Th9細(xì)胞在炎癥免疫疾病及腫瘤疾病中有多樣作用

隋曉，李芹芝，郭新紅

（新疆醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院 新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院血液病中心，新疆 烏魯木齊）

0 引言

Th9細(xì)胞是近年發(fā)現(xiàn)的一類新型輔助T細(xì)胞，主要分泌細(xì)胞因子IL-9，在炎癥免疫疾病、腫瘤疾病、寄生蟲病等疾病中發(fā)揮重要作用。對(duì)其的深入研究有助于開辟疾病治療新靶點(diǎn)。

1 Th9細(xì)胞及細(xì)胞因子IL-9的發(fā)現(xiàn)

20世紀(jì)初，由 Kuchroo 實(shí)驗(yàn)室和 Stockinger實(shí)驗(yàn)室同時(shí)發(fā)表證實(shí)發(fā)現(xiàn)的一種新型輔助T細(xì)胞[1]，最初被認(rèn)為是一種Th2類細(xì)胞，其分泌的細(xì)胞因子最初被認(rèn)為是一種T細(xì)胞的促生長(zhǎng)因子。后發(fā)現(xiàn)Th9細(xì)胞可由TGF-β及IL-4誘導(dǎo)產(chǎn)生，能分泌IL-9及IL-10，二次刺激后也產(chǎn)生其他細(xì)胞因子特別是 IL-10、IL-17、IL-21和IL-22 等，而不分泌IL-4、IL-5和IL-13等Th2類細(xì)胞因子[2]。通過胞內(nèi)染色檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，分泌IL-9和IL-10的新型細(xì)胞亞群并不表達(dá)已知的任何一種轉(zhuǎn)錄因子，如T-bet、GATA-3、RORγt和Foxp3，表明這群細(xì)胞與Th1、Th2、Thl7及Treg細(xì)胞等不同，并不屬于目前所發(fā)現(xiàn)的任何一種輔助T細(xì)胞亞群，后將此群細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)其特異性轉(zhuǎn)錄因子屬于EST家族的PU.1，這群細(xì)胞被稱為“Th9細(xì)胞”[1]。

