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Th17细胞

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辅助性T 细胞17(T helper cell 17, Th17)是一种新发现的能够分泌白介素17(interleukin 17, IL-17)的T 细胞亚群,在自身免疫性疾病和机体防御反应中具有重要的意义。β 转化生长因子 (transforming growth factor b, TGF-β)、IL-6、IL-23 和IL-21 在Th17 细胞的分化形成过程中起着积极的促进作用,而γ 干扰素 (interferon γ, IFN-γ)、IL-4、细胞因子信号传送阻抑蛋白3(suppressor of cytokine signaling 3, Socs3)和IL-2则抑制它的分化。

Th17是由TH0细胞在IL6和IL23的刺激下分化而成的辅助性T细胞,主要分泌IL17、IL22等促炎症因子,RORγ是其重要的转录因子。TH17细胞在自身免疫中起重要的作用。

TH17辅助细胞主要为对抗细胞外细菌及霉菌的免疫反应,其主要为白介素6(IL-6)及TGFβ所驱动诱发,其主要的执行的细胞因子是白介素1(IL1)白介素6(IL-6)以及TNF-α,其最重要的执行细胞为嗜中性粒细胞(Neutrophil)另外还有产生IgG/IgA/IgM的B细胞以及分泌IL-17的CD4 T细胞等、其主要的转录因子为STAT3 另外还有RORγ等等 。CD4 T细胞分泌的IL-17&TNF-α会活化嗜中性粒细胞,使其能够吞噬并消化掉细胞外细菌及霉菌,另外IL6等也会活化补体反应而直接杀死细胞外细菌及霉菌,TH17免疫反应对应的是第三型自体免疫疾病(Type3 Immune complex & complement hypersensitivity)也就是过分的TH17激活将会导致嗜中性粒细胞自体免疫疾病比如类风湿性关节炎或Arthus反应等都属此类。

Th17细胞的主要效应因子是IL-17。近年来发现IL-17 是T 细胞来源细胞因子,该家族包括6 个成员的配体(IL-17A~IL-17F)和5个受体(IL-17RA~IL-17RD和SEF)[3]。IL-17 是一种主要由活化的T 细胞产生的致炎细胞因子,可以促进T 细胞的激活和刺激上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞产生多种细胞因子如IL-6、IL-8、粒细胞- 巨噬细胞刺激因子(GM-CSF)和化学增活素及细胞黏附分子1(cellular adhesion molecule 1,CAM-1),从而导致炎症的产生[4]。IL-17 是T 细胞诱导的炎症反应的早期启动因子,可以通过促进释放前炎性细胞因子来放大炎症反应。IL-17 与受体结合后,可通过MAP 激酶途径和核转录因子kB(nuclearfactor kB,NF-kB)途径发挥其生物学作用[5]。Th17细胞能够分泌产生IL-17A、IL-17F、IL-6以及a肿瘤坏死因子(tumor necrosis factora, TNF-a)等,这些细胞因子可以集体动员、募集及活化中性粒细胞[6]。Th17细胞产生的IL-17能有效地介导中性粒细胞动员的兴奋过程,从而有效地介导了组织的炎症反应。

