馮婧 李新勝 侯振江(滄州市中心醫(yī)院婦科,滄州061001)
淋巴細胞是人體重要的免疫細胞,包括T細胞、B細胞和NK細胞,分別介導細胞免疫、體液免疫和天然免疫。T細胞是淋巴細胞中數(shù)量最多、功能最復雜的一類細胞,來源于骨髓淋巴樣干細胞,在胸腺內(nèi)分化、發(fā)育并成熟,占外周血淋巴細胞的65.0%~75.0%,主要包括分化抗原(cluster of differentiation,CD)4+T細胞和CD8+T細胞2類[1],其中CD4+T細胞約占T細胞的65%,在細胞免疫中發(fā)揮主要作用,并協(xié)助體液免疫應答[2]。初始CD4+T細胞在抗原信號、共刺激信號及細胞因子的作用下,增殖活化形成輔助性T細胞(helper T cell,Th),調(diào)控T、B淋巴細胞應答[3]。CD4+Th細胞并非終末細胞,受抗原刺激尚未分化者稱為初始CD4+T細胞或Th前體細胞(Th0),是所有Th細胞功能亞群的共同前體,具有多向分化的能力,在特定微環(huán)境中可被重新塑型為其他亞型。Th細胞亞群的分化主要取決于細胞因子的調(diào)控,不同的細胞因子和抗原作用于Th0,可分化為不同的CD4+T細胞亞群,通過分泌的細胞因子發(fā)揮作用,并相互影響制約。微環(huán)境中的細胞因子調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子表達及表型改變,可改變信號因子及轉(zhuǎn)導通路,最終使T細胞功能亞群相互轉(zhuǎn)化。CD4+T細胞亞群的可塑性和相互轉(zhuǎn)化意味著免疫應答及調(diào)控的再平衡,從而決定了該細胞在免疫相關(guān)疾病中應用的可能性和廣泛性。Th1和Th2細胞是最先被發(fā)現(xiàn)的CD4+T細胞功能亞群,Th1細胞是Th0經(jīng)白細胞介素12(interleukin 12,IL-12)等細胞因子刺激后分化而來,主要通過所產(chǎn)生的IL-2、干擾素(interferons,IFNs)等炎癥細胞因子介導細胞免疫,抑制B細胞功能,增強吞噬細胞介導的抗感染免疫;Th2細胞是Th0經(jīng)IL-4等細胞因子作用后分化而來,主要通過分泌IL-4、IL-6等Th2型細胞因子,促進B細胞激活與分化并產(chǎn)生抗體,介導體液免疫反應。在生理情況下,人體內(nèi)的Th1和Th2細胞在數(shù)量和功能上處于動態(tài)平衡,維持機體正常的免疫功能。當Th細胞穩(wěn)態(tài)破壞,向Th1或Th2方向轉(zhuǎn)變,即發(fā)生Th1/Th2免疫偏移時,將導致機體免疫狀態(tài)失衡,從而引發(fā)一系列疾病的發(fā)生[4]。原始的CD4+T細胞在抗原刺激下,根據(jù)在不同環(huán)境中分泌細胞因子種類的不同,分化為Th1、Th2、Th17和Treg細胞4種類型,與分泌的相應細胞因子形成復雜的免疫網(wǎng)絡(luò),各因子間相互調(diào)控,使機體處于精細而復雜的免疫平衡狀態(tài),通過多種途徑發(fā)揮不同的生物學功能從而維持免疫耐受,在細胞免疫中扮演重要角色[5]。Th17細胞作為一種不同于Th1和Th2細胞新型的第三類效應性CD4+T細胞亞群,近年來已經(jīng)成為炎癥反應調(diào)控研究的熱點[6]。
早期研究發(fā)現(xiàn),自身免疫反應的發(fā)生與Th1和Th2細胞的相互拮抗有關(guān)。有文獻報道,Th1/Th2細胞失衡可反映免疫異常,并參與自身免疫性疾?。╝utoimmune diseases,AID)的發(fā)生發(fā)展過程。隨著研究的不斷深入,Th1/Th2細胞失衡難以完全解釋AID的發(fā)病機制[7]。2003年AGGARWAL等[8]首先在實驗性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)和膠原誘導性關(guān)節(jié)炎(collagen-induced arthritis,CIA)小鼠動物模型中發(fā)現(xiàn)了Th17細胞,認為其屬于CD4+T細胞亞群,與Th1和Th2細胞的分化途徑不同,這一發(fā)現(xiàn)改變了人們對經(jīng)典Th細胞組成及功能的認知,越來越受到基礎(chǔ)醫(yī)學和臨床醫(yī)學的廣泛關(guān)注。Th17是由Th0細胞,經(jīng)特定抗原刺激和多種信號的綜合作用活化后,分化的一種CD4+效應T細胞亞群。KOMIYAMA等[9]通過對EAE動物模型的研究發(fā)現(xiàn),由Th17細胞分泌的IL-17比Th1細胞分泌的IL-17致病性更強,隨后Th17細胞逐漸成為新的研究熱點。Th17細胞因分泌高水平的IL-17而命名,其分化途徑和功能與Th1和Th2細胞不同。