Foxp3/Treg与RORγt/Th17失衡在慢性乙型肝炎病毒感染中的作用

贾冠华,游 晶,李 静,范晶华

贾冠华,游晶,范晶华,昆明医科大学第一附属医院感染科 云南省昆明市 650032

李静,昆明医科大学 云南省昆明市 650500

核心提要：乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染期间可见到广泛的免疫介导的肝损伤,随着近几年对HBV免疫靶向治疗研究的不断深入,叉头/翅膀状螺旋转录因子3/调节性T细胞与维甲酸相关核孤儿受体γt/辅助性T细胞17的平衡似乎对HBV的感染至关重要,以此为契机可以为慢性乙型肝炎的治疗提供新的思路.

0 引言

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染是对人类的健康构成严重的威胁.当今全球大约有20亿人感染了HBV,全世界有超过3.7亿患者为慢性感染者.HBV是慢性肝炎、肝硬化和肝细胞癌的主要原因,每年有约100万人因肝硬化、肝细胞癌死亡[1].HBV感染后的临床结果是多变的.成人中大多数HBV感染(急性或隐性)最终会自发恢复.大约5%的HBV感染者成为慢性感染,是肝硬化和肝细胞癌的重要危险因素.HBV感染结局是由于不同的CD4+T细胞反应,这是目前被认为在抗HBV治疗中免疫调节起关键作用[2].

HBV是一种重要的人类病原体,隶属于嗜肝DNA病毒科正嗜肝DNA病毒属,通过逆转录的方式进行复制的核糖核酸,HBV包括一个包膜和一个含有部分双链的核衣壳.从基因组结构及编码蛋白来看,HBV是由不完全的环状双链DNA组成,HBV基因组中有4个开放读码框均位于长链,分别是S区、C区、P区、X区来表达;当HBV进入肝细胞后,包膜脱落,核衣壳进入细胞核,部分双链松弛的环状DNA被修复,行成共价闭合的环状DNA(cccDNA);之后cccDNA与染色质结合后被逆转录成前体RNA,继续在细胞核中复制乙肝病毒,因此就目前治疗手段HBV很难从肝脏内完全清除[3].但有研究发现[4]慢性乙型肝炎(chronic hepatitis B,CHB)的致病因素是免疫系统的紊乱或失衡引起的CD4+T细胞通过释放不同的细胞因子,产生两个亚群即(regulatory T cell,Treg)和CD4+辅助性T细胞17(helper T cell 17,Th17),近年来,Th17/Treg平衡在CHB患者中的研究越来越多,有研究表明[5,6]Th17和Treg及其特异性转录因子维甲酸相关核孤儿受体γt(retinoid-related orphan nuclear receptor γt,RORγt)和叉头/翅膀状螺旋转录因子3(forkhead/winged helix family transcription factor 3,Foxp3)在炎症性疾病治疗中可作为免疫稳态的关键调节因子.RORγt是促进Th17分化的最特异性转录因子,而Foxp3是Treg特异性转录因子.许多研究发现[7],在Treg和Th17之间存在不平衡,两者之间的失衡与慢性炎症、自身免疫性疾病和癌症的发展密切相关.Treg和Th17失衡可能是引起CHB发病的免疫因素.

1 Foxp3/Treg

1.1 Treg Treg细胞以及其他T细胞亚群,通过刺激胸腺自身抗原这些Treg被称为胸腺Treg细胞或天然Treg细胞.Sakaguchi等[8]和Takahashi等[9]发现了一个具有强效抑制活性的CD4+T细胞亚群可以表达CD25并将这些CD4+CD25+细胞称为Treg.后来,他们发现这些细胞表达了高水平的FOXP3CD4+CD25-T细胞可以转化为Treg表型并特异性表达FOXP3[10].CD4+CD25+Treg细胞是CD4+T细胞的谱系,其特征在于TGF-β的产生和转录因子FoxP3的表达.Treg细胞通过细胞接触和细胞分泌抑制细胞因子如IL-10,TGF-β和IL-35而表现出免疫抑制和自身免疫耐受功能[11].维持Treg抑制功能需要转录因子Foxp3的表达,其功能本身是由多种翻译后调节修饰, Treg谱系稳定性也取决于Treg细胞特异性CPG低甲基化模式T细胞受体刺激诱导[12].Treg细胞是免疫应答负调节的重要组成部分,维持免疫平衡和免疫耐受[13].通过限制肝脏免疫应答或抑制保护性T细胞,从而促进HBV复制和存活,Treg细胞反应可能是导致HBV持续感染的免疫机制[14].

