炎症性肠病发病的Th17细胞因子作用机制研究进展

林文敏　梁世娇　张　卫.福建中医药大学，福建福州35008；2.福建中医药大学附属厦门市中医院针灸科，福建厦门36009

炎症性肠病发病的Th17细胞因子作用机制研究进展

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1.福建中医药大学，福建福州350108；2.福建中医药大学附属厦门市中医院针灸科，福建厦门361009

炎症性肠病（IBD）包括溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD），它是一种慢性非特异性肠道炎症性疾病。白介素（Interleukin，IL）-12、γ干扰素（Interferon-γ，IFN-γ）、肿瘤坏死因子（TNF）细胞因子轴介导的Th1型反应与CD生成密切相关，UC则与IL-4、IL-5、IL-13轴介导的Th2型反应关系密切。近年研究表明Th17细胞及其因子是影响IBD发生发展的关键因素之一。本研究就Th17细胞及其因子防治炎症性肠病作用机制研究进展做一综述。

Th17细胞因子；炎症性肠病；作用机制

目前认为，炎症性肠病（IBD）是由遗传、免疫、微生物、环境等因素相互作用所致的一种自身免疫性疾病，且免疫因素在IBD的发生发展中起着重要作用。以往认为导致肠黏膜炎症的主要效应细胞是CD4+T细胞活化，近期研究发现IBD患者有大量Th17细胞浸润［1］，开辟了研究IBD的新领域。Th17细胞是近几年发现的一类CD4+T细胞亚群，研究发现多种细胞因子与Th17细胞的分化调节有关，Th17细胞既可清除特定的细胞外病原体起到保护作用又可导致炎症和自身免疫性疾病发生。Th17细胞的主要作用在于分泌白介素（IL）-17等促炎细胞因子，在IBD免疫调节中诱发炎性反应。通过控制Th17细胞相关的细胞因子能够明显缓解IBD患者症状，Th17细胞参与肠道炎症发生的具体机制尚不十分清楚，本文就Th17细胞因子防治IBD作用机制研究进展做一简要概述。

1　 Th17细胞概述

1.1 Th17细胞的分化

根据细胞的功能可将CD4+T细胞分为Th1、Th2辅助细胞以及T调节细胞三个亚群［2］。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。最近研究发现一种名为Th17细胞的细胞亚群高水平分泌IL-17［3］，其特征是释放IL-17A、IL-17F，在含有感染的病原细菌和真菌的黏膜表面比较丰富。研究发现经T细胞抗原受体（TCR）活化的CD4+T细胞在转化生长因子β（TGF-β）作用下表达转录因子维甲酸受体相关孤儿受体γt（RORγt）和叉头蛋白3（Foxp3），由于微环境中细胞因子的种类和浓度不同，此阶段的CD4+T细胞既可分化为Th17细胞也可分化为Treg细胞［4］。

最早发现Th17细胞分化TGF-β和IL-6/IL-21，TGF-β单独存在不能诱导Th17的分化但TGF-β是Th17分化的关键因子之一。对缺乏IL-6的小鼠使用抗CD25抗体治疗后结果发现仍有Th17细胞产生，由此可推断在Th17细胞产生过程中除了IL-6外还有其他因素起作用。有研究证明IL-21能够在体外代替IL-6，但其作用不如IL-6强烈［5］；除此之外还发现IL-1β与IL-6可协同诱导实验小鼠Th17细胞的分化［6］。

RORγt在Th17细胞分化过程中起着至关重要的作用，是Th17细胞的特异性转录因子，将编码RORγt的逆转录病毒导入初始T细胞中能诱导IL-17的产生，而RORγt缺陷的小鼠体内Th17细胞数量显著降低。除此之外，RORα也与Th17细胞的表达有关，缺乏RORα可减少IL-17在体内外的表达。Th17细胞的分化有赖于RORγt和RORα的联合作用，若二者同时缺陷将阻碍Th17细胞的产生。因此，RORγt和RORα这两种谱系特异性核受体能共同调节Th17细胞的分化［7］。

