Th17: 新兴的辅助T细胞

【摘要】 Th17近来逐渐被认为是一个独立的辅助T细胞亚群， 以分泌IL17主要特征。Th17在防御胞外细菌感染的免疫应答、 介导慢性炎症和自身免疫性疾病的发病机制中发挥重要作用。对Th17的进一步深入研究可以加深我们对相关疾病发病机制的认识并指导临床治疗。

【关键词】 Th17; IL17; 综述

　　效应性CD4+T细胞即T辅助性细胞(T helper， Th)在机体免疫应答和免疫调节中发挥着重要作用， 根据分泌细胞因子表达谱不同， 传统上把Th细胞分为Th1和Th3两个亚群， 二者在免疫应答反应过程中相互调节和制约。近来研究发现， 一类以分泌IL17为主要特征的Th细胞在分化、 生物学作用等方面都不同于Th1和Th3， 被命名为Th17[1]。Th17在防御胞外细菌感染、 介导慢性炎症以及自身免疫病中发挥重要作用[1]。现就近年来关于Th17的分化发育及其在相关疾病中的作用做一综述。

　　1 Th17的发现

　　最初人们将分泌IL17的CD4+T细胞归类为Th1细胞， 但近期研究发现产IL17的CD4+T细胞在细胞因子表达谱及免疫功能上与Th1和Th3细胞截然不同， Th17细胞分泌IL17主要受IL23的调控， 而Th1细胞的分化主要受IL12的调控。

　　在伯氏疏螺旋体的研究中发现IL17是由非Th1和Th3的另一种CD4+T细胞所分泌。后有研究分析了调控CD4+T细胞分泌IL17的信号通路， 提示产IL17的CD4+T细胞代表了一类新的Th细胞的亚群[2]。自身免疫病的研究则进一步加深了对这种产IL17的CD4+T细胞的认识。

　　实验性自身免疫性脑脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis， EAE)是小鼠自身免疫病模型， 过去人们一直认为EAE是IL12诱导的Th1细胞所介导的。但研究发现， 敲除IL12或IFNγ基因后， 小鼠的自身免疫性炎症非但没减轻反而更加严重。再者， 在EAE小鼠的中枢神经系统中可检测到大量产生IL17的CD4+T细胞浸润， 将此类细胞过继转移给健康小鼠可以诱发严重的EAE， 而抗IL17治疗可部分缓解EAE。由此， 研究者们认为产IL17的CD4+T细胞为一群新的Th细胞亚群， 随即提出了Th17的概念， 即产生IL17的辅助T细胞。近来Th17逐渐被认为是一个独立的辅助T细胞亚群， 它在防御胞外细菌感染、 介导慢性炎症和自身免疫性疾病等过程中发挥重要作用。同时， 作为新近一个独立的亚群， Th17在自身分化、 发育和维持等方面也有独特的表现。

　　2 Th17分化中的细胞因子和转录因子

　　初始CD4+T细胞在不同的细胞因子诱导下， 表达不同的转录因子， 分化成为功能及表型不同的效应性Th细胞和调节性T细胞(Treg)。Th17的分化亦需要自身的细胞因子和转录因子。

　　过去发现IL23基因敲除小鼠体内不能产生Th17， 表明IL23在Th17的分化中发挥重要作用。后有研究发现IL23受体只在活化的Th细胞或记忆T细胞中表达， 因此IL23并不是启动初始CD4+T细胞分化成Th17的细胞因子， 而是在Th17分化后期起到稳定分化的作用。大量研究证明， IL6和TGFβ是启动初始CD4+T细胞分化成Th17的主要细胞因子[3， 4]， 另外， 其他细胞因子如TNFα、 IL1β等也参与了Th17的分化起始阶段[4]。

　　近年发现Th17能自分泌产生IL21来促进自身分化进程[5]。在IL21或IL21R的基因敲除小鼠模型中， 即使IL6和TGFβ同时存在也不能诱导Th17完全分化并且小鼠体内CD4+IL17+T细胞也明显减少。这表明在经典的TGFβ联合IL6模式中， IL21也是Th17完全分化的必要细胞因子。目前认为， 由新生Th17所产生的IL21需建立一个正反馈回路并依赖STAT3与IL21启动子结合来诱导Th17进一步促进自身分化， 从而增加微环境中Th17的数量[5]。作为Th17自分泌产生的细胞因子， IL21在除诱导Th17分化外是否还有其他作用有待深入研究。

