Th22细胞和白细胞介素-22的生物学作用及在结核病免疫中作用的研究进展

马维江 杨立民 张 利 李 旭 刘 鑫

（1.昆明医科大学第二附属医院胸外科，云南 昆明 650101；2.解放军联勤保障部队九二零医院心胸外科，云南 昆明 650000）

结核分支杆菌（Mycobacterium tuberculosis，MTB）是引起结核病（tuberculosis，TB）的病原体，该菌可侵犯全身多处组织器官，但80%发生在肺部。随着抗结核药物的问世以及卫生条件的改善，结核病发病率及病死率大幅下降，但随着结核耐药性的出现及艾滋病的流行，TB的疫情又呈现出“死灰复燃”的趋势[1]，根据2017年世界卫生组织发布的报告，2016年全球新发结核约1 040万例，其中以亚洲和非洲最为严重，我国排全球第二位[2]。当MTB进入人体后，巨噬细胞和T细胞介导的细胞免疫在抗结核菌中具有独特而重要的作用，致敏激活的T细胞能杀死携带MTB的靶细胞，并释放IL-1、IL-6、TNF-α等多种细胞因子，在不同的细胞因子作用下T细胞又可分化为不同的辅助性T细胞（T helper，Th）亚群，包括Th1、Th2等。细胞因子在调控抗结核免疫、增强巨噬细胞杀菌作用、介导结核免疫病理等方面发挥着重要作用[3]。Th22细胞是近年来新发现的一种新型T细胞亚群，其生物学作用不同于传统的Th1、Th2以及Th17，研究发现Th22及其分泌的主要效应细胞因子白细胞介素-22（IL-22）在多种自身免疫性疾病、感染性疾病的发病中发挥着重要作用[4]。本文就Th22和IL-22在结核病免疫中的作用综述如下。

1 Th22细胞及IL-22的免疫学作用

1.1 Th22细胞的分化发育及其免疫学功能 2009年Duhen等[5]和Trifari等[6]分别报道了在皮肤组织中发现的一类区别于传统Th亚群的新型CD4+T细胞，该细胞与皮肤免疫功能相关，不分泌IL-4、IL-17、γ-干扰素（IFN-γ），主要分泌IL-13、IL-22、IL-26和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)，其发挥生物学作用主要通过IL-22实现，将其命名为Th22细胞。Th22的特异性细胞表型为IL-17A-IL-22+IFN-γ-，可表达CCR4、CCR6、CCR10， 芳 香 烃 受 体（arylhydrocarbon receptor，AHR）是Th22的关键转录因子，AHR表达上调可促进IL-22的分泌并减少IL-17的生成，对于维持Th22的功能具有重要作用[7]。IL-6单独存在时可促进原始CD4+T细胞向Th22分化，当IL-6协同TNF-α时可促使AHR与相应配体结合，进一步上调Th22的分化，比IL-6单独刺激时分化比例更高，表明IL-6和TNF-α是Th22分化的重要细胞因子且对其分化具有协同作用，而转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）能抑制Th22的分化，IL-6、TGF-β和TNF-α通过协同影响Th22的分化从而调控其与其他T细胞亚群动态平衡，共同维持机体免疫功能的稳定[6-7]。

Th22通过其特异性效应细胞因子IL-22诱导急性反应蛋白发挥抗感染作用，并且能促进诸如CXCL9、CXCL10、CXCL11等趋化因子的分泌，诱导、募集T细胞发挥抗菌活性，激活角质层中的T细胞和自然杀伤细胞（natural killer cells，NK细胞）并诱导其释放IL-7、IL-15等细胞因子，增强固有免疫和适应性免疫，在机体的抗感染免疫中具有重要作用[8]。但另一方面，Th22也可参与免疫病理过程，介导免疫损伤作用； IL-22作为一种促炎性细胞因子，可和其他炎性因子一同参与炎症微环境的形成，过强的炎症反应也可对机体造成一定损害[9-10]。