Du等［8］发现miRNA在Th17细胞的分化以及自身免疫性疾病的发生发展中发挥着十分重要的作用。他们通过利用过度表达和干扰工具改变多发性硬化（MS）和实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）小鼠体内的miRNA-326表达水平，发现在miRNA-326过度表达的EAE小鼠的中枢神经系统中Th17细胞浸润数量明显增加，他们还证明了miRNA-326可通过结合Ets-1（一种已知的Th17细胞分化抑制因子）基因的mRNA从而抑制其翻译阻止Est-1的合成，最终促进Th17细胞的分化。

IL-23属IL-12细胞因子家族，主要由树突状细胞（dendritic cell，DC）产生。最初认为IL-23是启动Th17细胞分化的细胞因子，随后发现该细胞因子不能诱导初始CD4+T细胞分化为Th17细胞。初始CD4+T细胞不表达IL-23R，当接受TGF-β和IL-6刺激后才表达IL-23R，使得细胞能够对IL-23作出反应［9］。IL-22的表达受IL-23与IL-23R协同作用诱导，而且还可进一步上调IL-23R表达，进而维持Th17细胞的稳定和增殖。

1.2 Th17细胞的功能

Th17细胞在体内的作用机制十分复杂，其发挥免疫调节作用的主要效应因子是IL-17A。IL-17A有强烈的致炎性、增强细胞的渗透性以及促进其他炎症细胞因子及趋化因子的产生等多种作用，并且在上皮细胞、内皮细胞及成纤维细胞等多种细胞上都有丰富的IL-17受体（IL-17RA）。Das Sarma等［10］在实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）小鼠实验中发现EAE组小鼠中枢神经系统中IL-7RA的表达明显强于对照组，由此可以说明IL-17A在自身免疫疾病中发挥了确切的致炎性作用。另有研究显示，Th17的功能活性可随着所在局部环境其他细胞因子的变化而变化，既可以发挥致病性也可以发挥保护性作用。

IL-17是由Th17细胞特异性分泌的一组细胞因子，该细胞因子家族包括IL-17A、B、C、D、E、F 6个家族成员。已知IL-17在体内外均是强效的炎症因子，具有多种生物学活性，可诱导促炎因子（如IL-6、TNF）、化学因子（如KC、MCP-1和MIP-2）和基质金属蛋白酶等增进组织炎症产生。IL-17细胞因子家族生物学功能并不完全相同，IL-17A和IL-17F是重要的促炎症因子，它们分别以同型二聚体或异型二聚体存在，是固有免疫和适应性免疫细胞的效应细胞因子。IL-17A和IL-17F可诱导促炎因子（TNF、IL-1、IL-6、GCSF和GM-CSF）编码基因的表达，参与炎症发展和宿主防御细菌感染。IL-17A还可通过SCF、G-CSF介导粒细胞生成进而促进粒细胞至炎症区域发挥作用，而固有免疫细胞和上皮细胞可产生IL-17F，其诱导促炎因子的能力相对IL-17A较弱［11］。IL-17E与IL-17A同源性只有15%～20%，IL-17E是由黏膜上皮细胞和多种免疫细胞分泌产生，转基因超表达的IL-17E可以促进嗜酸性粒细胞增多，并可激活NKT、Th2和Th9细胞，诱导Th2细胞因子（IL-4、IL-5和IL-13）及IL-9的产生，抑制Th1和Thl7细胞反应［12］。因此，IL-17E与IL-17A、IL-17F的生物学功能有显著差异，而IL-17B、IL-17C和IL-17D有类似于IL-17A诱导炎症介质表达的功能，但它们的免疫学性质尚待进一步研究。

