辅助性T细胞及相关细胞因子与炎症性肠病的关系

陈丹综述，朱若凯审校

(1、江西省职业病防治研究院，江西 南昌 330006；2、南昌大学医学院，江西 南昌 330006)

IBD是胃肠道最为严重的疾病之一，在我国近年来其发病有逐年增高趋势[1，2]。IBD病因和发病机制尚不十分清楚，目前认为其可能的发病机制是：环境因素作用于遗传易感者，在肠道菌丛（或者目前尚未明确的特异性微生物）的参与下，启动了肠道免疫及非免疫系统，最终导致免疫反应和炎症过程[3-5]。研究已证实辅助性T细胞（Th）及相关细胞因子直接或间接地参与了IBD的肠道免疫调节，致使肠道黏膜的炎症反应加重或减轻，加速疾病的进展或缓解[6]。Th细胞是指具有辅助功能的T细胞，表达CD4分子，它主要有4个亚型：Th1、Th2、Th17和Treg，它们之间的失衡参与了IBD的发生与发展，CD的发病与Th1和Th17细胞有关，而 UC 则与 Th2细胞紧密关联[6，7]。

1 Th1、Th2细胞亚群及其失衡在IBD中的作用

1.1 Th1细胞 Th1细胞是最早发现的Th细胞亚群之一。由巨噬细胞分泌的IL-12刺激抗原呈递细胞分泌干扰素-γ(IFN-γ)，作用于初始CD4+T细胞的信号传导及转录激活因子-1(STAT-1)，后者转移至细胞核内再激活特异性转录因子T-bet，促使Th0向Th1分化。Th1细胞可分泌IFN-γ、TNF-α和IL-2等促炎细胞因子参与机体的炎症免疫反应。Th1是产生IFN-γ的主要细胞．Muratov等[8]发现IBD患者炎症缓解期血浆及肠黏膜组织中的IFN-γ含量均比炎症活动期明显降低。敲除IFN-γ基因或应用IFN-γ单克隆抗体中和IFN-γ后，则腹泻症状减轻，肠道病变好转，病组织学评分明显改善，IFN-γmRNA表达明显减少，提示Th1免疫在IBD的发病中起重要作用[9]。

TNF-α以自分泌和旁分泌的方式在炎症性肠病的肠黏膜局部发挥主要作用，其中肠道菌群产生的脂多糖可以直接活化位于肠黏膜固有层中的巨噬细胞，促使其增生并且释放TNF-α。TNF-α可诱导结肠上皮细胞大量凋亡，参与黏膜固有层炎性反应和上皮细胞脱落，从而增加肠道上皮细胞通透性，导致炎症的发生。有学者发现，在活动期溃疡性结肠炎患者中，其TNF-α的升高与病变范围和病变严重程度有关[10]。张欣等[11]也发现炎症性肠病患者血清TNF-α水平明显升高，且其水平的变化与病情活动度具有紧密的关系。

IL-2主要由Th1细胞产生，为T细胞生长因子，增强NK细胞和巨噬细胞的杀伤活性。肠黏膜IL-2水平与IBD炎症程度一致，IBD患者的淋巴细胞处于激活状态，且随着病情加重，患者血清中IL-2受体逐渐升高[12]。IL-2是重要的促炎性细胞因子，干扰IL-2信号传递可有效地阻止自身免疫的发生[12]。临床试验证实，用抗IL-2受体抗体治疗难治性UC，可使患者临床症状、内镜表现、免疫组化检查结果及生活质量明显改善，提示IL-2在UC进展中起促进作用[13]。

1.2 Th2细胞 Th2细胞也是较早发现的Th细胞亚群之一。抗原呈递细胞分泌IL-4作用于原始Th细胞表面受体后激活STAT-6，后者转移至细胞核内激活特异性转录激活因子GATA-3，通过下游基因表达使Th0细胞向Th2分化。Th2主要分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10 和 IL-13 等炎性因子， 形成Th2型黏膜炎症。

IL-10是由Th2细胞产生的典型抗炎细胞因子和具有免疫抑制作用的细胞因子，是拮抗Th1细胞的关键性细胞因子，对Th1细胞具有直接抑制作用。IL-10可抑制 IL-2、TNF-α及IFN-γ产生，阻止炎症的发生。IL-10可以保护对IBD有抑制作用的淋巴细胞，并可抑制由其介导的宿主自身免疫反应，同时具有重要的抗癌作用。敲除IL-10基因易使动物发生自身免疫性疾病，包括由Th1细胞介导的类似于CD的结肠炎[14]。

