Th17 細(xì)胞及相關(guān)細(xì)胞因子在神經(jīng)病理性疼痛中的研究進(jìn)展*

徐清榜 姚尚龍

（1 華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院疼痛科，武漢430032；2 華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院 麻醉科，武漢430032）

國際疼痛學(xué)會 (International Association For the Study of Pain, IASP) 將神經(jīng)病理性疼痛 (neuropathic pain, NP) 定義為“損傷或疾病直接影響軀體感覺系統(tǒng)引起的疼痛”[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)普通人群中10%患有神經(jīng)病理性疼痛[2]。目前關(guān)于神經(jīng)病理性疼痛發(fā)生機(jī)制尚不明確，既往認(rèn)為神經(jīng)損傷后的神經(jīng)元改變、外周和中樞敏化是其重要的發(fā)病機(jī)制。最近研究表明神經(jīng)病理性疼痛不僅僅體現(xiàn)在神經(jīng)元的興奮性改變，同時(shí)也涉及神經(jīng)元、免疫細(xì)胞及相關(guān)細(xì)胞因子之間的相互作用[3]。當(dāng)神經(jīng)元發(fā)生損傷以后，軀體的感覺系統(tǒng)發(fā)生免疫炎癥反應(yīng)，釋放多種免疫活性物質(zhì)如細(xì)胞因子、趨化因子、神經(jīng)營養(yǎng)因子等產(chǎn)生相應(yīng)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而影響神經(jīng)元的興奮性和神經(jīng)元中間的突觸聯(lián)系而發(fā)揮作用，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)生與發(fā)展[4]。

T 淋巴細(xì)胞是主要的適應(yīng)性免疫應(yīng)答細(xì)胞，主要分為Th (T helper) 、Tc (T cytotoxic)、Tregs (Regulatory T cells) 細(xì)胞亞型。CD4+Th 淋巴細(xì)胞根據(jù)其分泌的細(xì)胞因子分為Th1、Th2、Th17 細(xì)胞。目前關(guān)于CD4+Th 淋巴細(xì)胞亞型與神經(jīng)病理性疼痛的關(guān)系尚不清楚。有證據(jù)表明，Th 細(xì)胞通過分泌不同的細(xì)胞因子作用于細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，表達(dá)不同的轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)而參與神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)生和發(fā)展。Th1 通過分泌促炎細(xì)胞因子導(dǎo)致疼痛的發(fā)生，而Th2 則根據(jù)其分泌的抗炎細(xì)胞因子參與到緩解疼痛過程中，尤其是Th1 與Th2 的失衡嚴(yán)重影響神經(jīng)病理性疼痛發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸[5]。

Th17 細(xì)胞是新近發(fā)現(xiàn)的CD4+Th 細(xì)胞，通過分泌多種細(xì)胞因子發(fā)揮作用，在免疫炎性反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用，在神經(jīng)病理性疼痛的關(guān)注較少，本文就Th17 細(xì)胞及相關(guān)細(xì)胞因子在神經(jīng)病理性疼痛中的研究進(jìn)展作一綜述，為未來神經(jīng)病理性疼痛的治療提供新的治療靶點(diǎn)。

一、Th17 細(xì)胞分化

Th17 細(xì)胞是Th 細(xì)胞家族在2005 年發(fā)現(xiàn)的最新成員，因?yàn)榕cTh1 和Th2 表型不同，并且能特異性的產(chǎn)生IL (Interleukin)-17A，因此以Th17 命名。Th17細(xì)胞除了產(chǎn)生IL-17A，也會產(chǎn)生IL-17F、IL-21、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子 (Granulocyte-macrophage Colony Stimulating Factor, GM-CSF) 和IL-22，Th17細(xì)胞主要表達(dá)為維甲酸相關(guān)孤獨(dú)受體γt (Retinoic acid receptor related orphan receptor γt, RORγt) 轉(zhuǎn)錄因子、趨化因子CCR (Chemokine Receptor) 6 以及凝集素CD161。其中IL-17 是其分泌的最重要的細(xì)胞因子，轉(zhuǎn)化生長因子-β (transforming growth factor-β, TGF-β) 其誘導(dǎo)和分化最主要的細(xì)胞因子，IL-6、IL-21、IL-1β在Th17 細(xì)胞分化中也起著十分重要的作用[6]。

