Th17/Treg失衡与肺部疾病发病机制的研究进展

张奕+张兰英+欧阳瑶

[摘要] 具有促炎作用的辅助性T细胞17（Th17）及维持免疫耐受的调节性T细胞（Treg）是体内重要的两种免疫细胞，在分化上关系密切且功能上相互制约，存在一种动态平衡。两者失衡会导致自身免疫性疾病、慢性感染疾病、肿瘤。近年来随着呼吸系统常见疾病的不断深入研究，发现Th17细胞、Treg细胞与肺部疾病的发病机制有关，Th17/Treg失衡参与了慢性阻塞性肺疾病、肺癌、肺结节病及哮喘的免疫调节机制。本文阐述了Th17细胞、Treg细胞以及Th17/Treg失衡在上述肺部相关疾病中的研究进展。

[关键词] 辅助性T细胞17；调节性T细胞；肺部疾病；研究进展

[中图分类号] R56 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2017）12（b）-0020-05

[Abstract] T helper 17 cells （Th17） with pro-inflammatory activity and regulatory T cells （Treg） cells that maintain immune tolerance are important immune cells in humans. They are closely related in differentiation and functional constraints to each other， and there is a dynamic balance. Imbalance between the two can lead to autoimmune diseases， tumors， persistent infection diseases. In recent years， with the study of the common diseases of the respiratory system deeply， of Th17 cells and Treg cells were found to be associated with more lung disease pathogenesis， immune imbalance of Th17/Treg cells in patients with chronic obstructive pulmonary disease， lung cancer， pulmonary sarcoidosis and asthma among the adjustment mechanism. This article describes the progress of Th17 cells， Treg cells and Th17/Treg imbalance in lung related diseases.

[Key words] T helper 17 cells； Regulatory T cells； Pulmonary disease； Research progress

辅助性T细胞17（Th17）和调节性T细胞（Treg）是CD4+T淋巴细胞中两个新发现亚群，具有促炎作用的Th17细胞和具有抑制性的Treg细胞之间的不平衡作为一种新的疾病模式已经在各种炎症性疾病和自身免疫性疾病中得到证实[1-2]。随着对Th17细胞、Treg细胞的深入研究，Th17/Treg与慢性阻塞性肺疾病（COPD）、肺癌、肺结节病及哮喘等临床常见肺部疾病免疫机制的相关性研究也逐渐成为热点。本文就Th17/Treg细胞在几种临床常见肺部疾病免疫机制的研究现状予以综述。

1 Th17细胞

Th17细胞是一类CD4+效应T细胞的亚群，目前主要依据其分泌的白介素-17（IL-17）、IL-21和IL-22等促炎因子区别于其他CD4+T效应细胞[3]。通常情况下以IL-17的分泌代表Th17细胞的状态，以IL-17界定Th17细胞功能，Th17细胞的免疫效应作用也是通过IL-17实现的[4]。在上皮细胞、成纤维细胞、单核细胞、粒-巨细胞、内皮细胞及淋巴细胞等表面高表达IL-17受体，IL-17诱使这些靶细胞分泌IL-6、IL-8、粒细胞集落刺激因子等吸引更多炎症细胞聚集，发挥对抗胞外细菌感染及促炎作用，從而让机体恢复至健康状态[5]。Th17细胞胞内还表达特征性的转录因子维甲酸相关孤儿受体-γt（RORγt）。机体遭遇病原体或抗原物质时，环绕气道的“哨兵”树突状细胞（DCs）及巨噬细胞识别、递呈了抗原信息，启动初始T淋巴细胞介导的免疫应答，其转录因子RORγt随之增加并驱使T细胞表达IL-23受体，通过IL-23信号通路活化转录活化因子3，促进Th17细胞的扩增及分泌炎性细胞因子。IL-17细胞可以在抗原递呈环节上调一些关键的共刺激分子，如主要组织相容性复合物体，促使树突状细胞抗原递呈功能增强[6]。IL-17作为重要的促炎细胞因子可协同促进一氧化氮的合成及前列腺素E2（PGE2）的表达，而后两者具有强烈的致炎作用[7]。IL-17与γ干扰素（IFN-γ）协同作用下，通过增加IL-8、单核细胞趋化蛋白-1的表达以诱导中性粒细胞活化。IL-17促进上皮细胞释放各种CXCL系列趋化因子、CC类趋化因子等，使炎性反应进一步放大[7]。IL-6、转化生长因子β（TGF-β）是Th17细胞最主要的调控因子。去除TGF-β基因或者抑制IL-6，可使得Th17细胞分化减少，产生IL-17的能力下降[8]。IL-22、IL-23、IFN-γ等在Th17细胞的合成分化中起到正反馈及持续刺激的作用。IL-12、IFN-γ、SOCS3、IL-4为Th17细胞的负向调控因子，可以在抑制Th17细胞分化中发挥作用。

