T淋巴細(xì)胞亞群與慢性阻塞性肺疾病關(guān)系的研究進(jìn)展

潘新梅 羅維貴 曾叔兵

1右江民族醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院，百色533000；2右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科，百色533000

在機(jī)體內(nèi)，存在著不同發(fā)育階段的T 淋巴細(xì)胞，機(jī)體免疫動(dòng)態(tài)平衡的維持有賴于各種T 細(xì)胞亞群分泌的細(xì)胞因子及其信號(hào)通路的相互作用，外周血的各種T 細(xì)胞亞群的數(shù)值及比值是反映機(jī)體免疫狀態(tài)的重要指標(biāo)。COPD 是以持續(xù)性氣流受限為特征的可以預(yù)防和治療的疾病，其氣流受限多呈進(jìn)行性發(fā)展[1-2]，COPD 是一項(xiàng)重要的公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)，目前是世界上第三大主要死因，2012年在全球范圍內(nèi)約有300萬(wàn)人因COPD 或其并發(fā)癥而死亡。越來(lái)越多的研究證實(shí)，T 淋巴細(xì)胞及其細(xì)胞因子參與了COPD 的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)歸，T 淋巴細(xì)胞及其細(xì)胞因子在COPD 患者的氣道炎癥中扮演了重要角色?，F(xiàn)對(duì)各T 淋巴細(xì)胞亞群參與COPD 疾病過(guò)程的相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。

1 T淋巴細(xì)胞亞群

骨髓多功能造血干細(xì)胞分化成淋巴樣祖細(xì)胞，由血液循環(huán)進(jìn)入胸腺并接受特異性抗原刺激發(fā)育為成熟T 細(xì)胞。初始Th0細(xì)胞受到抗原刺激而活化并分化為T(mén)h1、Th2、Th17、調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞 (regulator y T cells，Tregs)等功能不同的亞群效應(yīng)細(xì)胞，CD4+T 細(xì)胞被認(rèn)為可以幫助抗體的合成，其主要功能是增強(qiáng)吞噬細(xì)胞介導(dǎo)的抗感染作用，因此被認(rèn)為是輔助T 細(xì)胞，并且細(xì)胞之間可以在某些條件下相互轉(zhuǎn)化，維持機(jī)體免疫平衡。

1.1 Th1細(xì)胞 細(xì)胞分化方向由多種因素決定，但決定因素是在抗原刺激時(shí)細(xì)胞所處的細(xì)胞因子環(huán)境。Th1細(xì)胞的產(chǎn)物干擾素γ (interferon-γ，IFN-γ)可作為自分泌生長(zhǎng)因子，進(jìn)一步促進(jìn)細(xì)胞的增殖，形成正反饋系統(tǒng)。自然殺傷細(xì)胞產(chǎn)生的IFN-γ以及抗原遞呈細(xì)胞產(chǎn)生的IL-27信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子1 (signal transducer and activator of transcription 1，STAT1)，被激活的STAT1與T 細(xì)胞抗原受體信號(hào)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子，促進(jìn)了細(xì)胞分泌IFN-γ，抗原遞呈細(xì)胞產(chǎn)生的IL-12激活STAT1、STAT4和STAT5共同促進(jìn)了Th1細(xì)胞的分化[3-4]。Th1細(xì)胞對(duì)機(jī)體細(xì)胞內(nèi)病毒、細(xì)菌感染產(chǎn)生明顯免疫效應(yīng)，既可以輔助活化B 細(xì)胞產(chǎn)生抗體增強(qiáng)體液免疫應(yīng)答，又能輔助T 淋巴細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞免疫應(yīng)答增強(qiáng)細(xì)胞免疫能力。Th1細(xì)胞可以分泌IL-2、IL-8、IFN-γ、腫瘤壞死因子α等細(xì)胞因子，在抗纖維化、抗增殖及免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用[5-6]。

