Th17/Treg细胞平衡与类风湿关节炎的研究新进展

索 欣(综述)，李鸿斌(审校)

(1.内蒙古医科大学内科学风湿免疫专业，呼和浩特 010059； 2.内蒙古医科大学附属医院风湿免疫科，呼和浩特 010050)

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是一种不明原因的多系统性自身免疫性疾病，以关节滑膜炎、血管翳及对称性、破坏性的关节病变为主要特征，有较高致残率、病死率。其发病机制是由于机体对自身抗原外周免疫耐受失衡，导致自身反应性效应细胞异常扩增而引发的组织特异性炎性反应，其中CD4+T细胞参与关节炎性反应的多个方面。CD4+的T细胞根据其功能不同分为辅助性T细胞(helper T cells，Th)1、Th2、Th17和Treg四个细胞亚群。既往研究认为，在RA发病过程中，Th1细胞作为激活的促炎性效应细胞诱发关节的炎性反应[1]。然而,随着研究的不断深入，发现Th17/Treg细胞失衡在RA的发病中有重要的作用。

1 Th17细胞

Th17细胞是2005年发现的一类新型的CD4+细胞亚群，以具有分化白细胞介素(interleukin,IL)23依赖性，产生IL-17，而不产生干扰素γ为特征。Th17细胞的整个分化和存活过程需要三个阶段：①诱导分化阶段。是由IL-6和转化生长因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)这两个有相反作用的细胞因子共同作用启动的。其中TGF-β被认为是启动的关键因子[2]，通过诱导叉头状转录因子p3(forkhead transcription factor p3,Foxp3)表达产生Treg来发挥对自身免疫病的抑制和在组织损伤中的保护功能[3]。②扩增阶段。由IL-21介导，新生成的Th17细胞可分泌IL-21,IL-21又可促进Th17的增殖，同时又是Th17细胞的放大信号，对Th17细胞的分化起正反馈作用[4]。③存活阶段。由IL-23介导，IL-23不是Th17细胞分化必需因子，但它是Th17细胞重要的存活因子。IL-23可以诱导Th17细胞发育并促进IL-17、IL-6、IL-1β和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等炎性因子分泌为主的慢性炎症发生。其主要通过激活信号转导和转录激活因子3促进Th17细胞的产生[5]。

成熟的Th17细胞可以分泌多种细胞因子，最具特征性的是IL-17。IL-17具有促进中性粒细胞分化、成熟和活化，刺激单核细胞和成纤维细胞活化，增加这些细胞产生细胞因子(主要是促炎细胞因子)并与TNF结合及活化树突状细胞的能力。另外，IL-17可以加强CD4+T细胞产生IL-2的能力，同时加强T细胞及Treg细胞的增殖。而IL-17主要由Th17细胞产生，除IL-17外Th17还分泌IL-22、IL-21、IL-6、TNF-α和IL-26等多种细胞因子，它们均参与自身免疫应答。

Th17细胞及其细胞因子在RA发病机制中的作用已在RA鼠模型及人体都得到证实，在正常的鼠膝关节腔内注入IL-17后导致大量的炎性细胞浸润，软骨降解及骨破坏，相反，抑制IL-17后则保护软骨，抑制滑膜炎[6]。Th17及IL-17可以上调IL-6、TNF、IL-1β、一氧化氮和前列腺素E2等炎性因子水平，并与其起到协同作用，促进炎症的产生及发展。Th17细胞表达核因子κB受体活化因子配体和TNF，两者作用于破骨细胞的前体，使破骨细胞分化成熟，IL-17A诱导核因子κB受体活化因子配体表达，借助于成纤维细胞和破骨细胞间接地促进骨侵蚀[7]。同时，活化滑膜巨噬细胞分泌已确定的破骨细胞生成因子TNF和IL-1β[8]。

2 Treg细胞

CD4+CD25+Treg细胞是在20世纪90年代中期由Sakaguchi等[9]首先证实在体内存在着一类具有免疫抑制作用的T淋巴细胞亚群，初始的T细胞在TGF-β的诱导下向Treg细胞分化，表达特异性转录因子Foxp3，其能够分泌IL-4、IL-10和TGF-β。

