Th9细胞与肿瘤免疫的研究进展①

Th9细胞与肿瘤免疫的研究进展①

姜玉雪朱晓青①高素君①易庆②

(吉林大学第一医院，长春130061)

①吉林大学第一医院肿瘤中心，长春130061。

②吉林大学第一医院转化医学研究院，长春130061。

CD4+辅助性T细胞(Th)是重要的效应细胞，通过分泌特异性的细胞因子调节免疫应答。不同的Th细胞亚群由不同的抗原刺激，在特定的细胞因子环境下分化发育，在调控免疫应答和维持免疫平衡中发挥重要作用。除传统的Th1和Th2细胞外，最近发现了许多新的亚群，如Th9、Th17、Th22和滤泡辅助性T细胞(TFH)等。其中，Th9细胞作为一种新型辅助性T细胞亚群，在炎症、寄生虫感染等疾病中发挥重要作用[1-3]。最近研究发现，Th9细胞也参与了肿瘤免疫应答。因此，如何通过调控Th9细胞的分化发育及功能，干预Th9细胞介导的肿瘤免疫应答至关重要。

1Th9细胞

2008年，Dardalhon和Veldhoen等人研究发现，小鼠初始CD4+T细胞在转化生长因子β (Transforming growth factor，TGF-β)和白细胞介素4(Interleukin，IL-4)协同刺激下，能产生大量的IL-9，而不表达其他辅助性T细胞分化发育所需的特异性转录因子。此外，TGF-β作用于Th2细胞也可将其转化为Th9细胞，同时不再表达Th2细胞的细胞因子IL-4、IL-5和IL-13。因此，Dardalhon和Veldhoen将这种不同于其他辅助性T细胞的细胞称之为Th9细胞[4,5]。

1.1Th9细胞的分化近年来大量研究结果显示，除了TGF-β和IL-4，Th9细胞的分化发育还受到其他分子的影响，主要包括不同的白细胞介素、肿瘤坏死因子及其受体家族等。

IL-1细胞因子家族，包括IL-1α、IL-1β、IL-18和IL-33等，能够促进Th9细胞的分化。Uyttenhove等将野生型小鼠和IL-4基因缺失型小鼠免疫卵白蛋白OVA，7 d后，从两种小鼠体内取出脾细胞或淋巴结细胞，利用上述细胞因子和TGF-β共同刺激可诱导Th9细胞分化。在IL-4缺失的情况下，上述细胞因子与TGF-β协同刺激可诱导Th9细胞产生，但具体机制尚不清楚[6]。此外，IL-1β在Th9细胞极化条件下，能促进Th9细胞分泌大量IL-9[7]。IL-2和IL-21在诱导Th9细胞中的作用是对立的[8]。IL-2能促进初始CD4+T细胞分化为Th9细胞。然而，IL-21能抑制Th9细胞的分化。在Th9细胞的极化条件下，IL-21能显著抑制Th9细胞分泌IL-9，而IL-21或IL-21受体缺失型小鼠的初始CD4+T细胞与野生型T细胞相比，则能分化出更多的Th9细胞[8]。

此外，与其他辅助性T细胞亚群相比，Th9细胞表达大量IL-25受体，即IL-17RB[9]。在Th9细胞极化条件下，加入IL-25或使用过表达IL-17RB的初始CD4+T细胞进行体外诱导，均能促进Th9细胞的分化[9]。在体内实验中，注射外源性IL-25会加重小鼠炎症反应。而IL-25基因缺陷的小鼠，炎症反应明显减轻，IL-9的表达显著降低[9]。

肿瘤坏死因子及其受体超家族与Th9细胞的分化密切相关。OX40，是肿瘤坏死因子受体超家族成员中的T细胞共刺激分子，主要在活化的CD4+T细胞上表达。OX40-OX40L共刺激信号在T细胞免疫中发挥广泛的免疫应答作用[10]。OX40可以活化泛素连接酶TRAF6，进而激活非经典NF-κB信号，最终促进Th9细胞的分化[11]。肿瘤坏死因子样配体1A(TL1A)，是TNFSF15基因的蛋白产物。研究发现，在慢性实验性结肠炎小鼠体内，TL1A能够诱导Th1、Th2和Th17细胞水平升高[12,13]。在呼吸道炎症反应中，TL1A与其受体DR3结合，促进Th9细胞分泌更多的IL-9[14]。糖皮质激素诱导的肿瘤坏死因子受体GITR是TNFRSF18基因的蛋白产物，广泛表达在免疫细胞中，如T细胞、B细胞和NK细胞等。与OX40诱导Th9细胞的信号通路一致，在Th9极化条件下，GITR的激动剂DTA-1刺激初始CD4+T细胞，经TRAF6-NF-κB信号通路，促进Th9细胞的分化，同时GITR能增强人的外周血初始CD4+T细胞分化为Th9细胞[15]。

