李 娜,張家祥 綜述 朱啟星 審校
◇綜 述◇
Th細(xì)胞亞群失衡在免疫性肝損傷中的研究進(jìn)展
李 娜1,張家祥1綜述 朱啟星2審校
免疫性肝損傷是一種由免疫系統(tǒng)介導(dǎo)的慢性肝臟組織受損的疾病。T細(xì)胞亞群及其分泌的細(xì)胞因子在肝臟損傷的過程中扮演重要角色。近年來,關(guān)于T細(xì)胞亞群失衡在免疫性肝損傷中的作用的研究越來越多,本文將從Th1細(xì)胞、Th2細(xì)胞、Treg細(xì)胞、Th17細(xì)胞、Th22細(xì)胞、Th9細(xì)胞及細(xì)胞群間的失衡綜述其在免疫性肝損傷中的作用。
免疫性肝損傷;T細(xì)胞亞群;細(xì)胞因子;失衡
免疫性肝損傷是由免疫系統(tǒng)介導(dǎo)的肝細(xì)胞病,主要的病理改變?yōu)楦谓M織內(nèi)大量炎性細(xì)胞浸潤,免疫性肝損傷是肝纖維化、肝硬化以及肝癌等疾病進(jìn)展過程中的重要步驟之一[1]。大多數(shù)研究者認(rèn)為,免疫性肝損傷的發(fā)病機(jī)制與免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)紊亂有關(guān),T細(xì)胞亞群是機(jī)體免疫系統(tǒng)中的重要細(xì)胞群,各個細(xì)胞亞群之間相互調(diào)節(jié),相互制約,當(dāng)機(jī)體受到病原體的感染時,細(xì)胞群之間平衡失調(diào),參與肝臟細(xì)胞的損傷。CD4+T細(xì)胞有數(shù)個亞群,早期研究[2]顯示主要為分泌干擾素-γ(interferon-γ,INF-γ)和白介素2(interleukin-2,IL-2)參與細(xì)胞免疫的輔助性T細(xì)胞1(Th1)和分泌IL-4、IL-5和IL-13參與體液免疫的Th2。近年來,有研究[3]顯示調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg細(xì)胞)、Th17細(xì)胞、Th9細(xì)胞和Th22細(xì)胞在免疫性肝損傷的進(jìn)展中也起到重要作用。
雖然有關(guān)T細(xì)胞亞群分泌的細(xì)胞因子以及T細(xì)胞亞群失衡與免疫性肝損傷機(jī)制研究較多,但本文主要將各個細(xì)胞亞群及其主要分泌的細(xì)胞因子間的平衡狀態(tài),以及其在免疫性肝損傷過程中的作用進(jìn)行綜述。
Th1細(xì)胞主要分泌IL-2、IFN-γ等細(xì)胞因子,介導(dǎo)細(xì)胞免疫應(yīng)答。在許多動物實驗?zāi)P椭?,Th1類細(xì)胞因子在肝損傷的過程中發(fā)揮主要損傷作用,細(xì)胞因子的含量與肝臟的炎癥程度呈正相關(guān)性[2]。研究[4]顯示IL-2是一種潛在的激活性的記憶性效應(yīng)T細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子,具有修復(fù)效應(yīng),并且能夠加強(qiáng)T細(xì)胞對于抗原的耐受性,近年來國內(nèi)外臨床醫(yī)師及科學(xué)研究者逐漸開始關(guān)注IL-2在治療乙型肝炎中的作用;然而,高劑量的IL-2不僅會導(dǎo)致嚴(yán)重的全身性副作用,還可以促進(jìn)Treg細(xì)胞的功能,從而增加抗原特異性T細(xì)胞的激活閾值[5]。但值得關(guān)注的是低劑量的IL-2能夠刺激Treg細(xì)胞從而改善自身免疫性疾病的進(jìn)展,并且長期低劑量的IL-2能夠預(yù)防過敏性疾病等自身免疫性炎癥[6]。因此,IL-2是否可能成為一個治療免疫性肝損傷的有效制劑還需進(jìn)一步研究。