根据Treg细胞的来源和分化的不同其分为三大类:①天然Treg。此类细胞主要由未成熟的T淋巴细胞在胸腺发育过程中产生，表型为CD4+CD25+Foxp3+，它们通过细胞间的接触来抑制自身反应性T细胞应答。②获得性Treg。在外周有抗原刺激或免疫抑制因子(如IL-10)诱导下，由成熟CD4+CD25+T细胞分化而来，成为获得性Treg。这部分Treg主要在微生物感染和免疫移植过程中起作用，且有利于肿瘤生长，但其抑制功能较胸腺来源的CD4+CD25+T细胞弱。③其他调节性Treg。除CD4+调节T细胞外，在CD8+T细胞中也存在一群CD8+调节T细胞,对自身反应性CD4+T细胞具有抑制活性，并可抑制移植排斥反应[10]。

外周血Treg细胞数量与RA病情活动性评分28呈负相关[11-12]。关于RA外周血天然Treg数量研究结果有三种观点：①RA患者外周循环天然Treg和正常人没有差别；②外周循环天然Treg细胞数量增加，研究发现，活动性RA患者外周血中天然Treg细胞数量升高，但是在使用甲氨蝶呤、皮质类固醇激素及TNF治疗中并未发现；③天然Treg细胞数量不仅减少了，而且存在着功能上的缺陷，不能有效地抑制外周血中的效应T细胞[13-15]。而使用氨甲蝶呤+TNF抑制剂(依那西普[16]或英夫利息单抗[17]或阿达木单抗[18])，以及细胞毒T细胞抗原4(阿巴西普[19])治疗有效的RA患者天然Treg细胞数量显著增高并制效应T细胞增殖和TNF-α、干扰素 γ功能的改善，而无效者并无明显上述变化。对于外周血Treg的结果差异可以被解释为疾病的发展阶段不同，活动期天然Treg被召集到炎症部位的关节滑液中，当炎症控制后其回到外周血中。另一方面，关节滑液中的效应T细胞对Treg的敏感性较正常对照低[20]，也可能正是由于这种低敏感性，使得Treg无法正常发挥对效应T细胞的抑制功能，从而产生RA。

3 Th17/Treg细胞平衡的调节

Th17细胞和Treg细胞表面的大部分趋化受体均相同，Th17细胞与Treg细胞在许多组织中均同时存在[21]，与Th17细胞介导的炎性反应及自身免疫性疾病功能相反，Treg细胞具有抗炎性反应和维持自身免疫耐受的功能，两者的动态平衡与机体发生适当的免疫应答密切相关。如前所述，Treg细胞和Th17细胞的分化均依赖于TGF-β，在TGF-β的单独作用下，活化的初始CD+T细胞分化为具有抑制作用的Treg细胞，而在TGF-β和IL-6的共同作用下活化使信号转导和转录因子3类视黄醇相关孤儿受体γ的mRNA表达，从而初始CD+T细胞分化为促炎的Th17细胞。当机体处在稳定状态或者没有炎症损伤的情况下，免疫系统产生的TGF-β抑制效应T细胞的增殖，诱导Treg细胞产生，从而维持机体的免疫耐受，但当存在感染或炎症时，IL-6大量产生，抑制Treg细胞的增殖，与TGF-β共同诱导Th17的细胞分化，从而促进炎症发生。总之，Th17细胞与Treg的细胞分化呈互相抑制关系[22]。

