Th9细胞: 一种新型效应性CD4+T细胞亚群

【摘要】 长期以来， 人们认为IL9是Th3类细胞因子， 作用于多种炎症细胞和组织细胞， 在对抗寄生虫感染和诱导变应性疾病， 尤其是过敏性哮喘中发挥着重要的作用。近来研究发现， 机体内存可能在着一群新型的不同于已知的Th1、 Th3及Th17的CD4+ Th细胞亚群， 具有分泌IL9和IL10的能力， 有学者称之为“Th9”细胞。由于IL9主要由Th9细胞分泌， 这就需要对原本归于Th3类的生理或病理改变机制进行重新探讨， 以阐明Th9细胞在细胞免疫中的作用。现就Th9细胞的生物学功能及与相关疾病的关系进行简要综述。

【关键词】 CD4+ T细胞; Th9细胞; IL9; 免疫调节

在不同的CD4+ Th细胞亚群中， Th3型免疫应答在抗寄生虫感染免疫中起着重要的作用。而Th3型免疫反应失调会诱导变应性疾病的发生， 如过敏反应、 哮喘等[1]。Th3表达的细胞因子(如IL4、 IL5、 IL9及IL13)在其免疫应答过程中发挥重要作用。近年来， 人们对IL9在Th3型免疫应答中作用给与了更多的关注。过去人们一直认为IL9属于Th3类细胞因子， 可作用于多种炎症细胞和组织细胞， 在对抗寄生虫感染和诱导过敏性疾病， 尤其是过敏性哮喘中发挥着重要的作用[2]。最近， 在Nature Immunology上先后登载了两篇独立鉴定出“Th9”细胞(即分泌IL9的Th细胞)的文章[3， 4]， 可能为已有的Th细胞亚群， 包括辅助性T细胞1型(T helper cell1， Th1)、 2型(Th3)， 辅助性17细胞(Th17)和调节性T细胞(regulatory T cells， Treg)又添新成员。毋庸置疑， Th9这一可能的新亚群的发现， 将会影响对Th3细胞本质的认识， 这就需要对原本归于Th3类的生理或病理改变机制进行重新探讨， 以阐明Th9细胞在细胞免疫中的作用。现就IL9/IL9R系统、 IL9的生物学功能及其与疾病的关系进行阐述， 并对最新发现的Th9细胞做一简要综述。

　　1 IL9/IL9R的构成及基因结构

　　IL9是一种相对分子质量(Mr)为14 000的糖蛋白， 成熟的IL9由144个氨基酸和一段18个氨基酸的信号肽组成。人和鼠的IL9在核酸水平上的同源性为69%， 而在蛋白水平上为55%[5]。人类的IL9基因位于第5号染色体长臂上的Th3的细胞因子基因簇上(5q3135)[6]， 而鼠的IL9基因位于第13号染色体上。人和鼠的IL9基因有着类似的基因构成， 长约4 kb， 包括5个外显子和4个内含子[5]。人和鼠的IL9基因的启动子区域包含了激活蛋白AP1和转录因子AP2特异性的结合序列。此外， 在5′端的启动子区域还发现了一段IFN调节因子1的结合区域， 而对于这一段序列的功能意义尚不十分清楚， 仍需进一步探讨。

　　IL9R是红细胞生成素受体超家族中的一员， 由一条α链(IL9Rα)和一条γ链(γc)组成。人IL9R基因主要集中于Xq 和Yq染色体长臂上的拟常染色体区域， 靠近端粒处[7， 8]。基因长约17 kb， 由11个外显子和10个内含子组成。鼠IL9R基因位于第11号染色体上。尽管在基因序列的5′端区域没有TATA盒， 但是AP1、 AP2、 AP3和NFκB可能的结合序列都已检测到， 这就表明了它们对IL9R表达的转录调控。IL9通过和IL9R结合而介导的信号转导是依赖JAK/STAT途径的。Jak1和IL9R相连， 信号转导转录激活子1(signal transducer and activator of transcription 1， STAT1)、 STAT3、 STAT5参与其中[9]。