2 Treg细胞

Treg细胞可以通过直接接触、杀伤免疫效应细胞方式或间接诱导细胞凋亡、抑制分化等方法抑制免疫效应细胞发挥非特异免疫作用。大多成熟Treg细胞特征性表达CD25、IL-2及叉头状转录因子p3特异性转录因子（Foxp3），属于职业抑制性T淋巴细胞。Treg细胞细胞分泌多种抑制性细胞因子如TGF-β、IL-10等，发挥抑制效应T细胞活化和增殖作用[9]。IL-10是抑制功能强大的细胞因子，可以与TGF-β共同诱导Treg不断分化。Treg细胞表面物质如TGF-β、CD39、FGL2等可以与抗原递呈DCs细胞表面受体结合，使得DCs细胞成熟受到抑制，在抗原递呈过程发挥免疫抑制作用。Treg细胞可以表达大量半乳凝素-1，促使其产生炎性因子受阻，使T细胞周期阻滞或凋亡[10]。Treg细胞表面多种受体如CD25、CD122等可以竞争性结合及消耗IL-2。Treg细胞释放的颗粒酶B或穿孔素可以直接杀伤自然杀伤细胞（NK）和CD8+T细胞[11]。而Foxp3作为Treg细胞最具有特异性转录因子，除了标志性存在外，在免疫抑制过程中也具有重要作用。Foxp3通过阻断多种炎性因子在核转录因子kappa B（NF-κB）途径上转录，从而阻断炎性因子基因表达[12]；Foxp3还可以通过与干扰转录活化T细胞核因子在特定区域的活化，使IL-2、IL-4、IFN-γ等细胞因子合成受抑制。endprint

3 Th17/Treg细胞平衡

Th17细胞与Treg细胞关系密切而复杂，起源同一类初始CD4+T细胞，在细胞分化过程中相互制衡，功能上相互拮抗，在一定条件下还可以相互转化。有研究发现给予TGF-β单独作用下，初始T细胞可以向Treg细胞方向分化，TGF-β诱导表达Foxp3可拮抗转录因子RORγt朝向Th17细胞生成[13]。在TGF-β、IL-6共同作用下，主要向Th17细胞分化，由于有IL-6的存在，Treg细胞分化会受到一定抑制。有研究报道大量IL-6、IL-21还可以使得已经分化的Treg细胞向Th17细胞转化[14-15]。