最近研究表明人類Th17 細(xì)胞除能產(chǎn)生IL-17A 和轉(zhuǎn)錄因子RORγt，也能表達(dá)IL-23R，以及趨化因子受體CCR6、CCR3 和CCR4[7]。在IL-6 和TGF-β 的共同作用下，通過IL-21 或IL-23 穩(wěn)定和擴(kuò)增后，上調(diào)RORγt 的表達(dá)，促進(jìn)原始CD4+T 細(xì)胞向Th17 細(xì)胞的分化。而IL-1β 和IL-6 激活后能夠上調(diào)RORγt 的表達(dá)，但不能誘導(dǎo)原始CD4+T 細(xì)胞分化為Th17。Lee等[8]發(fā)現(xiàn)在TGF-β 缺失的情況下，IL-1β 和IL-23 在Th17 細(xì)胞分化過程中起著關(guān)鍵性的作用，IL-23 通過其受體能夠上調(diào)IL-17A 和IL-22 的表達(dá)。另有研究表明，TGF-β 的存在并不是Th17 分化的必需條件，甚至有研究表明，TGF-β 能夠抑制原始CD4+T 細(xì)胞向Th17 細(xì)胞的分化。在一項(xiàng)關(guān)于TGF-β 對Th1 和Th17的影響研究中表明，在給予TGF-β 干預(yù)以后，Th1 的增殖受到明顯抑制，而Th17 并無明顯變化，對Th17的影響可能是通過抑制T-bet 的表達(dá)進(jìn)而對Th1 細(xì)胞的影響從而間接影響Th17 細(xì)胞內(nèi)的生物學(xué)效應(yīng)[9]。在外源性TGF-β 缺乏，IL-1β 和IL-23 存在的情況下，Th17 細(xì)胞來自于人臍帶血CD161+CD4+T 細(xì)胞，表明TGF-β 雖然不能直接的對Th17 分化起著關(guān)鍵性的作用，但是卻能通過抑制Th1 細(xì)胞間接的影響Th17 的分化[10]。低劑量的TGF-β 與IL-6 共同作用下可誘導(dǎo)原始CD4+T 向Th17 細(xì)胞分化，但高劑量TGF-β 可上調(diào)叉頭樣轉(zhuǎn)錄因子3 (FOXP3) 表達(dá)誘導(dǎo)Treg 細(xì)胞分化[8]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控也是Th17分化的十分重要的因素，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)至少六個(gè)轉(zhuǎn)錄因子是Th17 細(xì)胞分化的必備元件，這六個(gè)轉(zhuǎn)錄因子分別是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3 (Signal transducer and activator of transcription 3, STAT3)、RORγt、核受體RORα、干擾素調(diào)節(jié)因子4 (Interferon regulatory factor-4, IRF-4)、B 細(xì)胞活化轉(zhuǎn)錄因子 (B-cell activating transcription Factor, B-ATF) 與缺氧誘導(dǎo)因子1 (hypoxia inducible factor-1, HIF-1)，細(xì)胞因子Il-6、Il-21 和Il-23 均能誘導(dǎo)STAT3 的活性，STAT3 能夠和RORγt 共同作用下誘導(dǎo)Th17 細(xì)胞分化進(jìn)一步促進(jìn)IL-17 和IL-21 的分泌，同時(shí)IRF-4 可通過活化RORγt 來促進(jìn)Th17 細(xì)胞分化[11]。