1.2 IL-22、IL-22受体（IL-22R）及其免疫学作用

1.2.1 IL-22结构及来源 用IL-9刺激小鼠BW5147细胞可产生一种结构与IL-10相似的新型蛋白，其氨基酸序列与IL-10具有22%的同源性，故命名为IL-10相关的T细胞诱导因子（IL-TIF）,并将其归为IL-10家族成员，属于II级α螺旋细胞因子，此外IL-10家族还包括IL-20、IL-24、IL-26[11]。随后在CD3+抗体处理的人外周血单个核细胞中也发现了此蛋白，最终正式命名为IL-22[12]。人IL-22基因位于染色体12q15，与编码IFN-γ和IL-26的基因位置相近，整个编码区包含5个外显子，有537 bp长度的开放阅读框，编码179个氨基酸[13]。参与固有免疫及适应性免疫的大多数淋巴细胞均可产生IL-22，最初是在经典的传统αβCD4+T细胞中发现的，在αβCD4+Th细胞中Th17和Th22又是产生IL-22的主要细胞。小鼠因缺乏Th22，主要由Th17产生IL-22；在人体中IL-22主要由Th1、Th17和Th22产生，在人类外周血中50%的IL-22由Th22产生，33%和15%分别由Th1和Th17产生[5,9]。细胞核内视黄酸相关孤儿受体-γt（retinoid acid-related orphan receptor gamma t，ROR-γt）和信号转导转录激活因子3（signal transducers and activators of transcription 3，STAT3）对于 Th17的分化发育以及维持Th17的功能具有不可或缺的重要作用[14]，ROR-γt可上调IL-23R的表达，而IL-23信号的激活对于Th17产生IL-22具有重要意义[15]。

除外经典的αβT细胞外，γδT细胞、NKT细胞和固有淋巴细胞（innate lymphoid cells，ILCs）也可产生IL-22。γδT细胞在受到IL-23的刺激下可上调ROR-γt的表达，能迅速产生大量的IL-22，对于上皮组织抵抗侵袭性病原菌具有重要意义[16]。ILCs是新发现的一类淋巴样细胞，一部分ILCs可表达ROR-γt、AHR，是黏膜中产生IL-22的主要细胞，在抵抗病原体入侵的黏膜免疫中有着不可或缺的作用[17-18]。除此之外NKT细胞和其他非淋巴细胞，如成纤维细胞、中性粒细胞、肥大细胞等在一定条件下均可产生IL-22[9,19]。

1.2.2 IL-22受体（IL-22R） IL-22只有与其受体结合才能发挥相应生物学活性，IL-22R复合物由IL-22R1和IL-10R2组成，IL-10R2与IL-10共享，也是IL-10信号途径的一部分，广泛表达于多种组织细胞，缺乏组织特异性，而IL-22R1有明显组织特异性，这是IL-22发挥作用的基础[20]。IL-22R1基因位于1q36.11，研究表明，IL-22R1为包含574个氨基酸的膜蛋白，在肾脏、皮肤、胰腺、呼吸道和消化道，尤其是小肠中，具有较高的表达水平，而在NK细胞、T细胞、B细胞、单核-巨噬细胞和未成熟的树突状细胞（dendritic，DC）中不表达[12]；IL-10R2基因位于21q22.11，是一种可溶性受体，表达于单核细胞、活化的T细胞和一些上皮细胞，IL-22R1与IL-22结合的能力高于IL-10R2与IL-22的结合能力，只有当IL-22结合IL-22R1使构象发生变化时，IL-10R2才能与IL-22/IL-22R1复合物结合而发挥作用，因此可将IL-22R1看作IL-22能否发挥作用的关键部分，IL-22不能直接调控免疫细胞，但可调节一些特定组织器官的功能，尤其是上皮组织[21]。除IL-22R1外，可溶性IL-22结合蛋白（IL-22BP）还能结合IL-22。IL-22BP作为一种与IL-22R1有34%同源性的水溶性蛋白，其与IL-22的结合能力比IL-22R1高出1 000倍，IL-22BP与IL-22结合后可干扰其与IL-22R复合物结合，从而阻断IL-22信号转导，对其起负性调控作用[22-23]。

研究表明，当IL-22与其受体结合时，主要通过启动JAK-STAT通路实现其信号转导，IL-22/IL-22R1/IL-10R2三元配体受体复合物能启动JAK-STAT通路[12]，虽然主要通过引起STAT3磷酸化来实现对该通路的活化，但也有研究支持STAT1和STAT5也能参与该信号的传递过程[24]。除此之外IL-22不仅能使STAT磷酸化，也能通过p38激酶途径、JAK/SAPK、MEK-ERK-JAK等进行信号传递从而发挥作用[25]。

