IL-17+Foxp3+T细胞的研究进展①



IL-17+Foxp3+T细胞的研究进展①

袁琴刘朝奇袁丁②

(三峡大学医学院，宜昌443002)

调节性T细胞是一类表达CD4+、CD25+及转录因子Foxp3的T细胞亚群，其免疫抑制功能对免疫稳态的动态调节必不可少。Th17细胞是一种新的CD4+T细胞亚群，优先分泌IL-17(即IL-17A)，还能分泌IL-17F、IL-21、IL-22、 IL-26等细胞因子，Th17细胞及其效应细胞因子在宿主抵御真菌和细胞外细菌方面发挥重要作用，被认为是各种炎症、自身免疫反应和过敏性反应的主要参与者。调节性T细胞和Th17细胞的平衡在炎症和自身免疫性疾病的发病机制中起着重要作用。最近研究已经表明，调节性T细胞可被重编程为一种新亚群即IL-17+Foxp3+T细胞，是Th17细胞和调节性T细胞之间的中间分化阶段，其细胞表型和功能类似于复杂的细胞因子刺激下的Th17细胞表型和功能。IL-17+Foxp3+T细胞的识别为炎症性 疾病、自身免疫性疾病和癌症的早期诊断、预后及免疫治疗提供了新的思路。

1IL-17+Foxp3+T细胞的来源

调节性T细胞分为两个独立的亚群：nTregs，直接来源于胸腺，并经历阳性和阴性选择；iTregs，来源于外周，由初始CD25+T细胞在多种细胞因子和环境因素影响下发育而来。调节性T细胞具有很大的不稳定性和可塑性[1]。关于IL-17+Foxp3+T细胞的起源，有三个主要方面；①外周的一种稳定的T细胞亚群；②过渡分化阶段的调节性T细胞和Th17细胞；③受到病原体或特异性抗原刺激时调节性T细胞的可塑性。

IL-17+Foxp3+T细胞可以在胸腺或在外周由调节性T细胞发育而来，换句话说，调节性T细胞能产生IL-17。Foxp3能够结合RORγt并抑制RORγt的转录活性，从而阻断IL-17的产生。因此，在稳态条件下，调节性T细胞不能产生IL-17[2]。Treg和Th17细胞来源于初始T细胞，而IL-17+Foxp3+T细胞大量起源于调节性T细胞。大量研究表明，在抗原提呈细胞和适量的促炎因子激活条件下调节性T细胞能转换成Th17细胞，产生少量的IL-17。牙周炎患者中，在IL-2和IL-1β或IL-15刺激下，调节性T细胞能产生IL-17，TGF-β、IL-21和IL-23能增强调节性T细胞表达IL-17[3,4]。TGF-β和 IL-2 能共同促进CCR6+T细胞和调节性T细胞向IL-17+Foxp3+T细胞分化[5]。

2IL-17+Foxp3+T细胞的表型特征

IL-17+Foxp3+T细胞可以表达Ikaros家族中的转录因子Helios，Helios是一种新发现的Treg标记物，用于区分胸腺源性和外周诱导的Foxp3+调节性T细胞[6]。在人类恶性肿瘤中检测到IL-17+Foxp3+T细胞可以表达高水平的TGF-β、CXCR3 、CCR6 和RORγt[2,7]。IL-17+Foxp3+T细胞有与Treg和Th17细胞相似的表型特征(表1和2)。

3IL-17+Foxp3+T细胞的分化和发育

研究表明，IL-17+Foxp3+T细胞的起源和分化机制可以为IL-17+Foxp3+T细胞发育提供潜在途径(图1)。TCR刺激、TLR(Toll-like receptors)的激活、TGF-β、IL-6、IL-2/IL-15、mTOR(mammalian target of rapamycin)和IL-1R能促进调节性T细胞转化为IL-17+Foxp3+T细胞。相反，由pDC细胞(plasmacy-toid dendritic cell)表达的IDO、胞浆蛋白SOCS1(suppressor of cytokine signaling 1)和UBC13(ubiquitin-conjugating enzyme)、HDACi(inhibitor of histone/protein deacetylase)可能会阻碍调节性T细胞分化为IL-17+Foxp3+T细胞。促炎细胞因子TNF通过TNF-TNFR2通路稳定了调节性T细胞中的Foxp3的表达和抑制IL-17的的表达。

3.1促进IL-17+Foxp3+T细胞发育的因素

3.1.1TGF-β诱导调节性T细胞产生IL-17调节表1与表型相关的特征性分子1性T细胞产生IL-17依赖于TGF-β，在使用高浓度的TGF-β中和抗体后IL-17的产生有所减少，但并没有完全消除。在缺乏抗原提呈细胞时，TGF-β和IL-2共同作用能最大限度地提高人IL-17+Foxp3+T 细胞的水平[5]。有研究发现，IL-6可以使调节性T细胞产生大量的TGF-β，这使调节性T细胞在无外源性TGF-β的条件下能够自我诱导出产生IL-17的细胞。和外源性TGF-β刺激下产生IL-17相比较，内源性TGF-β可以更有效的诱导调节性T细胞产生IL-17。