2 Th9細(xì)胞的誘導(dǎo)分化及IL-9的表達(dá)

Th9細(xì) 胞 可 由CD4+的 初 始T細(xì) 胞 在TGF-β及IL-4條 件下誘導(dǎo)產(chǎn)生，已經(jīng)分化成熟的Th2細(xì)胞可在TGF-β的誘導(dǎo)下產(chǎn)生Th9細(xì)胞[3]，IL-2對(duì)Th9細(xì)胞的存在具有重要意義：IL-2陰性的環(huán)境下，Th9細(xì)胞的表達(dá)明顯減少。TGF-β存在條件下可抑制CD4+的初始T細(xì)胞向Th2細(xì)胞分化，IL-4存在條件下可抑制CD4+的初始T細(xì)胞向Treg細(xì)胞分化，由此可見，CD4+的初始T細(xì)胞分化成Th9細(xì)胞需要TGF-β及IL-4的共同參與。通過對(duì)小鼠IL-9基因的分子特征分析，發(fā)現(xiàn)該基因位于13號(hào)染色體，而它的人類同源基因位于q31-35區(qū)域的Th2細(xì)胞因子簇(IL-2、IL-4、GM-CSF和IL-13)的5號(hào)染色體上[4]。在調(diào)控IL-9基因表達(dá)上，EST家族的調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子PU.1可以直接作用IL-9基因，并且是Th9發(fā)育必要的因子。研究表明，在敲除PU.1基因T細(xì)胞的小鼠，即使在培養(yǎng)時(shí)加入特異誘導(dǎo)因子IL-4和TGF-β，IL-9在外周血的表達(dá)也下調(diào)，說明PU.1因子為調(diào)控T細(xì)胞分泌IL-9的重要轉(zhuǎn)錄因子，但PU.1并不只表達(dá)于Th9細(xì)胞，還有B細(xì)胞[5]。干擾素調(diào)節(jié)因子4(IFNregulatoryfactor4，IRF4)也是分泌IL-9的重要調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子，但與PU.1不同。IRF4可以直接調(diào)控IL-9基因，能上調(diào)IL-9，并且也能上調(diào)IL-2、IL-4和TGF-β等因子的表達(dá)。在LPS和IL-1的共同參與下，肥大細(xì)胞也能作用IL-9的基因，上調(diào)IL-9表達(dá)。其他細(xì)胞因子、細(xì)胞通路也可影響IL-9的表達(dá)，如TGF-β雖然能上調(diào)IL-9的表達(dá)，但是同時(shí)也能誘導(dǎo)出Treg和Thl7細(xì)胞分泌IL-9。腫瘤壞死因子樣配體1A(tumor necrosis factor-like ligand 1A，TL1A)及其受體死亡受體3(death domain receptor 3，DR3)相互作用可以擴(kuò)大Th9細(xì)胞的表達(dá)量，需要三種因素的參與，包括IL-4和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子6(signal transducers and activators of transcriptions 6，STAT6)；IL-2和STAT5；還有腫瘤壞死因子β信號(hào)，IFN-γ對(duì)IL-9的產(chǎn)生有抑制作用[6]。一氧化氮(nitric oxide，NO)可以使得小鼠雙微基因2(murine double-minute 2，Mdm2)抑制p53基因，通過IL-2-STAT5途徑增加IRF4促進(jìn)Th9細(xì)胞的分化[7]。