1.2 Foxp3 Foxp3是一种转录因子,属于该家族叉头盒(FOX)蛋白质.FOX蛋白首先是在果蝇胚胎中被发现[15],将其定位于细胞核调节基因表达.所有家庭成员有一个叉头(FKH)域,作为转录激活因子或抑制因子.FOX的FKH结构域可以调节转录大约700个基因.Foxp3最初被发现是开发中的主要调节器和Treg的功能[16].已经在免疫环境中广泛发现了Foxp3的表观遗传修饰,包括甲基化,乙酰化和磷酸化.在Treg稳定性中起到正面和负面作用Treg特异性去甲基化区域是高度保守的CpG基序和保守的非编码序列2[17],Foxp3的乙酰化,可以准确定量通过邻近连接测定[18],是一种稳定的Treg修饰[19].相反,表观遗传修饰磷酸化,介导了Treg的不稳定性,在存在磷酸化诱导物Pim-2激酶的情况下,Treg减少了Foxp3的表达和抑制功能[20].翻译后修饰和Foxp3的外源调控共同决定了Treg的稳定性,前者改变其质量,而后者使其表达水平波动[21].

高迁移率族蛋白-1维持了CHB感染患者的Treg稳定性,这降低了对HBV的免疫力,通过减少Treg自噬来激活特异性抗HBV免疫[22].

2 RORγt/Th17

2.1 Th17 二十年前发现了白介素17(Interleukin-17,IL-17)及其在免疫中的潜在作用[23],然后Th17细胞在2005年被定义为T辅助细胞的独立谱系[24,25].Th17细胞是分化簇CD4+Th细胞的子集,其特征在于产生以下细胞因子：白细胞介素IL-17,IL-21,IL-22,IL-26和肿瘤坏死因子.Th17细胞代表促炎细胞亚型,Th17细胞的形成,发育和功能不同于Th1和Th2细胞[23,24].当幼稚CD4+T细胞在抗原活化过程中暴露于转化生长因子TGF-β和IL-6时,在Th17细胞分化过程中起着至关重要的初始作用,Th17细胞特异性转录因子是RORγt[24].

Th17细胞和Th17相关细胞因子具有诱导肝细胞损伤或保肝作用[26].Th17细胞已被证明在许多肝脏疾病中发挥作用,包括酒精性肝病,原发性胆汁性肝硬化和CHB[27,28].CHB患者存在免疫紊乱或失衡,辅助CD4+T细胞可通过释放Treg和Th17来协调宿主进行免疫应答[29].

Th17细胞主要基于IL-17的产生和RORγt转录因子的存在而区别于其他T细胞.Th17驱动的免疫反应被证明在急性HBV感染的发病机制中起重要作用,并且加剧了CHB的炎症进展,而且由Th17衍生的细胞因子的促炎活性导致肝细胞的持续损伤[30].

2.2 RORγt 核激素受体的ROR家族通常包含三个不同的成员：RORα,RORβ和RORγ.虽然RORγmRNA存在于各种外周组织中,但其表达同型RORγt仅限于淋巴组织和某些类型的淋巴样细胞.RORγt被认为是Th17谱系的主转录因子,已有一些研究开始对RORγt/Th17轴可以作为潜在抑制剂进行试验[31].有研究说明[32]TMP778和TMP920被鉴定为RORγt的反向激动剂.两种分子都是通过分化的Th17细胞有效抑制Th17细胞的产生和IL-17的体外分泌.

RORγt的翻译后修饰机制,包括乙酰化和泛素化[33].RORγt是一种核受体和转录因子,研究证明[34]氧固醇和时钟基因之间的联系使RORγt成为连接免疫的潜在节点来调控两者之间的新陈代谢和昼夜节律.随着免疫学的不断扩展,RORγt可以作为一个调控靶点对HBV形成新的治疗思路.

3 Treg与Th17失衡在慢性HBV感染中的作用

如上所述,Treg和Th17细胞是重要的CD4+T细胞亚群,其在炎症期间发育相关并且功能上相互作用.最近的报道证明了他们的密切互动和过渡.因此,Treg和Th17细胞之间存在平衡.由于Treg和Th17细胞之间的平衡在HBV的发病机制中很重要.

许多研究[35-37]发现,Treg和Th17细胞之间的不平衡与慢性炎症,自身免疫性疾病和癌症的发展密切相关.Su等[38]发现Treg的增加低于患有低至中度CHB的患者中的Th17细胞,其导致Treg/Th17细胞比例降低.严重CHB患者的Tregs频率显着增加,而Th17细胞的频率略有增加,导致Treg/Th17细胞比例增加.Treg/Th17的平衡在介导抗HBV治疗的免疫应答中起重要作用,研究表明Th17细胞及其相关细胞因子与肝脏炎症程度呈正相关,并参与肝损伤过程和HBV的清除[28].因此观察Treg/Th17比值的变化可为观察宿主和抗病毒治疗的免疫状态提供参考[1].Th17和Treg细胞在免疫应答中是相互作用的.在HBV感染期间,Treg细胞通过Treg细胞的细胞毒性或通过抑制性细胞因子如IL-10,TGF-β或IL-35来抑制Th17细胞.Treg细胞的消耗会增强Th17细胞反应,导致更严重的肝损伤[39].越来越多的证据表明Treg细胞也会上调Th17细胞相关促炎细胞因子的产生,主要是IL-17和IL-22[40,41].HBV感染的患者存在Th17/Treg失衡,并且Treg/Th17比值与炎症程度呈负相关,因此Th17和Treg细胞之间的平衡可能是免疫稳态的关键指标,其至少部分地反映了促炎症和抗炎过程之间的平衡.总之,Th17/Treg比率可能是评估疾病严重程度的有用标志物.

