Th22細(xì)胞和白細(xì)胞介素-22的生物學(xué)作用及在結(jié)核病免疫中作用的研究進(jìn)展

馬維江 楊立民 張 利 李 旭 劉 鑫

（1.昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院胸外科，云南 昆明 650101；2.解放軍聯(lián)勤保障部隊九二零醫(yī)院心胸外科，云南 昆明 650000）

結(jié)核分支桿菌（Mycobacterium tuberculosis，MTB）是引起結(jié)核病（tuberculosis，TB）的病原體，該菌可侵犯全身多處組織器官，但80%發(fā)生在肺部。隨著抗結(jié)核藥物的問世以及衛(wèi)生條件的改善，結(jié)核病發(fā)病率及病死率大幅下降，但隨著結(jié)核耐藥性的出現(xiàn)及艾滋病的流行，TB的疫情又呈現(xiàn)出“死灰復(fù)燃”的趨勢[1]，根據(jù)2017年世界衛(wèi)生組織發(fā)布的報告，2016年全球新發(fā)結(jié)核約1 040萬例，其中以亞洲和非洲最為嚴(yán)重，我國排全球第二位[2]。當(dāng)MTB進(jìn)入人體后，巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫在抗結(jié)核菌中具有獨特而重要的作用，致敏激活的T細(xì)胞能殺死攜帶MTB的靶細(xì)胞，并釋放IL-1、IL-6、TNF-α等多種細(xì)胞因子，在不同的細(xì)胞因子作用下T細(xì)胞又可分化為不同的輔助性T細(xì)胞（T helper，Th）亞群，包括Th1、Th2等。細(xì)胞因子在調(diào)控抗結(jié)核免疫、增強(qiáng)巨噬細(xì)胞殺菌作用、介導(dǎo)結(jié)核免疫病理等方面發(fā)揮著重要作用[3]。Th22細(xì)胞是近年來新發(fā)現(xiàn)的一種新型T細(xì)胞亞群，其生物學(xué)作用不同于傳統(tǒng)的Th1、Th2以及Th17，研究發(fā)現(xiàn)Th22及其分泌的主要效應(yīng)細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-22（IL-22）在多種自身免疫性疾病、感染性疾病的發(fā)病中發(fā)揮著重要作用[4]。本文就Th22和IL-22在結(jié)核病免疫中的作用綜述如下。

1 Th22細(xì)胞及IL-22的免疫學(xué)作用

1.1 Th22細(xì)胞的分化發(fā)育及其免疫學(xué)功能 2009年Duhen等[5]和Trifari等[6]分別報道了在皮膚組織中發(fā)現(xiàn)的一類區(qū)別于傳統(tǒng)Th亞群的新型CD4+T細(xì)胞，該細(xì)胞與皮膚免疫功能相關(guān)，不分泌IL-4、IL-17、γ-干擾素（IFN-γ），主要分泌IL-13、IL-22、IL-26和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)，其發(fā)揮生物學(xué)作用主要通過IL-22實現(xiàn)，將其命名為Th22細(xì)胞。Th22的特異性細(xì)胞表型為IL-17A-IL-22+IFN-γ-，可表達(dá)CCR4、CCR6、CCR10， 芳 香 烴 受 體（arylhydrocarbon receptor，AHR）是Th22的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，AHR表達(dá)上調(diào)可促進(jìn)IL-22的分泌并減少IL-17的生成，對于維持Th22的功能具有重要作用[7]。IL-6單獨存在時可促進(jìn)原始CD4+T細(xì)胞向Th22分化，當(dāng)IL-6協(xié)同TNF-α?xí)r可促使AHR與相應(yīng)配體結(jié)合，進(jìn)一步上調(diào)Th22的分化，比IL-6單獨刺激時分化比例更高，表明IL-6和TNF-α是Th22分化的重要細(xì)胞因子且對其分化具有協(xié)同作用，而轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）能抑制Th22的分化，IL-6、TGF-β和TNF-α通過協(xié)同影響Th22的分化從而調(diào)控其與其他T細(xì)胞亞群動態(tài)平衡，共同維持機(jī)體免疫功能的穩(wěn)定[6-7]。