　　2 IL9的生物学功能

　　IL9可作用于不同的炎症细胞和组织细胞， 产生不同的生物学效应。IL9既是一种T细胞生长因子， 又可直接作用于B细胞(可能为B1亚群)， 在Ig合成的调控中发挥重要的作用; 它可通过抑制嗜酸性粒细胞的凋亡和促进IL5介导的嗜酸性粒细胞前体的成熟来增加组织中的嗜酸性粒细胞[10]; 另外， IL9能增加肥大细胞表面FcεRIα的表达和产生炎症介质的量， 使得肥大细胞对变应原作出反应[11]; 除此之外， IL9还可诱导哮喘病人的中性粒细胞产生和释放IL8[12]， 参与中性粒细胞引起的炎症反应。对于组织细胞而言， IL9刺激上皮细胞而导致嗜酸性粒细胞和T淋巴细胞的浸润[13]， 诱导上皮细胞表达产生粘蛋白， 在炎症的发生中有一定的作用[14]; 同时， IL9还可作用于平滑肌细胞， 通过促进嗜酸性粒细胞趋化因子的释放来增加平滑肌细胞招募嗜酸性粒细胞的数量， 通过促进IL8的释放来招募更多的中性粒细胞， 从而在炎症的发生发展中起了重要的作用[15]。

　　3 IL9与疾病的关系

　　(1) 寄生虫感染: IL9在对抗寄生虫感染中起着重要的作用。有研究指出， IL9可增强机体对抗鼠鞭虫感染的抵抗力。在这项研究中， IL9在免疫应答初期就表达产生， IL9的增高使得肠内肥大细胞增生， IgE、 IgG1量的升高， 并促进鞭虫从肠内排除。另外， 大量研究结果显示， 对于不同种类的肠道线虫的感染， IL9的重要性及其贡献程度是不一样的。但目前对于IL9具体的作用机制尚不十分清楚， 仍需进一步探讨。(2) 哮喘: 大量研究表明， IL9和支气管哮喘有关[6]。在哮喘病人体内， IL9作用于炎症细胞和组织细胞， 使淋巴细胞、 嗜酸性粒细胞、 肥大细胞的量增多， 提高了IgE的分泌量， 增强了肥大细胞对变应原的反应， 诱导粘蛋白的表达， 并促进炎症细胞分泌一些细胞因子参与炎症反应。随着研究的进一步发展， 还认为IL9在AHR和哮喘表型中起了重要的作用， 甚至认为IL9可作为哮喘活动期的标志。鉴于IL9在变应性炎症中的作用， 通过阻断IL9可能会成为治疗变应性疾病的一种途径。

　　4 CD4+ Th细胞新亚群: Th9细胞

　　最新研究发现， IL9主要是由一群新的CD4+ Th细胞所分泌的， 由于此群细胞不同于Th1、 Th3、 Th17和Treg细胞， 有学者称之为Th9细胞[3](图1)。下面就该群细胞的诱导分化及免疫调节效应进行阐述。

　　图1 CD4+ T细胞亚群及分化示意图

　　4.1 Th9细胞的诱导产生和分化 Th9细胞是一种新型的CD4+ 效应T细胞， 那么如何诱导其产生和分化呢?据研究发现， Th9细胞可由IL4联合TGFβ刺激CD4+初始T细胞而产生， 也可由TGFβ作用于Th3细胞， 由Th3转分化而来[3]。研究者发现， 加入抗CD3、 抗CD28 mAb后， CD4+初始T细胞在IL4和TGFβ存在的条件下， 可“优先”出现一群产IL9的T细胞， 若在此诱导条件下再加入IL9， 可使IL9mRNA的表达量进一步升高， 这表明了IL9自分泌正反馈机制的存在。进一步研究发现， 将CD4+初始T细胞分别置于Th1、 Th3、 Th17或iTreg细胞的诱导条件下培养， 并没有IL9的产生， 而在Th9细胞诱导条件下(即IL4+TGFβ)， IL9的产生明显上升， 尽管有一小部分细胞表达FoxP3、 IL4或IL17， 但是没有IL9和这些标志的双阳性细胞。另外， 这群分泌IL9的细胞群体不表达已知的T细胞亚群分化发育所需的转录因子， 包括Tbet、 GATA3、 Foxp3以及 RORγt。这些研究结果均说明了这群产IL9的T细胞是不同于其他Th细胞亚群的， 可能为一群新的Th细胞亚群。

　　为了证明这群分泌IL9的Th细胞的产生依赖TGFβ和IL4， 研究者采用分离自缺失TGFβRⅡ小鼠(“CD4dn TGFβRⅡ”小鼠)和STAT6-/-小鼠的CD4+初始T细胞， 分别在IL4联合TGFβ的诱导条件下培养， 均不能产生IL9， 这就进一步说明了这群分泌IL9的Th细胞的产生依赖TGFβ和IL4。这是由于CD4dn TGFβRⅡ小鼠和STAT6-/-小鼠分别失去了对TGFβ和IL4的反应性。尽管上述这些资料显示可能存在着这样一群Th9细胞亚群， 但是至今仍未鉴定出能够促进CD4+初始T细胞分化为这一亚群的特有的转录因子。所以这种想法目前还只是一种推测。

