肠道调节性T细胞组成及功能

陈功雪 钟晓云

重庆市妇幼保健院新生儿科，重庆 401120

免疫为一种生理功能，依靠此功能可以区分自己与非己，并破坏和排斥进入人体的抗原物质，人体免疫功能的首要作用是抵抗外界微生物对机体的进攻，近来，免疫系统的另一项功能-维持机体和器官的稳态受到了越来越多的关注。在免疫系统中，Foxp3+CD4+ 调节性T 细胞（Regulatory T cell，Treg）在机体免疫稳态的调节中起到重要作用，其为CD4+T 细胞的心的亚群，在其分化、发育及功能发挥中占据重要的作用，并会受到Th1 及Th2 型效应细胞、自身分泌产生细胞因子等调节，并参与到自身免疫性疾病，感染疾病、肿瘤疾病的发生与发展中[1-3]。Treg 在绝大多数免疫反应-过敏、自身免疫、炎症反应以及肿瘤中均起到重要的调节作用。Treg 细胞功能具有组织特异性，其在肠道固有层中的功能尤为复杂，本文就肠道Treg 细胞组成及功能进行综述。

1 结肠组织结构

在人体内，结肠的主要功能是从消化道的代谢产物中重新收水分及矿物质，并合成维生素K、B12、硫胺素以及核黄素等。事实上，结肠是人体器官中含有微生物种类最多、总量最大的器官。结肠的组织结构包括：（1）内腔-微生物寄居地；（2）黏膜层-局部免疫反应所在地；（3）黏膜下层-为一层致密结缔组织，可以修复组织损伤并含有大量副交感神经；（4）平滑肌层-主要功能是保障肠道收缩与舒张；（5）浆膜层-为一层较薄的纤维组织，将肠道与腹膜隔开。

2 肠道黏膜层组成结构

肠道黏膜层由内向外分为三层：上皮层、固有层以及黏膜肌层[4]。上皮层是抵抗微生物入侵的第一道屏障，它在小肠的免疫感应方面起着决定性作用，提供抗原提呈机制[5]。其屏障功能主要有赖于少量潘氏细胞分泌的抗菌肽、杯状细胞分泌的黏液保护层以及其细胞表面上的模式受体-主要是Toll样受体与NOD 样受体。上皮层与固有层均有组织特异性的天然及适应性免疫细胞：如肠道特异性的吞噬细胞，其可以沿着肠道淋巴结呈递抗原；天然淋巴样细胞，尤其是分泌IFN-γ 的ILC1 细胞；分泌IgA2 的浆细胞；少量的CD8αα+细胞；各种效应CD8αβ+ T 与CD4+T 细胞（主要是Th1 以及Th17 细胞）。最近有研究报道这些细胞有着极强的迁移能力[6-7]。

肠道黏膜免疫系统的复杂性和庞大性说明肠道黏膜免疫系统必有强大的功能。这套免疫系统要保护肠道免受潜在致病菌及一些代谢产物对肠道的侵犯、促进肠道共生菌的定植并保障必需营养素的吸收。因此，肠道免疫系统与肠道微生物之间必须有一套复杂而有效的对话系统来保证肠道稳态的维持[8]，而在这其中，肠道Treg 起到了至关重要的作用。

3 肠道调节性T细胞的组成

动物研究表明，相较于完全无菌小鼠，SPF小鼠结肠固有层中有着大量Treg，根据喂养条件的不同，肠道Treg 占CD4+T 细胞比例波动在15%～40%[9-10]。肠道Treg 分为两类：一类是在胸腺生成的tTreg，其特征是表达转录因子Gata3 以及Helios；另一类则是在外周由Foxp3-CD4+T 细胞分化而来，又称之为pTreg，其特征是表达RORγt 受体，几乎不表达Helios[11]。在外周，现在区分tTreg 和pTreg 的主要分子标志之一是Helios 的表达，Helios 高表达的Treg 细胞被认为是tTreg[12]。尽管这两类细胞表型、来源均有差异，但研究中往往将他们作为一个整体细胞类型来研究[13-15]。肠道中RORγt+ Tregs 与RORγt- Tregs相较，有着数百种不同的转录因子。令人感兴趣的是，RORγt 也是肠道中的主要效应T 细胞-Th17细胞的标志性转录因子，这说明在RORγt+Tregs细胞中，RORγt 的功能可能仅仅部分表达。例如，尽管在RORγt+ Tregs 细胞中，RORγt 转录了表达IL-17A 的相关基因，但是事实上RORγt+ Tregs细胞并未产生IL-17A。在RORγt-Tregs 细胞中，Gata3 转录因子高表达。Gata3 的高表达一方面促进了Foxp3 的表达；另一方面，则通过促进St2 的表达增强了IL-33 依赖的基因如Areg，Klrg1 以及Il1rl1 等基因的表达。肠道Foxp3+CD4+ T 细胞表面的TCR 受体能够特异性的与肠道中的粪菌提取物或者分离出的肠道细菌反应[16-17]。目前有争议的是，部分研究者发现肠道Foxp3+CD4+T 细胞表面的TCR 受体的组库与胸腺Foxp3+CD4+ T 细胞表面的TCR 受体的组库较为一致；而另有研究则认为现肠道Foxp3+CD4+T 细胞表面的TCR 受体的组库与外周Foxp3+CD4+T 细胞表面的TCR 受体的组库较为一致[16-17]。

