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Treg細(xì)胞與Th17細(xì)胞的研究現(xiàn)狀及臨床意義

2013-08-15 00:53李紹光孫天勝
解放軍醫(yī)藥雜志 2013年4期
關(guān)鍵詞:調(diào)節(jié)性免疫抑制活化

劉 博,李紹光,孫天勝

CD4+輔助性T細(xì)胞是一類重要的免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為CD4+輔助性T細(xì)胞,特別是Th1和Th2細(xì)胞能夠反映機(jī)體的免疫功能狀態(tài)。CD4+CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory tcells,Treg)和輔助T細(xì)胞17是新發(fā)現(xiàn)的Th細(xì)胞亞群,它們在維持機(jī)體免疫平衡方面發(fā)揮重要作用[1-3],是對Th1和Th2免疫平衡理論的重要補(bǔ)充,成為免疫學(xué)和腫瘤學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[4]。炎癥、感染、腫瘤、自身免疫性疾病等多種疾病狀態(tài)中Th17、Treg細(xì)胞免疫失衡也有不少報道[5-7]。本文就Treg細(xì)胞及Th17細(xì)胞的研究現(xiàn)狀及臨床意義做一綜述。

1 Treg細(xì)胞

Treg細(xì)胞是一組具有免疫抑制功能的T細(xì)胞亞群[8],按其來源分為天然發(fā)生的 Treg(natural treg)和外周誘導(dǎo)產(chǎn)生的Treg(induced treg)。Treg細(xì)胞表面表達(dá)一種重要的膜分子-細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原-4(CTLA-4,CD152),它作為一種共刺激信號分子參與免疫應(yīng)答的負(fù)調(diào)控。Treg細(xì)胞需要一個經(jīng)CTLA-4介導(dǎo)的共刺激信號激活[9],細(xì)胞活化后CTLA-4表達(dá)增加,并持續(xù)表達(dá)。CTLA-4與效應(yīng)細(xì)胞上CD80/CD86結(jié)合,將抑制信號遞給效應(yīng)細(xì)胞,從而抑制效應(yīng)細(xì)胞功能。此外,Treg細(xì)胞表面CTLA-4與DC細(xì)胞的CD80/CD86結(jié)合,通過逆向轉(zhuǎn)導(dǎo)信號導(dǎo)致T細(xì)胞活化程度降低。

現(xiàn)在普遍認(rèn)為識別Treg的標(biāo)志是轉(zhuǎn)錄因子Foxp3,2001 年由 Brunkow 等[10]首次報道,它特異性的表達(dá)于Treg細(xì)胞。Foxp3是Treg細(xì)胞分化、發(fā)育和發(fā)揮功能中的一個關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。Foxp3基因缺陷的小鼠體內(nèi)缺乏Treg細(xì)胞,而在Foxp3過度表達(dá)的小鼠體內(nèi)其CD4+CD25-T細(xì)胞和CD4-CD8+T細(xì)胞也顯示出免疫抑制功能[11]。人體內(nèi)Foxp3基因的突變可能會導(dǎo)致自身免疫疾病的發(fā)生,目前普遍認(rèn)為人類免疫失調(diào)-多發(fā)性內(nèi)分泌腺?。c病-X連鎖綜合征(IPEX)與Foxp3基因突變有關(guān)[12]。