二、Th17 細(xì)胞生物特性

Th17 細(xì)胞主要通過其對細(xì)胞因子的影響來發(fā)揮生物活性的。眾所周知，Th17 細(xì)胞能夠產(chǎn)生不同的細(xì)胞因子，包括IL-17A、IL-17F、IL-26、IL-22、IL-6 和TNF-α，這些細(xì)胞因子主要通過刺激不同的細(xì)胞如內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生趨化因子如CXCL1、 CXCL2、 CXCL5、CCL2 和CCL5，也可產(chǎn)生一氧化氮合成酶 (nitric oxide synthase-2, NOS-2)、金屬蛋白酶 (metalloproteinase, MMP) 3、GM-CSF 以及致炎性細(xì)胞因子 (IL-1、IL-6 和TNF-α)，也可表達(dá)不同的轉(zhuǎn)錄因子 ROR γt、RORα 和STAT3。除了對細(xì)胞因子的影響之外，Th17 細(xì)胞也能通過其它途徑來發(fā)揮重要的生物學(xué)效應(yīng)。如PGE2活性增加影響Th17 分泌的IL-23/IL-17 進(jìn)一步會導(dǎo)致炎癥反應(yīng)的加重，以其產(chǎn)生特異性的細(xì)胞因子如IL-17、IL-22、IL-17F 的及CCL20 而發(fā)揮著生物效應(yīng)[12]。

三、Th17 細(xì)胞及相關(guān)細(xì)胞因子與神經(jīng)病理性疼痛

1. Th17 細(xì)胞與神經(jīng)病理性疼痛

研究表明Th17 細(xì)胞通過其分泌的細(xì)胞因子IL-17以及相關(guān)細(xì)胞因子如IL-6、IL-8 等參與神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)生與發(fā)展。Thl7 細(xì)胞通過其產(chǎn)生的IL-17 作用于星形膠質(zhì)細(xì)胞上的IL-17 的受體；另一方面IL-17又通過上調(diào)星形膠質(zhì)細(xì)胞促炎因子的分泌，直接或間接增加傷害性神經(jīng)元的興奮性，參與了神經(jīng)病理性疼痛的中樞敏化過程[13]。在大腸埃希氏菌感染的前列腺非肥胖糖尿病與C57BL/6 大鼠慢性盆腔痛模型研究中發(fā)現(xiàn)，非肥胖糖尿病大鼠與對照組相比，IL-17A 明顯增加，Th17 相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子RORγt 在10 天左右也會明顯增加，而IL-17A 在10 天左右增加的時(shí)候，其觸誘發(fā)痛程度是逐漸加重的，這些證據(jù)充分表明了Th17參與了慢性盆腔痛的機(jī)制[14]。在IL-17 基因敲除的大鼠中痛覺過敏會明顯減輕，膠質(zhì)細(xì)胞激活也表明了外周神經(jīng)元Th17 細(xì)胞參與了神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)生，然而對于中樞機(jī)制的研究中卻沒有得出相同的結(jié)論[15]。Draleau 等[16]在L5脊髓橫斷導(dǎo)致的神經(jīng)病理性疼痛動(dòng)物模型研究中發(fā)現(xiàn)，脊髓損傷前后Th17細(xì)胞百分比無明顯差異，可能與脊髓中本身所含的Th17 細(xì)胞數(shù)量過少有關(guān)。而在許多臨床試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)Th17 細(xì)胞參與了神經(jīng)病理性疼痛，Th17 與腰椎間盤突出癥所導(dǎo)致的根性痛研究中發(fā)現(xiàn)，Th17 和IL-17與VAS 評分、PGE2都有著密切的相關(guān)性，病人術(shù)前與正常對照組相比，Th17 細(xì)胞的比例與IL-17 濃度會明顯增加，可能為椎間盤突出的病人其Th17 和IL-17水平增高，PGE2產(chǎn)生可進(jìn)一步誘導(dǎo)Th17 細(xì)胞分化，導(dǎo)致疼痛的發(fā)生[17]。另一項(xiàng)關(guān)于面部疼痛、外周神經(jīng)病理性疼痛以及帶狀皰疹后遺神經(jīng)痛研究中卻發(fā)現(xiàn)，病人Th17 細(xì)胞百分比相對于健康人是減少的，RORγt mRNA 含量增加，IL-17 無明顯變化，表明Th17 可能有其它的機(jī)制參與神經(jīng)病理性疼痛的過程[18]。