4 肠道调节性T细胞的调控因子

在肠道内，肠道菌群对于肠道Foxp3+CD4+Treg细胞调控起着主要作用。肠道Treg 表面TCR 受体可以识别肠道细菌的抗原[16-17]。运用广谱抗生素处理小鼠或者是无菌小鼠的肠道Treg 细胞数量明显减少[9-10]。响应肠道细菌的Treg 主要亚群是RORγt+Helioslo-/lowTreg 亚群[9-10，13-15]。最早发现能诱导Helioslo-/lowTreg 细胞亚群表达的细菌是梭菌属[10，18]，而后不少细菌都被报道具有诱导Treg 表达的作用[14，19]。几个不同的研究团队还报道肠道短链脂肪酸，包括乙酸、丙酸以及丁酸可以诱导肠道Treg 细胞表达，其可能机制Foxp3 基因组蛋白乙酰化[13，18，20-22]。其余被报道具有诱导肠道Treg 细胞的因子还有TGFβ[10，18]、IL-6、IL-23 以及视黄酸产生的vitamin A[13]。

在抗生素处理的小鼠或者无菌小鼠中，肠道Treg 细胞并未完全消失。相较而言，Gata3+Helios+Treg 细胞受到肠道菌群影响相对较小，主要是受IL-33 的调控。在肠道里大约有50%～70%左右的Treg 会表达St2，而且表达St2的绝大多数Treg 细胞都共表达Gata3。而无论是体内试验还是体外试验都表明IL-33 可以诱导Treg细胞表达增加，其可能机制包括诱导Gata3 的磷酸化，或者被募集到Foxp3 启动子区域与RNA 聚合酶结合从而促进Foxp3 表达。另外一种细胞因子IL-23 则能够抑制IL-10 对Treg 的促进作用[23]。

5 肠道调节性T细胞的功能

在肠道内机体免疫系统一方面要识别并杀伤有害致病菌，另一方面又要能让肠道益生菌生存，这就导致机体免疫系统必然有着极其精密而复杂的机制。肠道Treg 细胞在这种免疫机制中起着重要调控作用，包括对正常寄生菌的免疫耐受以及对肠道病原菌的杀灭作用。肠道Treg 细胞对肠道，尤其是肠道固有层免疫细胞有重要的调节作用，例如抗原提呈细胞[13]、B 细胞、浆细胞等[24-25]。同时，Treg 细胞还调控肠道固有层CD4+以及CD8+T 效应细胞，最近有研究发现在外周淋巴细胞中有肠道Treg 细胞，说明肠道Treg 在肠道外也可能发挥着作用[10，26]。

由于转录因子不同，肠道Treg 两个亚群RORγt+Helioslo/-以及Gata3+Helios+Treg 细胞也有着不同功能。一般认为，RORγt+Helioslo/-Treg 细胞更多的发挥炎症抑制作用而Gata3+Helios+Treg 细胞更多参与修复[11]。RORγt+Helioslo/-Treg 细胞能够抑制效应细胞，但是其在2 型炎症反应中的作用存在争议[14-15，27]。另外，Gata3+Helios+Treg 细胞可以通过表达IL-33 及Areg 参与组织修复[23]；同时也有课题组报道缺乏Gata3 以及St2 的Treg 细胞其炎症抑制能力减弱，但具体机制尚不清楚[23，28]。

6 结语

目前，肠道Treg 细胞由于其在肠道免疫中的关键调节作用而受到关注，其内在调节及与外界菌群关联的更多机制还有待探索。