此外，胸腺基质淋巴细胞生成素TSLP和一氧化氮(NO)等分子在Th9细胞的极化条件下同样能够促进Th9细胞的分化。过表达TSLP的转基因小鼠与对照组相比，分泌更多的IL-9，通过注射IL-9中和抗体则能明显抑制炎症反应[16]。而当敲除小鼠的诱导型一氧化氮合酶Nos2后，Th9细胞数减少，呼吸道炎症有所缓解[17]。

1.2Th9细胞的调控Th9细胞作为新型辅助性T细胞亚群，不表达其他辅助性T细胞的特异性转录因子，如T-bet、GATA3和RORγt。目前Th9细胞的特异性转录因子尚不明确，但研究发现Pu.1、IRF4等转录因子对Th9细胞的分化至关重要。

ETS转录因子家族成员Pu.1是Th9细胞分化的关键转录因子[18]。Pu.1通过与IL-9基因启动子CNS1结合，调控IL-9的表达水平。敲除Pu.1的初始CD4+T细胞在Th9极化条件下会抑制Th9细胞的分化，使IL-9的分泌量减少[18]。在小鼠过敏性呼吸道炎症模型中发现，与野生型小鼠相比，Pu.1缺失小鼠的肺泡灌洗液中IL-9的量明显降低，肺部炎症反应减弱[18]。由此说明，Pu.1在Th9细胞的分化中发挥重要作用。

Th9细胞的分化需要IRF4[19]，但是由于IRF4也参与 Th2和Th17细胞的分化，所以该转录因子并非是特异性的[20,21]。在Th9细胞的分化中，IRF4可以与IL-9基因启动子结合进而调控IL-9的表达，而IRF4 缺失小鼠的初始CD4+T细胞在Th9细胞极化条件下则不能分化为Th9细胞[19]。

此外，STAT、Notch信号与Th9细胞的分化关系密切。研究发现，STAT5和STAT6均能和IL-9基因的启动子结合，启动IL-9的转录[22,23]。当选择性敲除STAT5A时，Th9的分化受到抑制，而组成型表达STAT5A，则促进Th9细胞的分化[24]。Goswami等[22]也发现Th9细胞的分化需要IL-4活化的STAT6，后者通过抑制转录因子T-bet和Foxp3，达到促进Th9分化的作用。Notch细胞内区域(NICD1)能够招募Smad，并与RBP-Jκ共同作用，结合到IL-9的启动子上，从而启动IL-9的转录，诱导Th9细胞的分化[25]。而敲除Notch1和Notch2受体，则会明显抑制Th9细胞的分化[25]。

综上所述，Th9细胞的分化发育由多种细胞因子、共刺激分子以及转录因子共同调控。对于是否存在其他细胞因子等分子能够调节Th9细胞的分化，多种细胞因子联合刺激是否可以优化Th9细胞的表型，以及Th9细胞特异性转录因子等问题尚需进一步研究。

2Th9细胞在肿瘤免疫中的作用

近年来，Th9细胞在肿瘤免疫中的作用得到广泛关注。在不同的肿瘤微环境中，Th9细胞对肿瘤发挥不同的免疫调节功能。有研究认为，Th9细胞及其分泌的细胞因子能够发挥有效的抗肿瘤效应。相反，部分研究表明，Th9细胞具有促进肿瘤生长的作用。

2.1Th9细胞抑制肿瘤的生长最近研究表明，Th9细胞及其分泌的细胞因子对肿瘤，特别是黑色素瘤，能够发挥强有效的抗肿瘤效应。目前已有研究发现，Th9细胞主要是通过分泌细胞因子发挥抗肿瘤作用，同时，Th9细胞也通过趋化树突状细胞(DC)，延长DC的存活时间，以及增强细胞毒性T细胞(CTL)的活性等方式发挥抗肿瘤作用。

Végran[7]、Lu[24]和 Purwar[26]等研究小组均已发现Th9细胞分泌的IL-9对于抑制黑色素瘤的生长有重要作用。在小鼠黑色素瘤模型中，通过过继转移肿瘤抗原特异性Th1、Th9和Th17细胞等辅助性T细胞，发现Th9细胞能够显著抑制肿瘤生长，并且比其他细胞的治疗效果更显著[7,24,26]。相反，给小鼠腹腔注射IL-9的中和抗体后，过继转移的Th9细胞则不再抑制肿瘤生长。注射重组IL-9能够抑制小鼠肿瘤生长，然而其抗肿瘤作用不是由T细胞或B细胞所介导的，而是依赖于活化肥大细胞进而发挥抗肿瘤效应[26]。虽然研究发现Th9细胞在过敏性炎症反应中能促进肥大细胞的积累和活化[27]，但在肿瘤免疫中如何调控肥大细胞的抗肿瘤作用机制目前尚不清楚。Th9细胞的抗肿瘤作用不仅仅局限于黑色素瘤，在小鼠结肠腺癌模型、肺腺癌模型中也能发挥同样的作用[15,26]。此外，在小鼠黑色素瘤肺转移模型中，腹腔注射IL-9的中和抗体，发现小鼠肺部肿瘤体积明显增大，同时肿瘤浸润淋巴细胞如CD4+T细胞、CD8+T细胞和DC的数量明显减少[24]。将IL-1β和DTA-1体外诱导的Th9细胞过继转移到负载黑色素瘤的小鼠体内，发现其抗肿瘤效果明显优于传统的Th9细胞(TGF-β和IL-4诱导产生)，这可能是由于IL-1β和DTA-1诱导的Th9细胞分泌更多的IL-9，从而发挥更强的抗肿瘤作用[7,15]。而在过继转移IL-1β诱导的Th9细胞的同时，在小鼠腹腔注射IL-9中和抗体，并不减弱其对肿瘤的抑制作用[7]，从而推测可能存在其他分子发挥抗肿瘤作用。研究发现IL-1β诱导的Th9细胞不仅分泌IL-9，同时还分泌大量的IL-21[7]。而以往研究表明IL-21可以通过促进NK细胞和CD8+T细胞分泌IFN-γ，从而杀伤肿瘤细胞[28]。当中和IL-21或敲除CD8+T细胞或NK细胞，IL-1β诱导的Th9细胞的抗肿瘤作用明显减弱[7]。

