Foxp3/Treg與RORγt/Th17失衡在慢性乙型肝炎病毒感染中的作用

賈冠華,游 晶,李 靜,范晶華

賈冠華,游晶,范晶華,昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院感染科 云南省昆明市 650032

李靜,昆明醫(yī)科大學 云南省昆明市 650500

核心提要：乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染期間可見到廣泛的免疫介導的肝損傷,隨著近幾年對HBV免疫靶向治療研究的不斷深入,叉頭/翅膀狀螺旋轉(zhuǎn)錄因子3/調(diào)節(jié)性T細胞與維甲酸相關(guān)核孤兒受體γt/輔助性T細胞17的平衡似乎對HBV的感染至關(guān)重要,以此為契機可以為慢性乙型肝炎的治療提供新的思路.

0 引言

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染是對人類的健康構(gòu)成嚴重的威脅.當今全球大約有20億人感染了HBV,全世界有超過3.7億患者為慢性感染者.HBV是慢性肝炎、肝硬化和肝細胞癌的主要原因,每年有約100萬人因肝硬化、肝細胞癌死亡[1].HBV感染后的臨床結(jié)果是多變的.成人中大多數(shù)HBV感染(急性或隱性)最終會自發(fā)恢復.大約5%的HBV感染者成為慢性感染,是肝硬化和肝細胞癌的重要危險因素.HBV感染結(jié)局是由于不同的CD4+T細胞反應,這是目前被認為在抗HBV治療中免疫調(diào)節(jié)起關(guān)鍵作用[2].

HBV是一種重要的人類病原體,隸屬于嗜肝DNA病毒科正嗜肝DNA病毒屬,通過逆轉(zhuǎn)錄的方式進行復制的核糖核酸,HBV包括一個包膜和一個含有部分雙鏈的核衣殼.從基因組結(jié)構(gòu)及編碼蛋白來看,HBV是由不完全的環(huán)狀雙鏈DNA組成,HBV基因組中有4個開放讀碼框均位于長鏈,分別是S區(qū)、C區(qū)、P區(qū)、X區(qū)來表達;當HBV進入肝細胞后,包膜脫落,核衣殼進入細胞核,部分雙鏈松弛的環(huán)狀DNA被修復,行成共價閉合的環(huán)狀DNA(cccDNA);之后cccDNA與染色質(zhì)結(jié)合后被逆轉(zhuǎn)錄成前體RNA,繼續(xù)在細胞核中復制乙肝病毒,因此就目前治療手段HBV很難從肝臟內(nèi)完全清除[3].但有研究發(fā)現(xiàn)[4]慢性乙型肝炎(chronic hepatitis B,CHB)的致病因素是免疫系統(tǒng)的紊亂或失衡引起的CD4+T細胞通過釋放不同的細胞因子,產(chǎn)生兩個亞群即(regulatory T cell,Treg)和CD4+輔助性T細胞17(helper T cell 17,Th17),近年來,Th17/Treg平衡在CHB患者中的研究越來越多,有研究表明[5,6]Th17和Treg及其特異性轉(zhuǎn)錄因子維甲酸相關(guān)核孤兒受體γt(retinoid-related orphan nuclear receptor γt,RORγt)和叉頭/翅膀狀螺旋轉(zhuǎn)錄因子3(forkhead/winged helix family transcription factor 3,Foxp3)在炎癥性疾病治療中可作為免疫穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子.RORγt是促進Th17分化的最特異性轉(zhuǎn)錄因子,而Foxp3是Treg特異性轉(zhuǎn)錄因子.許多研究發(fā)現(xiàn)[7],在Treg和Th17之間存在不平衡,兩者之間的失衡與慢性炎癥、自身免疫性疾病和癌癥的發(fā)展密切相關(guān).Treg和Th17失衡可能是引起CHB發(fā)病的免疫因素.