Th2細(xì)胞主要通過分泌Th2型細(xì)胞因子介導(dǎo)體液免疫應(yīng)答,IL-4是由Th2細(xì)胞生成的主要細(xì)胞因子,其在淋巴細(xì)胞的分化過程中起到關(guān)鍵作用,其主要生物學(xué)效應(yīng)為以自分泌的方式促進(jìn)Th2細(xì)胞分化并抑制Th1細(xì)胞和Th17細(xì)胞的分化,對于肝臟的損傷具有保護(hù)作用。在刀豆蛋白A(concanavalin A,ConA)誘導(dǎo)的肝損傷模型中,IL-4介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白 6(signal transducer and activator of transcription 6,STAT6)依賴途徑誘導(dǎo)嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子的表達(dá)以及自然殺傷T細(xì)胞(nature killer,NKT細(xì)胞)IL-5的表達(dá),隨后,嗜中性粒細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞被募集到肝臟,導(dǎo)致肝臟組織的損傷[7]。IL-4通過JAK1/STAT6的細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在不同的細(xì)胞群調(diào)控炎癥反應(yīng),并且能夠通過主要組織相容性復(fù)合體表達(dá)上調(diào)識別CD4+T細(xì)胞的抗原。臨床研究[8]表明CD124(IL-4R)自身抗體對IL-4有中和作用,這些抗體可以支持炎性環(huán)境從而導(dǎo)致肝組織的損傷。同時,研究[9]顯示IL-4的單核苷酸多態(tài)性與肝損傷有關(guān),并且在590位點(diǎn)c>t使得肝損傷的風(fēng)險增高。
IL-4在許多肝臟疾病的組織和血清中高表達(dá),很可能IL-4、STAT6和嗜酸性粒細(xì)胞浸潤活化后也在各種各樣的肝臟疾病的進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。因此,體內(nèi)IL-4、STAT6信號通路的調(diào)節(jié)可能為肝臟疾病的治療提供了一種新的方法。
在健康狀態(tài)下,Th1的促進(jìn)免疫性炎癥功能和Th2的抑制免疫性炎癥功能保持在平衡狀態(tài),但在自身免疫性肝損傷的過程中促炎因子的高表達(dá)以及抑炎因子的缺乏,二者平衡的破壞可能是自身免疫性肝損傷的主要免疫性原因之一[2]。但進(jìn)一步的研究[10]顯示Th1/Th2的失衡并不能完全闡述免疫性肝損傷的發(fā)病機(jī)制,其他的T細(xì)胞亞群在其損傷過程中也發(fā)揮重要作用。
2005年,Harrington et al[11]和Park et al[12]發(fā)現(xiàn)Th17細(xì)胞,其產(chǎn)生的細(xì)胞因子在免疫性肝損傷的動物模型及自身免疫性疾病中都發(fā)揮了作用。該細(xì)胞主要產(chǎn)生IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22、IL-23等,參與免疫應(yīng)答以及自身免疫性反應(yīng),IL-17A被認(rèn)為是Th17細(xì)胞分泌的最具代表性的細(xì)胞因子。IL-17作為重要的炎癥介質(zhì),主要通過刺激靶細(xì)胞釋放前炎癥細(xì)胞因子,進(jìn)而誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞的活化與聚集,促進(jìn)炎癥反應(yīng),參與自身免疫性疾病的發(fā)生和發(fā)展,并可誘導(dǎo)相關(guān)炎癥因子的基因表達(dá),促進(jìn)局部炎癥的擴(kuò)大,同時也能促進(jìn)T淋巴細(xì)胞的活化與增殖。IL-17在固有免疫應(yīng)答和獲得性免疫應(yīng)答中均發(fā)揮重要作用,并將兩者聯(lián)系在一起。在自身免疫性肝炎(autoimmune hepatitis,AIH)患者的病理組織中表現(xiàn)為IL-17高表達(dá),且AIH患者肝臟組織中IL-17的表達(dá)強(qiáng)度與肝臟組織學(xué)纖維化程度呈正相關(guān)性。