除此之外，BATF可激活Th亞群中的家族特異性細(xì)胞因子，激活Th9細(xì)胞中的IL-9，在原代小鼠T細(xì)胞培養(yǎng)中觀察到JunB和c-Jun促進(jìn)了Th9細(xì)胞中IL-9的產(chǎn)生，而JunD則沒有。無論是JunB還是c-Jun，均可使Th17細(xì)胞中IL-9的異位表達(dá)量適度但顯著增加。Bach2通過直接與IL-9基因結(jié)合，增加Th9細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，正向調(diào)節(jié)IL-9的產(chǎn)生。引人注目的是，Bach2和BATF的共轉(zhuǎn)導(dǎo)顯著地誘導(dǎo)了Th9和Th17細(xì)胞中IL-9的產(chǎn)生[8]。在正常的Th9培養(yǎng)中，抑制STAT3可以減少早期IL-21的誘導(dǎo)和晚期IL-9的產(chǎn)生，而外源性IL-21通過恢復(fù)抑制細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)3的表達(dá)，從而抑制過度磷酸化的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子(p-STAT)1的激活，增強(qiáng)了Th9的分化。Zhang等通過檢測(cè)STAT3功能缺失和STAT1功能獲得突變患者的IL-9水平和Th9分化，以及Th9轉(zhuǎn)錄因子，添加缺失的細(xì)胞因子或轉(zhuǎn)染關(guān)鍵分子，在體外部分挽救了他們的缺失。提示STAT是Th9分化及IL-9產(chǎn)生的重要信號(hào)因子[9]。Ma C等人的研究顯示，Balb/c小鼠不僅Th細(xì)胞產(chǎn)生IL-9，而且CD3-CD49b+NKp46+NK細(xì)胞也產(chǎn)生IL-9。激活素A雖然能促進(jìn)CD4+Th細(xì)胞中IL-9的表達(dá)，但卻能抑制小鼠CD49b+NKp46+NK細(xì)胞中IL-9的產(chǎn)生。酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)結(jié)果顯示，小鼠NK細(xì)胞可分泌成熟的IL-9蛋白，激活素A可抑制NK細(xì)胞對(duì)IL-9的釋放。活化素a處理的脾NK細(xì)胞中活化素型IIA受體(ActRIIA)、Smad3和磷酸化Smad3 (p-SMAD3)蛋白水平較對(duì)照組升高。激活素A對(duì)NK細(xì)胞產(chǎn)生IL-9的抑制作用在激活素拮抗劑FST或Smad3敲除NK細(xì)胞時(shí)減弱。雖然激活素A上調(diào)了Th細(xì)胞中IL-9的表達(dá)，但它通過Smad3信號(hào)傳導(dǎo)抑制了NK細(xì)胞中IL-9的產(chǎn)生[10]。T細(xì)胞的激活和分化依賴于好氧糖酵解，而不是氧化磷酸化，以滿足其增加的生物合成能量需求[11]。數(shù)據(jù)表明，與其他Th亞群相比，人類Th9細(xì)胞產(chǎn)生的乳酸水平明顯更高。補(bǔ)充的eATP與TGF-β1和IL - 4進(jìn)一步加強(qiáng)IL-9生產(chǎn)Th9細(xì)胞，且增強(qiáng)了IRF4的表達(dá)，通過阻斷試驗(yàn)等進(jìn)一步確定了ATP-一氧化氮通過加強(qiáng)mTOR-HIF-1α-mediated途徑誘導(dǎo)人類Th9細(xì)胞分化產(chǎn)生IL-9[11-12]。