Th22通過其特異性效應(yīng)細(xì)胞因子IL-22誘導(dǎo)急性反應(yīng)蛋白發(fā)揮抗感染作用，并且能促進(jìn)諸如CXCL9、CXCL10、CXCL11等趨化因子的分泌，誘導(dǎo)、募集T細(xì)胞發(fā)揮抗菌活性，激活角質(zhì)層中的T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞（natural killer cells，NK細(xì)胞）并誘導(dǎo)其釋放IL-7、IL-15等細(xì)胞因子，增強(qiáng)固有免疫和適應(yīng)性免疫，在機(jī)體的抗感染免疫中具有重要作用[8]。但另一方面，Th22也可參與免疫病理過程，介導(dǎo)免疫損傷作用； IL-22作為一種促炎性細(xì)胞因子，可和其他炎性因子一同參與炎癥微環(huán)境的形成，過強(qiáng)的炎癥反應(yīng)也可對機(jī)體造成一定損害[9-10]。

1.2 IL-22、IL-22受體（IL-22R）及其免疫學(xué)作用

1.2.1 IL-22結(jié)構(gòu)及來源 用IL-9刺激小鼠BW5147細(xì)胞可產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)與IL-10相似的新型蛋白，其氨基酸序列與IL-10具有22%的同源性，故命名為IL-10相關(guān)的T細(xì)胞誘導(dǎo)因子（IL-TIF）,并將其歸為IL-10家族成員，屬于II級α螺旋細(xì)胞因子，此外IL-10家族還包括IL-20、IL-24、IL-26[11]。隨后在CD3+抗體處理的人外周血單個核細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了此蛋白，最終正式命名為IL-22[12]。人IL-22基因位于染色體12q15，與編碼IFN-γ和IL-26的基因位置相近，整個編碼區(qū)包含5個外顯子，有537 bp長度的開放閱讀框，編碼179個氨基酸[13]。參與固有免疫及適應(yīng)性免疫的大多數(shù)淋巴細(xì)胞均可產(chǎn)生IL-22，最初是在經(jīng)典的傳統(tǒng)αβCD4+T細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的，在αβCD4+Th細(xì)胞中Th17和Th22又是產(chǎn)生IL-22的主要細(xì)胞。小鼠因缺乏Th22，主要由Th17產(chǎn)生IL-22；在人體中IL-22主要由Th1、Th17和Th22產(chǎn)生，在人類外周血中50%的IL-22由Th22產(chǎn)生，33%和15%分別由Th1和Th17產(chǎn)生[5,9]。細(xì)胞核內(nèi)視黃酸相關(guān)孤兒受體-γt（retinoid acid-related orphan receptor gamma t，ROR-γt）和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducers and activators of transcription 3，STAT3）對于 Th17的分化發(fā)育以及維持Th17的功能具有不可或缺的重要作用[14]，ROR-γt可上調(diào)IL-23R的表達(dá)，而IL-23信號的激活對于Th17產(chǎn)生IL-22具有重要意義[15]。

除外經(jīng)典的αβT細(xì)胞外，γδT細(xì)胞、NKT細(xì)胞和固有淋巴細(xì)胞（innate lymphoid cells，ILCs）也可產(chǎn)生IL-22。γδT細(xì)胞在受到IL-23的刺激下可上調(diào)ROR-γt的表達(dá)，能迅速產(chǎn)生大量的IL-22，對于上皮組織抵抗侵襲性病原菌具有重要意義[16]。ILCs是新發(fā)現(xiàn)的一類淋巴樣細(xì)胞，一部分ILCs可表達(dá)ROR-γt、AHR，是黏膜中產(chǎn)生IL-22的主要細(xì)胞，在抵抗病原體入侵的黏膜免疫中有著不可或缺的作用[17-18]。除此之外NKT細(xì)胞和其他非淋巴細(xì)胞，如成纖維細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞等在一定條件下均可產(chǎn)生IL-22[9,19]。