常規(guī)的Th17細胞是指主要分泌IL-17A、IL-17F和IL-22 CD4+T細胞的亞群。Th17細胞由Th0細胞在IL-6和IL-23等細胞因子刺激下分化而成,其可分泌產(chǎn)生IL-17、IL-6、IL-22及腫瘤壞死因子-α(tumour necrosis factor,TNF-α)等,其中IL-17是最重要的效應因子?,F(xiàn)已證實,IL-17家族由IL-17A~IL-17F 6個結(jié)構(gòu)相似的細胞因子和IL-17RA~IL-17RE 5個受體組成,其中IL-17A主要由CD4+T細胞(即Th17細胞)分泌,因為IL-17A是IL-17家族中最重要的成員,習慣將IL-17A簡寫為IL-17,而IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E廣泛分布于其他細胞。CD4+Th17細胞能同時分泌IL-17A和IL-17F,二者具有50%的同源性,其結(jié)構(gòu)、功能有諸多相似性。IL-17受體在體內(nèi)廣泛表達,與IL-17結(jié)合后介導信號傳遞發(fā)揮相應生物學效應,可作用于中性粒細胞、單核巨噬細胞、上皮細胞等發(fā)揮炎癥介質(zhì)作用。有些Th17的分化發(fā)現(xiàn)于局部,如腸黏膜細菌促進Th17分化。LARMONIER等[10]發(fā)現(xiàn),由共生菌產(chǎn)生的ATP可直接激動小腸黏膜固有層CD11ClowCD70high細胞,促進Th17細胞的局部分化,參與免疫反應。腸道微生物及其代謝產(chǎn)物可通過多條途徑直接或間接影響宿主免疫穩(wěn)態(tài)平衡、Th17細胞的分化及功能,腸道Th17細胞的誘導和積聚能影響腸道微生物亞群的黏附定植,還可通過調(diào)節(jié)腸道微生物菌群來影響某些免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展,IL-17與腸道共生微生物在維持胃腸黏膜屏障的穩(wěn)態(tài)發(fā)揮重要作用[11]。
Th17是一種新型的,不同于Th1、Th2細胞的第三類效應性CD4+T細胞亞群,以特異性分泌高水平的IL-17為特征[12],其分化過程大致包括誘導、擴增及穩(wěn)定三個階段:①誘導分化:起初Th17細胞的分化由低濃度的轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)和IL-6兩個具有相反作用的細胞因子聯(lián)合誘導啟動,促進Th17-β細胞分化,其中TGF-β是Th17細胞分化啟動的關(guān)鍵因子。維甲酸相關(guān)孤兒核受體(retinoid-related orphan receptor gammat,ROR-γt)作為Th17細胞特異性的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子,無論是Th17細胞在體內(nèi)介導的炎癥反應,還是體外的誘導分化,均需要ROR-γt的參與。通過激活ROR-γt轉(zhuǎn)錄因子,使CD4+T細胞向Th17細胞分化。此外,ROR-α轉(zhuǎn)錄因子也參與Th17細胞的分化;②體內(nèi)擴增:CD4+T細胞經(jīng)IL-21介導和STAT3信號通路抑制初始CD4+T細胞向Treg細胞分化,使新生成的Th17細胞即可分泌IL-21,從而起到放大Th17細胞信號的作用,Th17細胞自分泌產(chǎn)生的IL-21促進Th17增殖,對Th17細胞的分化擴增起正反饋調(diào)節(jié)作用,在此過程中TGF-β對Th17的擴增起協(xié)同作用;③維持功能:主要由樹突狀細胞(dendritic cells,DCs)及其他抗原遞呈細胞(antigen presenting cells,APC)產(chǎn)生的IL-23介導,通過激活STAT3,抑制抗炎因子IL-10,維持Th17細胞增殖、分化及功能的發(fā)揮。IL-23并不是Th17細胞分化過程的必需因子,但Th17細胞生存的重要因子,IL-6、IL-21和IL-23還能激活下游的信號傳導通路,誘導Th17細胞表面IL-23受體表達,進一步維持Th17細胞功能。Th17細胞主要通過分泌大量IL-17,并與其受體結(jié)合,激活下游細胞信號轉(zhuǎn)導通路,誘導分泌IL-6、IL-21、IL-23、TNF-α和趨化因子等多種促炎細胞因子,在AID、感染性疾病和腫瘤的發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用[12-13]。Th17除分泌IL-17外,還能分泌IL-22、IL-26,以及TNF-α等多種炎癥細胞因子,通過作用于不同靶細胞,誘導其他細胞因子的產(chǎn)生,參與細胞因子網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)、觸發(fā)炎癥介質(zhì)的釋放,從而介導炎癥反應及AID等病理過程[14]。