3 Th9細(xì)胞在炎癥免疫性疾病中的作用

炎癥及免疫性疾病發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，Th9細(xì)胞作為輔助T細(xì)胞通過分泌細(xì)胞因子IL-9發(fā)揮重要作用。Th9細(xì)胞參與過敏反應(yīng)，通過抑制嗜酸性粒細(xì)胞凋亡導(dǎo)致過敏性哮喘，T細(xì)胞缺失的小鼠導(dǎo)入卵清蛋白誘導(dǎo)的外源性Th9 細(xì)胞，小鼠會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重哮喘癥狀，而哮喘癥狀能被 IL-9抗體治療；Wang D等人通過體內(nèi)、體外實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)TL1A通過增加Th9細(xì)胞、IL-9和pu.1的表達(dá)在慢性DSS結(jié)腸炎模型中加重了腸道炎癥[13]；Th9細(xì)胞已成為過敏性氣道炎癥的重要介質(zhì)。有證據(jù)表明，蛋白激酶GCN2蛋白GCN2缺乏顯著抑制Th9細(xì)胞的分化，但不抑制Th1、Th2和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的分化。分離的GCN2缺陷Th9細(xì)胞也可介導(dǎo)過繼性氣道炎癥反應(yīng)，GCN2敲除小鼠和重組激活基因2敲除(Rag2KO)小鼠接受過繼轉(zhuǎn)移的GCN2缺陷CD4+ T細(xì)胞后，Th9分化減少，氣道過敏性炎癥減輕。抑制GCN2活性的新策略可能為減輕過敏性氣道炎癥提供新的途徑[14]。原發(fā)免疫性血小板減少癥（idiopathic thrombocytopenic purpura，ITP）是常見的自身免疫性疾病，周等人通過檢測(cè)Th9細(xì)胞數(shù)目及IL-9的表達(dá)，結(jié)果提示Th9細(xì)胞及IL-9的表達(dá)均增高，且與血小板的數(shù)目呈負(fù)性相關(guān)，表明其可能參與了ITP的發(fā)病[15]。外源性重組大鼠IL-9 (rrIL-9)作為IL-9受體拮抗劑，通過改變Th亞群分布，降低了大鼠實(shí)驗(yàn)性自身免疫性重癥肌無力(EAMG)的發(fā)生率，減輕了疾病的嚴(yán)重程度，降低了抗乙酰膽堿受體(AChR) IgG抗體水平。這些數(shù)據(jù)表明，給藥rrIL-9可能為MG或相關(guān)自身免疫性疾病提供一種新的治療策略[16]。目前，許多證據(jù)表明肥大細(xì)胞在多發(fā)性硬化癥（Multiple sclerosis，MS）及其動(dòng)物模型中起著重要作用，越來越多的證據(jù)表明Th9細(xì)胞參與了MS的發(fā)病機(jī)制，此外，Th9與肥大細(xì)胞的相互作用已在其他自身免疫性疾病中得到證實(shí)[17]?？笽L-9抗體治療實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎（Experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）發(fā)現(xiàn)抗體產(chǎn)生減少，且中樞系統(tǒng)肥大細(xì)胞的數(shù)目及其趨化因子明顯減少。提示IL-9參與了MS的發(fā)病，且可能為治療的新靶點(diǎn)[18]。食管炎(EoE)是近年來發(fā)現(xiàn)的一種食管炎癥性疾病，EoE患者食道中有大量的嗜酸性粒細(xì)胞，大部分嗜酸性粒細(xì)胞與輔助性2型(Th2)相關(guān)。另外部分嗜酸性炎癥是由T細(xì)胞的其他亞群控制的，如Th9或Th17[19]。Wang P等人利用野生型p53誘導(dǎo)的磷酸酶1 (Wip1)基因敲除小鼠、Wip1抑制劑處理小鼠和卵清蛋白誘導(dǎo)的過敏性氣道炎癥小鼠模型來表征Wip1在過敏性氣道炎癥中的作用，證明wip1缺陷的小鼠不容易發(fā)生過敏性氣道炎癥，這是由肺部病理改變的減少所顯示的。短期治療與wip1特異性抑制劑顯著改善過敏炎癥進(jìn)展。Wip1選擇性地?fù)p傷了Th9，但沒有損傷Th1、Th2和Th17細(xì)胞的分化。生化分析顯示，Wip1缺失增加了c-Jun/c-Fos活性，呈c-Jun N端激酶依賴性，c-Jun/c-Fos直接與IL-9啟動(dòng)子結(jié)合，抑制IL-9轉(zhuǎn)錄。Wip1通過調(diào)節(jié)IL-9啟動(dòng)子上的c-Jun/c-Fos活性來控制Th9細(xì)胞的發(fā)育，對(duì)變應(yīng)性氣道炎癥的發(fā)病機(jī)制具有重要意義。這些發(fā)現(xiàn)闡明了Wip1在Th9細(xì)胞分化中的作用。Wip1抑制劑對(duì)過敏性氣道炎癥發(fā)病機(jī)制的抑制作用對(duì)其在變態(tài)反應(yīng)治療中的臨床應(yīng)用具有重要意義[20]。白塞病(Behcet disease，BD)是一種多系統(tǒng)疾病，其臨床表現(xiàn)以肺復(fù)舊為特征。BD患者Th9細(xì)胞百分率、絕對(duì)數(shù)、pu.1、IL-9表達(dá)水平均較對(duì)照組明顯升高。與非活動(dòng)期BD患者相比，活動(dòng)期BD患者的Th9細(xì)胞絕對(duì)數(shù)明顯增加。這些參數(shù)在伴有肺表現(xiàn)的BD患者的BAL中顯著表達(dá)。在非活動(dòng)期的BD患者中，皮質(zhì)類固醇治療后，該細(xì)胞因子三件套降低，Th9細(xì)胞亞群的擴(kuò)增、pu1轉(zhuǎn)錄因子的上調(diào)、IL-9細(xì)胞因子的分泌增加可能是BD的發(fā)病機(jī)制之一，與Th9表達(dá)相關(guān)的IL-9水平取決于BD的嚴(yán)重程度。以上結(jié)果提示IL-9在BD發(fā)病機(jī)制中起重要作用，尤其是在肺受累患者中[21]。以上證據(jù)均表明Th9細(xì)胞及其細(xì)胞因子IL-9在炎癥及自身免疫性疾病中均有重要的作用，抗IL-9抗體在動(dòng)物模型中的應(yīng)用均提示Th9細(xì)胞及IL-9可能成為治療的有效靶點(diǎn)。