1.2 Th2細(xì)胞 Th2細(xì)胞是主要參與體液免疫，抵御細(xì)胞外抗原并參加變態(tài)反應(yīng)應(yīng)答的CD4+T 細(xì)胞的另一個(gè)亞系，可分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-13等多種細(xì)胞因子，IL-4為其代表因子。在不同條件下，誘導(dǎo)Th2細(xì)胞分化的途徑不同，IL-4/STAT6信號(hào)被認(rèn)為是2 型反應(yīng)的關(guān)鍵效應(yīng)的必要條件，如嗜酸粒細(xì)胞的最佳誘導(dǎo)和遷移，以及B細(xì)胞類的轉(zhuǎn)換和Ig E的產(chǎn)生[7]。人體存在負(fù)反饋調(diào)節(jié)維持免疫系統(tǒng)Th1/Th2的平衡，IFN-γ 可負(fù)向調(diào)節(jié)Th2，IL-4、IL-5可負(fù)向調(diào)節(jié)Th1，以維持機(jī)體正常的免疫功能[8]?，F(xiàn)已證實(shí)，氣道2型細(xì)胞因子活性的增加是哮喘的生物學(xué)機(jī)制，而使用糖皮質(zhì)激素治療可以有效減少2型氣道炎癥[9]。

1.3 Th17細(xì)胞 Th17是一類CD4+類效應(yīng)T 細(xì)胞。因產(chǎn)生高水平的IL-17 被命名為T(mén)h17 細(xì)胞。還可分泌IL-23、IL-6和腫瘤壞死因子α等多種炎癥因子。在樹(shù)突狀細(xì)胞、單核細(xì)胞等抗原呈遞細(xì)胞作用下，IL-6協(xié)同低濃度的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β (transfor ming gr owth factor-β，TGF-β)，激活雙面非受體型酪氨酸 (Janus kinase-1，JAK1)，進(jìn)而招募STAT3，活化的JAK1/STAT3 通路激活轉(zhuǎn)錄因子維甲酸相關(guān)孤核受體γt(retinoid acid-related or phanreceptorγt，RORγt)，并促使Th17細(xì)胞分泌IL-21[10]。在IL-6和IL-21協(xié)同作用下，產(chǎn)生IL-23 R、RORα和RORγt，使CD4+T細(xì)胞向Th17 細(xì)胞方向分化[11]。多項(xiàng)研究[12-14]認(rèn)為T(mén)h17細(xì)胞及細(xì)胞因子在多種肺部疾病如急性肺損傷、支氣管哮喘、肺纖維化等發(fā)揮重要作用。

1.4 Tregs Tregs數(shù)量在T 淋巴細(xì)胞占比不高，但因具有負(fù)向免疫調(diào)節(jié)功能，在調(diào)節(jié)自身免疫穩(wěn)態(tài)方面作用顯著。目前研究[15]認(rèn)為，調(diào)控Tregs的分化主要涉及3條通路：(1)CD28分子傳遞的信號(hào)通路；(2)磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信號(hào)通路；(3)mTOR 調(diào)節(jié)Tregs的分化。轉(zhuǎn)錄因子 (forkheadbox p3，F(xiàn)oxp3)屬于叉翼螺旋家族，是Tregs最具特異性的標(biāo)志物和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子，F(xiàn)oxp3基因的遺傳突變往往伴隨著功能Tregs缺失，表明Tregs的發(fā)育、分化、生物學(xué)功能依賴于Foxp3的正常表達(dá)[16]。Tregs不僅能抑制炎癥促進(jìn)組織修復(fù)，還能控制免疫反應(yīng)，Tregs具有細(xì)胞毒能力，可以抑制多種細(xì)胞增殖如抗原遞呈細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞等，也可直接與各種免疫細(xì)胞直接接觸然后通過(guò)分泌顆粒酶B和穿孔素直接將其溶解，維持機(jī)體正常的免疫耐受功能[17]。