1 Foxp3/Treg

1.1 Treg Treg細胞以及其他T細胞亞群,通過刺激胸腺自身抗原這些Treg被稱為胸腺Treg細胞或天然Treg細胞.Sakaguchi等[8]和Takahashi等[9]發(fā)現(xiàn)了一個具有強效抑制活性的CD4+T細胞亞群可以表達CD25并將這些CD4+CD25+細胞稱為Treg.后來,他們發(fā)現(xiàn)這些細胞表達了高水平的FOXP3CD4+CD25-T細胞可以轉(zhuǎn)化為Treg表型并特異性表達FOXP3[10].CD4+CD25+Treg細胞是CD4+T細胞的譜系,其特征在于TGF-β的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)錄因子FoxP3的表達.Treg細胞通過細胞接觸和細胞分泌抑制細胞因子如IL-10,TGF-β和IL-35而表現(xiàn)出免疫抑制和自身免疫耐受功能[11].維持Treg抑制功能需要轉(zhuǎn)錄因子Foxp3的表達,其功能本身是由多種翻譯后調(diào)節(jié)修飾, Treg譜系穩(wěn)定性也取決于Treg細胞特異性CPG低甲基化模式T細胞受體刺激誘導[12].Treg細胞是免疫應答負調(diào)節(jié)的重要組成部分,維持免疫平衡和免疫耐受[13].通過限制肝臟免疫應答或抑制保護性T細胞,從而促進HBV復制和存活,Treg細胞反應可能是導致HBV持續(xù)感染的免疫機制[14].

1.2 Foxp3 Foxp3是一種轉(zhuǎn)錄因子,屬于該家族叉頭盒(FOX)蛋白質(zhì).FOX蛋白首先是在果蠅胚胎中被發(fā)現(xiàn)[15],將其定位于細胞核調(diào)節(jié)基因表達.所有家庭成員有一個叉頭(FKH)域,作為轉(zhuǎn)錄激活因子或抑制因子.FOX的FKH結(jié)構(gòu)域可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄大約700個基因.Foxp3最初被發(fā)現(xiàn)是開發(fā)中的主要調(diào)節(jié)器和Treg的功能[16].已經(jīng)在免疫環(huán)境中廣泛發(fā)現(xiàn)了Foxp3的表觀遺傳修飾,包括甲基化,乙?；土姿峄?在Treg穩(wěn)定性中起到正面和負面作用Treg特異性去甲基化區(qū)域是高度保守的CpG基序和保守的非編碼序列2[17],Foxp3的乙酰化,可以準確定量通過鄰近連接測定[18],是一種穩(wěn)定的Treg修飾[19].相反,表觀遺傳修飾磷酸化,介導了Treg的不穩(wěn)定性,在存在磷酸化誘導物Pim-2激酶的情況下,Treg減少了Foxp3的表達和抑制功能[20].翻譯后修飾和Foxp3的外源調(diào)控共同決定了Treg的穩(wěn)定性,前者改變其質(zhì)量,而后者使其表達水平波動[21].

高遷移率族蛋白-1維持了CHB感染患者的Treg穩(wěn)定性,這降低了對HBV的免疫力,通過減少Treg自噬來激活特異性抗HBV免疫[22].

2 RORγt/Th17

2.1 Th17 二十年前發(fā)現(xiàn)了白介素17(Interleukin-17,IL-17)及其在免疫中的潛在作用[23],然后Th17細胞在2005年被定義為T輔助細胞的獨立譜系[24,25].Th17細胞是分化簇CD4+Th細胞的子集,其特征在于產(chǎn)生以下細胞因子：白細胞介素IL-17,IL-21,IL-22,IL-26和腫瘤壞死因子.Th17細胞代表促炎細胞亞型,Th17細胞的形成,發(fā)育和功能不同于Th1和Th2細胞[23,24].當幼稚CD4+T細胞在抗原活化過程中暴露于轉(zhuǎn)化生長因子TGF-β和IL-6時,在Th17細胞分化過程中起著至關(guān)重要的初始作用,Th17細胞特異性轉(zhuǎn)錄因子是RORγt[24].

Th17細胞和Th17相關(guān)細胞因子具有誘導肝細胞損傷或保肝作用[26].Th17細胞已被證明在許多肝臟疾病中發(fā)揮作用,包括酒精性肝病,原發(fā)性膽汁性肝硬化和CHB[27,28].CHB患者存在免疫紊亂或失衡,輔助CD4+T細胞可通過釋放Treg和Th17來協(xié)調(diào)宿主進行免疫應答[29].