4 Th17/Treg细胞与肺部疾病

4.1 Th17/Treg细胞与COPD

COPD是一种以持续性呼吸道症状和气流受限为主要特征的可预防可治疗的常见慢性肺部疾病，气流受限是由有毒颗粒或气体导致，并伴有气道和（或）肺泡异常炎性反应的增加[16]。吸烟是主要的危险因素。国内外研究发现在吸烟者和COPD患者的肺组织中及诱导痰中IL-17均是增多的，COPD患者外周血中Th17细胞明显高于健康对照组[17-19]。Th17细胞及相关细胞因子的增加程度与肺功能呈负相关，随着急性加重期的严重程度呈递增趋势，病情趋向于平稳进入稳定期时Th17细胞在肺内及外周血的表达较急性加重期有所减少，但仍高于正常健康人群[20]。有研究发现IL-17亦参与了COPD的气道重塑及肺血管重构的病理过程[21]。Treg细胞在不同区域分布及动态变化争议较大，国外Smyth等[22]研究发现COPD组及吸烟人群的支气管肺泡灌洗液（BALF）中CD4+CD25+Treg细胞数量较正常人明显减少。本课题组前期实验通过流式细胞技术检测COPD小鼠肺内、BALF及外周血中Treg细胞较野生型小鼠减少[23]。提示Treg细胞的数目及功能在COPD疾病过程中均存在不足。但我国章颖妹等[24]研究发现COPD患者肺内Treg细胞浸润表达较对照组减少，外周血Treg细胞比例升高。研究通过短期烟熏过程后Foxp3含量可表达增多，长期慢性烟熏后减少[25]，也有研究者发现香烟烟雾暴露后，大气道的Treg细胞表达增多，小气道及肺泡减少[26]。这些增加的Treg细胞被认为可能已经失去调节功能[27]。Li等[28]通过流式细胞技术检测到COPD患者的外周循环中存在Th17/Treg失衡。COPD患者体内的Th17/Treg失衡偏向Th17细胞，Th17/Treg细胞比值从对照组、吸烟无COPD组和吸烟COPD组呈递增性趋势，与肺功能的恶化有相关性[29-30]。所以，Th17/Treg失衡导致免疫紊乱可能是引起COPD发生发展的重要原因。

4.2 Th17/Treg细胞与肺癌

大多数肺癌起源于支气管黏膜上皮，研究发现，聚集环绕在肿瘤周围的Treg细胞增多，通过多种途径抑制DCs细胞的识别及递呈，同时抑制效应T淋巴细胞的活化，Treg细胞产生的抑制因子如TGF-β和PGE2可对抗癌细胞凋亡，Treg细胞可以分泌穿孔素和颗粒酶可直接杀伤CD8+T细胞及NK细胞，介导免疫逃逸使巢内癌细胞得以保护呈迅速生长。外周血的Treg细胞和Foxp3均有上调，拮抗Th17细胞分化，利于肺内肿瘤生长[31]。Treg细胞被认为是肺癌免疫调节机制的核心。Th17细胞作为自身对肿瘤细胞有杀伤功能的一群效应T细胞，在肿瘤局部内部及周边均有上调，分泌IL-17F、IL-21、IL-22可以对抗肿瘤血管形成，也有研究发现，IL-17可通过招募部分骨髓细胞和促进炎症加速癌细胞局部的发展及远处转移，并且还可以增强血管内皮生长因子的产生从而为肿瘤新生血管提供条件[32]。Treg/Th17细胞比值的变化与非小细胞性肺癌的预后有相关性，Treg细胞显著高表达于肺癌进展期及有肺外转移灶阶段，导致Treg/Th17细胞平衡偏向Treg细胞，同时化疗后外周血中Treg/Th17细胞以及较化疗前均明显降低，提示Th17细胞与Treg细胞的动态平衡與肺癌的临床分期、病理分型、淋巴结转移和分化程度密切相关[33-34]。