2 T淋巴細(xì)胞亞群與COPD

2.1 Th1細(xì)胞與COPD COPD 被證實(shí)是受到免疫驅(qū)動(dòng)的一種疾病，但具體機(jī)制尚未明確，既往認(rèn)為哮喘的發(fā)病與Th1細(xì)胞密切相關(guān)，但隨著研究的深入發(fā)現(xiàn)，COPD 與Th1細(xì)胞也有一定程度的聯(lián)系。Th1細(xì)胞可以分泌IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-12、IL-13、TNF-β等，其中主要炎癥介質(zhì)是IFN-γ，引起機(jī)體炎癥浸潤(rùn)及組織病理形態(tài)的改變，最終導(dǎo)致疾病的發(fā)生、發(fā)展[18-19]。眾所周知，香煙煙霧中的IFN-γ驅(qū)動(dòng)的炎癥是COPD 免疫病理的主要誘因，IFN-γ主要由巨噬細(xì)胞和Th1細(xì)胞釋放，它通過(guò)使巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞偏向1 型反應(yīng)而在促進(jìn)炎癥和組織損傷中起關(guān)鍵作用[20]。與健康對(duì)照組相比，COPD 患者外周血中IFN-γ是明顯增多的，Th1細(xì)胞分泌的IFN-γ可以誘導(dǎo)COPD 患者體內(nèi)基質(zhì)金屬蛋白酶12 (matrix met alloproteinase-12，MMP-12)和MMP-9的產(chǎn)生和釋放，MMP 可降解肺實(shí)質(zhì)內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)纖維蛋白、糖蛋白、黏蛋白等成分、基底膜的蛋白成分，并抑制α胰蛋白酶，使肺泡無(wú)效腔擴(kuò)大，肺組織失去彈力，進(jìn)而形成肺氣腫，同時(shí)MMP-9 可引起炎癥細(xì)胞的趨化反應(yīng)，使大量炎癥細(xì)胞聚集于血管壁，釋放炎性因子，更加重氣道局部的炎癥反應(yīng)，引起組織細(xì)胞浸潤(rùn)和組織破壞，從而降低患者的肺功能[21]。血管炎癥和血管重塑是COPD 的重要病理特征，肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞是肺血管重塑的主要影響因素，脂多糖增強(qiáng)了Toll樣受體4的表達(dá)，引起IFN-γ量的增加，進(jìn)一步引起肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的細(xì)胞表型轉(zhuǎn)變，會(huì)引起炎癥細(xì)胞聚集和炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)的擴(kuò)增，并促進(jìn)肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移，成纖維細(xì)胞的分化，并最終促進(jìn)肺血管重塑[22]。與之相反的是，IFN-γ也表現(xiàn)出積極效果，高水平的IFN-γ可通過(guò)誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中的TGF-β減輕組織損傷，它通過(guò)激活吞噬作用并增強(qiáng)抗原呈遞和一氧化氮的產(chǎn)生來(lái)誘導(dǎo)細(xì)菌清除，這是疾病惡化期間的重要防御機(jī)制[23]，故COPD 中IFN-γ的精確調(diào)節(jié)對(duì)于解決感染而不引起過(guò)度的炎癥反應(yīng)至關(guān)重要[24]。IL-2具有多種生物學(xué)功能，它能啟動(dòng)和激活早期肺特異先天性免疫和隨后的抗原特異性適應(yīng)性免疫，可以誘導(dǎo)Th1細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞增殖分化，增強(qiáng)細(xì)胞毒性和細(xì)胞毒性介質(zhì)的表達(dá)以及細(xì)胞因子釋放，特別是促進(jìn)IFN-γ的產(chǎn)生，使炎癥加劇[25]。

2.2 Th2細(xì)胞與COPD Th2細(xì)胞以分泌抗炎細(xì)胞因子為主，可分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10 及IL-13 多種細(xì)胞因子而發(fā)揮抗炎作用，對(duì)維持機(jī)體的平衡穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。Jiang等[26]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與穩(wěn)定COPD 組或健康對(duì)照組相比，AECOPD 組外周血中的Th2 細(xì)胞顯著增加，同時(shí)Th2 細(xì)胞相關(guān)的細(xì)胞因子也顯著增加，可能原因是Th2細(xì)胞反應(yīng)增強(qiáng)時(shí)一方面會(huì)減弱機(jī)體對(duì)感染因子的保護(hù)防御機(jī)制，另一方面能夠刺激炎性反應(yīng)的增強(qiáng)，引起患者癥狀加重[27]。吸煙被認(rèn)為是引起COPD 最重要的原因，但是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)生物煙霧暴露同樣會(huì)增加COPD 的患病風(fēng)險(xiǎn)[28]，吸煙和暴露于生物煙霧都會(huì)誘導(dǎo)促炎性介質(zhì)的釋放和T 輔助細(xì)胞的激活，暴露于生物煙霧的COPD 患者外周血中的IL-4血清濃度高于吸煙的COPD 患者的IL-4血清濃度，IL-4誘導(dǎo)B細(xì)胞類別轉(zhuǎn)換為Ig E，該抗體的水平與支氣管高反應(yīng)性相關(guān)，檢測(cè)COPD 患者血清中的Ig E濃度亦相應(yīng)升高[29]。人們普遍認(rèn)為哮喘主要是Th2 細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥性疾病，Ig E介導(dǎo)的對(duì)常見(jiàn)變應(yīng)原的敏感性與哮喘的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)，但COPD 的患者中也檢測(cè)到了對(duì)過(guò)敏原的Ig E 依賴的致敏作用，并且比非過(guò)敏性哮喘患者或?qū)φ战M的致敏率更高，由此可以大膽推斷Th2參與了過(guò)敏原誘發(fā)COPD 患者急性發(fā)作的過(guò)程[30]。吸入重組IL-4已顯示可以誘導(dǎo)氣道高反應(yīng)性和氣道嗜酸粒細(xì)胞聚集，可以證實(shí)部分COPD 患者中存在2型驅(qū)動(dòng)的嗜酸粒細(xì)胞炎癥，為該細(xì)胞因子在COPD 的病理生理中發(fā)揮重要作用提供了證據(jù)[19，31]?？梢哉J(rèn)為，Th2細(xì)胞在COPD 的發(fā)生中扮演著雙重角色，一是起抗炎作用，二是參與了COPD 患者氣道高反應(yīng)的形成，平衡這兩種的關(guān)系可能使COPD 患者從中獲益。