研究表明,分化成熟的Th17細胞可促進IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22等多種細胞因子分泌,參與炎癥反應、感染和AID的發(fā)生。越來越多的研究表明,Th17及其分泌的炎癥因子參與免疫調(diào)節(jié)過程。Th17細胞分泌的促炎細胞因子、集落刺激因子和趨化因子等多種細胞因子,參與AID、感染性疾病和移植排斥過程[15]。Th17細胞主要通過分泌白介素(IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22、IL-26)等具有很強的促炎癥作用,可導致組織器官的炎性損傷,在炎癥性疾病及AID中發(fā)揮重要作用[16]。IL-17不僅是Th17細胞的特征性細胞因子,也是強烈的前炎癥性細胞因子,在介導炎癥反應過程中發(fā)揮中樞性調(diào)節(jié)作用,在健康的機體幾乎檢測不到。當發(fā)生EAE、CIA、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等AID時,IL-17分泌增加。IL-17具有強大的招募中性粒細胞、促進多種細胞釋放炎癥因子、促進細胞增殖及抑制腫瘤生長等多種生物學作用,可導致炎癥反應、AID的發(fā)生發(fā)展[17]。IL-17通過誘導其他炎癥細胞因子如IL-6、TNF、基質(zhì)細胞分泌集落刺激因子(GM-CSF)和前列腺素E2,以及趨化因子如MCP1、MIP2等的表達,還可介導炎癥細胞和T細胞在局部的浸潤及組織損傷。IL-17也參與中性粒細胞、DC的增殖、成熟趨化過程等,并與一些細胞因子發(fā)揮協(xié)同作用,促進T細胞活化,放大靶器官的免疫反應及炎癥性破壞等多種生物學作用,參與多種自身免疫病和感染性疾病的發(fā)生和發(fā)展[18]。Th17細胞分泌的IL-17A、IL-17F和IL-21、IL-22等通過GM-CSF和趨化因子,介導中性粒細胞、淋巴細胞和巨噬細胞的增殖和成熟,抵抗細胞外微生物的感染,保護黏膜和上皮組織,在AID及黏膜感染的免疫反應中發(fā)揮重要作用[19]??傊?,Th17細胞的許多生物學效應都與IL-17及相關(guān)細胞因子密切相關(guān)。
研究發(fā)現(xiàn),參與調(diào)控人和小鼠Th17細胞分化的細胞因子差別較大。Th17細胞作為一種新發(fā)現(xiàn)的促炎性細胞,其細胞因子表達譜、分化特征與Th1、Th2細胞明顯不同,許多細胞因子和轉(zhuǎn)錄因子參與Th17分化細胞過程。但關(guān)于Th17細胞分化的調(diào)節(jié)機制尚未定論,因此Th17細胞亞群的分化調(diào)控一直是研究者研究的熱點。研究表明,TGF-β、IL-6是啟動Th17細胞分化的關(guān)鍵因子,與ROR-γt等轉(zhuǎn)錄因子共同參與Th17細胞的分化調(diào)節(jié)過程,主要由IL-1β、IL-6和IL-23共同誘導完成,其特征是轉(zhuǎn)錄因子RORC2表達和STAT3途徑的激活[20]。ROR-γt作為Th17細胞的特異性轉(zhuǎn)錄因子,對Th17細胞分化起關(guān)鍵作用,可誘導IL-17和IL-17F細胞因子編碼基因的表達,通過TGF-β和IL-6的共同作用,誘導組織中ROR-γt表達,啟動ROR-γt信號轉(zhuǎn)導通路,促進Th17細胞的進一步分化,并維持Th17細胞的分泌功能。ROR-γt特異性高表達,可誘導Th0細胞向Th17細胞分化,并產(chǎn)生大量IL-17,說明ROR-γt參與Th17細胞的分化過程,并且是促進Th0細胞向Th17細胞分化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。Th0細胞在IL-6R和TGF-βR與配體作用并傳遞信號的條件下,STAT3和ROR-γt相繼被激活,先啟動IL-12基因的轉(zhuǎn)錄,并使IL-4和IFN兩種基因處于失活狀態(tài)。IL-12以自分泌形式使Th17細胞的活化進一步放大,再通過IL-23發(fā)揮作用,最終完成并穩(wěn)定Th17細胞的分化。在Th17細胞的分化過程中,IL-6和TGF-β通過啟動STAT3途徑,誘導ROR-γt和ROR-α表達,促進Th17細胞分化。
3.1 Th17細胞分化的細胞因子調(diào)控
3.1.1 促進Th17細胞分化的細胞因子