4 Th17/Treg细胞失衡与RA

Th17细胞及Treg细胞在自身免疫性疾病发生、发展中的作用是近年来免疫学研究的一大热点，Th17与Treg细胞的生物学作用相互拮抗形成动态平衡，这种平衡对维持正常免疫应答，防止发生自身免疫具有重要意义。在RA患者中，众多研究都显示患者外周血中Th17细胞及其分泌的细胞因子较正常人显著升高。Niu等[13]发现与正常人相比，RA患者外周血中Th17细胞及其细胞因子IL-17、IL-23、IL-6、TNF-α明显升高，同时Treg细胞及其细胞因子TNF-β显著降低，提示Th17/Treg细胞的失衡参与RA的发病。Lina等[16]对40例活动期RA患者进行了12周的研究观察，其中20例仅给予甲氨蝶呤治疗，20例给予依那西普联合甲氨蝶呤治疗，10例正常人作为正常对照，结果显示，治疗前与正常对照组比较RA患者外周血中Th17细胞显著升高，同时Treg细胞显著降低，Th17/Treg细胞比率升高；治疗12周后，两组患者Th17/Treg细胞比率均显著减小，并且在联合治疗组中Th17/Treg细胞比率与疾病活动度有明显的相关性，Th17/Treg细胞比率与TGF-β呈正相关，与IL-6呈负相关，提示Treg细胞在维持免疫稳态中起重要作用，Th17细胞分化增多而Treg细胞减少，导致RA的发生，抗类风湿治疗后恢复了Th17细胞/Treg的细胞平衡，从而达到治疗的目的。

5 基于调控Th17/Treg的RA治疗进展

5.1下调Th7细胞对RA的治疗进展 由于Th17细胞的高表达是导致RA的因素，抗IL-17A和IL-17RA抗体治疗自身免疫疾病目前已处于临床试验阶段。国外进行了一项关于LY2439821(一种抗IL-17抗体)的随机、双盲、安慰剂对照研究证实，LY2439821联合改善病情的抗风湿药物治疗RA对改善RA患者症状及体征有明显效果，且未发现明显的剂量相关的不良反应[23]。最近，有学者对另一种单克隆抗体IAIN457(商品名：secukinumab)治疗RA进行了研究，与安慰剂组比较，AIN457组可以很快起效，并能持久降低超敏C反应蛋白水平[24]。以上实验表明，IL-17是促使RA发病的关键因素，同时也进一步证实了下调Th17细胞可作为治疗RA的新途径。尽管在临床试验中看到满意的效果，但其不良反应还需长期观察。

5.2上调Treg细胞治疗RA的进展 基于CD4+CD25+Treg细胞在RA的发生与病情转归等过程中所发挥的作用，近年来，国内外学者主要通过关节炎动物模型从以下几方面探求新的治疗方法。

5.2.1直接利用Treg细胞对RA的治疗 Gonzalez-Rey 等[25]给予胶原诱导性关节炎(collagen-induced arthritis，CIA)大鼠血管活性肠肽后，检测Treg数量、亚型及其抑制自身免疫反应的能力，结果发现给予CIA大鼠血管活性肠肽后，其外周血及关节腔内CD4+CD25+Treg细胞数量增加，并且发挥更强的免疫抑制作用，对关节炎有明显的改善作用，并在CIA诱导前清除Treg细胞可加快疾病发生，而输注Treg细胞可明显改善CIA。关于血管活性肠肽，研究表明其是通过调节Th1/Th2平衡和上调Treg细胞来抑制致病性T细胞的活性，从而保护和缓解CIA[26]。Wright等[27]报道，将抗原特异性Treg细胞(通过反转录病毒的T细胞转基因技术产生的纯化CD4+CD25+Treg细胞)输注给抗原诱导的关节炎模型鼠，导致Th17细胞减少，并且显著改善了鼠关节炎骨破坏。

5.2.2上调Foxp3的表达对RA的治疗 Foxp3是与Treg的调节功能密切相关的特异性转录因子，有研究表明，高表达Foxp3的转基因小鼠Treg数量明显增加；Foxp3使小鼠活化的CD4+T细胞增多，却缺乏独立的CD4+CD25+Treg，因而导致自身免疫性疾病的发生。Ohata等[28]应用转基因技术将Foxp3基因转接到CD3活化的CD4细胞，转导Foxp3的T细胞与Ⅱ型胶原或卵蛋白刺激的树突状细胞共同孵育，根据Foxp3表达水平将孵育细胞分组，并输注到大鼠体内观察是否抑制CIA，结果发现Ⅱ型胶原免疫组中转导Foxp3的T细胞显著抑制CIA，同时可见Ⅱ型胶原抗体生成减少，在Ⅱ型胶原特异性T细胞中Foxp3表达的升高提高了对CIA的抑制作用，提示高表达Foxp3的转基因T细胞可能成为Treg细胞治疗的新方法。