2　 Th17细胞对IBD的作用机制

活动性溃疡性结肠炎（UC）和活动性克罗恩病（CD）是人类IBD的主要表现形式，目前IBD的发病机制仍不明确。已有许多研究表明黏膜免疫系统的功能紊乱在IBD的发病机制中发挥了重要的作用，在肠道各种类型炎症性细胞中，黏膜CD4+T细胞在慢性炎症的持续和效应阶段通过释放前体炎症细胞因子从而起主导作用。黏膜免疫系统的功能紊乱是IBD形成的关键因素，而黏膜免疫的异常应答与肠道微生物群的改变以及黏膜上皮屏障的异常密切相关。通过IBD的实验研究显示在启动免疫发病机制过程中CD4+细胞群起着举足轻重的作用，而CD4+细胞群主要依赖各类促炎细胞因子的分泌（如IL-12、IL-17、IL-23等）才能发挥这种功能［13］。Th17细胞是CD4+T细胞群分泌的一个新的亚群，伴随着Th17细胞及其相关细胞因子的发现，对IBD的研究也随之有了一些新的认识与新的研究方向。

2.1 IL-17与IBD

随着对Th17细胞分化的深入研究，一些其他的调节因子也逐渐被发现，例如类维生素A受体RORα通过Th17细胞产生IL-17A和IL-17F在IBD的发生发展中也起着重要作用［14］，干扰素调节因子4（IRF4）能选择性的调节细胞因子（包括IL-17A）在IBD中的表达［15］。

Neurath等［16］研究发现UC、CD患者炎症性肠黏膜中Th17细胞及IL-17水平高于正常人及缺血性结肠炎患者，与这项研究结果相一致的是，IL-17A及IL-17F RNA在IBD炎症性肠黏膜中的表达水平相对于正常对照组更为突出。

Kobayashi等［17］也发现Th17细胞及与其相关的促炎细胞因子在UC、CD患者体内会表达水平更高，而且正常对照组及非活动期患者结肠黏膜局部及血清中Th17/IL-17的含量相对于活动期的UC和CD患者均明显降低，由此可推断Th17细胞及其分泌的IL-17在IBD中发挥着至关重要的作用。

有学者探讨了Th17细胞的分布，Th17细胞相关细胞因子的表达（IL-17，IL-21和IL-22），及其与IBD患者的疾病活性的相关性。研究方法是通过实验应用ELISA检测40例UC、20例CD患者和20名健康对照者血清IL-17，IL-21和IL-22的水平。Th17细胞和结肠组织中Th17细胞相关细胞因子表达的分布由一个标准的免疫程序进行评估。用皮尔森和Spearman相关分析法分析Th17细胞相关的细胞因子和疾病活动性指数、内窥镜和组织学分级、CRP和PLT水平的表达之间的相关性。结果发现Th17细胞和Th17细胞相关的细胞因子（IL-17，IL-21和IL-22）在活动性IBD患者肠黏膜中分布增加并且可能在疾病的活动性和黏膜损伤中起重要作用［18］。

2.2 IL-21、IL-22与IBD

除了IL-17，Th17细胞分泌的IL-21和IL-22在IBD的致病过程中也发挥着一定作用。研究显示，IL-21能够刺激病变局部肠黏膜上的IL-21R诱导产生巨噬细胞炎症蛋白合成体-3α（MIP-3α），从而介导炎性反应促进Th17细胞分化及分泌IL-17，最终导致炎症的发生及加重［19］。在IL-21缺乏的小鼠实验中，病变局部肠黏膜IL-17的含量明显减少。有研究表明在UC和CD患者病变的肠黏膜固有层内IL-21的表达显著增高，其可通过刺激人成纤维细胞分泌一种基质金属蛋白酶并作用于肠道黏膜从而破坏消化道。通过特异性IL-21R融合蛋白抑制IL-21的活性也可明显减少由Th17细胞所介导的肠道炎性反应的发生［20］。这说明在Th17介导的肠道炎性反应中IL-21发挥着重要的调节作用。