3.1.1.1 IL-1 IL-1是一種多效性細胞因子,影響Th17細胞的早期分化。在Th17細胞分化過程中,IL-6是影響IL-1R1表達上調(diào)的重要因子,而IL-23和TGF-β對IL-1R1的影響較小。IL-1R1缺陷,Th17細胞顯著減少,在無外源性TGF-β參與的情況下,IL-1可協(xié)同IL-6和IL-23,促進Th17細胞分化,并維持其特異性細胞因子的表達。IL-1β和IL-6參與Th17細胞分化,但受高濃度TGF-β的抑制。IL-1β能促進Th17細胞的發(fā)育和增殖,與IL-6聯(lián)合誘導人Th17細胞分化,但也有人認為,IL-1β或IL-23能單獨誘導人Th17細胞分化,二者聯(lián)合對Th17細胞的分化無協(xié)同作用[21]。IL-1β、IL-6、IL-23和TGF-β對Th17細胞的分化是必需的,但不同的細胞因子引起Th17細胞因子的表達有差異,尤其TGF-β缺乏時,引起Th17細胞向Th1細胞分化。IL-1β、IL-23和TGF-β能誘導人臍帶血初始CD4+T細胞表達IL-17。STAT3、ROR-γt和ROR-α缺陷,Th17細胞分化過程中IL-1R1的表達呈現(xiàn)為不同程度下調(diào);ROR-γt和ROR-α過表達,使IL-1R1表達增加,提示IL-1R1表達依賴于STAT3、ROR-γt和ROR-α的參與,并影響Th17細胞分化。
3.1.1.2 IL-6和TGF-β 2006年BETTELLI等[22]首次報道,IL-6和TGF-β是小鼠初始CD4+T定向分化為Th17細胞重要的細胞因子,共同存在的協(xié)同作用能強烈誘導小鼠Th17細胞的分化,并誘導激活的T細胞分泌IL-17。IL-6和TGF-β共同作為啟動因子,通過JAK-STAT通路,誘導ROR-γt高表達,通過ROR-γt信號轉(zhuǎn)導通路,使幼稚CD4+T細胞向Th17分化,并刺激其分泌IL-17,抑制Th1和Th2細胞分化。說明免疫細胞分泌的促炎性細胞因子IL-6和TGF-β參與Th17細胞的分化[23],IL-6或TGF-β單獨存在無誘導Th17細胞分化的作用。缺乏IL-6,TGFβ1可刺激ROR-γt和叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子(forkhead transcription factor,F(xiàn)oxp3)的合成,由于二者的相互作用,從而抑制Th17細胞的分化[24]。在IL-6存在時,TGF-β1可下調(diào)Foxp3,從而促進ROR-γt表達并分泌IL-17,促進初始T細胞向Th17細胞分化。病理情況下,體內(nèi)TGF-β和IL-6持續(xù)性分泌增多,進一步激活下游STAT3,使細胞核內(nèi)ROR-γt轉(zhuǎn)錄因子表達上調(diào),從而導致CD4+T細胞過度分化為Th17細胞。體內(nèi)IL-6低表達或不表達時,TGF-β抑制ROR-γt表達,上調(diào)Foxp3表達,促使CD4+T細胞分化為Treg細胞。TGF-β是Th17細胞分化必需的生長因子,通過誘導產(chǎn)生ROR-γt,促進Th17細胞分化,在不同的細胞因子環(huán)境下,CD4+T細胞向促炎性的Th17細胞分化。但也有TGF-β抑制Th17細胞的分化,Th17細胞分化需要TGF-β參與的報道,可能與研究者使用的人或牛血清中含有TGF-β,其作用被忽視有關(guān)。IL-6、IL-1β、IL-21和IL-23協(xié)同誘導CD4+T細胞向Th17細胞分化,需要表達ROR-γt并分泌IL-17,并且TGF-β劑量在Th17的分化中起重要作用。但TGFβ濃度過高,將通過誘導Foxp3表達,拮抗ROR-γt的促分化作用,從而抑制Th17細胞分化。TGF-β對誘導初始CD4+T細胞的分化有明顯的劑量依賴性,即高劑量TGF-β單獨刺激時,初始CD4+T細胞分化為“抗炎”的Foxp3+Treg細胞;低劑量TGF-β與IL-6、IL-1β、IL-21和IL-23炎癥細胞因子共刺激時,初始CD4+T細胞分化為“促炎”的Th17細胞[25]。小鼠體內(nèi)TGF-β和IL-6的協(xié)同作用在Th17細胞的早期分化中起重要作用,但也有人的Th17細胞分化受IL-1、IL-6和IL-3調(diào)節(jié),而不依賴TGF-β的報道。因此,TGF-β在人和小鼠Th17細胞分化中的作用還需進一步研究。