1.3 Th22及IL-22的生物学作用 细胞表面趋化因子受体10（CCR10）和CCR4是皮肤的归巢受体，而Th22又可表达CCR4、CCR6、CCR10，提示Th22和IL-22可能在皮肤相关疾病中起着一定作用。首先Th22及IL-22在机体抗感染免疫中发挥重要作用，IL-22与相应受体结合后可诱导释放β-抗菌肽，在皮肤可形成一道天然免疫屏障，并且可促进上皮组织中T细胞、上皮细胞、NK细胞分泌释放细胞因子，间接发挥免疫调控作用，增强固有免疫及适应性免疫，从而发挥抵抗病原体入侵的作用[26]。当感染发生时Th22可迁移至感染灶并大量分泌IL-22，IL-22又可募集中性粒细胞、单核-巨噬细胞等炎性细胞至感染灶，发挥对病原体的清除作用[27]。其次还有研究证实，在小鼠肺炎链球菌模型中，IL-22信号转导途径被激活后，可促进机体对病原菌的清除，有效减少细菌负荷[12]。此外不少研究表明Th22及IL-22在多种自身免疫病、慢性炎症以及恶性肿瘤中均表达异常，可能均参与上述疾病的发生发展[28]。

2 Th22和IL-22与结核病

不少研究均显示Th22及IL-22在结核性患者中的表达均发生异常改变，提示我们两者可能参与着结核病的发生、发展。Qiu等[29]对恒河猴重症结核模型进行研究，发现IL-22基因表达明显上调，其mRNA表达水平可较对照组高近200倍。莫金荣等[30]将结核病患者分为空洞型肺结核、浸润型肺结核和结核性胸膜炎3组，测量患者外周血Th22和IL-22水平，并和健康人群作比较，结果发现3组患者的两者水平均较健康人明显升高，但各组结核病患者之间无明显差异。还有研究显示在同一结核病宿主不同组织器官中IL-22的表达也呈现出差异[31]。Yao等[32]建立灵长类动物肺结核模型，结果发现，宿主肺泡灌洗液、肺组织IL-22水平远高于外周血和脾脏、淋巴结等组织。这些研究均提示我们Th22和IL-22可能在结核病的发病中扮演者重要角色，参与结核病的发生发展过程。

MTB进入人体后，约80%的患者感染器官为肺部，因此气管、支气管以及肺泡上皮细胞产生的抗菌肽在抵抗MTB中就具有关键作用，可在一定程度上影响结核病的发生、转归及预后，而Th22及其主要效应细胞因子IL-22又可通过募集、激活各免疫细胞、诱导抗菌肽的产生在机体抗感染免疫中起着重要作用。例如Bhuju等[33]在对牛分支杆菌引起的牛结核病研究中发现，IL-22是除IFN-γ外的又一保护性因素，证实了IL-22有可能作为结核病疫苗功效预测的重要因子之一。Ye等[34]在对结核性胸膜炎患者进行研究时发现，胸膜腔所分泌的IL-6和TNF-α可诱导Th22的产生，而Th22所分泌的IL-22又能促进胸膜的修复，可减少IFN-γ等促炎因子引起的细胞凋亡，能有效抑制胸膜间皮细胞的上皮-间质转化，在结核性胸膜炎中起保护作用，对于减轻患者临床症状，加速机体恢复和清除MTB具有重要意义。还有研究在体外利用MTB感染巨噬细胞，实验结果发现，IL-15和IL-23可诱导IL-22大量分泌，这能大大增强巨噬细胞对MTB的吞噬和清除能力，而利用IL-22抗体中和IL-22后巨噬细胞抗MTB的功能又明显减弱[35]。Zeng等[36]研究发现，IL-22表达阳性的CD4+T细胞较不表达IL-22的CD4+T细胞有着更强的清除MTB能力，当下调IL-22的表达时该清除能力又随即下降。但同样有研究提出不同观点，认为IL-22对于机体发挥抗结核免疫并不重要，IL-22的存在与否不影响结核病患者的转归及预后，不能证实IL-22是结核病的保护性因子[37]。因此对于Th22及IL-22在结核病发病中所扮演的具体角色目前尚不完全清楚，IL-22究竟是发挥保护性免疫作用还是发挥免疫病理损害作用尚有待进一步研究。

3 结语与展望

结核病免疫机制十分复杂，其中涉及众多细胞因子和免疫细胞的参与，新发现的Th22细胞及其主要效应细胞因子IL-22为近年研究热点，IL-22在机体的抗感染免疫中发挥着重要作用，目前大部分研究认为Th22和IL-22在结核病中表达均异常改变，可能参与结核病的发生发展过程并对机体清除MTB具有着重要意义，但也存在IL-22对结核病的发生、转归无影响的不同观点，因此对于明确Th22和IL-22在结核病发病中所扮演的具体角色，明确究竟是发挥抗结核保护性免疫还是免疫病理损害效应是今后的研究方向之一。相信随着研究的不断深入，Th22和IL-22有可能成为今后治疗结核病的一个新的靶点，对于明确结核病免疫机制具有重要意义。