Zenewicz等［21］研究发现，IL-22在炎症过程中具有双重调节作用，其既有致炎性又能使实验小鼠免受IBD的损害。IL-22的这种双重调节机制可能与CD4＋T细胞及NK细胞的调节作用有关，可根据所在炎症环境的不同对机体组织做出促炎性和保护性反应。其促炎性表现为IL-22可通过刺激肠成纤维细胞产生炎症因子、趋化因子，增强TNF-α、IL-8的表达从而增强肠道炎症效应；另外，IL-22还可上调NF-κB水平增强其在肠黏膜的炎症效应。保护性反应体现在IL-22能通过维持上皮屏障的完整性和杯状细胞高分泌抗微生物肽从而在炎性反应中起保护作用［22］。

2.3 IL-23与IBD

目前在大量小鼠自身免疫性疾病和炎症性疾病模型（如EAE、胶原蛋白诱导性关节炎及肠炎等）建立的发病机制中已经证实IL-23在IBD大发生发展中起着关键性作用［23］。IL-23是由p19及IL-12亚基p40聚合而成，相对于UC和健康对照组，IL-23 p19在CD患者体内的表达明显增加，并且发现上皮内T淋巴细胞（IEL）、NK细胞的活化和细胞毒性的增加与IL-23增强有关，增强了Th17细胞的分化及IL-17A的表达［24］。这就表明IL-23与IBD的发生发展存在密切关系。

Th17细胞的增殖分化受多种细胞因子影响。早期研究表明在缺乏IL-23基因的小鼠体内无法生成Th17，由此可见在Th17分化过程中IL-23具有重要作用［25］。近年研究显示IL-23是Th17细胞分化的主要促动因子可强烈刺激Th17细胞释放IL-17，从而构成IL-23/IL-17炎症轴，拥有强大的促炎作用［26］。到目前为止有大量研究证实IL-23可促使肠道T细胞的增殖，促进Th17细胞的聚集还可加强表达IL-17A+、IFN-γ+T细胞群的出现，对促进Th1、Th17相关因子的合成发挥着重要作用［27］。结合Th17细胞的分化机制可推断尽管IL-23可能并非Th17细胞分化的必需因子，但其可促进分泌大量的IL-17，是Th17细胞存活繁殖的重要因子，最终导致IBD发生、发展。

3　小结

Th17及其细胞因子的发现拓宽了我们对IBD形成过程的认识，这有助于更好地认识Th17及其细胞因子在自身免疫性疾病和免疫介导的组织损伤中的作用，从而为该病的预防和治疗提供新的思路。尽管如此，一些问题仍有待解决。比如说，Th17应答过程不仅是一种保护性的生物学效应，还是一种病理损伤，虽然Th17及其细胞因子与IL-23是诱发IBD的重要因素，但是在正常人以及正常小鼠体内也会增殖分化Th17及其细胞因子，这些细胞因子在一定程度上维持了肠道免疫系统的稳定性，也就是说如果过度抑制Th17及其细胞因子的产生可能会致使肠道免疫功能紊乱。由此可见，在IBD的治疗阶段，还需进一步深入研究如何干预Th17细胞功能及其细胞因子。

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Progress of the research on Th17 cytokines mechanism of inflamm atory bowel disease onset

LINWenmin1LIANG Shijiao1ZHANGWei2▲
1.Fujian University of Traditional Chinese Medicine，Fujian Province，Fuzhou 350108，China；2.Department of Acupuncture，the Affiliated Hospital of Chinese Medicine in Xiamen City to Fujian University of Traditional Chinese Medicine，Fujian Province，Xiamen 361009，China

Inflammatory bowel disease（IBD）is a non-specific chronic inflammatory bowel disease，including ulcerative colitis（UC）and Crohn′s disease（CD）.In traditional opinions，IBD associates with Th1 and Th2 cell-mediated immune response，but recent studies has showed that Th17 cells and its cytokines are one of the key factors affecting the occurrence and development of IBD.This article makes a summary on the progress of Th17 cells and its cytokines in IBD preventionmechanism research.

Th17 cytokines；Inflammatory bowel disease；Mechanism

R574

A

1673-7210（2015）05（a）-0036-04

2014-12-18本文编辑：卫轲）

福建省厦门市科技计划指导性项目（ZD2011 S0390）。