Th17 和IL-17 在中性粒細胞性哮喘發(fā)生發(fā)展中作用的研究進展

陳 暉,周 晶,王勝昱

（西安醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學科，陜西 西安 710077）

中性粒細胞性哮喘最初的報道是來自于支氣管黏膜活檢，但通常被定義為痰液中中性粒細胞計數明顯升高的患者［1］。近年來隨著研究者對該病研究的進一步深入，發(fā)現在部分重癥哮喘患者中即可見中性粒細胞起主導作用，并且氣道中性粒細胞浸潤可能與疾病的嚴重程度有關［2］。雖然中性粒細胞性哮喘占哮喘比例并不高，但其對哮喘常規(guī)治療方案反應差，尤其是對激素治療不敏感，因此對患者生活質量及生命安全造成嚴重威脅，并對哮喘防治工作構成了巨大的醫(yī)療負擔。

研究［3-4］證實：中性粒細胞性哮喘患者主要表現為氣道中性粒細胞增多，且主要由輔助性T 淋巴細胞17（T helper cell 17，Th17）分泌的細胞因子白細胞介素17（interleukin 17，IL-17）水平升高。在中性粒細胞性哮喘患者的誘導痰、支氣管肺泡灌洗液、肺組織和血管周圍存在Th17/IL-17 聚集，并且其水平的升高與哮喘的嚴重程度呈正相關關系［5-7］。目前研究［3，7-8］還顯示：中性粒細胞性哮喘具有激素抵抗性，并存在Th17/IL-17 的高表達，因此Th17/IL-17 可能是激素抵抗的原因之一，且IL-17 作為促纖維化細胞因子在哮喘患者氣道重塑中也發(fā)揮著重要作用，提示Th17/IL-17 在中性粒細胞性哮喘的病理生理過程中扮演著重要角色。因此本研究在深入了解Th17/IL-17 與中性粒細胞性哮喘發(fā)病機制的關系的基礎上，以其作為此類哮喘的潛在治療靶點對目前存在的問題進行深入探討，以期為中性粒細胞性哮喘的防治提供新的方法。

1 Th17 及IL-17 概述

1.1 Th17Th17 是一種由T 淋巴細胞前體Th0細胞在多種細胞因子的刺激下分化而成的Th 細胞。目前根據分泌細胞因子的不同，通常將Th 細胞分為Th1 和Th2 2 個亞群。其中，Th1 細胞主要分泌γ 干擾素（interferon-γ，INF-γ）和白細胞介素（interleukin，IL）-2，而Th2 細胞則主要分泌IL-4、IL-5 和IL-13。近年來有研究［9］顯示：在上述2 種T 細胞亞群外，還有一種以產生細胞因子IL-17 為主的T 細胞亞群，因此將其稱為Th17 細胞。多種細胞因子參與了Th17 的分化和調節(jié)，其中維甲酸相關孤兒核受體t（RORγt）在T 細胞分化中起著關鍵作用，轉化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）和IL-6 是促使初始CD4+T 淋巴細胞向Th17 分化的最為重要的因子［10-11］，IL-23 則是對Thl7 的存活和增殖發(fā)揮關鍵作用的細胞因子［12］。Rho 蛋白A 缺乏抑制Th17 的分化和效應細胞因子的分泌，提示其可能是Th17 分化和功能的關鍵調節(jié)因子［13-14］。在Th17 的分化過程中起負向調節(jié)作用的細胞因子主要包括IL-2、IL-4、IL-12、IL-25 和INF-γ 等，其中以IL-2 研究較多。Th17 可激活免疫細胞和非免疫細胞產生抗菌肽、促炎性趨化因子和細胞因子［15］，在機體的過敏性疾病、移植排斥及自身免疫中發(fā)揮重要作用。雖然Th17 可以分泌IL-17、IL-22 和腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等多種細胞因子，但其主要還是通過分泌IL-17 來發(fā)揮生物學作用［16-18］。