2.3 Th17細(xì)胞與COPD Th17 細(xì)胞作為主要參與者之一，Th17細(xì)胞可分泌IL-17、IL-21、IL-23多種細(xì)胞因子，其中IL-17是COPD 發(fā)生、發(fā)展的重要炎癥因子[32]。在動(dòng)物模型中觀察到，COPD 小鼠體內(nèi)Th17 細(xì)胞數(shù)量以及IL-17是增加的，COPD 患者外周血及支氣管肺泡灌洗液、支氣管黏膜中Th17細(xì)胞、IL-17同樣也是增多的，并且在急性加重期增高更為明顯，與氣流受限呈正相關(guān)[33]。高水平Th17細(xì)胞環(huán)境會(huì)增強(qiáng)氣道上皮細(xì)胞對(duì)病毒和細(xì)菌感染的促炎性細(xì)胞因子反應(yīng)，使促炎細(xì)胞因子mRNA 的表達(dá)增強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致病毒誘導(dǎo)的AECOPD 中的炎癥加劇[34]。中性粒細(xì)胞在COPD 患者氣道中廣泛聚集，中性粒細(xì)胞向炎癥區(qū)域的遷移可能主要由Th17 細(xì)胞相關(guān)的細(xì)胞因子介導(dǎo)，因?yàn)閇35]已經(jīng)證明IL-17 A、IL-17F和IL-22可誘導(dǎo)氣道上皮細(xì)胞分泌CXCL8、CXCL5、粒細(xì)胞集落刺激因子和粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子，增殖募集中性粒細(xì)胞。另有研究發(fā)現(xiàn)，IL-17通過(guò)刺激IL-6、IL-8及MMP-2等炎性因子促進(jìn)氣道黏液分泌增多和氣道重塑，從而促進(jìn)了氣道狹窄的發(fā)生、發(fā)展，加重COPD 患者癥狀[36-37]，使用IL-17 受體阻斷劑可以抑制COPD 患者的氣道炎癥，減輕患者癥狀，這可能成為治療COPD 的新方法。COPD 部分患者存在明顯營(yíng)養(yǎng)不良、低體質(zhì)量，可能原因是IL-17 通過(guò)抑制脂肪原轉(zhuǎn)錄因子、脂肪因子和參與脂質(zhì)和葡萄糖代謝的分子的表達(dá)，作用于前脂肪細(xì)胞并抑制脂肪細(xì)胞分化，同時(shí)還作用于分化的脂肪細(xì)胞，降低了脂肪和葡萄糖的攝取，導(dǎo)致了COPD 患者營(yíng)養(yǎng)不良的發(fā)生[38]。Th17細(xì)胞其他相關(guān)細(xì)胞因子也參與了COPD 各種并發(fā)癥的發(fā)生，如IL-6是促進(jìn)Th17細(xì)胞分化的促炎性細(xì)胞因子，已有研究表明IL-6參與了肺動(dòng)脈高壓的發(fā)生、發(fā)展，而COPD 伴肺動(dòng)脈高壓患者表現(xiàn)出更為活躍的Th17反應(yīng)，可以認(rèn)為T(mén)h17細(xì)胞在肺動(dòng)脈高壓也起著某種作用[14]。故抑制Th17細(xì)胞功能可能降低COPD 患者營(yíng)養(yǎng)不良、肺動(dòng)脈高壓、肺源性心臟病的發(fā)生率。