Treg細(xì)胞的作用機(jī)制有2種:①細(xì)胞接觸依賴機(jī)制。Treg細(xì)胞通過其表面分子(CTLA-4、CD25)[13]與其他細(xì)胞上的相應(yīng)配體特異結(jié)合發(fā)揮免疫抑制作用。②活化的Treg細(xì)胞分泌功能。IL-10可以抑制T細(xì)胞的增殖及產(chǎn)生細(xì)胞因子,抑制Th1和Th2細(xì)胞合成白介素-2(IL-2)等細(xì)胞因子,還可抑制人主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ類(MHCⅡ)分子在巨噬細(xì)胞和DC上的表達(dá),同時阻斷CD28/B7途徑對T細(xì)胞增殖和活化的刺激作用,從而起到免疫抑制作用[14]。轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)從 3個方面起免疫抑制作用:①抑制免疫效應(yīng)細(xì)胞的增殖。②抑制免疫效應(yīng)細(xì)胞的分化和活性。③抑制細(xì)胞因子的產(chǎn)生及其免疫調(diào)節(jié)作用[15]。Treg細(xì)胞還分泌一種顆粒蛋白酶A直接殺傷活化的CD4+和CD8+效應(yīng)T細(xì)胞。這種殺傷效應(yīng)可能是通過穿孔蛋白機(jī)制發(fā)揮作用的[16]。新近研究還發(fā)現(xiàn),Treg細(xì)胞可通過半乳糖凝集素(Galectin-1)與T細(xì)胞表面糖蛋白受體結(jié)合來抑制T細(xì)胞分泌IL-2和γ干擾素(IFN-γ)。

Treg細(xì)胞還可以抑制B細(xì)胞功能。其抑制B細(xì)胞的機(jī)制主要是通過抑制Th細(xì)胞對B細(xì)胞的輔助作用和直接抑制B細(xì)胞的活化及抗體生成[17-18],從而抑制由自身抗體介導(dǎo)的自身免疫疾病的發(fā)生[19]。

在Nat Immunol上報道了一篇關(guān)于新型調(diào)節(jié)性T細(xì)胞“iTr35”的文章,可能為已有的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞增添新成員[20]。新發(fā)現(xiàn)的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞“iTr35”分泌的特征性細(xì)胞因子為IL-35,但不表達(dá)Foxp3,主要通過分泌IL-35發(fā)揮免疫抑制效應(yīng),而不是通過TGF-β發(fā)揮作用。該文還證明Treg細(xì)胞在體內(nèi)發(fā)揮免疫抑制功能時有一部分是通過在體內(nèi)誘導(dǎo)的iTr35完成的,該誘導(dǎo)過程是IL-35依賴的,IL-10也發(fā)揮一定的作用。而且,這一新型調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的抑制功能更強(qiáng),在體內(nèi)維持的時間更久。

2 輔助T細(xì)胞17

輔助性T細(xì)胞17(Th17)是2005年由Park等[21]在對實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)和膠原蛋白誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎這兩個典型自身免疫疾病動物模型的研究中發(fā)現(xiàn),因該群細(xì)胞特異性產(chǎn)生IL-17,故被命名為Th17細(xì)胞。

Th17的分化過程中標(biāo)志性轉(zhuǎn)錄因子是孤束核受體(orphan nuclear receptor,RORγt)[22],RORγt可誘導(dǎo)編碼IL-17A和IL-17F的基因表達(dá)。IL-6和TGF-β是啟動初始CD4+T細(xì)胞分化成Th17的主要細(xì)胞因子[23-24],而 IL-23則在分化后期維持Th17穩(wěn)定分化成熟。

Th17通過產(chǎn)生 IL-17、IL-6、IL-22 及 TNF-α 等細(xì)胞因子發(fā)揮功能,其最重要的效應(yīng)因子是 IL-17[25]。IL-17 家族包括 6 個成員:IL-17A、B、C、D、E和F。Th17只產(chǎn)生IL-17A和IL-17F。IL-17具有促炎作用,誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子(如IL-6、TNF-α)、趨化因子(如MCP1和MIP2)和基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá),引起組織細(xì)胞浸潤和組織破壞。IL-17也參與中性粒細(xì)胞的增殖、成熟和趨化,對T細(xì)胞的活化起協(xié)同刺激作用,并能促進(jìn)樹突狀細(xì)胞的成熟。IL-17與IL-22協(xié)同作用,可以增強(qiáng)炎性反應(yīng)并造成組織損傷。