Th17細胞主要基于IL-17的產(chǎn)生和RORγt轉(zhuǎn)錄因子的存在而區(qū)別于其他T細胞.Th17驅(qū)動的免疫反應被證明在急性HBV感染的發(fā)病機制中起重要作用,并且加劇了CHB的炎癥進展,而且由Th17衍生的細胞因子的促炎活性導致肝細胞的持續(xù)損傷[30].

2.2 RORγt 核激素受體的ROR家族通常包含三個不同的成員：RORα,RORβ和RORγ.雖然RORγmRNA存在于各種外周組織中,但其表達同型RORγt僅限于淋巴組織和某些類型的淋巴樣細胞.RORγt被認為是Th17譜系的主轉(zhuǎn)錄因子,已有一些研究開始對RORγt/Th17軸可以作為潛在抑制劑進行試驗[31].有研究說明[32]TMP778和TMP920被鑒定為RORγt的反向激動劑.兩種分子都是通過分化的Th17細胞有效抑制Th17細胞的產(chǎn)生和IL-17的體外分泌.

RORγt的翻譯后修飾機制,包括乙?；头核鼗痆33].RORγt是一種核受體和轉(zhuǎn)錄因子,研究證明[34]氧固醇和時鐘基因之間的聯(lián)系使RORγt成為連接免疫的潛在節(jié)點來調(diào)控兩者之間的新陳代謝和晝夜節(jié)律.隨著免疫學的不斷擴展,RORγt可以作為一個調(diào)控靶點對HBV形成新的治療思路.

3 Treg與Th17失衡在慢性HBV感染中的作用

如上所述,Treg和Th17細胞是重要的CD4+T細胞亞群,其在炎癥期間發(fā)育相關(guān)并且功能上相互作用.最近的報道證明了他們的密切互動和過渡.因此,Treg和Th17細胞之間存在平衡.由于Treg和Th17細胞之間的平衡在HBV的發(fā)病機制中很重要.

許多研究[35-37]發(fā)現(xiàn),Treg和Th17細胞之間的不平衡與慢性炎癥,自身免疫性疾病和癌癥的發(fā)展密切相關(guān).Su等[38]發(fā)現(xiàn)Treg的增加低于患有低至中度CHB的患者中的Th17細胞,其導致Treg/Th17細胞比例降低.嚴重CHB患者的Tregs頻率顯著增加,而Th17細胞的頻率略有增加,導致Treg/Th17細胞比例增加.Treg/Th17的平衡在介導抗HBV治療的免疫應答中起重要作用,研究表明Th17細胞及其相關(guān)細胞因子與肝臟炎癥程度呈正相關(guān),并參與肝損傷過程和HBV的清除[28].因此觀察Treg/Th17比值的變化可為觀察宿主和抗病毒治療的免疫狀態(tài)提供參考[1].Th17和Treg細胞在免疫應答中是相互作用的.在HBV感染期間,Treg細胞通過Treg細胞的細胞毒性或通過抑制性細胞因子如IL-10,TGF-β或IL-35來抑制Th17細胞.Treg細胞的消耗會增強Th17細胞反應,導致更嚴重的肝損傷[39].越來越多的證據(jù)表明Treg細胞也會上調(diào)Th17細胞相關(guān)促炎細胞因子的產(chǎn)生,主要是IL-17和IL-22[40,41].HBV感染的患者存在Th17/Treg失衡,并且Treg/Th17比值與炎癥程度呈負相關(guān),因此Th17和Treg細胞之間的平衡可能是免疫穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵指標,其至少部分地反映了促炎癥和抗炎過程之間的平衡.總之,Th17/Treg比率可能是評估疾病嚴重程度的有用標志物.