IL-6是一种多功能的单链糖蛋白细胞因子，主要由单核巨噬细胞和Th2细胞产生，通过由IL-6受体(IL-6R)和信号转导蛋白gp130组成的复合受体起作用。IL-6可通过STAT-3途径诱导细胞间黏附分子(ICAM)的极化表达，后者是在IBD患者中性粒细胞和上皮细胞间相互作用中起重要作用的黏附颗粒。因此认为IL-6在慢性肠道炎症反应中起促进作用。王少鑫等[15]研究结果显示UC活动期患者血清TNF-α、IL-6水平明显高于正常对照组和UC缓解组(P＜0.05)，且与结肠炎严重程度呈正相关。Yan等[16]发现IL-6可增强葡聚糖硫酸钠（DSS）结肠炎小鼠的血小板活化及自发性血小板-白细胞聚集，提示IL-6可能是增加IBD患者血栓形成的重要介质。Takac等[17]报道，活动期UC和CD患者的血清IL-6水平较正常对照组明显升高，并与炎性反应分级呈正相关，治疗后随病情缓解，IL-6浓度下降，表明IL-6在UC的发病中发挥促炎作用，并可用于疾病监测和疗效观察。

1.3 Th1/Th2调节失衡 Th1和Th2细胞之间单独和相互作用调节机体的免疫平衡，维持机体内环境的相对稳定。已知Th1细胞的优势细胞因子主要是 IL-12、IFN-γ，Th2细胞的优势细胞因子是IL-4、IL-5、IL-13。 现已证实，IL-12 及 Th1 细胞的优势细胞因子IFN-γ均能促进CD4+T细胞向Th1细胞极化而抑制向Th2细胞极化，而Th2细胞的优势细胞因子IL-4能促进CD4+T细胞向Th2细胞极化而抑制向Th1细胞极化，调节机体的免疫平衡。Th1/Th2亚群的免疫调节失衡与自身免疫性疾病、多种炎症性疾病的发生有关，特别是在IBD的发生发展中具有重要作用。

夏盛隆等[18]采用Real-time PCR法检测CD患者肠组织中T-bet和GATA-3 mRNA相对表达量，结果显示CD组肠组织中T-bet mRNA相对表达量显著高于对照组 （P＜0.05），T-bet/GATA-3比值显著增高(P＜0.05)；活动期CD T-bet mRNA相对表达量显著高于缓解期（P＜0.05），活动期CD T-bet/GATA-3 比值显著增高（P＜0.05），提示 Th1/Th2 细胞失衡与CD密切相关，且可能与疾病活动程度相关。张少华[19]采用流式细胞术(FCM)检测UC患者和对照组人员外周血单核细胞(PBMC)中Th1、Th2细胞的数量及Th1/Th2比值，结果显示UC患者IFN-γ+Th1细胞的数量高于对照组、Th1/Th2比值高于对照组（P＜0.05），提示Th1/Th2比例失调可能参与了UC患者的免疫学发病机制。以上研究均证实Th1/Th2比例失调可能参与了IBD的发病。但单纯的Th1/Th2失衡在解释IBD的免疫机制方面仍存在局限性，尤其在Th17/Treg轴被发现之后。

2 Th17/Treg及其失衡在IBD中的作用

2.1 Th17 Th17细胞是新近发现的Th细胞亚群之一。它的命名源于可以分泌细胞因子IL-17。Th17细胞活化后主要分泌IL-17、IL-21、IL-22等细胞因子参与机体的炎症免疫反应。IL-17细胞因子家族 包括六个成员 ，IL-17A，IL-17B，IL-17C，IL-17D，IL-17E和IL-17F，是体内外的强效促炎细胞因子。IL-17A可以诱导促炎性细胞因子（比如IL-6 and TNF），趋化因子（KC，MCP-1 and MIP-2）和调节组织渗透和破坏的基质金属蛋白酶的表达。Jiang等[20]研究发现，活动期IBD患者肠黏膜Th17细胞及其分泌的细胞因子表达增加，可能与影响疾病活动度和黏膜损伤程度呈正相关。高楠等[21]研究发现IBD患者外周血Th17细胞比率显著高于对照组，活动期显著高于缓解期，UC组显著高于CD组，以上均提示Th17细胞参与了IBD的发病过程。

IL-21是白介素2的家族成员，可由TH17细胞分泌。IL-21在调节T细胞分化和功能上发挥了多重作用，加强CD4+和CD8+T cells的克隆表达，诱导 IL-12R，IL-18R，IFN-γ，IL-2Rɑ 和 Th1 相关转录因子在活动性记忆T细胞的表达。IL-21也与Th2调节的免疫反应有关，它在抑制原始TH细胞分化成产IFN-γ型TH1细胞上发挥作用。Mao等[22]研究发现大鼠病变肠黏膜中IL-21表达上调，表明IL-21参与了结肠炎发生过程。Yeste等[23]的研究发现，IL-21 可通过激活 STAT3、RORγt、AhR 等转录因子，促进黏膜T细胞分化并分泌IL-22，从而抑制黏膜炎症。因此，IL-21既参与了肠道炎症和黏膜损伤的过程，又发挥保护肠道的作用，其具体机制仍有待研究。