3.1.1.3 IL-21體內(nèi)外研究均證實,Th17細胞不僅能高表達IL-21,且mRNA和蛋白水平也高表達,還能促進Th17細胞分化,且IL-21能替代IL-6和TGF-β共同誘導Th17細胞分化。TGF-β、IL-6誘導Th17細胞分化并分泌IL-21,通過自分泌途徑使Th17細胞分化、擴增[25]。IL-6能強烈誘導IL-21表達,但不需要TGF-β。當STAT3途徑活化時,IL-6能誘導IL-21分泌并調(diào)控其自身表達,說明IL-6誘導產(chǎn)生IL-21需要依賴STAT3的參與,但與ROR-γt無關(guān)。IL-21不僅能調(diào)節(jié)CD8+T細胞增殖,還能以自分泌的方式,調(diào)節(jié)CD4+T細胞分化為Th17細胞,通過上調(diào)IL-21表達,調(diào)節(jié)Th17細胞的功能。敲除IL-6基因小鼠的Th0 CD4+T細胞,在IL-21和TGF-β的共同作用下,可誘導并促進Th17細胞分化。缺失IL-6的小鼠,IL-21的表達水平明顯降低,小鼠體內(nèi)IL-21或其受體表達缺乏,導致Th17細胞分化受阻。可見,IL-21在體內(nèi)Th17細胞的分化和EAE發(fā)病機制中起重要作用。WEAVER等[26]發(fā)現(xiàn),自分泌的IL-21可代替IL-6,與TGF-β共同誘導Th17細胞的增殖與分化,并形成正反饋。IL-21和TGF可誘導人Th0 CD4+T細胞表達ROR-γt,并促進Th17細胞分化。IL-21及其受體缺失,Th17細胞分化減少,并抑制EAE的發(fā)生發(fā)展。上述研究結(jié)果表明,IL-21在Th17細胞的分化中起重要作用。
3.1.1.4 IL-23 IL-23主要來源于APC,與其受體結(jié)合,對維持和穩(wěn)定Th17細胞的標志基因和誘導效應基因表達起重要作用。Th17細胞對IL-23的依賴性較強,因此,IL-23在調(diào)控Th17細胞的免疫功能方面發(fā)揮重要作用,主要促進Th17細胞的增殖,維持細胞亞群的穩(wěn)定,在Th17細胞的發(fā)育早期,天然T細胞不表達IL-23R或與IL-23發(fā)生應答,說明IL-23不參與Th17細胞的早期分化。IL-23和IL-6在無外源性TGF-β存在的情況下,也能誘導Th17細胞分化,后期IL-23可活化Th17細胞,并進一步擴增和穩(wěn)固Th17細胞。盡管IL-23不是Th17細胞的自分泌因子,但可維持Th17細胞表型穩(wěn)定,并誘導Th17進一步發(fā)育成熟[27]。IL-23主要通過作用于已分化的Th17細胞,在IL-6的協(xié)助下,促進后期Th17細胞的分化、生存和穩(wěn)定。IL-23的表達可增加小鼠Th17細胞數(shù)量,還可通過誘導IL-1β和IL-6的分泌,使Th17細胞擴增,從而維持Th17細胞及其介導的炎癥反應。IL-6、IL-21和TGF-β均可調(diào)控IL-23R表達。通過內(nèi)源性TGF-β的作用,IL-6可誘導IL-23R表達和Th17細胞分化,TGF-β通過上調(diào)IL-23R表達,促進Th17細胞分化。隨著Th17細胞分化,IL-23R表達上調(diào),對IL-23的反應能力逐漸增強。MCGEACHY等[28]報道,IL-23R參與小鼠Th17細胞的早期分化,IL-23R缺乏的小鼠Th17細胞明顯減少,IL-17表達缺失,說明IL-23不是Th17細胞分化的必需因子,但在維持Th17細胞的增殖、表型及功能中至關(guān)重要。IL-23在促進IL-17分泌,增強Th17細胞效應功能方面發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn),缺乏IL-23的小鼠體內(nèi)幾乎無Th17細胞存在。IL-23和ROR-γt也可能參與IL-23R表達的調(diào)控過程。敲除IL-23R后,不僅Th17細胞易凋亡,且可發(fā)生功能缺陷。IL-23缺失可免受EAE和CIA損傷,這種保護作用可能與IL-17表達缺陷有關(guān),表達IL-23R的Th17細胞能引起強烈的自身免疫性反應。因此,IL-23是促進Th17細胞發(fā)生免疫損傷的重要效應因子,并在誘導EAE、CIA等AID中發(fā)揮重要作用。因此,IL-23介導IL-17的表達和Th17細胞的分化調(diào)節(jié)在人類疾病中的重要性日趨明顯。大量研究發(fā)現(xiàn),Th17細胞及其分泌的IL-17參與AID的發(fā)病過程,在炎癥性AID和動物模型中均發(fā)現(xiàn)為IL-17異常高表達,與炎癥性病理機制密切相關(guān)[29]。盡管IL-23對Th17細胞的早期分化無明顯影響,但對維持Th17細胞的增殖、分化及細胞特性方面起重要作用[30]。IL-23水平降低,Th17細 胞 分泌的IL-17明顯減少。IL-23和IL-17作為同類促炎細胞因子,與機體的炎癥反應和AID的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。