Tab.1IL-17+Foxp3+T cells express functional phenotypes of tregs

SubsetsFoxp3CD25GITRCTLA-4ICOSCCR4CD39TGF-βIL-17-Tregs++++++++++++++++++IL-17+Foxp3+Tcell+++++++++++++++++++++

表2与表型相关的特征性分子2

Tab.2IL-17+Foxp3+T cells express Th17-related molecules and secrete effector cytokines

SubsetsRORγtIL-17CD161CD49dCCR6IL-2IFN-γIL-17-Tregs+-++++-/+-/+IL-17+Foxp3+Tcells++++++++++++++++++++Th17cells++++++++++++++++++++

图1　调节性T细胞向IL-17+Foxp3+T细胞分化的调节Fig.1　Differentiation of Tregs into IL-17+Foxp3+T cells is closely regulated

3.1.2IL-6有利于IL-17+Foxp3+T细胞的发育很多研究报道，IL-6也可以诱导调节性T细胞产生IL-17。小鼠关节炎模型中滑膜成纤维细胞产生的IL-6能促进调节性T细胞转化为Th17细胞[2]。在低氧环境下，癌症患者外周血CD68+细胞中IL-6的表达显著增加，加入IL-6抗体后发现调节性T细胞产生的IL-17的能力显著下降[8]。一旦IL-6受体的两个亚基CD126(IL-6Rα链)和gp130(信号链)的表达降低，小鼠EAE(experimental autoimmune encephalomyelitis)患者的调节性T细胞不能产生IL-17[9]。然而，有研究显示，调节性T细胞产生IL-17不需要IL-6[10]。总之，IL-6在IL-17+Foxp3+T细胞的分化过程中起着至关重要的作用。

3.1.3其他分子和转录因子(IL-2/IL-15、IL-1β、TLR、mTOR、Runx1)EAE患者的异常T细胞活化由IL-1/IL-1Ra系统的不平衡所引起。IL-2/IL-15是诱导调节性T细胞产生IL-17的一个先决条件。IL-1β通过IL-1β-IL-1R或MyD88信号有效地促进调节性T细胞产生IL-17[11]。Toll样受体(Toll-like receptors,TLR)在宿主免疫系统抵抗传染病原体的侵入和调节调节性T细胞的功能方面发挥关键作用。调节性T细胞与TLR4和TLR9刺激的B细胞共培养后，通过上调视黄酸促进调节性T细胞发育成RORC+IL-17+T细胞[12]。因此，调节性T细胞可以在各种刺激下产生IL-17。mTOR是一种细胞内丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，通过上调STAT3磷酸化促进调节性T细胞产生IL-17[13]。 此外，小鼠IL-17+Foxp3+T细胞可以表达转录因子Runx1，Runx1通过调节RORc和Foxp3的表达，对IL-17+Foxp3+T细胞的产生发挥重要作用[14]。

3.2抑制IL-17+Foxp3+T细胞发育的因素IDO(Indoleamine 2,3-dioxygenase)是一种免疫调节酶。炎性因子如IFN-γ诱导DC表达的IDO，IDO通过激活调节性T细胞的抑制活性和减少IL-6的产生来抑制调节性T细胞产生IL-17[15]。SOCS1(Suppres-sor of cytokine signaling 1)在调节性T细胞的稳定性和抑制功能方面具有重要作用，SOCS1-缺乏的调节性T细胞由于过度活化STAT1和STAT3，导致不表达 Foxp3，转换为Th1或Th17样细胞[16]。此外，Ubc13(ubiquitin-conjugating enzyme)通过 Ubc13-IKK信号轴调控SOCS1和IL-10在调节性T细胞中的表达，抑制调节性T细胞产生IL-17[17]。HDACi(inhibitor of histone/protein deacetylase)通过稳定Foxp3的表达和减少IL-6的产生来抑制调节性T细胞产生IL-17[18]。CD18的表达水平影响调节性T细胞的发育和可塑性，CD18的缺乏有利于调节性T细胞产生IL-17[19]。TNF通过TNF-TNFR2通路来稳定调节性T细胞中Foxp3的表达，TNF在TCR刺激下也可以减少调节性T细胞产生IL-17量[20]。

4IL-17+Foxp3+T细胞在免疫系统中的双重功能

尽管调节性T细胞和Th17细胞的功能截然相反，但两者共同维持免疫系统的平衡，两者平衡的失调与自身免疫性疾病、炎症性疾病、移植排斥反应和癌症是密切相关的。IL-17+Foxp3+T细胞的双重功能可能取决于很多因素。