IL-25(也称IL-17E)是IL-17家族的成员，它与IL-17B共用同一个受体IL-17Rh1(也叫IL-17RB)，而且它的结合能力更高。IL-25可以可通过启动Th2型免疫应答，同时抑制Th1/Th17型免疫反应，而发挥炎症调节功能[24，25]。由TNBS或恶唑酮诱导的小鼠实验性结肠炎，给予IL-25后可以防止肠道粘膜炎症。Su J等[26]研究结果证明，与对照组相比，活动性IBD病人血清和炎症粘膜中的IL-25显著减少。在IBD中，IL-25在炎症粘膜和血清中的水平分别与内窥镜检查的疾病活动性和CRP呈负相关。IL-25显著的抑制IBD病人CD4+T细胞产生 TNF，IFN-γ，和 IL-17A，但是却促进 IL-10的分泌。因此，IL-25是肠道粘膜炎症反应的一个负调控因子，可能成为人类IBD的潜在治疗剂。

2.2 Treg部分CD4+T淋巴细胞可高表达IL-2受体的α链(CD25)分子，细胞质中表达Foxp3转录因子，称为调节性T细胞。Treg细胞是一类不同于Th细胞的具有免疫调节功能的相对独立的T细胞亚群。Treg可诱导宿主通过细胞-细胞间直接接触和释放上调表达IL-10、TGF-β等细胞因子抑制自身反应性T细胞的增殖活化，下调Th1的功能，维持自身免疫耐受。研究表明Treg细胞数量的减少或功能失调是导致IBD发病的主要因素[12，27]。Treg在维持机体内环境稳定中起重要作用，它可通过抑制CD4+T细胞和CD8+T细胞的活化与增殖，实现对免疫系统的负调节来诱导自身免疫耐受和抑制自身免疫性疾病的发生。Treg还可通过分泌抑炎细胞因子（IL-10和TGF-β）抑制机体的炎症免疫反应。Foxp3是CD4+CD25+Treg相对较特异性的标志物.Foxp3属于foxhead家族成员的转录因子，组成性表达于机体的CD4+CD25+Treg，对Treg细胞的发育和功能起关键作用。TGF-β在Treg细胞和Thl7细胞的分化过程中扮演关键角色。初始CD4+T细胞周围TGF-β浓度较低且存在IL-6时，TGF-β能促使初始CD4+T细胞分化为Th17细胞，同时抑制Foxp3+Treg细胞的产生；而TGF-β浓度较高时，可抑制ROR-γt表达，阻止初始CD4+T细胞分化为Thl7细胞，甚至可能促使Foxp3+Treg细胞的生成[28]。由此可见，TGF-β为联系Treg/Th17细胞平衡的纽带，但该平衡同时亦受IL-6等其他因素的调节。

CD4+CD25+Foxp3+调节性T细胞在IBD的发生、发展中起负调控作用。王轶等[29]以流式细胞技术检测CD和UC患者外周血中CD4+CD25+Foxp3+调节性T细胞比例，结果显示CD组和UC组的细胞比例显著低于正常对照组(P＜0.05)，并分别与简化CDAI评分和CAI评分呈负相关(P＜0.05)。Eastaff-leung等[30]发现，CD患者肠黏膜Foxp3 mRNA表达较正常人升高约100倍，UC患者甚至达1000倍，但TGF-βmRNA表达仅在UC患者肠黏膜中升高，在CD患者肠黏膜中无明显升高。

2.3 Th17/Treg转化平衡 Th17和Treg是CD4+T细胞的亚型，Th17可介导慢性炎症和自身免疫性疾病的发生，Treg具有抑制自身免疫的功能。在动物模型中TGF-β诱导幼稚T淋巴细胞转化为Treg，抑制自身免疫。在IL-6存在的情况下，TGF-β则促进幼稚T淋巴细胞分化为Th17细胞，分泌前炎症因子IL-17，促进自身免疫和炎症的发生，说明两者存在相互转化的关系[13]。相关研究发现IBD患者外周血Th17细胞增加且Treg细胞减少，Th17/Treg比值明显增高，进一步说明Th17/Treg转化平衡是维持肠道免疫稳态的重要因素，并可能是导致IBD的原因[31-33]。0gino等[34]给予重症联合免疫缺陷(SCID)小鼠体内注射Treg细胞后，通过产生大量TGF-β而降低Th17细胞的反应，从而缓解实验性结肠炎的症状。Chao等[35]的研究发现，CD患者外周血中Treg细胞比率及其mRNA水平的表达明显下降，Treg/Thl7的比率也明显下降，并且在两年的随访中发现，Treg/Thl7比率在基线下的有更高的复发倾向。

3 问题和展望

炎症性肠病的确切发病机制仍不清楚，其中粘膜免疫功能紊乱起着重要作用。Th细胞及其相关细胞因子以不同的途径参与了IBD的发生、发展和持续过程。目前针对细胞因子的研究已取得一定进展，研发出了多种治疗IBD的药物。新的细胞亚群Th17/Treg在IBD中的重要作用对传统Th1/Th2发病模式提出了质疑，深入探讨各细胞亚群之间的免疫平衡及其影响因素仍是亟待解决的问题。总之，研究Th细胞及其细胞因子在IBD发生发展中的作用和机制，将为IBD的治疗提供新的方法。