3.1.2 抑制Th17細胞分化的細胞因子抑制Th17細胞分化的細胞因子主要包括IL-2和IL-27。此外,IL-4、IL-25、IL-35和INF-γ等對Th17細胞的分化也有抑制作用。IL-2是Th17細胞分化的主要抑制因子,首先通過信號轉(zhuǎn)導和STAT5通路抑制其向Th17細胞分化,繼而使ROR-γt表達顯著降低,抑制ROR-γt活 性 和Th17細 胞 分 化[31]。IL-2還 可 使STAT5磷酸化,直接與IL-17基因啟動子結(jié)合,抑制IL-17表達。IL-27是IL-12家族的新成員,除IL-12外,還包括IL-23和IL-35。IL-27受體WSX-1主要分布于T淋巴細胞亞群,DC細胞、NK細胞也少量表達。IL-27是抑制Th17細胞分化的關(guān)鍵因子,在Th細胞分化的初始階段起重要調(diào)控作用,抑制Th17細胞的分化[32]。在體外,經(jīng)IL-27處理的初始CD4+T細胞可抑制Th17細胞發(fā)育。IL-27還可激活Foxp3,抑制ROR-γt和ROR-α,促進Treg細胞分泌IL-10,抑制Th17細胞分泌IL-17[33]。因此,IL-27是一種有效抑制Th17細胞發(fā)育的細胞因子,通過STAT1依賴性途徑,抑制ROR-γt的表達,阻止初始CD4+T細胞向Th17分化。IL-27作為一種負反饋機制,抑制IL-27誘導的Th17細胞分化和IL-17的分泌。STAT1參與IL-27抑制由IL-6和TGF-β誘導Th17細胞的發(fā)育及分化效應,這與促進Th1細胞應答反應的結(jié)果一致。在多個AID模型中發(fā)現(xiàn),IL-27能通過抑制Th17細胞的分化,抑制炎癥發(fā)展。先天性IL-27缺陷將導致Th17細胞功能亢進,促進中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥反應。IL-35作為IL-12細胞因子家族新成員,是由EBI3(Epstein-Barr virusinducedgene 3)和IL-12p35兩個亞基構(gòu)成的異二聚體,EBI3和p28蛋白構(gòu)成IL-27。IL-27同時具有拮抗Th17細胞活性的作用,抑制促炎性反應細胞因子IL-17的分泌。IL-35與IL-27具有類似的雙重生物學功能,不同作用的發(fā)揮主要取決于T細胞活化模式。IL-35作為一種有免疫抑制活性的細胞因子,可直接抑制Th17細胞的增殖與分化。與單獨的培養(yǎng)基相比,IL-35能明顯抑制Th17細胞分化,與野生型細胞相比,EBI3-/-小鼠的脾細胞可產(chǎn)生更多的IL-17。用IL-6和TGF-β刺激EBI3-/-小鼠脾細胞4 h后,IL-17 mRNA含量也明顯增加。IL-35受體通過激活下游STAT1、STAT3和STAT4通道,調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄激活而發(fā)揮作用[34]。IL-35可促進抑制性T細胞的增殖與分化,抑制Th1、Th2和Th17細胞的增殖和分化,從而抑制促炎細胞因子的表達。ZHAO等[35]發(fā)現(xiàn),IL-35可抑制CD4+T細胞(包括Th1、Th17等)的增殖和IL-17A分泌,并誘導IL-10產(chǎn)生。IL-35可通過上調(diào)IFN-γ,抑制TGF-β受體下游效應器的磷酸化,通過該途徑可阻斷TGF-β與其受體結(jié)合,因TGF-β是促進Th17細胞分化的重要因子,從而抑制Th17細胞的分化。ROR-γt是Th17細胞分化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子,當EBI3亞基缺失時,其表達水平增高,說明IL-35數(shù)量及功能缺失時,IL-35對Th17細胞的抑制作用減弱。以上研究表明,IL-2、IL-27和IL-35在抑制Th17細胞的分化和IL-17的表達中都具有重要作用。
3.2 Th17細胞分化的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控ROR-γt是最先發(fā)現(xiàn)Th17細胞亞群的特異性核轉(zhuǎn)錄因子,并在分化過程中持續(xù)表達,控制IL-17等細胞因子的表達過程。ROR-γt是Th17重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子,在細胞分化及效應分子表達過程中起重要調(diào)控作用[36]。無論體外細胞因子誘導Th17細胞的分化,還是體內(nèi)Th17細胞介導的炎癥反應均需要ROR-γt參與。ROR-γt可誘導Th17細胞的分化,并分泌炎癥因子IL-17。TGF-β和IL-6共同作用可誘導幼稚T細胞向Th17細胞分化,分泌IL-17,并表達ROR-γt,T細胞中ROR-γt過表達可誘導IL-17產(chǎn)生,ROR-γt缺失可導致Th17分化缺陷。研究證實,ROR-γt缺陷小鼠的Th17細胞明顯減少,IL-6和TGF-β激活T細胞時,ROR-γt-/-小鼠Th17細胞的分化也缺陷。