3 Treg細(xì)胞與Th17細(xì)胞的關(guān)系

Th17和Treg之間細(xì)胞分化相互抑制且功能負(fù)性調(diào)節(jié),在機(jī)體內(nèi)存在一個平衡關(guān)系,二者平衡的破壞是許多炎癥和自身免疫性疾病的關(guān)鍵因素[26],而TGF-β和IL-6是調(diào)控這一對細(xì)胞平衡的重要細(xì)胞因子。正常情況下,TGF-β單獨(dú)存在并誘導(dǎo)初始CD4+T細(xì)胞分化為Treg;而當(dāng)有感染或炎癥時,IL-6和TGF-β共同存在并誘導(dǎo)初始CD4+T細(xì)胞向Th17細(xì)胞分化。Korn等[27]的研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞因子IL-21聯(lián)合 TGF-β可通過激活 STAT3途徑增加RORγt的表達(dá),使初始 CD4+T細(xì)胞產(chǎn)生 IL-17,同時可以抑制Foxp3的表達(dá),從而減少CD4+T細(xì)胞分化形成Treg細(xì)胞。Voo等[28]發(fā)現(xiàn)通過流式細(xì)胞術(shù)從人的外周血中分離出來的部分CD4+CD25+Foxp3 的Treg細(xì)胞可以分泌IL-17,提示Treg細(xì)胞不但可以抑制機(jī)體的免疫功能,而且也有可能參與了Th17的促進(jìn)炎癥發(fā)生的過程,并與Th17有協(xié)同作用,但機(jī)制還不清楚,需要進(jìn)一步研究。

4 Treg細(xì)胞及Th17細(xì)胞與疾病的關(guān)系

4.1 器官移植的排斥反應(yīng) Th17細(xì)胞分泌的IL-17在器官移植中具有加劇移植排斥反應(yīng)的作用。在腎、肺移植急性排斥反應(yīng)期,體內(nèi)IL-17表達(dá)是上調(diào)的[29]。而Treg細(xì)胞能夠抑制對同種抗原的混合淋巴細(xì)胞反應(yīng)(MLR),預(yù)防移植物抗宿主病(GVHD)及保留移植物的抗白血病效應(yīng),在建立移植耐受,抑制移植物排斥方面起作用。

4.2 自身免疫性疾病 Sato等[30]發(fā)現(xiàn),Th17細(xì)胞在自身免疫性關(guān)節(jié)炎中起到介導(dǎo)T細(xì)胞激活和骨吸收的作用,IL-23/IL-17軸則參與了自身免疫性關(guān)節(jié)炎發(fā)病的起始和骨組織破壞2個階段。IL-17可以通過刺激滑膜細(xì)胞表達(dá)分泌多種血管因子促進(jìn)血管翳的形成,在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(RA)早期即發(fā)揮破壞作用。IL-17刺激、活化滑膜細(xì)胞及巨噬細(xì)胞,增加了破骨細(xì)胞分化因子的基因表達(dá),誘導(dǎo)破骨細(xì)胞祖細(xì)胞向成熟破骨細(xì)胞分化,促進(jìn)軟骨蛋白多糖及膠原降解,抑制軟骨細(xì)胞蛋白多糖的合成。多發(fā)性硬化、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、銀屑病以及哮喘等患者的血清及組織中也檢測到了 IL-17的高表達(dá)[31-35]。同時IL-17還能促進(jìn)多種炎性因子的分泌,如IL-6、TNF-α、CC家族的趨化因子等,這些增多的炎性細(xì)胞因子提高了局部炎性反應(yīng)的強(qiáng)度,加重了組織器官的炎性損傷,從而直接影響了疾病的嚴(yán)重程度。而Treg細(xì)胞是維持自身免疫耐受的主要細(xì)胞之一,可以控制變態(tài)反應(yīng)性疾病,防止自身免疫性疾病的發(fā)生。