5.2.3改善微环境对RA的治疗 Treg细胞的分化及其作用发挥受众多细胞因子调控，近来有应用抗原选择性的活化细胞外信号调节激酶活化因子诱导树突状细胞分泌TGF-β,进一步使Treg细胞分化，结果抗原特异性Treg细胞显著抑制了关节炎[29]。另外，临床上所选用的治疗药物，如TNF-α拮抗剂、糖皮质激素、甲氨蝶呤等也是通过改善炎症环境，间接地影响Treg细胞的数量及功能。

6 结 语

随着对Th17及Treg细胞作用机制研究的不断深入，越来越多的实验数据证明，Th17/Treg细胞对RA发病及转归起到举足轻重的作用，因此寻找Th17/Treg的细胞平衡也成为探索治疗RA的新的靶点。当然，对目前的研究成果还有待更多的动物实验及临床试验验证，相信在不久的将来以这种新靶点为导向的治疗方法会受益于广大RA患者。

[1] Boissier MC,Assier E,Falgarone G,etal.Shifting the imbalance from Th1/Th2 to Th17/treg:the changing rheumatoid arthritis paradigm[J].Joint Bone Spine，2008，75(4):373-375.

[2] Yang L,Anderson DE,Beacher-Allan C,etal.IL-21 and TGF-βare required for differentiation of human Th17 cells[J].Nature,2008，454(7202):352.

[3] Bettelli E,Carrier Y，Gao W,etal.Reciprocal developmental pathways for the generation of pathogenic effector Th17 and regulatory T cells[J].Nature，2006，441(7090):235-238.

[4] Weaver CT,Harrington LE,Mangan PR,etal.Th17:an effector CD4T cell lineage with regulatory T cell ties[J].Immunity，2006,24(6):677-688.

[5] Cho ML,Kang JW,Moon YM,etal.STAT3 and NF-kaapaB signal pathway is required for IL-23-mediated IL-17 production in spontaneous arthritis animal model IL-1 receptor antagonist-deficient mice[J].J Immunol，2006，176(9):5652-5661.

[6] Lubberts E.Th17 cytokines and arthritis[J].Semin Immunopathol，2010，32(1):43-53.

[7] Takayanagi H.Osteoimmunology:shared mechanisms and crosstalk between the immune and bone systems[J].Nat Rev Immunol，2007，7(4):292-304.

[8] Jovanovic DV,Di BJ,Martel-Pelletier J,etal.IL-17 stimulates the production and expression of proinflammatory cytokines,IL-beta and TNF-alpha,by human macrophages[J].J Immunol，1998，160(7):3513-3521.

[9] Sakaguchi S,Sakaguchi N,Asano M,etal.Immunologic self-tolerance maintained by activated T cells expressing IL-2 receptor alpha-chains(CD25).Breakdown of a single mechanism of self-tolerance causes various autoimmune diseases[J].J Immunol,1995，155(3):1151-1164.

[10] 宋琳婕，王嘉军.Treg细胞与类风湿关节炎的最新研究进展[J].中国医药指南，2011，9(21)：219-221.

[11] Kawashiri SY,Kawakami A,Okada A,etal.CD4+CD25highCD127low/-Treg cell frequency from peripheral blood correlates with disease activity in patients with rheumatoid arthritis[J].J Rheumatol，2011，38(12):2517-2521.

[12] Sempere-Ortells JM,Perez-Garcia V,Marin-Alberca G,etal.Quantification and phenotype of regulatory T cells in rheumatoid arthritis according to disease activity score-28[J].Autoimmunity,2009，42(8):636-645.