　　除了上述这种观点， 研究者进一步研究发现TGFβ可使Th3细胞转分化为Th9细胞。他们将携带IL4GFP报告基因小鼠的CD4+初始T细胞在Th3诱导条件下培养， 根据IL4和GATA3分选出Th3后， 发现这些Th3表达IL5， IL10， IL13， 但不表达IL9。再将这些Th细胞分别于Th1诱导条件(IL12)、 Th3诱导条件(IL4+抗TGFβ)和Th9诱导条件下(TGFβ)培养后发现， Th3在Th1诱导条件下并未转化为Th1， 这群细胞仍表达IL4和GATA3， 几乎没有Tbet。而Th3在TGFβ培养条件下， Th3的细胞因子(IL4， IL5， IL13)和GATA3的表达缺失， 取而代之的是IL9的表达上升。从而说明了TGFβ可使Th3细胞转分化为Th9细胞。而唯一和Th3有关的细胞因子且继续表达的是IL10， 但IL10不是Th3所特有的， 在特定的条件下， Th1和Th17细胞亦可表达[16]。IL10被认为可以促进IL9的产生， 但是封闭IL10R并未对IL9的表达产生负面的影响。一般认为GATA3参与IL10的转录调节， 但在Th9细胞中并未测及GATA3， 所以不管Th9细胞是从初始T细胞分化而来， 还是从Th3转分化而来， 我们并不清楚是否在其中某一阶段需要GATA3的参与[3]。而有人认为， Th9细胞虽然产生IL10， 但未见GATA3， 可能是由于TGFβ的存在抵抗了GATA3的产生[4]。

　　4.2 Th9细胞的免疫调节效应 目前研究表明， Th9细胞可能在抗寄生虫免疫和过敏性疾病中起着重要的作用。其发挥免疫调节作用的主要效应因子是IL9。在对抗肠道寄生虫的免疫中， Th9细胞通过分泌IL9， 使得肠内肥大细胞增殖， IgE、 IgG1量的升高， 刺激肠道肌肉的收缩， 从而促进蠕虫从肠内排除。而对于过敏性疾病， 尤其是过敏性哮喘， 由Th9细胞分泌的大量的IL9作用于不同的炎症细胞， 如淋巴细胞、 嗜酸性粒细胞、 肥大细胞、 中性粒细胞， 使得炎症细胞的数量上升并分泌一些炎症介质， 促进炎症的发生。IL9除了作用于炎症细胞外， 还可以作用于组织细胞， 如平滑肌细胞和气道上皮细胞， 从而分泌促炎因子并出现大量的杯状细胞， 分泌大量的黏液， 在气道高反应性的发生发展中起了一定的作用。

　　Th9细胞除了IL9这个效应因子外， 还分泌IL10。鉴于认为IL10是一种有效的抗炎因子， 并能够抑制Th1、 Th3、 Th17介导的免疫应答[17]， 研究者对这群TGFβ和IL4诱导产生的IL9+IL10+T的功能进行检测。通过将IL9+IL10+T细胞转入RAG1缺乏的小鼠体内， 发现可诱导肠炎的发生; 若将这群细胞和CD45RBhiCD4+的效应T细胞一起转入小鼠体内， 不仅不能阻止疾病的发展， 反而会诱导产生外周神经炎， 这是单单仅有CD45RBhiCD4+的效应T细胞所不能诱导产生的。这就说明了IL9+IL10+T细胞不但没有抑制炎症发生的作用， 反而能够促进组织炎症的发展， 至于是IL9或IL10， 还是两者均参与诱导组织炎症尚不清楚。但是在促炎作用中， IL9绝对是关键。同时在其他效应T细胞表面发现了IL9R， IL9可作用于效应性T细胞， 作为其他效应T细胞的生长和分化因子， 从而导致更严重的组织炎症。而对于以前认为的产IL10的T细胞是抑制功能的T细胞的说法应该重新加以认识， 是促炎还是抑制T细胞应答取决于T细胞产生IL10时的具体环境和背景[4]。

　　5 结语

　　目前认为， Th9细胞在抗寄生虫免疫和变应性炎症中起着重要的作用。此外， 还发现Th9细胞不但不会抑制效应性T细胞的增殖， 而且还有促进炎症发生的作用。而关于Th9细胞， 还有许多有待解决的问题。如它的特异性的转录因子; Th9细胞是否确实可由初始CD4+ T直接分化发育而来; Th9细胞在一定的条件下是否可以逆转化为Th3亚群等等这些问题， 均需要我们进行更深入的研究和探讨。

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