初始CD4+T 细胞接受抗原刺激后,在不同的条件下可分化成不同亚型的T 细胞,执行不同的功能。其分化方向受抗原的性质、局部环境中的激素及细胞因子等多种因素的调控,其中细胞因子的种类和细胞因子之间的平衡对T h 细胞的分化具有重要的调节作用。初始C D 4 +T 细胞在I L - 1 2 和g 干扰素(interferong, IFN-γ)的诱导下分化为Th1细胞,分泌IFN-γ,参与细胞介导的免疫应答;在IL-4 的诱导下分化为Th2细胞,分泌IL-4、IL-5和IL-13,参与体液免疫应答;在b 转化生长因子(transforming growthfactorb, TGF-β)单独诱导下分化为Treg细胞,分泌TGF-β,参与免疫调节;在TGF-β 和IL-6 的共同诱导下分化为Th17,分泌IL-6和IL-17,参与炎症反应和自身免疫性疾病。在此过程中,T 细胞上的相关受体分子及转录子都发挥着重要的作用。Th1、Th2 和Treg 的发育和分化分别受转录因子T-bet、GATA-3和Foxp3 等的特异性调控[7]。Langrish等[8]研究发现了IL-12家族的新成员IL-23,它与IL-12有着共同的P40亚单位,但是,IL-12二聚体由IL-12P40和IL-12P35组成,而IL-23由IL-12P40和IL-23P19 组成。进一步研究发现,在IL-23缺陷型小鼠中几乎没有Th17 细胞产生,IL-23 缺乏不影响Th17 细胞的正常产生,却使其不能扩展和存活。因此IL-23 不是Th17 分化的必需因子,却Th17 细胞存活、繁殖的重要因子。在诱导Treg 细胞和Th17 细胞分化的过程中,TGF-β 起着重要的作用。在TGF-β 单独的作用下,活化的初始CD4+T 细胞分化为Foxp3+Treg 细胞,而在TGF-β 和IL-6 的共同诱导下分化为Th17 细胞,由此说明IL-6抑制了Foxp3+Treg细胞的分化。Veldhoen等[2]将CD25+CD4+T 细胞、初始T 细胞和树突状细胞共同培养。在IL-6 存在时,初始T 细胞可以有效分化为Th17 细胞,且具有TGF-β1 依赖性;而在诱导的过程中加入抗IL-6 中和抗体则可促进Foxp3+Treg 细胞的分化。当机体处在稳定状态下或没有炎症损伤的情况下,免疫系统产生的TGF-β1 抑制着效应T 细胞的增殖,诱导Treg 细胞表达,从而维持机体的免疫耐受;但当存在感染或炎症时,急性期蛋白IL-6 大量产生,抑制了Treg 细胞表达,与TGF-β1 共同诱导Th17 细胞的分化,从而介导机体的前炎症反应[9]

国外学者研究发现[10],在T细胞受体刺激初始CD4+T 细胞激活时,给予IL-23 可以诱导IL-17 产生。IL-23 与其受体结合后可激活JAK-STAT 信号途径,引起Jak2、Tyk2 磷酸化,促进信号转导转录激活子1(signal transducer and activator of transcription 1,STAT1)、STAT3、STAT4 和STAT5 磷酸化[11]。STAT3 是IL-23重要的信号转导分子,当STAT3缺陷时,IL-23则失去了诱导IL-17 的作用。IL-23 可以介导STAT3 的磷酸化过程,使STAT3 激活从而促进IL-17 的分泌[12]。近期研究发现[2],CD4+CD25+Treg 细胞能抑制T细胞产生IL-2和IFN-γ,明显促进IL-17的产生,当加入抗TGF-β 中和性抗体时,可抑制IL-17 的产生。实验结果表明,TGF-β在诱导初始T 细胞分化成Th17细胞中起着极其重要的作用。在TGF-β 基因敲除的小鼠中CD4+T 细胞产生IL-17 的能力明显下降,而TGF-β 转基因小鼠的CD4+T 细胞产生IL-17 的能力明显增强。IL-6缺陷时也可明显抑制Th17细胞的分化。最近研究发现[13],孤独核受体gt (Orphan nuclearreceptor gamma t, RORgt)是控制Th17细胞分化的关键的转录因子,RORgt 诱导编码IL-17 和IL-17F 细胞因子基因的表达,TGF-β 和IL-6 可通过诱导大量的RORgt 表达进而启动RORgt 信号转导通路,从而促进Th17 细胞的分化。Yang 等[14]还发现,TGF-β 和IL-6可共同诱导RORa 的表达,此过程依赖于STAT3。过高表达的RORa可通过诱导IL-17 和IL-17F 基因中的保守非编码序列2(conserved noncoding sequence 2,CNS2)来促进Th17 细胞的分化,而RORa 缺陷时则可导致体内外IL-17 明显减少。RORgt 和RORa 可协同促进Th17 细胞的表达。Bettelli等[15]发现,在IL-6缺陷的条件下,TGF-β和IL-21 共存也可促进CD4+T 细胞分化为Th17 细胞,并释放IL-21。进一步研究发现,在Th1、Th2细胞中,IL-21 较低水平表达,而在Th17 细胞中IL-21 则高水平表达。炎症反应时体内IL-21 增多,可通过正反馈回路来进一步促进Th17 细胞的分化,在此过程中则需要RORgt 的表达和IL-23 受体的增量调节。另外,IL-1β 和TNF-α也可以促进TGF-β 和IL-6对Th17 细胞分化的诱导,但是却不能取代其中的任何一种细胞因子[16]。