Th17細(xì)胞分泌的IL-21不僅通過自分泌方式促進(jìn)其進(jìn)一步分化,還誘導(dǎo)分化的Th17細(xì)胞表達(dá)IL-23受體,對IL-23信號產(chǎn)生應(yīng)答,維持Th17細(xì)胞表型的穩(wěn)定并獲得效應(yīng)功能,通過STAT3在Th17細(xì)胞生成過程中的分化、放大和穩(wěn)定中也起著重要作用。研究[13]顯示,IL-23/Th17在原發(fā)性膽汁性肝硬化(primary biliary cirrhosis,PBC)的疾病進(jìn)展過程中扮演重要角色,調(diào)整 IL-23/Th17信號通路可為AIH的治療提供新思路。IL-17家族已經(jīng)被證明在免疫性肝損傷的過程中發(fā)揮了重要作用,除了IL-17A以外,Th17細(xì)胞分泌的其他細(xì)胞因子也發(fā)揮了不容忽視的作用[14]。因此,在免疫性肝損傷的細(xì)胞應(yīng)答早期階段抑制Th17細(xì)胞的細(xì)胞因子分泌可能具有重要的臨床價值。
Sakaguchi et al[15]在1995年發(fā)現(xiàn)了一種可以對免疫應(yīng)答發(fā)揮負(fù)調(diào)控作用的CD4/D25+T細(xì)胞亞群,并且將其命名為Treg細(xì)胞。Treg細(xì)胞是存在于體內(nèi)具有免疫抑制作用的一類T淋巴細(xì)胞亞群,約占外周CD4+T細(xì)胞的5%~10%,并能夠分泌IL-4、IL-10和轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor,TGF-β)等細(xì)胞因子,參與自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展。研究[16]表明Treg細(xì)胞的功能缺失和數(shù)量下降可能在自身免疫性肝炎的進(jìn)展中起到了重要作用。也有研究[17]提示,在自身免疫性肝炎的患者中不僅僅是Treg細(xì)胞的數(shù)量減少和功能下降導(dǎo)致免疫缺陷,而且Treg細(xì)胞轉(zhuǎn)化為其他效應(yīng)細(xì)胞也可能發(fā)揮了作用。但也有一些研究者在自身免疫性肝炎患者的外周血中,通過特異性染色體標(biāo)志和功能性的檢測發(fā)現(xiàn),流動性Treg細(xì)胞的數(shù)量并沒有下降,功能也沒有損害[18]。由于選取的人群不同,檢測方法的差異,導(dǎo)致了關(guān)于Treg細(xì)胞在免疫性肝損傷的進(jìn)展過程中的作用功能仍存在爭議。因此,針對不同類型的自身免疫性肝炎以及相關(guān)細(xì)胞數(shù)量和功能等作用仍然值得探討。TGF-β主要是由Treg細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子,具有重要的生物學(xué)功能,能夠調(diào)節(jié)T細(xì)胞亞群功能分化,參與Treg細(xì)胞分化,與IL-1、IL-6具有協(xié)同作用,調(diào)節(jié)Th17細(xì)胞分化,在組織的修復(fù)過程中有重要作用。TGF-β可以誘導(dǎo)Treg細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子Foxp3的表達(dá),在IL-6的作用下,TGF-β可以抑制Treg細(xì)胞的產(chǎn)生且誘導(dǎo)Th17細(xì)胞分化,這兩個細(xì)胞亞群的變化頻率和功能平衡對維持免疫穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要[19]。同時,也有臨床研究[20]表明,TGF-β1在自身免疫性肝炎和原發(fā)性膽汁性肝硬化患者的肝非實質(zhì)細(xì)胞的高表達(dá)證實了其在自身免疫性肝病纖維化的發(fā)展中的作用,而巨噬細(xì)胞表達(dá)TGF-β1的位置不同則反映了病變的機(jī)制不同,具體生物學(xué)功能還需要進(jìn)一步研究。
