fā)現(xiàn)IL-17A基因能誘導IL-17RA(+)CD11b(+)Gr1(低)破骨細胞前體的擴增，同時骨吸收的生物標志物也伴隨增高，這表明IL-17A通過直接活化破骨細胞前體誘導病理性骨吸收(病理性骨吸收是PsA關鍵特征)[66-68]。

3.4Th17細胞與CD CD是一種常見的自身免疫性炎性腸病(Inflammatory bowel disease,IBD)，其特征在于腸道局部炎癥，引起腹痛和腹瀉。研究發(fā)現(xiàn)，在活動性CD患者的炎癥部位，IL-17A、IL-23和Th17細胞的其他效應細胞因子(如IL-21和IL-22)的蛋白和mRNA的表達顯著升高，而且在CD患者的腸組織中IL-17A和IL-17F的表達水平也顯著增高[8,69，70]。

在CD動物模型中，已證實T細胞中表達的IL-23R對于初始T細胞增殖分化為IL-17A+IFN-γ+致病性T細胞是至關重要的，IL-17A+IFN-γ+T細胞能夠促進腸道炎癥的發(fā)展，IL-23/Th17途徑缺陷時，動物的病情有所改善[71-73]。相關研究還發(fā)現(xiàn)，IL-17A在CD動物模型中同時具有促炎和抗炎作用，說明IL-17A在CD中的作用非常復雜[74,75]。

4 Th17細胞與微生物群在疾病中的作用

近年來微生物群是研究的熱點，最新研究發(fā)現(xiàn)，微生物群與腫瘤、呼吸系統(tǒng)的疾病、肥胖、糖尿病、RA、SLE等自身免疫性疾病均有關聯(lián)性[76-80]。已知Th17細胞同樣在上述疾病的發(fā)生、發(fā)展中也起重要的調(diào)節(jié)作用，那么Th17細胞的調(diào)節(jié)作用是否與微生物群有聯(lián)系呢，Th17與微生物群二者存在什么樣的聯(lián)系呢？最新文獻報道，腸道微生物及其代謝產(chǎn)物可以通過不同途徑直接或間接影響宿主免疫穩(wěn)態(tài)平衡、Th17細胞的分化及功能改變[81]；同樣，腸道Th17細胞的誘導和積聚能夠影響腸道微生物亞群的黏附定植[82]。不僅如此，Th17細胞可通過調(diào)節(jié)腸道微生物群來影響肥胖及相關代謝性疾病[83，84]。Th17細胞還可通過調(diào)節(jié)腸道微生物菌群來影響一些免疫性疾病的發(fā)生與發(fā)展[85]。隨著對微生物群的研究深入，相信在不久的將來，Th17細胞、微生物群與更多的疾病之間的關系將被闡明。

5 IL-17/Th17在臨床中的應用

已經(jīng)證實，Th17細胞參與多種炎癥性疾病和自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展，而Th17細胞又以分泌IL-17細胞因子為主要特征，因此近年來越來越多的學者嘗試以IL-17/Th17途徑作為治療一些免疫性疾病的靶點。文獻報道，與安慰劑相比，使用抗IL-17抗體治療RA患者，ACR20、ACR50、ACR70分為達到51%、24.3%以及10.7%[86]。不僅如此，使用抗IL-17抗體能夠顯著改善中度至重度斑塊性Ps以及PsA患者的疾病嚴重程度[87]。聯(lián)合運用抗IL-17抗體還能夠緩解以Th17細胞參與的SLE、MS、IBD等自身免疫性疾病。

最近，臨床試驗中還出現(xiàn)了許多以IL-17/Th17途徑為靶目標免疫治療Ps和PsA的藥物，例如：secukinumab和brodalumab用于中和IL-17A，ixekizumab用于阻斷IL-17A受體。臨床結(jié)果顯示，這三種藥物對中度至重度斑塊性Ps患者的疾病嚴重程度有顯著改善[88-91]。因此，通過IL-17/Th17途徑靶向治療相關免疫性疾病，具有重大醫(yī)學實踐意義和潛在的臨床應用前景。

6 小結(jié)與展望

Th17細胞作為一種新的CD4+T細胞亞群，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就引起人們濃厚的興趣，成為探索自身免疫性疾病分子機制的新熱點。隨著Th17細胞研究的不斷深入，Th17細胞的生物學特征、分化及其功能也越來越清楚。Th17細胞的發(fā)現(xiàn)促進了人們對免疫系統(tǒng)更進一步的認識和完善，并為自身免疫性疾病和炎癥性疾病等提供一種新的診斷思路和潛在的干預治療途徑，但仍有很多問題亟待深入研究。隨著相關研究領域的不斷發(fā)展，并進一步探索調(diào)節(jié)免疫平衡的分子機制，能為臨床提供新的治療思路和方法。