Park等[9]发现,在诱导过程中加入IFN-γ 的特异性抗体阻断IFN-γ 的作用后,CD4+T 细胞可以在IL-23的诱导下分化产生高水平的Th17。加入IL-4 的特异性抗体阻断IL-4 的作用后,也可产生高水平的Th17 细胞亚群。而将IFN-γ 和IL-4 同时用其相应的特异性抗体阻断后,Th17 亚群细胞的分化则明显增加。已有研究发现[17],IFN-γ 可以通过抑制TGF-β下游信号转导因子Smad3 磷酸化,从而阻断Smad3 对TGF-β 受体的作用,进而干扰TGF-β 诱导Th17 细胞分化的过程。Chen 等[12]发现,细胞因子信号蛋白抑制分子3(Suppressor of cytokine signaling proteins, Socs3)是细胞因子依赖性的STAT3 磷酸化的重要调控因子,即使在TGF-β、IL-6和IL-23同时存在的情况下,Socs3也可以抑制Th17 细胞的分化,Socs3 缺乏时,则可诱导更多的Th17 细胞,并伴随STAT3 高磷酸化。Socs3对IL-23 介导的STAT3 磷酸化起着负调节作用,进而抑制Th17 细胞的产生与分化。最近研究发现[18],IL-2 是Th17 细胞分化的抑制因素,IL-2缺陷小鼠IL-17的表达增强,加入IL-2则使RORgt 的表达及Th17 的分化受到抑制。进一步研究发现,IL-2 抑制Th17 分化的机制需要STAT5 参与,IL-2 优先活化STAT5,与STAT3 活化RORgt,促进Th17 分化的功能相反,STAT5 可能通过抑制RORgt的活性来抑制Th17 细胞的分化。

Th17 细胞是一类产生IL-17 的Th 细胞亚群,与许多炎症反应和自身免疫性疾病的发生和发展有关。大量研究表明,I L - 1 7 与实验性自身免疫性脑炎(EAE)、哮喘、类风湿性关节炎(RA)等自身免疫性疾病明显相关。已有研究发现[8],被致病抗原髓鞘蛋白(PLP)致敏的CD4+T 细胞经IL-23 刺激后可产生大量的IL-17,将这些产生IL-17的细胞被动地转移给小鼠后可引发严重的EAE,给予抗IL-17 中和性抗体可以部分抑制EAE 的发生。Komiyama 等在实验性自身免疫性脑炎的小鼠模型中,IL-17 mRNA 基因水平和蛋白质水平均升高。

IL-17是一种具有强大的招募中性粒细胞功能的前炎性细胞因子,能够促进多种细胞释放炎性因子,它可以促使气道黏液腺分泌大量黏液,增加气道的高反应性,从而在哮喘气道重塑的过程中发挥重要的作用。小鼠经卵白蛋白(ovalbumin, OVA)致敏激发后肺组织IL-17 mRNA 早期升高,并伴有明显的中性粒细胞的浸润,给予IL-17 抗体后中性粒细胞的浸润明显减少,效果与地塞米松相当[19]。Bullens 等认为哮喘的加重过程中,Th17 细胞通过产生大量的IL-17,招募中性粒细胞和诱导趋化因子CXCL8(IL-8)的产生,引起气道的高反应性,在气道重塑中发挥重要作用。