ROR-γt是促進Th17細胞分化的關(guān)鍵因素,其過表達可促進Th17細胞分化,表達缺陷的T細胞不能完成Th17細胞的分化。ROR-γt和IL-6基因敲除的小鼠,其Th17細胞和IL-17表達均減少,ROR-γt基因敲除的變化較IL-6基因敲除更明顯。ROR-γt缺陷小鼠的Th0細胞不能分化為Th17細胞,EAE發(fā)病減緩;ROR-γt過表達可促進Th17細胞而抑制Th1和Th2細胞分化,加速EAE病情發(fā)展。ROR-γt對Th17細胞分化作用還需要其他因子參與,ROR-γt基因敲除小鼠體內(nèi)尚存在少量的Th17細胞,其EAE病情發(fā)展緩慢,證實了其他關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子參與誘導Th17細胞的分化。ROR-γt還可使其他細胞因子直接結(jié)合到IL-17啟動子上,誘導初始CD4+T細胞中IL-17基因的轉(zhuǎn)錄。分化成熟的Th17細胞內(nèi)ROR-γt特異性高表達,且轉(zhuǎn)入編碼ROR-γt的逆轉(zhuǎn)錄病毒后可誘導初始T細胞向Th17細胞的分化,并分泌IL-17。此外,ROR-α轉(zhuǎn)錄因子也參與Th17細胞的分化。TGF-β和IL-6通過STAT3通路,誘導Th0細胞高水平表達ROR-α,并介導Th17細胞的分化,ROR-α缺陷僅選擇性導致IL-17和IL-23低水平表達,提示ROR-α促進Th17細胞的分化能力較ROR-γt弱,可能與ROR-γt起到協(xié)同作用。在誘導期間ROR-γ基因表達缺乏,Th17細胞分化時,ROR-α也參與Th17細胞的分化。ROR-γt缺陷,可減少炎癥細胞向組織的募集和浸潤,緩解AID和炎癥性疾病的癥狀[23]。若ROR-γt和ROR-α雙突變,則Th17細胞分化終止,完全抑制EAE的發(fā)生發(fā)展過程。HUH等[37]報道,應用地高辛等ROR-γt轉(zhuǎn)錄活性抑制劑,可顯著抑制人和小鼠Th17細胞分化,減少促炎細胞因子分泌,降低AID的發(fā)生率。最近研究發(fā)現(xiàn),TMP778、TMPTMP920和A213等小分子的ROR-γt轉(zhuǎn)錄活性抑制劑也參與Th17細胞的分化調(diào)節(jié)[38-39]。因此,STAT3通路與ROR-γt和ROR-α轉(zhuǎn)錄因子及其抑制劑在Th17細胞分化中發(fā)揮重要作用。干擾素調(diào)節(jié)因子(interferon regulatiory factor,IRF)是一類多功能細胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子,目前已發(fā)現(xiàn)至少有10個IRFs家族成員,包含IRF1、IRF2、IRF4和IRF8等,主要參與干擾素及其誘導性基因的表達、免疫細胞發(fā)育及Th細胞的分化調(diào)控[40],與惡性腫瘤、AID、心血管疾病的關(guān)系備受關(guān)注。IRF4通過Rho相關(guān)激酶2(ROCK2)發(fā)生磷酸化,促進IL-21、IL-17分泌,抑制IL-22分泌,從而調(diào)節(jié)Th17細胞的分化[41]。應用ROCK2特異性抑制劑(KD025)可抑制STAT3通路的磷酸化,下調(diào)IRF4及ROR-γt水平,使IL-17、IL-21分泌減少。進一步研究發(fā)現(xiàn),ROCK2對Th17細胞的調(diào)控效應,不影響IL-1α、IL-1β和IL-6的分泌[42],說明ROCK2對Th17細胞的調(diào)控并不依賴于IL-1途徑,而是通過STAT3途徑來完成。YANG等[43]研究發(fā)現(xiàn),應用SLx-2119抑制ROCK2的活性,可導致IL-17A、IL-21和IFN-γ水平顯著降低,IL-10和Th17細胞明顯增加,而IL-4水平無明顯改變。上述研究表明,IRF通過磷酸化等影響ROR-γt及STAT3通路,參與Th17細胞的分化及其細胞因子的分泌。
3.3 Th17細胞信號傳導及轉(zhuǎn)錄激活因子通路的調(diào)控Janus蛋白酪氨酸激酶/信號傳導與轉(zhuǎn)錄激活因子信號通路(JAK/STAT)是繼Ras信號轉(zhuǎn)導通路之后,又一種十分重要的細胞因子轉(zhuǎn)導通路。STATs家族是與酪氨酸磷酸化信號通道偶聯(lián)的雙功能蛋白家族,發(fā)現(xiàn)于IFNs信號傳導通路的研究,廣泛表達于各細胞系及組織,可穿過核膜進入細胞核內(nèi),通過磷酸化聚合形成二聚體,轉(zhuǎn)變成為活化的轉(zhuǎn)錄激活因子,調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達[44]。