1.2 IL-17IL-17 是一種前炎性細胞因子，1993 年ROUVIER 等首次克隆出IL-17，并將其命名為細胞毒T 淋巴細胞相關抗原 8（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-8，CTLA-8），1995 年研究者［19］發(fā)現分泌到細胞外的CTLA-8 蛋白性質類似細胞因子，故改名為IL-17。目前已知IL-17 家族成員共有6 個（IL-17A～F），其 中IL-17A 被認為是IL-17 家族的代表，因此通常IL-17 即特指IL-17A。IL-17 具有極為廣泛的生物學效應，不僅可以作為炎癥介質刺激基質細胞產生IL-6、IL-8、粒細胞集落刺激因子（granulocyte colony stimulating factor，G-CSF）和前列腺素E2，同時也能刺激人巨噬細胞分泌IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-10、IL-12 和IL-1Rα 等多種細胞因子進而將中性粒細胞招募至炎癥部位參與中性粒細胞介導的炎癥反應，同時還能夠與IL-1β、IL-22、IFN-γ、B 細胞活化因子（B cell activating factor，BAFF）和TNF-α 等起協同作用導致局部炎性反應的擴大［20-21］。因此IL-17 在炎癥性疾病的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。

2 中性粒細胞性哮喘的氣道炎性特點

目前對于中性粒細胞性哮喘尚無確切標準。有研究者［2，22］認為：痰液中中性粒細胞數占65%以上并且嗜酸性粒細胞占3%以下即為中性粒細胞性哮喘，且此類哮喘常對激素反應不佳。既往普遍認為“Th2 占優(yōu)勢的Th1/Th2 失衡”是哮喘最主要的發(fā)病機制，但近年來研究發(fā)現氣道中性粒細胞炎癥主要由Th17 進行調控，而Th1 也發(fā)揮一定作用［23］。當此類患者氣道受到抗原刺激后Th17 被激活，進而分泌出大量IL-17 導致中性粒細胞數量增多及活化，而中性粒細胞能釋放出中性粒細胞彈性蛋白酶、氧自由基、顆粒及多種炎性細胞因子，不僅可以降解彈性蛋白而且能夠刺激氣道腺體分泌引起肺組織損傷和氣道內分泌物增加，甚至導致肺結構破壞及氣道損傷［23］。研究［22］顯示：支氣管哮喘急性加重及重癥哮喘患者氣道中性粒細胞數目明顯增加，在突發(fā)性死亡的哮喘患者中，氣道黏膜下層的中性粒細胞數目明顯高于嗜酸性粒細胞。由于中性粒細胞性哮喘呈現出明顯的激素抵抗，也給治療增加了很大的難度。

3 Th17/IL-17 與中性粒細胞性哮喘的關系

3.1 Th17/IL-17 與中性粒細胞性哮喘炎癥免疫傳統觀點［24］認為：支氣管哮喘正是由于Th2細胞占優(yōu)勢的Th1/Th2 失衡所導致的慢性炎癥性疾病。但目前大量研究［3，23］顯示：中性粒細胞性哮喘的氣道炎癥主要Th17 調控而不依賴Th2 細胞。Th17 可分泌IL-6、IL-7、IL-10 和IL-23 等 多種炎性細胞因子，在中性粒細胞的動員、募集及活化中發(fā)揮重要的作用，而IL-17 是其最主要的效應因子［4］。目前研究［25-28］顯示：NOD 樣受體蛋白3（NOD-like receptor protein 3，NLRP3）炎性小體在Th17 與中性粒細胞性哮喘之間存在相關性，NLRP3 炎性小體與其活化劑血清淀粉樣蛋白A（serum amyloid A，SAA）在中性粒細胞性哮喘患者中表達上調，NLRP3 炎性小體可以通過活化半胱氨酸天冬氨酸酶1（Caspase-1）剪切前IL-1 和前IL-18，使其轉變?yōu)镮L-1 和IL-18，而產生大量的IL-1 又可以促進Th17 的活化，促使更多IL-17A 和IL-17E 的分泌。RORγt 的反式激動劑可以減緩肺引流淋巴結中過敏原特異性Th17 的發(fā)育，并減少過敏原誘導的IL-17的分泌。研究［13，29］已證實IL-17可以直接作用于氣道平滑肌細胞，誘發(fā)氣道高反應性，并且IL-17 還可誘導上皮細胞、內皮細胞和成纖維細胞等釋放IL-6、IL-8 及粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）等炎性因子和趨化因子，對中性粒細胞具有強大的募集和活化作用。MCKINLEY 等［30］通過將Th17 注入T 細胞缺失的哮喘小鼠模型體內而產生IL-17，并觀察到氣道內中性粒細胞聚集及氣道高反應性，而HONDA 等［31］的研究則進一步提示IL-17 除對中性粒細胞有募集活化作用外，還能夠對腫瘤壞死因子β（tumor necrosis factor-β，TNF-β）產生協同刺激效應誘導氣道上皮細胞生成IL-8，擴大氣道炎癥反應。國內有學者［7］發(fā)現：通過卵清蛋白聯合脂多糖復制的中性粒細胞性哮喘小鼠模型支氣管肺泡灌洗液中的IL-17 表達水平較嗜酸性粒細胞性哮喘小鼠模型明顯升高，表現為典型的中性粒細胞性炎癥，并且呈現更高的氣道反應性和更重的肺組織炎癥損害，而敲除IL-17 基因小鼠支氣管肺泡灌洗液中的中性粒細胞明顯減少，氣道反應性降低且氣道炎癥類型發(fā)生改變，呈現以嗜酸性粒細胞為主的炎癥反應，因此進一步驗證了IL-17 對中性粒細胞性炎癥的促進作用。上述研究提示：Th17/IL-17 途徑是中性粒細胞性哮喘氣道炎癥發(fā)生發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，并且有可能成為治療中性粒細胞性哮喘的潛在靶點。