4.3 感染性疾病 Th17細(xì)胞在細(xì)菌感染中起到重要防御作用。Th17細(xì)胞分泌的IL-17可以促進(jìn)氣道上皮細(xì)胞或成纖維細(xì)胞釋放IL-8、粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)等細(xì)胞因子招募中性粒細(xì)胞至炎癥局部,激活彈力酶和髓樣過氧化物酶后間接激活中性粒細(xì)胞的活性[36];Ye等[37]發(fā)現(xiàn) IL-17 可加快對肺炎克雷伯桿菌的清除。Th17細(xì)胞分泌的IL-22也可以加強(qiáng)宿主對革蘭陰性肺炎桿菌(克雷伯桿菌)的防御能力[38];此外,IL-17亦過誘導(dǎo)其他細(xì)胞因子和G-CSF的表達(dá)在肺部感染中起到重要的防御作用。而Treg細(xì)胞有效控制抗感染免疫,可以防止引起組織破壞的病理性免疫應(yīng)答發(fā)生,但同時也是病原體長期存在難以清除的因素[39],延長了慢性感染的病程。在急性乙型肝炎病毒(HBV)感染者體內(nèi),Treg細(xì)胞的比例減小伴隨其抑制能力的降低,此類變化可能對清除病原體、減輕免疫損傷發(fā)揮積極作用;但慢性HBV感染者體內(nèi)的Treg細(xì)胞在CD4+T細(xì)胞中比例顯著升高,可能促進(jìn)病原體的持續(xù)性感染。

4.4 腫瘤 腫瘤患者外周血中Th17細(xì)胞水平增高,這一點(diǎn)可以在肝癌、胃癌、前列腺癌、卵巢癌、黑色素瘤、頭頸部鱗狀細(xì)胞癌、纖維肉瘤、髓母細(xì)胞瘤等惡性腫瘤中得到印證。但是Th17細(xì)胞在腫瘤中的作用尚不明確,大多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為,Th17細(xì)胞通過腫瘤免疫抑制腫瘤生長[40],而有些學(xué)者認(rèn)為,Th17細(xì)胞可以促進(jìn)腫瘤生長。由于腫瘤抗原是自身抗原量或質(zhì)的改變,Treg細(xì)胞能抑制T細(xì)胞對外來和自體抗原的免疫應(yīng)答,因而會阻止機(jī)體對腫瘤細(xì)胞的免疫應(yīng)答,從而導(dǎo)致了腫瘤的免疫逃逸。有研究將肺癌患者與對照組外周血Treg細(xì)胞檢測結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),肺癌組Treg細(xì)胞比例明顯高于正常對照組,轉(zhuǎn)移組Treg細(xì)胞比例明顯高于未轉(zhuǎn)移組,隨著病程的進(jìn)展,Treg細(xì)胞逐漸增多[41-42]。

4.5 創(chuàng)傷 已有研究表明嚴(yán)重創(chuàng)傷后5 d Treg細(xì)胞比例開始升高,并呈持續(xù)性[43]。在對嚴(yán)重創(chuàng)傷患者外周血中Th17細(xì)胞、Treg細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn),嚴(yán)重創(chuàng)傷患者外周血Th17細(xì)胞比例較健康人群稍高但差異無統(tǒng)計學(xué)意義,創(chuàng)傷膿毒癥患者外周血Th17細(xì)胞比例明顯高于嚴(yán)重多發(fā)傷患者。嚴(yán)重創(chuàng)傷組及創(chuàng)傷膿毒癥組外周血Treg細(xì)胞比例較健康對照組高,嚴(yán)重創(chuàng)傷組與創(chuàng)傷膿毒癥組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。嚴(yán)重創(chuàng)傷后Th17/Treg比值下降,機(jī)體處于輕度免疫抑制狀態(tài)中;當(dāng)發(fā)生創(chuàng)傷膿毒癥時Th17/Treg比值上升,Treg細(xì)胞比例并沒有下降,反而輕度升高。由此可見,創(chuàng)傷后機(jī)體并不是單純的過度免疫抑制,而是炎性反應(yīng)抗炎反應(yīng)相互作用的結(jié)果,機(jī)體的免疫平衡嚴(yán)重紊亂。

由于Th17、Treg細(xì)胞在維持機(jī)體免疫中的有不可替代的作用,不同疾病狀態(tài)下Th17/Treg平衡狀態(tài)的研究,有利于正確評價患者的免疫功能狀態(tài),選擇適當(dāng)?shù)臅r機(jī),針對不同免疫狀態(tài)實(shí)施有效的免疫調(diào)節(jié)措施成為臨床治療的必要。

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