RORγt、FoxP3分别作为Th17和Treg的特异性转录因子也可能是HBV感染和免疫反应的调节靶点.高浓度的TGF-β在幼稚CD4+T细胞中诱导FoxP3表达,促使其分化为Treg细胞[11].相反,TGF-β加IL-6或IL-21诱导表达RORγt的信号转导和转录激活因子3(signal transduction and activator of transcription 3,STAT3),促进Th17细胞分化[42].IL-21通过调节TGF-β信号传导抑制FoxP3表达并促进Th17细胞分化[43].维生素A代谢产物RORγt是TGF-β介导的Treg细胞分化的关键调节因子,通过直接抵抗IL-6的活性来抑制Th17细胞分化.IL-2与TGF-β一起可以驱动Treg细胞分化,IL-2通过STAT5依赖性途径抑制Th17细胞分化[44].一些研究[2]还表明,Foxp3参与了CHB的发病机制,而且CHB患者中Foxp3的mRNA表达水平增加.表明Foxp3表达增加与疾病预后不良有关.最近的一项研究表明[45],Th17/Treg细胞的相互分化也受TEAD转录因子TAZ和TEAD1的调节.由Th17细胞表达的TAZ充当RORγt的辅因子,并使Foxp3不稳定,而由Treg细胞表达的TEAD1隔离TAZ.

由于Th17和Treg细胞的分化受共享和不同细胞因子的相互调节,并且由于每个亚组在某些炎症条件下可以转化为另一种,因此Th17/Treg平衡在许多自身免疫疾病中起着至关重要的作用[46].实际上,患有类风湿性关节炎,牛皮癣,多发性硬化症和炎症性肠病的患者的Th17/Treg比率增加.其中,从Th17/Treg平衡的角度对类风湿性关节炎进行了广泛的研究.类风湿性关节炎的特征在于关节滑膜的慢性炎症,其导致骨和软骨的破坏.Th17细胞被认为是通过激活炎症关节内许多细胞类型(包括巨噬细胞,树突状细胞和滑膜细胞)引发炎症的发病机制的主要驱动因素[33].累积的证据表明,Th17/Treg平衡是驱动自身免疫性疾病的致病机制的基础.在纠正平衡的治疗方法已被证明是有效的,并已被批准用于治疗类风湿性关节炎,牛皮癣,牛皮癣和银屑病关节炎,强直性脊柱炎,系统性红斑狼疮等自身免疫性疾病.例如在使用单克隆抗体中和Th17相关细胞因子(包括IL-6,TNF-α,IL-17和IL-23)的治疗方法已经非常成功[43].还有抗人IL-6R的单克隆抗体通过降低Th17但增加类风湿性关节炎患者的Treg细胞水平来影响Th17/Treg细胞的比例[47].此外,正在开发针对使用小分子靶向RORγt,STAT3,Foxp3和Foxo1的疗法.地高辛是RORγt的抑制剂,通过降低Th17/Treg比率,改善了胶原诱导的关节炎[48].因此在CHB的治疗中开拓新的思路,新的靶点,通过抑制RORγt/FoxP3,降低Th17/Treg比率使之达到免疫状态的平衡,RORγt/Foxp3比率可能代表潜在的预后标志物.Treg和Th17细胞之间的相互作用直接影响它们的平衡.因此,Treg和Th17细胞之间的平衡不仅对指示肝损伤的严重程度具有重要意义,而且具有潜在的治疗价值.

4 结论

目前HBV感染仍是危害人类健康的重要因素,使HBV感染者患肝硬化、肝癌的风险大大增加.Th17/Treg的失衡对许多慢性炎性和自身免疫性疾病的发生、发展和转归均具有重要影响,而且Th17/Treg的平衡对人体正常的免疫应答、促炎和抗炎都具有重要作用.Th17/Treg平衡的靶向治疗性修饰以及功效方面取得了进展,RORγt/Foxp3比率也可能作为潜在的衡量治疗预后的标志物,但目前的机制尚未研究清楚.因此通过继续研究Treg和Th17细胞之间的相互作用实现对HBV的彻底清除,以及CHB的完全治愈提供了新的思路.