除了IL-9和IL-21外，研究表明Th9细胞还可以通过趋化DC到肿瘤组织部位、延长DC的存活时间、活化CTL等发挥杀伤肿瘤的作用。肿瘤特异性Th9细胞诱导肺内皮细胞特异性表达CCR6的配体CCL20，从而可以招募DC迁移到肿瘤组织部位，活化并增强特异性CTL的杀肿瘤作用[24]。Th9细胞通过分泌IL-3，高表达抗凋亡蛋白BcL-xL，抑制DC凋亡，从而增强DC诱导肿瘤特异性T细胞反应[29]。

Th9细胞和IL-9不仅能影响小鼠黑色素瘤生长，对部分人黑色素瘤细胞同样发挥作用。最新研究发现，IL-9能够选择性地抑制HTB-72和SK-Mel人黑色素瘤细胞系的生长和存活，但对HTB-65和CRL-11147人黑色素瘤细胞系没有影响[30]。此外，与健康人的皮肤和血液中的Th9细胞相比，在晚期黑色素瘤患者的肿瘤转移灶中，如肺、肾上腺等，Th9细胞的数量以及分泌的IL-9均明显减少[26]，进一步提示Th9细胞与黑色素瘤存在一定的相关性。

2.2Th9细胞促进肿瘤的恶化在肺癌恶性胸腔积液中，Th1、Th9、Th17细胞数明显高于血液中的细胞数[31]。研究认为胸水中存在大量的促炎细胞因子，进而促进了Th9细胞的诱导及分化。通过激活STAT3信号通路，IL-9促进肺癌细胞的增殖和迁移，抑制IFN-γ对肿瘤细胞的杀伤作用，同时Th9细胞的大量积累，会加快病情恶化，缩短病人的生存时间[31]。

此外，研究显示IL-9能够促进肿瘤生长。在IL-9缺失型小鼠皮下分别注射CT26结肠癌细胞系以及TUBO和4T1乳腺癌细胞系，均发现IL-9缺失的小鼠生存时间比野生型小鼠明显延长[32]。然而，去除CD4+T细胞、CD8+T细胞或将两种细胞均去除，则不能抑制小鼠的肿瘤生长[32]。由此推测，IL-9可能通过抑制CD4+T细胞以及CD8+T细胞的免疫应答而促进肿瘤生长。

综上所述，Th9细胞对于肿瘤免疫应答具有双重作用。一方面，Th9细胞通过分泌的IL-9和IL-21能活化肥大细胞、NK和CTL，招募并活化DC，延长DC存活时间等，发挥有效的抗肿瘤效应；另一方面，IL-9能促进肿瘤细胞增殖和迁移，Th9细胞的积累会加快疾病恶化。然而，目前的研究结果尚不能确证Th9细胞在肿瘤免疫应答中的作用，Th9细胞针对肿瘤患者所介导的免疫反应等仍有待于进一步探讨研究。

3结语与展望

Th9细胞作为新发现的辅助性T细胞亚群，存在其独立的分化发育途径，多种细胞因子、共刺激分子和转录因子在Th9细胞发育和功能维持中发挥重要作用。Th9细胞在肿瘤中的作用非常复杂，在不同的肿瘤中发挥不同的免疫应答作用，这可能与肿瘤类型以及肿瘤微环境有关，其具体机制还需要进一步探讨。因此，深入研究Th9细胞的分化调控机制、转录因子及其在肿瘤免疫应答中的具体作用，将对干预调控Th9细胞，为肿瘤的免疫治疗提供新的方向和策略。

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[收稿2015-09-09]

(编辑张晓舟)

通讯作者及指导教师：易庆(1959年-)，男，医学博士，教授，硕士生导师，主要从事肿瘤免疫学方面研究。

作者简介：姜玉雪(1989年-)，女，在读硕士，主要从事肿瘤免疫研究。

中图分类号R392.12

文献标志码A

文章编号1000-484X(2016)02-0271-04

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.02.029