STAT1是一種能被IFNs和其他多種信號分子激活的胞質(zhì)蛋白,能激活多種基因,參與細胞增殖、分化、衰老、凋亡等生理過程的調(diào)控[45]。STAT1參與IL-27和INF-γ對Th17細胞分化的抑制效應。通過上調(diào)抑制細胞因子信號3(suppressor of cytokine signaling 3,SOCS3)的表達,降低STAT3活性;還可通過抑制TGF-β介導的Smad轉(zhuǎn)錄活性,抑制Th17細胞的分化。TANAKA等[46]發(fā)現(xiàn),IFN-γ能顯著增強SOCS1缺陷小鼠對Th17細胞分化的抑制效應,進一步證實STAT1可抑制Th17細胞分化。STAT3作為一種重要的核轉(zhuǎn)錄因子,在各種細胞系與組織中廣泛表達,通過與細胞表面的特定受體結(jié)合,將細胞信號傳導于細胞內(nèi),并誘導轉(zhuǎn)錄的改變[47]。正常組織細胞中STAT3的活化快速而短暫,主要參與細胞的增殖、分化和凋亡等生理過程的調(diào)控,還參與調(diào)控細胞發(fā)生、分化、發(fā)育和凋亡相關(guān)功能性基因及細胞因子基因的表達[48]。STAT3通路在Th17細胞的分化中起重要作用,Th17細胞在極化條件下誘導ROR-γt,需要依賴于STAT3通路,經(jīng)IL-6、IL-23等細胞因子的協(xié)同刺激后,促進Th17細胞的分化。Th17細胞分化受STAT3通路的調(diào)控,該通路增強可促進Th17細胞的分化,通路受阻,ROR-γt表達降低,抑制Th17細胞分化。IL-6通過激活STAT3,上調(diào)IL-23R,誘導Th17細胞的分化和發(fā)育。STAT3是IL-6和IL-21調(diào)節(jié)Th17細胞分化所必需的,不僅是人類Th17細胞分化成熟的重要調(diào)節(jié)因子,也是細胞因子受體誘導Th17細胞分化啟動的關(guān)鍵上游介質(zhì)。通過啟動STAT3通路,可誘導并上調(diào)Th17細胞的特征性轉(zhuǎn)錄因子(ROR-γt和ROR-α)表達,促進Th17細胞分化,并在其增殖、功能維持和細胞因子的表達過程中發(fā)揮重要作用。STAT3持續(xù)啟動,可促進Th17細 胞 分 化,過 度 消 耗 則IL-17分 泌 減 少[49]。STAT3通路阻斷可導致ROR-γt和ROR-α表達顯著下降,從而抑制IL-17、IL-21、IL-22、IL-23R的表達。STAT3抑制因子SOCS3的缺失,可增強Th17細胞對IL-23的反應能力,使IL-17表達上調(diào)。過氧化物酶體增殖因子活化受體(PPARs)是一類被配體激活的核轉(zhuǎn)錄因子,包括PPAR-α、β和γ3種亞型,通過IL-6/STAT3/ROR-γt通路參與Th17細胞的分化調(diào)控,可能的機制是:①PPAR-α通過減少磷酸化信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活蛋白3(p-STAT3),下調(diào)ROR-γt表達,降低Th17細胞分化所必需的IL-6細胞因子水平,從而選擇性抑制Th17細胞分化;②PPAR-α通過抑制ROR-γt,增強Foxp3表達,抑制CD4+T細胞向Th17細胞的分化[50]。目前關(guān)于STAT4和STAT5對Th17細胞分化的調(diào)控研究較少。IL-12、IL-23和IFN-α/β等多種細胞因子均可激活STAT4,其中IL-12是STAT4的重要標志性激活因子[51]。STAT4上游的IL-12在適應性與先天性免疫應答中起重要作用,能促進Th0細胞向Th1細胞分化及Th17細胞的活化。LAURENCE等[52]發(fā)現(xiàn),STAT5參與介導IL-2對Th17細胞分化的抑制效應,但也有人認為,STAT5過表達不影響Th17細胞分化[53]。
Th17細胞作為一種晚近發(fā)現(xiàn)的一種CD4+T細胞亞群,目前已成為基礎(chǔ)醫(yī)學和臨床免疫學領(lǐng)域中最令人興奮和進展最快的分支之一,并成為探索相關(guān)疾病分子機制的研究熱點。在過去的十幾年中,隨著對Th17細胞研究的不斷深入,其分化、功能及生物學特性逐漸清楚,促進了人們對免疫系統(tǒng)的進一步認識和完善。但由于參與誘導Th17細胞分化和調(diào)控的細胞因子、轉(zhuǎn)錄因子和信號傳導及轉(zhuǎn)錄激活因子眾多,網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)的相互影響,且通路的調(diào)控途徑復雜,仍有諸多問題需要深入研究。隨著研究不斷向縱深發(fā)展,將進一步探索影響和調(diào)節(jié)免疫平衡的分子機制,為臨床相關(guān)疾病的精準診斷、合理治療和有效防控,提供新的思路和方法,開辟潛在干預治療的新途徑。