　　初始CD4+T细胞分化为Th1过程中表达Tbet、 STAT1和STAT4等转录因子; 在Th3分化的过程中则表达转录因子GATA3和STAT6等。但除去这些转录因子均不影响Th17的分化， 更表明Th17是不同于Th1和Th3的独特谱系。研究发现， Th17的分化过程中特异性地表达转录因子STAT3[6]和核受体RORγt[7]。实验证实IL6诱导Th17自分泌IL21， 后者通过正反馈环诱导IL21和IL23R的表达， 同时IL21诱导STAT3表达并和IL23系统诱导RORγt表达， 进而促进IL17的产生[8]。但Kimura等[4]发现IL27或IFNγ能强烈抑制IL6和TGFβ诱导初始CD4+T细胞分化成Th17， 但只能部分抑制RORγt的表达。这可能提示在初始CD4+T细胞分化成Th17过程中RORγt是必要非充分转录因子， 它可能需要与某些配体结合或者和其他转录因子形成复合物来发挥作用。

　　综上所述， TGFβ和IL6首先启动Th17分化， 随后Th17自分泌产生IL21扩大分化规模、 活化STAT3、 诱导RORγt表达， IL23则在分化后期维持Th17稳定分化成熟(图1)。

　　图1 Th细胞亚群分化途径示意图

　　3 Th17与其他CD4+T细胞的相互关系

　　3.1 Th17与Th1和Th3 T细胞抗原受体(TCR)被激活时， 初始CD4+T细胞在IL12和INFγ诱导下向Th1分化; 在IL4诱导下向Th3分化。在分化初期， IFNγ与IL4可分别抑制Th3和Th1的分化， IL2则促进初始CD4+T细胞向Th1和Th3分化， 但三者都能抑制Th17的分化; 在分化成熟期， Th1可产生INFγ， Th3则产生IL4和IL25来抑制Th17的分化发育[1]。

　　另外， 在细胞表面分子表达谱方面， Th17与Th1和Th3也有差异。相比Th3细胞， Th17表面表达的分子与Th1更具相似性， 一些Th1的标志分子如IL18Rα、 CXCR3等都能在Th17表面检测到， 但表达的强度却与Th1细胞不同， 如CTLA1、 ICOS、 CD153等在Th17表面表达水平较Th1要高[9]。但ICOS信号通路对Th3和Th17产生IL4与IL17有正反馈作用， 这提示某些特异抗原可能通过诱导ICOS的表达变化来协同影响Th3和Th17的应答水平。

　　3.2 Th17与Treg Th17和Treg的分化相关。当只有TGFβ时， 初始CD4+T细胞被诱导分化为Treg; 当IL6和TGFβ共同存在时， 初始CD4+T细胞被诱导分化为Th17。除了分化， Treg和Th17在生物学作用方面也相互作用。一方面， 在TGFβ转基因小鼠中能检测到TGFβ的过表达和Treg分化增多。另一方面， 如果用TGFβ和IL6同时免疫接种在髓鞘少突胶质糖蛋白(myelin oligodendroglia glycoprotein， MOG)转基因小鼠， 可加重EAE[10]。而如果用MOG免疫IL6基因敲除小鼠， 在其体内能检测到大量Treg和低水平Th17， 同时EAE缓解; 耗竭其体内Treg后用MOG再次接种免疫， 可检测到Th17应答反应增强且EAE加重[10]。因此， Treg和Th17的分化相互抑制并且功能负性调节。正常情况下， TGFβ诱导初始CD4+T细胞分化为Treg; 当伴有感染或炎症时， IL6和TGFβ共同启动初始CD4+T细胞向Th17分化， 从而诱导以Th17为主的慢性炎症应答。

　　4 Th17的生物学效应和与疾病的关系

　　Th17通过产生IL17与IL17受体(IL17R)结合发挥功能。IL17家族包括6个成员: IL17A、 B、 C、 D、 IL17E和IL17F。不同细胞如γδT细胞、 NK细胞和中性粒细胞都产生IL17， Th17只产生IL17A和IL17F。IL17的主要生物学功能是促进炎性反应， 在中性粒细胞募集方面具有重要作用; IL17R则广泛分布于各种细胞表面。IL17通过增加人成纤维母细胞黏附分子ICAM1的表达， 激活靶细胞内NFκB和MAPK以及刺激上皮细胞、 内皮细胞或成纤维细胞产生IL6和IL8、 粒细胞集落刺激因子(GCSF)、 PGE2等效应分子， 参与宿主的炎症反应。此外， Th17可产生多种细胞因子， 如IL21和IL22等， 通过这些效应因子发挥其功能。