4.3 Th17/Treg细胞与肺结节病

结节病是一种病因未明、多器官受累的非干酪样坏死性肉芽肿性疾病，90%累及胸内淋巴结及肺脏。结节病患者在处于活动期时外周血及BALF中Th17细胞比例显著升高，胸内淋巴结及肺组织标本免疫组化显示IL-17、IL-23围绕肉芽肿浸润高表达以及皮下IL-22阳性细胞比例增加。在缓解期或自限性病程中有下降趋势，在复发的结节病中这一趋势再次升高。Kaiser等[35]及黄慧[36]报道：BALF中Th17细胞百分比及相关细胞因子IL-17、IL-23均高于外周血。Th1/Th17细胞的共表达转录因子T-bet及RORγt存在BALF的T细胞里，而不是外周血中，表明Th17细胞及相关细胞因子主要是通过局部免疫增强参与肺结节病的免疫紊乱过程[35]。目前国内外对Treg细胞在肺结节病的数量及分布存在一些分歧，Idali等[37]及黄慧[36]发现，结节病患者的Treg细胞不但存在数量的减少、相关抑制作用的细胞因子表达水平下降，而且BALF中的CD4+T细胞胞内Foxp3信使核糖核酸表达亦是下降的，从而导致Treg细胞在结节病中免疫抑制功能的减退。但Miyara等[38]研究认为结节病患者体内Treg细胞的比例是增加的。活动期外周血CD4+CD25+Treg细胞比例高于非活动期和健康人群。肺内肉芽肿组织和淋巴结内Treg细胞表达升高[39]。在结节病损害处的炎性反应存在不受控制现象。Treg细胞不能完全抑制肉芽肿内IFN-γ、肿瘤坏死因子α（TNF-α）的分泌，认为Treg细胞在结节病的严重组织受损过程中并没有起到有效的保护作用，即使Treg细胞数量正常或增加，仍有局部Treg细胞功能“失能”[40]。由于外周血Treg细胞具有正常免疫抑制功能，若相对数量增加又会导致机体免疫力低下。结节病患者容易出现机会性感染、合并肿瘤以及大多数患者对结核分枝杆菌的PPD试验出现无反应，也许与外周血Treg细胞的抑制功能存在相关性。有研究发现Lofgren综合征的患者（具有自限性病程、良好预后的一类）肺内Th17、Th1混合细胞及相关转录因子表达水平均比有慢性进展病程的患者显著升高，目前Th17/Treg平衡是否参与结节病发生、发展及预后仍需要进一步证实。endprint

4.4 Th17/Treg細胞与支气管哮喘

近几年研究发现哮喘患者的痰中及外周血均见Th17细胞及相关炎性细胞因子增加，与气道高反应呈正相关[41-42]。动物实验中，向小鼠体内注入致敏Th17细胞后可促使中性粒细胞和淋巴细胞向肺组织浸润，IL-17、IL-22敲除的小鼠其致敏发作后的气道炎症有所减轻，气道高反应性均低于野生型小鼠[43]。提示Th17细胞可促进哮喘急性发作。Zijlstra等[43]研究发现IL-17A可通过活化磷脂酰肌醇3激酶及组蛋白脱乙酰酶2诱导气道上皮对糖皮质激素治疗不敏感[44]。在哮喘不同阶段存在Treg细胞功能及数目的改变。Qin等[45]的研究发现过敏性哮喘稳定期患者和正常健康组外周血Treg细胞数目并无明显差异，而哮喘加重期确有明显升高，并在其功能上未见明显受损，在重度哮喘的患者的BALF中Treg细胞数目增多。在哮喘患者的外周血及诱导痰中存在Th17/Treg细胞失衡，哮喘模型小鼠体内Th17/Treg细胞比值升高[42-46]。Th17/Treg细胞平衡在哮喘的发病过程中发挥重要作用。

综上所述，随着基础免疫学的认识不断深入，Th17细胞、Treg细胞及Th17/Treg细胞失衡可能是多种肺部疾病免疫调控系统的核心机制之一。不同组织、不同微环境下其具体机制仍存在诸多差异，虽然Th17/Treg细胞免疫机制的失调可能是导致疾病的发生发展的重要原因，但关键环节仍未明确。针对Th17/Treg细胞在多种肺部发病机制中的作用，仍需要大量研究进一步阐明。

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（收稿日期：2017-09-05 本文编辑：李岳泽）endprint