1.2.2 IL-22受體（IL-22R） IL-22只有與其受體結(jié)合才能發(fā)揮相應(yīng)生物學(xué)活性，IL-22R復(fù)合物由IL-22R1和IL-10R2組成，IL-10R2與IL-10共享，也是IL-10信號途徑的一部分，廣泛表達(dá)于多種組織細(xì)胞，缺乏組織特異性，而IL-22R1有明顯組織特異性，這是IL-22發(fā)揮作用的基礎(chǔ)[20]。IL-22R1基因位于1q36.11，研究表明，IL-22R1為包含574個氨基酸的膜蛋白，在腎臟、皮膚、胰腺、呼吸道和消化道，尤其是小腸中，具有較高的表達(dá)水平，而在NK細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞、單核-巨噬細(xì)胞和未成熟的樹突狀細(xì)胞（dendritic，DC）中不表達(dá)[12]；IL-10R2基因位于21q22.11，是一種可溶性受體，表達(dá)于單核細(xì)胞、活化的T細(xì)胞和一些上皮細(xì)胞，IL-22R1與IL-22結(jié)合的能力高于IL-10R2與IL-22的結(jié)合能力，只有當(dāng)IL-22結(jié)合IL-22R1使構(gòu)象發(fā)生變化時，IL-10R2才能與IL-22/IL-22R1復(fù)合物結(jié)合而發(fā)揮作用，因此可將IL-22R1看作IL-22能否發(fā)揮作用的關(guān)鍵部分，IL-22不能直接調(diào)控免疫細(xì)胞，但可調(diào)節(jié)一些特定組織器官的功能，尤其是上皮組織[21]。除IL-22R1外，可溶性IL-22結(jié)合蛋白（IL-22BP）還能結(jié)合IL-22。IL-22BP作為一種與IL-22R1有34%同源性的水溶性蛋白，其與IL-22的結(jié)合能力比IL-22R1高出1 000倍，IL-22BP與IL-22結(jié)合后可干擾其與IL-22R復(fù)合物結(jié)合，從而阻斷IL-22信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，對其起負(fù)性調(diào)控作用[22-23]。

研究表明，當(dāng)IL-22與其受體結(jié)合時，主要通過啟動JAK-STAT通路實現(xiàn)其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，IL-22/IL-22R1/IL-10R2三元配體受體復(fù)合物能啟動JAK-STAT通路[12]，雖然主要通過引起STAT3磷酸化來實現(xiàn)對該通路的活化，但也有研究支持STAT1和STAT5也能參與該信號的傳遞過程[24]。除此之外IL-22不僅能使STAT磷酸化，也能通過p38激酶途徑、JAK/SAPK、MEK-ERK-JAK等進(jìn)行信號傳遞從而發(fā)揮作用[25]。

1.3 Th22及IL-22的生物學(xué)作用 細(xì)胞表面趨化因子受體10（CCR10）和CCR4是皮膚的歸巢受體，而Th22又可表達(dá)CCR4、CCR6、CCR10，提示Th22和IL-22可能在皮膚相關(guān)疾病中起著一定作用。首先Th22及IL-22在機(jī)體抗感染免疫中發(fā)揮重要作用，IL-22與相應(yīng)受體結(jié)合后可誘導(dǎo)釋放β-抗菌肽，在皮膚可形成一道天然免疫屏障，并且可促進(jìn)上皮組織中T細(xì)胞、上皮細(xì)胞、NK細(xì)胞分泌釋放細(xì)胞因子，間接發(fā)揮免疫調(diào)控作用，增強(qiáng)固有免疫及適應(yīng)性免疫，從而發(fā)揮抵抗病原體入侵的作用[26]。當(dāng)感染發(fā)生時Th22可遷移至感染灶并大量分泌IL-22，IL-22又可募集中性粒細(xì)胞、單核-巨噬細(xì)胞等炎性細(xì)胞至感染灶，發(fā)揮對病原體的清除作用[27]。其次還有研究證實，在小鼠肺炎鏈球菌模型中，IL-22信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑被激活后，可促進(jìn)機(jī)體對病原菌的清除，有效減少細(xì)菌負(fù)荷[12]。此外不少研究表明Th22及IL-22在多種自身免疫病、慢性炎癥以及惡性腫瘤中均表達(dá)異常，可能均參與上述疾病的發(fā)生發(fā)展[28]。

2 Th22和IL-22與結(jié)核病

不少研究均顯示Th22及IL-22在結(jié)核性患者中的表達(dá)均發(fā)生異常改變，提示我們兩者可能參與著結(jié)核病的發(fā)生、發(fā)展。Qiu等[29]對恒河猴重癥結(jié)核模型進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)IL-22基因表達(dá)明顯上調(diào)，其mRNA表達(dá)水平可較對照組高近200倍。莫金榮等[30]將結(jié)核病患者分為空洞型肺結(jié)核、浸潤型肺結(jié)核和結(jié)核性胸膜炎3組，測量患者外周血Th22和IL-22水平，并和健康人群作比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3組患者的兩者水平均較健康人明顯升高，但各組結(jié)核病患者之間無明顯差異。還有研究顯示在同一結(jié)核病宿主不同組織器官中IL-22的表達(dá)也呈現(xiàn)出差異[31]。Yao等[32]建立靈長類動物肺結(jié)核模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，宿主肺泡灌洗液、肺組織IL-22水平遠(yuǎn)高于外周血和脾臟、淋巴結(jié)等組織。這些研究均提示我們Th22和IL-22可能在結(jié)核病的發(fā)病中扮演者重要角色，參與結(jié)核病的發(fā)生發(fā)展過程。