[13] Niu Q,Cai B,Huang ZC,etal.Disturbed Th17/Treg balance in patients with rheumatoid arthritis[J].Rheumatol Int，2012，32(9):2731-2736.

[14] Sarkar S,Fox DA.Regulatory T cell defects in rheumatoid arthritis[J].Arthritis Rheum，2007，56(3):710-713.

[15] Flores-Borja F,Jury EC,Mauri C,etal.Defects in CTLA-4 are associated with abnormal regulatory T cell function in rheumatoid arthritis[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2008，105(49):19396-19401.

[16] Lina C,Conghua W,Nan L,etal.Combined treatment of etanercept and MTX reverses Th1/Th2,Th17/Treg imbalance in patients with rheumatoid arthritis[J].J Clin Immunol，2011，31(4):596-605.

[17] Nadkarni S,Mauri C,Ehrenstein MR.Anti-TNF-alpha therapy induces a distinct regulatory T cell population in patients with rheumatoid arthritis via TGF-beta[J].J Exp Med，2007，204(1):33-39.

[18] Bayry J,Siberil S,Triebel F,etal.Rescuing CD4+CD25+regulatory T-cell functions in rheumatoid arthritis by cytokine-targeted monoclonal antibody therapy[J].Drug Discov Today，2007，12(13/14):548-552.

[19] Alvarez-Quiroga C,Abud-Mendoza C,Doniz-Padilla L,etal.CTLA-4-Ig therapy diminishes the frequency but enhances the function of Treg cells in patients with rheumatoid arthritis[J].J Clin Immunol，2011，31(4):588-595.

[20] van Amelsfort JM,Jacobs KM,Bijlsma JW,etal.CD4+CD25+regulatory T cells in rheumatoid arthritis:differences in the presence,phenotype,and function between peripheral blood and synovial fluid[J].Arthritis Rheum，2004，50(9):2775-2785.

[21] Lim HW,Lee J,Hillsamer P,etal.Human Th17 cells share major trafficking receptors with both polarized effector T cells and FOXP3+regulatory T cells[J].J Immunol，2008，180(1):122-129.

[22] Miyahara Y,Odunsi K,Chen W,etal.Generation and regulation of human CD4+IL-17-producing T cells in ovarian cancer[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2008，105(40):15505-15510.

[23] Genovese MC,Van den Bosch F,Roberson SA,etal.LY2439821,a humanized anti-interleukin-17 monoclonal antibody,in the treatment of patients with rheumatoid arthritis:a phase Ⅰrandomized,double-blind,placebo-controlled,proof-of-concept study[J].Arthritis Rheum，2010，64(4):929-939.

[24] O′Quinn DB,Palmer MT,Lee YK,etal.Emergence of the Th17 pathway and its role in host defense[J].Adv Immunol，2008，99:115-163.

[25] Gonzalez-Rey E,Fernandez-Martin A,Chorny A,etal.Vasoactive intestinal peptide induces CD4+,CD25+T regulatory cells with therapeutic effect in collagen-induced arthritis[J].Arthritis Rheum，2006，54(3):864-876.

[26] 王红,席晔斌,邓少华，等.Treg细胞在VIP治疗实验性类风湿性关节炎中的作用研究[J].中国免疫学杂志，2010，26(6):557-561.

[27] Wright GP,Notley CA,Xue SA,etal.Adoptive therapy with redirected primary regulatory T cells results in antigen-specific suppression of arthritis[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2009，106(45):19078-19083.

[28] Ohata J,Miura T,Johnson TA,etal.Enhanced efficacy of regulatory T cell transfer against increasing resistance,by elevated Foxp3 expression induced in arthritic murine hosts[J].Arthritis Rheum，2007，56(9):2947-2956.

[29] Arce F,Breckpot K,Stephenson H,etal.Selective ERK activation differentiates mouse and human tolerogenic dendritic cells,expands antigen-specific regulatory T cells,and suppresses experimental inflammatory arthritis[J].Arthritis Rheum，2011，63(1):84-95.