RORγt、FoxP3分別作為Th17和Treg的特異性轉(zhuǎn)錄因子也可能是HBV感染和免疫反應的調(diào)節(jié)靶點.高濃度的TGF-β在幼稚CD4+T細胞中誘導FoxP3表達,促使其分化為Treg細胞[11].相反,TGF-β加IL-6或IL-21誘導表達RORγt的信號轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transduction and activator of transcription 3,STAT3),促進Th17細胞分化[42].IL-21通過調(diào)節(jié)TGF-β信號傳導抑制FoxP3表達并促進Th17細胞分化[43].維生素A代謝產(chǎn)物RORγt是TGF-β介導的Treg細胞分化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,通過直接抵抗IL-6的活性來抑制Th17細胞分化.IL-2與TGF-β一起可以驅(qū)動Treg細胞分化,IL-2通過STAT5依賴性途徑抑制Th17細胞分化[44].一些研究[2]還表明,Foxp3參與了CHB的發(fā)病機制,而且CHB患者中Foxp3的mRNA表達水平增加.表明Foxp3表達增加與疾病預后不良有關(guān).最近的一項研究表明[45],Th17/Treg細胞的相互分化也受TEAD轉(zhuǎn)錄因子TAZ和TEAD1的調(diào)節(jié).由Th17細胞表達的TAZ充當RORγt的輔因子,并使Foxp3不穩(wěn)定,而由Treg細胞表達的TEAD1隔離TAZ.

由于Th17和Treg細胞的分化受共享和不同細胞因子的相互調(diào)節(jié),并且由于每個亞組在某些炎癥條件下可以轉(zhuǎn)化為另一種,因此Th17/Treg平衡在許多自身免疫疾病中起著至關(guān)重要的作用[46].實際上,患有類風濕性關(guān)節(jié)炎,牛皮癬,多發(fā)性硬化癥和炎癥性腸病的患者的Th17/Treg比率增加.其中,從Th17/Treg平衡的角度對類風濕性關(guān)節(jié)炎進行了廣泛的研究.類風濕性關(guān)節(jié)炎的特征在于關(guān)節(jié)滑膜的慢性炎癥,其導致骨和軟骨的破壞.Th17細胞被認為是通過激活炎癥關(guān)節(jié)內(nèi)許多細胞類型(包括巨噬細胞,樹突狀細胞和滑膜細胞)引發(fā)炎癥的發(fā)病機制的主要驅(qū)動因素[33].累積的證據(jù)表明,Th17/Treg平衡是驅(qū)動自身免疫性疾病的致病機制的基礎.在糾正平衡的治療方法已被證明是有效的,并已被批準用于治療類風濕性關(guān)節(jié)炎,牛皮癬,牛皮癬和銀屑病關(guān)節(jié)炎,強直性脊柱炎,系統(tǒng)性紅斑狼瘡等自身免疫性疾病.例如在使用單克隆抗體中和Th17相關(guān)細胞因子(包括IL-6,TNF-α,IL-17和IL-23)的治療方法已經(jīng)非常成功[43].還有抗人IL-6R的單克隆抗體通過降低Th17但增加類風濕性關(guān)節(jié)炎患者的Treg細胞水平來影響Th17/Treg細胞的比例[47].此外,正在開發(fā)針對使用小分子靶向RORγt,STAT3,Foxp3和Foxo1的療法.地高辛是RORγt的抑制劑,通過降低Th17/Treg比率,改善了膠原誘導的關(guān)節(jié)炎[48].因此在CHB的治療中開拓新的思路,新的靶點,通過抑制RORγt/FoxP3,降低Th17/Treg比率使之達到免疫狀態(tài)的平衡,RORγt/Foxp3比率可能代表潛在的預后標志物.Treg和Th17細胞之間的相互作用直接影響它們的平衡.因此,Treg和Th17細胞之間的平衡不僅對指示肝損傷的嚴重程度具有重要意義,而且具有潛在的治療價值.

4 結(jié)論

目前HBV感染仍是危害人類健康的重要因素,使HBV感染者患肝硬化、肝癌的風險大大增加.Th17/Treg的失衡對許多慢性炎性和自身免疫性疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸均具有重要影響,而且Th17/Treg的平衡對人體正常的免疫應答、促炎和抗炎都具有重要作用.Th17/Treg平衡的靶向治療性修飾以及功效方面取得了進展,RORγt/Foxp3比率也可能作為潛在的衡量治療預后的標志物,但目前的機制尚未研究清楚.因此通過繼續(xù)研究Treg和Th17細胞之間的相互作用實現(xiàn)對HBV的徹底清除,以及CHB的完全治愈提供了新的思路.