MTB進(jìn)入人體后，約80%的患者感染器官為肺部，因此氣管、支氣管以及肺泡上皮細(xì)胞產(chǎn)生的抗菌肽在抵抗MTB中就具有關(guān)鍵作用，可在一定程度上影響結(jié)核病的發(fā)生、轉(zhuǎn)歸及預(yù)后，而Th22及其主要效應(yīng)細(xì)胞因子IL-22又可通過募集、激活各免疫細(xì)胞、誘導(dǎo)抗菌肽的產(chǎn)生在機(jī)體抗感染免疫中起著重要作用。例如Bhuju等[33]在對牛分支桿菌引起的牛結(jié)核病研究中發(fā)現(xiàn)，IL-22是除IFN-γ外的又一保護(hù)性因素，證實了IL-22有可能作為結(jié)核病疫苗功效預(yù)測的重要因子之一。Ye等[34]在對結(jié)核性胸膜炎患者進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn)，胸膜腔所分泌的IL-6和TNF-α可誘導(dǎo)Th22的產(chǎn)生，而Th22所分泌的IL-22又能促進(jìn)胸膜的修復(fù)，可減少IFN-γ等促炎因子引起的細(xì)胞凋亡，能有效抑制胸膜間皮細(xì)胞的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，在結(jié)核性胸膜炎中起保護(hù)作用，對于減輕患者臨床癥狀，加速機(jī)體恢復(fù)和清除MTB具有重要意義。還有研究在體外利用MTB感染巨噬細(xì)胞，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，IL-15和IL-23可誘導(dǎo)IL-22大量分泌，這能大大增強(qiáng)巨噬細(xì)胞對MTB的吞噬和清除能力，而利用IL-22抗體中和IL-22后巨噬細(xì)胞抗MTB的功能又明顯減弱[35]。Zeng等[36]研究發(fā)現(xiàn)，IL-22表達(dá)陽性的CD4+T細(xì)胞較不表達(dá)IL-22的CD4+T細(xì)胞有著更強(qiáng)的清除MTB能力，當(dāng)下調(diào)IL-22的表達(dá)時該清除能力又隨即下降。但同樣有研究提出不同觀點，認(rèn)為IL-22對于機(jī)體發(fā)揮抗結(jié)核免疫并不重要，IL-22的存在與否不影響結(jié)核病患者的轉(zhuǎn)歸及預(yù)后，不能證實IL-22是結(jié)核病的保護(hù)性因子[37]。因此對于Th22及IL-22在結(jié)核病發(fā)病中所扮演的具體角色目前尚不完全清楚，IL-22究竟是發(fā)揮保護(hù)性免疫作用還是發(fā)揮免疫病理損害作用尚有待進(jìn)一步研究。

3 結(jié)語與展望

結(jié)核病免疫機(jī)制十分復(fù)雜，其中涉及眾多細(xì)胞因子和免疫細(xì)胞的參與，新發(fā)現(xiàn)的Th22細(xì)胞及其主要效應(yīng)細(xì)胞因子IL-22為近年研究熱點，IL-22在機(jī)體的抗感染免疫中發(fā)揮著重要作用，目前大部分研究認(rèn)為Th22和IL-22在結(jié)核病中表達(dá)均異常改變，可能參與結(jié)核病的發(fā)生發(fā)展過程并對機(jī)體清除MTB具有著重要意義，但也存在IL-22對結(jié)核病的發(fā)生、轉(zhuǎn)歸無影響的不同觀點，因此對于明確Th22和IL-22在結(jié)核病發(fā)病中所扮演的具體角色，明確究竟是發(fā)揮抗結(jié)核保護(hù)性免疫還是免疫病理損害效應(yīng)是今后的研究方向之一。相信隨著研究的不斷深入，Th22和IL-22有可能成為今后治療結(jié)核病的一個新的靶點，對于明確結(jié)核病免疫機(jī)制具有重要意義。