3.2 Th17/IL-17 與中性粒細胞性哮喘激素抵抗雖然多數哮喘患者的癥狀可以通過糖皮質激素治療得到很好的控制，但少部分患者癥狀仍不能達到臨床控制的標準，即激素抵抗性哮喘（steroid resistant asthma，SRA）。目前研究［32-34］已經證實：SRA 患者的氣道中并非經典哮喘的嗜酸性粒細胞浸潤，而是大量中性粒細胞浸潤，并且患者呈現明顯的Th17/IL-17 高表達。Th17 與激素抵抗性哮喘的發(fā)生機制有關，雖然有學者發(fā)現依據不同的免疫病理Th17 可能對激素具有雙向反應，但其本質尤其對于哮喘仍然是激素抵抗［35-36］。SUZUKI 等［37］研究發(fā)現：中性粒細胞性哮喘存在明顯的激素抵抗和IL-17 依賴。在哮喘患者中激素抵抗與激素受體β（glucocorticoid receptor-β，GR-β）的過度表達有關，由于GR-β 不與皮質內固醇結合因而可能導致激素抵抗的發(fā)生。RAMAKRISHNAN 等［4］發(fā)現：IL-17 可以誘導哮喘患者氣道上皮細胞GR-β 的表達。IL-17可誘導人支氣管上皮細胞表達Muc5AC 和Muc5B，進而促進激素抵抗發(fā)生［38］。HONDA 等［31］研究發(fā)現：作為哮喘炎性細胞因子的IL-5 和IL-13能夠被地塞米松明顯抑制，而IL-17 和IL-22 則不能被抑制。在動物實驗［39］中觀察到：過度表達轉錄因子RORgT 產生大量IL-17 的小鼠表現出對抗原致敏反應的類固醇耐藥的中性粒細胞哮喘；另外Th17 細胞過繼傳輸到抗原激發(fā)的免疫缺陷小鼠體內后會導致氣道CXC 趨化因子分泌增加及中性粒細胞增多，但該現象卻不能被地塞米松所抑制［35］。同樣在激素抵抗哮喘患者外周血中IL-17 水平明顯升高，而IL-17 可上調糖皮質激素受體β 的表達并誘導外周血單核細胞的激素抵抗［40-41］。維生素D3通過對IL-17A 的負調控可以改善哮喘患者的癥狀，而不依賴于哮喘患者對糖皮質激素的反應。上述研究提示：Th17/IL-17 對中性粒細胞介導的激素抵抗型哮喘的形成起著重要作用，同時也為該類疾病的治療提供了一種可能的途徑。