Th17細(xì)胞是炎癥細(xì)胞群的代表性細(xì)胞,而Treg細(xì)胞具有拮抗炎癥作用的功能,兩者的分化過程相互影響并且相互交叉,而且具有很大的可調(diào)節(jié)性。在動物模型研究及人類自身免疫性疾病中,Treg細(xì)胞和Th17細(xì)胞間的失調(diào)在肝臟組織損傷的過程中都起到了重要作用[21]。在免疫性疾病進(jìn)展的各個階段都有可能使得其平衡向Th17傾斜,因此,維持兩者之間的平衡是控制免疫性肝損傷進(jìn)展的重要措施。
2010年,人們報道了新型的T細(xì)胞亞群命名為Th9[22]。Th9新亞群的發(fā)現(xiàn)使人們重新認(rèn)識到了不同CD4+T細(xì)胞亞群在自身免疫性疾病中的作用,重新研究不同亞群所致自身免疫性疾病的進(jìn)展機(jī)制,IL-9是Th9細(xì)胞主要分泌的細(xì)胞因子,白細(xì)胞介素-9受體(IL-9R)是細(xì)胞因子受體超家族中的一員,有一條α鏈(IL-9Rα)和一條γ鏈(IL-9Rγc)組成,IL-9R在多種細(xì)胞中均有表達(dá)。IL-9與其受體結(jié)合,IL-9Rα鏈上的酪氨酸被磷酸化致使JAK1活化,另一條 γc鏈致使 JAK3活化,進(jìn)一步激活因子STAT1、STAT3以及STAT5等,進(jìn)而啟動基因的一系列表達(dá)程序。研究[23]表明Th9細(xì)胞分泌的IL-9增加了肝纖維化的嚴(yán)重程度,加快肝損傷的進(jìn)展,因此,基于IL-9的免疫療法可能成為治療肝纖維化的一種很有潛力的方法。自身免疫性肝炎患者的外周血和肝組織中的IL-9高表達(dá),且其水平與肝組織的病理分期呈正相關(guān)性[24],提示Th9細(xì)胞在自身免疫性肝炎的疾病進(jìn)展中發(fā)揮相關(guān)作用。在不同的微環(huán)境中,Th9細(xì)胞發(fā)揮了對疾病進(jìn)展的抑制或促進(jìn)作用,其具體的生物學(xué)效應(yīng)尚不清楚,有待于進(jìn)一步研究。
Th22細(xì)胞與其它淋巴細(xì)胞亞群構(gòu)建了復(fù)雜的免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò),維持機(jī)體穩(wěn)定。Th22細(xì)胞主要分泌IL-22,但不生成IL-17和IFN-γ。研究[25]顯示IL-22是把雙刃劍,可以在炎癥反應(yīng)中起到抑制作用,也可以啟到促進(jìn)作用,敲除IL-22的編碼基因,可以減輕膽管炎的損傷程度。在病毒誘發(fā)的機(jī)體免疫炎性反應(yīng)過程中,Th22細(xì)胞分化,其分泌的IL-22可以促進(jìn)肝細(xì)胞的存活并且抑制細(xì)胞凋亡,這些生物學(xué)功能在臨床和動物實驗中都得到證據(jù)支持[26]。研究[27]表明,IL-22通過IL-22/IL-22RA1和STAT3的通路,可以誘導(dǎo)肝固有的抗菌活性,IL-22可能成為治療肝臟感染的一種有效的輔助。因此,Th22細(xì)胞為自身免疫性肝損傷治療提供了新的思路。
免疫性肝損傷的進(jìn)展過程包括固有免疫應(yīng)答和適應(yīng)性免疫應(yīng)答。肝臟的損傷可能是CD4淋巴T細(xì)胞識別自身抗原肽的過程。在各種因素所產(chǎn)生的信號的刺激下,抗原提呈細(xì)胞刺激Th0分化,根據(jù)不同微環(huán)境所含的細(xì)胞因子和自身抗原的不同,分化為Th1細(xì)胞、Th2細(xì)胞、Treg細(xì)胞、Th17細(xì)胞、Th9細(xì)胞和Th22細(xì)胞。
圖1 Th細(xì)胞亞群分化與免疫性肝損傷