　　4.1 Th17与自身免疫 过去认为自身免疫性炎症只与IL12诱导的Th1过度应答有关。近年来发现在多种自身免疫疾病如EAE、 类风湿性关节炎的进程及靶组织中都可检测到IL17的表达[11]。IL23在Th17的分化中发挥重要作用， 是IL12家族的成员。IL23与IL12共享IL12p40， IL23R也与IL12R共享IL12Rβ1。随后人们比较观察了IL12p35和IL23p19亚单位基因敲除小鼠与自身免疫性疾病的关系。有趣的是， IL12p35基因敲除对自身免疫性疾病无明显影响， 而IL23p19基因敲除后自身免疫性炎症明显降低。这提示， 主要是IL23调控的Th17而不是IL12诱导的Th1， 介导了自身免疫性炎症进程。而Zheng等[12]也发现IL6和IL23与银屑病的慢性自身免疫性炎症进程中相关， 其中IL6或IL23可直接诱导Th17产生IL22， 同时IL23也可激活STAT3的表达， 然后以IL22为主并协同IL23共同介导银屑病进程和棘皮症发展。可见， 不是IL12/INFγ轴， 而是IL23/IL17轴在自身免疫炎症中发挥作用。

　　近年来， 针对Th17在自身免疫病治疗方面的研究也在增多。Sato等[13]发现Th17在自身免疫关节炎中起到介导T细胞激活和骨吸收的作用， IL23/IL17轴则参与了自身免疫关节炎发病的起始和骨组织破坏两个阶段， 提出Th17可作为治疗自身免疫性关节炎的靶分子。Laurence等[14]通过基因敲除和抗体阻断等方法证实IL2在体内抑制IL17产生并在体外可抑制Th17分化; 同时在阻断IL2或敲除其上游转录因子STAT5之后， 可观察到IL17表达增高。鉴于STAT3和STAT5在Th17分化中的相反作用[6]， 进一步证实了IL2是通过抑制转录因子STAT3活性和降低核受体RORγt的表达来抑制Th17分化。因此IL2有望成为新的治疗性细胞因子来治疗自身免疫性疾病。

　　4.2 Th17与感染和其他炎症性疾病 IL17是宿主抵抗特殊病原体的重要细胞因子， IL17的产生和中性粒细胞募集是宿主抵抗革兰阴性菌和真菌感染的重要因素。人们过去发现IL17R缺陷小鼠对细胞外的病原体如克雷白氏杆菌属和念珠菌属等高度易感。后又在结核分枝杆菌感染早期检测到IL17表达， 并证实在接种结核分枝杆菌疫苗后， IL23/IL17轴可在肺环境建立保护性CD4+T细胞免疫应答[15]。这些证据表明某些特殊病原体能刺激诱导保护性Th17免疫应答反应， 提示机体适应性激发Th17应答来对抗那些不能被Th1和Th3型免疫有效清除的病原体。

　　另一方面， IL17也具有促炎症因子的特性， 同时也可激活中性粒细胞促其迁移募集到炎症部位发挥免疫损伤作用。Caruso等[16]总结认为IL23/IL17轴与幽门螺杆菌相关胃炎的发病机制有关: 在幽门螺杆菌定植的胃黏膜固有层中， IL23介导了CD4+T细胞分泌IL17， IL17又刺激上皮细胞和抗原提呈细胞产生IL1、 IL6、 IL8和TNF等炎性因子， 进而激活并募集中性粒细胞迁移到炎症部位; 同时， IL17还可刺激成纤维细胞分泌基质金属蛋白酶， 这些效应分子共同引起胃黏膜炎症损伤。Zelante等[17]则发现IL23/IL17轴抑制了白色念珠菌和曲霉菌感染后的保护性Th1型细胞免疫应答， 并且， 随着Th17反应增强炎症强度也随之加剧。总之， Th17和IL17在特定的感染性疾病中起免疫保护还是损伤作用尚值得进一步研究探讨。

　　此外， Th17通过分泌效应分子如IL21、 IL22， 诱导炎症因子， 募集其他效应性细胞以及和其他基质细胞相互作用等， 参与慢性炎症进程。例如， IL21可介导以IL17高表达为特征的实验性大肠炎[18]。而其他以慢性炎症为特征的疾病如克隆氏病[19]、 银屑病[20]等的病理机制也与Th17分泌的IL22相关。最近研究还发现Th17和结肠上皮下成肌纤维细胞(colonic subepithelial myofibroblasts， SEMFs)间的相互作用在肠应激综合征(irritable bowel syndrome， IBS)和炎性肠病(inflammatory bowel disease， IBD)的发展中也起着重要作用[21]。

　　综上可见， Th17是慢性炎症微环境中重要的效应细胞， 在病原体等诱导的慢性炎症过程中发挥重要作用。可以Th17及其相关细胞因子作为靶分子来设计药物抑制炎症反应。这也为慢性炎症的防治提供了新的思路。

　　5 结语

　　在过去几年， Th1/Th3模式在被不断更新充实， 其中最重要是Th17亚型的补充。Th17在机体抗感染和炎症反应中发挥重要作用， 也与其他Th细胞的分化相关并在免疫应答调控中相互作用。深入研究Th17细胞的分化、 生理和病理功能以及调控机制， 有助于我们对T细胞免疫应答机制的理解和认识， 对疫苗的设计、 感染和自身免疫病等疾病的研究也具有理论和实际意义。

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