4 Th9細(xì)胞及IL-9在腫瘤疾病的作用

Th9細(xì)胞及其細(xì)胞因子IL-9在腫瘤疾病中的作用是多樣化的，既有致瘤功能，又有抗致瘤特性。通過研究體外腫瘤細(xì)胞系，發(fā)現(xiàn)IL-9介導(dǎo)獨(dú)立T細(xì)胞增殖，并通過自分泌環(huán)保護(hù)T細(xì)胞凋亡[22]。其抗致瘤作用可能通過CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞（Cytotoxic T cells，CTL）實(shí)現(xiàn)。Th9細(xì)胞通過在肺上皮細(xì)胞上表達(dá)的趨化因子CCL20趨化作用，激發(fā)CD8+ CTL介導(dǎo)的抗腫瘤免疫。這提示Th9細(xì)胞在抗腫瘤免疫中為效應(yīng)體和/或記憶性CD8+ CTL的產(chǎn)生提供了幫助[23]。在結(jié)腸癌的研究中發(fā)現(xiàn)，將IL-9表達(dá)水平與腫瘤的不同分期做相關(guān)性分析，提示IL-9表達(dá)水平降低與結(jié)腸癌的進(jìn)展相關(guān)[24]。與健康對(duì)照組相比，CRC患者血漿和CRC組織中IL-9的表達(dá)水平較低，且與TNM分期顯著相關(guān)。與早期相比，晚期CRC患者IL-9水平降低[25-26]。宮頸癌是發(fā)展中國(guó)家婦女最常見的癌癥之一。持續(xù)感染高危人乳頭瘤病毒(HPV)是宮頸癌發(fā)生的主要決定因素。有研究表明宮頸上皮內(nèi)瘤變（Cervical Intraepithelial Neoplasia，CIN）患者組織活檢標(biāo)本中pu.1 陽(yáng)性細(xì)胞大量浸潤(rùn)，IL-9R過表達(dá)。用Th9信號(hào)細(xì)胞因子IL-9和IL-21處理，抑制細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Th9似乎通過T細(xì)胞毒性增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)，并在控制惡性細(xì)胞轉(zhuǎn)化中發(fā)揮關(guān)鍵作用[27]。最近，Cai等人的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，重組IL-9治療胃癌裸鼠血清IL-9、IL-21和pu.1水平降低。除IL-9表達(dá)降低外，IL-4、IL-10、IL-25表達(dá)降低。提示IL-9在胃癌中具有潛在的致瘤作用[28]。波蘭的一項(xiàng)研究表明104例CRC患者的血清IL-9水平明顯高于對(duì)照組，提示在CRC患者中也可能存在Th9的致瘤作用[29]。由炎癥性腸病引起的結(jié)直腸癌被稱為大腸桿菌相關(guān)癌(CAC)。通過研究包括12例結(jié)直腸組織標(biāo)本和來自CAC的鄰近組織，利用免疫組化染色檢測(cè)IL-9蛋白的表達(dá)發(fā)現(xiàn)IL-9在癌組織中的表達(dá)明顯高于癌旁組織。IL-9通過上調(diào)c-Myc和cyclinD1的表達(dá)，促進(jìn)結(jié)腸上皮RKO和Caco2細(xì)胞的增殖[30]。

5 在寄生蟲病中的作用

Th9細(xì)胞及其細(xì)胞因子IL-9在寄生蟲病中的作用研究不少，但具體機(jī)制尚不明確。由血吸蟲引起的肝纖維化是由一個(gè)復(fù)雜的細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)的。IL-9可能在血吸蟲病早期肝纖維化的調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用，成為調(diào)節(jié)血吸蟲病肝纖維化的一種有前途的方法。體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，IL-9的中和作用減少了蟲卵周圍的肝肉芽腫性炎癥和膠原沉積。體外研究發(fā)現(xiàn)，主要的治療與IL-9誘導(dǎo)肝星狀細(xì)胞的膠原蛋白和α-smooth-muscle肌動(dòng)蛋白顯著增加。在日本血吸蟲感染小鼠中IL-9可能比IL-4出現(xiàn)得更快，且水平更高[31]。囊性棘球蚴病(CE)是由細(xì)粒棘球蚴(Eg)感染引起的人畜共患病。TGF-β的水平、p-Samd3、 PU.1和IL-9在CE患者的肝臟均升高。IL-9和IL-9R在感染的肝臟組織中表達(dá)升高，IL-9水平與肝臟炎癥呈正相關(guān)?？乖璪刺激肝囊型包蟲病患者的淋巴細(xì)胞，上清液中IL-4、IL-9、TGF-β和IL - 10的表達(dá)也顯著增加，在體外阻斷TGF-β/smad通路信號(hào)后，PU.1和IL-9表達(dá)明顯減少，由此可知，TGF-β/smad信號(hào)通路是Th9細(xì)胞分化及IL-9致病的重要信號(hào)通路[32]。

6 結(jié)語(yǔ)

Th9細(xì)胞是一類新型輔助T細(xì)胞亞群，其分化受多種信號(hào)分子調(diào)節(jié)，通過分泌 IL-9等炎性因子在變態(tài)反應(yīng)性疾病、自身免疫性疾病及腫瘤疾病、寄生蟲疾病等諸多病變的發(fā)病機(jī)制和病情進(jìn)展中發(fā)揮重要作用，作用機(jī)制復(fù)雜，進(jìn)行Th9細(xì)胞相關(guān)的更多研究，對(duì)進(jìn)一步揭示疾病的發(fā)病機(jī)制、對(duì)疾病診斷及治療新靶點(diǎn)的探索均有重要意義。