當(dāng)抗原提成細(xì)胞與Th0細(xì)胞表面的相關(guān)受體結(jié)合后,Th0細(xì)胞分化為Th1細(xì)胞和Th2細(xì)胞,Th1細(xì)胞分泌IFN-γ,IFN-γ是組織損傷的主要細(xì)胞因子,不僅刺激CD8+T細(xì)胞,提高人類白細(xì)胞抗原I(human leukocyte antigen I,HLA I)類抗原的表達(dá),誘導(dǎo)HLA II類分子的表達(dá),也激活單核巨噬細(xì)胞,從而釋放IL-1和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)。Th1細(xì)胞表達(dá)的由TBX21基因編碼的特異性轉(zhuǎn)錄因子T-bet(T-box expressed in T cells)具有生產(chǎn)IFN-γ的功能。Th2細(xì)胞在IL-4的誘導(dǎo)下通過STAT6信號通路拮抗Th1細(xì)胞的生物學(xué)效應(yīng),Th2細(xì)胞主要表達(dá)IL-4、IL-5、IL-13并參與體液免疫應(yīng)答,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子GATA-3能自我激活,從而形成正反饋。GATA-3與T-bet通路之間相互對抗,機(jī)體內(nèi)的微環(huán)境影響著Th1細(xì)胞和Th2細(xì)胞之間的平衡[28]。Th17細(xì)胞是目前公認(rèn)的一種除Th1和Th2獨(dú)立的T細(xì)胞亞群。IL-6和TGF-β促使Th17細(xì)胞的活化,主要產(chǎn)生IL-17、IL-21、IL-23[29]。調(diào)節(jié)性T細(xì)胞是一種由轉(zhuǎn)錄因子FOXP3控制的T細(xì)胞亞群,并主要分泌TGF-β,IL-6和TGF-β維持著Th17細(xì)胞與Treg細(xì)胞之間的平衡。Th9細(xì)胞在 IL-4和TGF-β的作用下分化,主要分泌IL-9,促進(jìn)了細(xì)胞和肥大細(xì)胞的存活和增殖,刺激細(xì)胞因子的產(chǎn)生,參與細(xì)胞間的調(diào)控。
雖然這些細(xì)胞亞群及其分泌的細(xì)胞因子維持相對穩(wěn)定,且存在一定的可調(diào)節(jié)性,互相交叉,形成一個調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò),但與此同時,一旦其中一個細(xì)胞亞群或細(xì)胞因子發(fā)生變化,就會形成一系列的連鎖反應(yīng),在肝損傷的進(jìn)展中,關(guān)于該調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)取得了一些進(jìn)展,但具體的調(diào)控機(jī)制尚不清晰,有待于進(jìn)一步研究,此領(lǐng)域的深入研究為免疫性肝損傷的治療提供了新思路。
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國家自然科學(xué)基金(81502791、81371730);高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項科研基金(20133420110001);安徽醫(yī)科大學(xué)??蒲谢穑?015xkj005)
1安徽醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院職業(yè)衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生系,合 肥 2300322安徽醫(yī)科大學(xué)皮膚病研究所,合肥 230032
李 娜,女,本科生; 朱啟星,男,教授,博士生導(dǎo)師,責(zé)任作者,E-mail:zqxing@ yeah.net