4.1IL-17+Foxp3+T细胞的免疫抑制功能在类风湿性关节炎患者的滑液中存在大量的CD4+CD45RO+CD25+CD127low调节性T细胞，与LPS诱导的CD14+CD16+单核细胞共培养后，单核细胞产生的促炎因子IL-1β、IL-6和TNF-α显著增加，IL-1β、 IL-6和TNF-α诱导调节性T细胞表达促炎因子(IL-17、 IFN-γ 和TNF-α)和抗炎因子IL-10，并且促炎因子表达水平显著增加，炎症部位的调节性T细胞的抑制作用并没有降低反而增强[21]。

4.2IL-17+Foxp3+T细胞具有效应能力在慢性结肠炎的组织中，调节性T细胞表达CD39，通过腺苷途径抑制Th17细胞的发育，然而IL-17+Foxp3+T细胞表达相同水平的CD39，并不抑制调节性T细胞转化为Th17细胞。与Th17细胞相似，IL-17+Foxp3+T细胞表达趋化因子受体CCR6和CCR4，多功能效应细胞因子IFN-g 和IL-2，黏附分子CD161和CD49d(VLA-4α链)。IL-17+Foxp3+T细胞是一种特殊的效应T细胞或促炎性调节性T细胞，分泌多效应细胞因子，诱导促炎因子表达，抑制T细胞功能，可能会直接或间接地加速炎症部位的炎症反应[5，22]。

5调节性T细胞，Th17细胞和IL-17+Foxp3+T细胞三者之间的关系

调节性T细胞，Th17细胞和IL-17+Foxp3+T细胞的分化和维持依赖TGF-β和IL-6。TGF-β促使初始T细胞分化为调节性T细胞并表达Foxp3+，而当TGF-β和IL-6同时存在时，初始T细胞发育成Th17细胞。同样，TGF-β涉及IL-17+Foxp3+T细胞的分化，但其具体的作用仍有争议。TGF-β除了在分化过程中起关键作用，还可以是调节性T细胞和IL-17+Foxp3+T细胞的共同产物，反过来促进Th17细胞的分化。IL-6促进Th17细胞和IL-17+Foxp3+T细胞的分化，抑制Treg细胞分化。更好地理解调节性T细胞，Th17细胞，IL-17+Foxp3+T细胞之间的关系(图2)，可以为预防相关免疫疾病的产生提供新的方法。

6讨论与展望

IL-17+Foxp3+T细胞是T细胞的一种特殊亚群，在各种促炎因子刺激下从调节性T细胞衍生而来，应用于体内和体外模型。Th17细胞抵御外病原体，而调节性T细胞介导免疫耐受。然而，调节性T细胞的过度活化会导致其抗肿瘤或抗病原体的能力受到抑制，从而促进肿瘤发展和慢性感染。调节性T细胞与IL-17+Foxp3+T细胞的转换在调节性T细胞和Th17细胞之间的平衡中发挥作用。IL-17+Foxp3+T细胞已被确定存在于炎症性疾病、自身免疫病和癌症中。然而，关于IL-17+Foxp3+T细胞研究领域中，许多问题有待进一步解决。调节性T细胞和Th17细胞具有可塑性，IL-17+Foxp3+T细胞可能不会是最终的分化阶段。我们可以研究调节性T细胞的其他子类，如CD8+调节性T细胞和CD4+CD8+调节性T细胞是否也发生分化。转录因子IRF4(IFN regulatory factor 4)涉及Th17细胞和调节性T细胞的发育和功能[23]，我们可以探索IRF4是否参与IL-17+Foxp3+T细胞的分化和其调节机制。关于IL-17+Foxp3+T细胞在不同病理状态下的潜在保护作用或恶化作用，对确定IL-17+Foxp3+T细胞是否可以加剧自身免疫疾病中的免疫反应至关重要，也对是否可以从理论和治疗方面打破肿瘤免疫中的免疫耐受很重要。深刻认识 IL-17+Foxp3+T细胞能更好地阐释和调控调节性T细胞在有关疾病中的作用。

图2　调节性T细胞、Th17细胞和 IL-17+Foxp3+T细胞三者之间的相互关系Fig.2　Tregs,Th17 and IL-17+Foxp3+T cells interact with each other

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[收稿2015-02-24修回2015-09-25]

(编辑许四平)

中图分类号R392.5

文献标志码A

文章编号1000-484X(2016)03-0432-04

作者简介：袁琴(1991年-)，女，在读硕士，主要从事中药药理学研究，E-mail:780210109@qq.com通讯作者及指导教师：袁丁(1964年-)，男，博士，教授，主要从事中药药理学研究，E-mail:yxyyd@ctgu.edu.cn。

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.03.031

①本文为湖北省自然科学基金重点项目(创新群体) (2013CFA014)；国家自然科学基金面上项目(81473461)

②三峡大学仁和医院，三峡大学第二临床医学院，宜昌443001。