3.3 Th17/IL-17 與中性粒細胞性哮喘氣道重塑氣道重塑是哮喘重要病理特征，其主要特征為氣道上皮細胞黏液化生、上皮下膠原沉積和纖維化、血管增生、平滑肌肥大及增生等，同時也是導致中性粒細胞性哮喘對激素治療不敏感的原因之一。該病理過程包括氣道上皮細胞、成纖維細胞和平滑肌細胞等多種細胞的激活，在這一過程中Th17/IL-17 發(fā)揮著重要作用［33］。FOGLI 等［42］發(fā)現：自發(fā)性IL-17 驅動的肺部炎癥小鼠模型中，STAT3 過度活躍導致Th17 細胞增多從而產生基質金屬蛋白酶9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）的過度表達，而MMP-9 能降解呼吸道和肺內的明膠、各種膠原、層黏連蛋白和彈性蛋白等細胞外基質，破壞基膜，因此能參與呼吸道和肺的重塑。而在長時間受抗原激發(fā)的小鼠模型中，氣道內Th17的聚集與氣道重塑的嚴重程度密切相關［43］。作為Th17 主要效應因子的IL-17 則可促進上皮細胞、成纖維細胞、中性粒細胞和角質形成細胞等多種細胞活化并分泌IL-6 和IL-8 等中性粒細胞趨化因子，使其在氣道釋放出彈性蛋白酶等多種生物活性物質導致肺組織的破壞及黏液高分泌；IL-17 也被認為是導致杯狀細胞分泌MUC5AC 和MUC5B 的重要因素，這是氣道重塑的主要生理病理特征［33，44］；并且IL-17可誘導支氣管成纖維細胞分泌IL-6、IL-11、IL-8 和GROα/CXCL1等促纖維化細胞因子和促炎癥介質，在調節(jié)氣道纖維化和炎癥反應中發(fā)揮重要作用；進一步研究［45］提示：IL-17 還可通過激活支氣管成纖維細胞自噬，誘導線粒體功能障礙和促纖維化信號促進氣道纖維化；此外IL-17 能通過提高促纖維化細胞因子、血管形成因子及膠原的生成以及通過增加IL-6 和IL-11 mRNA 及免疫反應蛋白的合成引起膠原蛋白和金屬蛋白酶組織抑制因子1（tissue inhibitor of metalloproteinase-1，TIMP-1）的積聚促進哮喘患者氣道纖維化［46-47］，通過上述途徑IL-17 可導致氣道重塑。

3.4 Th17/IL-17 介導的中性粒細胞性哮喘的治療目前針對Th17/IL-17 介導的中性粒細胞性哮喘的治療也進行了相關研究。研究［48-49］顯示：1，25 二羥基維生素D3［1，25 dihydroxy vitamin D3，1，25-（OH）2-VD3］不僅可以抑制Th17 的分化發(fā)育，也可通過Runx1 在轉錄水平上調節(jié)IL-17A 從而減輕中性粒細胞性哮喘小鼠氣道炎癥反應，因此提示1，25-（OH）2-VD3 在中性粒細胞性哮喘的治療中具有較為廣闊的應用前景。LIANG 等［50］的研究顯示：抗IL-17 抗體不僅可使哮喘小鼠支氣管肺泡灌洗液中的中性粒細胞、嗜酸性粒細胞和抗原呈遞細胞等減少，還能降低IL-4、IL-5、IL-13 和IL-17 等細胞因子水平；而通過LPS致哮喘小鼠模型的實驗研究表明：抑制IL-17 的表達有助于控制LPS 加重的慢性過敏性炎癥模型中肺實質Th1/Th2/ Th17 介導的炎癥、Treg 細胞、抗原提呈細胞、趨化因子表達、細胞外基質重塑和氧化應激，并且發(fā)現抗IL-17 治療可以減輕細胞外基質（extracellular matrix，ECM）中膠原纖維的沉積，減輕肺實質的重塑。提示抗IL-17 治療不僅可以減輕氣道炎癥反應，而且可以控制氣道重塑過程［51-52］。目前以IL-17 為靶點的生物制劑司庫奴單抗（Secukinumab）、伊卡組單抗（Ixekizumab）、烏司奴單抗（Ustekinumab）和布羅蘆單抗（Brodalumab）等已開始用于中性粒細胞性哮喘治療方面的研究。上述生物制劑作為一種潛在的治療方法，由于存在損害患者免疫功能的可能，因此結果尚有待進一步觀察［4］。

4 總結和展望

目前已證實CD4+T 淋巴細胞在支氣管哮喘的免疫調節(jié)中處于極為重要的地位，而不同功能亞群T 細胞通過不同的信號通路和轉錄因子發(fā)揮作用，與哮喘的發(fā)病有密切關聯。Th17 主要通過分泌IL-17、IL-6、IL-1 和IL-8 等多種炎癥介質在中性粒細胞的動員、募集及活化中起到重要作用，而IL-17 作為重要的炎性細胞因子可誘導中性粒細胞為主的氣道炎癥、杯狀細胞增生、黏液高分泌、肌纖維母細胞分化和氣道平滑肌增生。Th17/IL-17與中性粒細胞性哮喘氣道炎癥反應、激素抵抗以及氣道重塑的形成等病理生理過程密切相關。除了傳統的治療外，Th17/IL-17 作為中性粒細胞性哮喘潛在的治療靶點，現已有藥物用于臨床研究，為該病的治療提供了新的思路和方法。