2. IL-17 與神經(jīng)病理性疼痛

IL-17 最初是從雜交后嚙齒目動(dòng)物激活的T 細(xì)胞CTLA8 轉(zhuǎn)錄因子中cDNA 中分離出來的，其受體有860 個(gè)氨基酸的片段，幾乎分布在全身所有組織，也是研究最為廣泛的細(xì)胞因子。IL-17 目前主要認(rèn)為是致炎性細(xì)胞因子，主要是由Th17細(xì)胞產(chǎn)生，也可由中性粒細(xì)胞、細(xì)胞毒性T 細(xì)胞以及膠質(zhì)細(xì)胞所分泌，在神經(jīng)炎性免疫疾病中起著重要的作用。

最近研究中表明，IL-17 可以間接的導(dǎo)致?lián)p傷神經(jīng)元區(qū)域的免疫細(xì)胞的招募，從而釋放致炎性細(xì)胞因子，直接作用于背根神經(jīng)節(jié)參與神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)生與發(fā)展。在大鼠坐骨神經(jīng)結(jié)扎模型足底或椎管內(nèi)給予IL-17 后可導(dǎo)致機(jī)械痛及熱痛的產(chǎn)生，其機(jī)制可能與IL-17介導(dǎo)細(xì)胞因子TNF-α 和IL-1β的釋放有關(guān)[19]。在CCI 模型中發(fā)現(xiàn)損傷神經(jīng)元中IL-17 表達(dá)增加，尤其是在7 天左右達(dá)到高峰，T 細(xì)胞或者IL-17 基因敲除的大鼠，其機(jī)械痛及熱痛均表現(xiàn)不明顯；在SNL模型中也發(fā)現(xiàn)，IL-17 敲除大鼠在其損傷的坐骨神經(jīng)和背根神經(jīng)節(jié)，其T 細(xì)胞浸潤和巨噬細(xì)胞減少，脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞活性降低，同時(shí)致炎性細(xì)胞因子IL-6、TNF 以及INF-γ 均明顯減少，表明IL-17 參與及維持著神經(jīng)病理性疼痛，可能與膠質(zhì)細(xì)胞的活性有關(guān)，也可能與IL-17 導(dǎo)致IL-6 減少有關(guān)[20]。在慢性壓縮性損傷(CCI)，部分坐骨神經(jīng)結(jié)扎(PSL)，完全坐骨神經(jīng)橫斷(CST) 和神經(jīng)周圍炎癥動(dòng)物模型發(fā)現(xiàn)CCI 和神經(jīng)炎動(dòng)物模型在第3、5 和8 天時(shí)出現(xiàn)了明顯的機(jī)械痛和熱痛，PSL 的大鼠在第5 天和8 天后表現(xiàn)為機(jī)械疼痛，而CST 的大鼠則發(fā)生明顯的感覺遲鈍。3 天以后，僅在PSL 大鼠模型中的發(fā)現(xiàn)IL-17 水平顯著增加，8 天以后，CCI、CST 和PSL 及神經(jīng)炎模型中的神經(jīng)元中的IL-17 水平顯著升高，很可能與IL-17 在急性期疼痛的作用有限有關(guān)，但在發(fā)展為慢性神經(jīng)病理性疼痛中起著重要的作用[21]。

綜上所述，本文討論了Th17 細(xì)胞及其相關(guān)細(xì)胞因子在神經(jīng)病理性疼痛中的相互作用，這些研究為Th17 細(xì)胞及其細(xì)胞在神經(jīng)病理性疼痛中提供了充分的證據(jù)，但是機(jī)制十分復(fù)雜，這需要我們進(jìn)一步的研究，為神經(jīng)病理性疼痛的免疫機(jī)制研究提供新的視角，也為神經(jīng)病理性疼痛免疫性藥物治療提供新的靶點(diǎn)。