2.4 Tregs與COPD Tregs是具有免疫抑制功能和參與免疫炎癥反應(yīng)并有特定生物標(biāo)記Foxp3的CD4+T 細(xì)胞的一個(gè)亞類，在COPD 患者的氣道中，Tregs的功能是作為分泌抗炎因子并募集其他抗炎細(xì)胞而存在[39]。TGF-β參與Tregs的分化和擴(kuò)增，在維持免疫穩(wěn)態(tài)方面起著免疫調(diào)節(jié)作用，在COPD 中也具有保護(hù)作用[40]。Tregs能夠高水平表達(dá)IL-2受體，該受體能夠與效應(yīng)T 細(xì)胞競(jìng)爭(zhēng)性的結(jié)合IL-2，從而抑制IL-2對(duì)其他T 細(xì)胞的刺激增殖作用，削弱T 細(xì)胞免疫應(yīng)答功能從而抑制炎癥反應(yīng)，使COPD 患者免疫功能下降，容易合并感染，導(dǎo)致病情加重[41-42]。COPD的免疫發(fā)病機(jī)制與主要由Tregs介導(dǎo)的局部調(diào)節(jié)機(jī)制的失效有關(guān)，COPD 患者全身瘦素 (一種脂肪組織來(lái)源的促炎分子)增加，在高濃度瘦素會(huì)損害T 細(xì)胞參與糖酵解和生成Tregs的能力，糖酵解的損傷導(dǎo)致免疫反應(yīng)失衡，導(dǎo)致自身免疫耐受喪失，這使炎癥的效應(yīng)T 細(xì)胞過(guò)度激活，從而導(dǎo)致肺功能的進(jìn)行性下降[43-44]。Tregs在抑制免疫反應(yīng)和減輕肺部炎癥中起積極作用[45]，香煙煙霧誘導(dǎo)的COPD模型中Foxp3和TGF-β1的水平更高，表明Tregs的增加具有減輕外源性肺部感染和內(nèi)源性氣道炎癥的作用，但是肺部炎癥反應(yīng)加劇表明Tregs的免疫抑制作用不能抑制炎癥，表明Tregs不足[46]。而另一項(xiàng)臨床研究[38]顯示，中重度COPD 患者血清中與IL-17 A 和IL-22相關(guān)的Th17細(xì)胞因子較高，而Foxp3表達(dá)較低。Tregs增高表達(dá)可以介導(dǎo)腫瘤的免疫逃逸，促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展，在肺癌中也是同樣的作用，COPD 患者的非小細(xì)胞肺癌患病風(fēng)險(xiǎn)增加了2～4倍，并且找到可能是導(dǎo)致COPD 向非小細(xì)胞肺癌發(fā)展的關(guān)鍵mi RNA[47]，并且，F(xiàn)oxp3 Tregs在腫瘤基質(zhì)浸潤(rùn)是非小細(xì)胞肺癌進(jìn)展的早期事件，當(dāng)腫瘤的浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞高表達(dá)Foxp3時(shí)，預(yù)后更差[48-49]。故維持Tregs的正常功能可能成為治療COPD 的重要方向。

3 小結(jié)

總之，Th1細(xì)胞釋放炎性因子IFN-γ、IL-2 等使大量巨噬細(xì)胞聚集于氣道和肺部，并釋放MMP-2、MMP-9、MMP-12、組織蛋白酶K、組織蛋白酶L、組織蛋白酶S破壞肺實(shí)質(zhì)、間質(zhì)，導(dǎo)致肺氣腫，使患者肺功能產(chǎn)生不可逆的下降。Th17細(xì)胞分泌的IL-17使大量中性粒細(xì)胞在肺部聚集，中性粒細(xì)胞分泌的彈性蛋白酶、組織蛋白酶G、蛋白酶、基質(zhì)金屬蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶使氣道重塑，加重了氣道的狹窄，也能加重COPD 患者營(yíng)養(yǎng)不良、肺動(dòng)脈高壓的發(fā)生，使患者活動(dòng)耐力下降。Th2 細(xì)胞、Tregs在COPD 的發(fā)生、發(fā)展中與Th1 和Th2 細(xì)胞起著相反作用，主要分泌抗炎因子起到抗炎作用，但當(dāng)抗炎作用過(guò)度增強(qiáng)就會(huì)導(dǎo)致機(jī)體對(duì)微生物的防御作用減弱，也可能發(fā)生免疫逃逸，促使肺癌的發(fā)生。但目前研究仍存在爭(zhēng)議，多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)Th1、Th2細(xì)胞數(shù)量是增多的、功能是增強(qiáng)的，但少數(shù)研究中，Th1、Th2 細(xì)胞數(shù)量在COPD 患者的血清和肺部表現(xiàn)不同，具體原因尚不明確。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突