Th17/Treg平衡在類風濕關節炎中作用的研究進展

楊金娜，劉曉光，李 覃，陳 虹，張予陽

(1.沈陽藥科大學生命科學與生物制藥學院，遼寧沈陽 110016;2.武警后勤學院病原生物與免疫學教研室，天津 300162;3.天津市職業與環境危害生物標志物重點實驗室，天津 300162;4.武警后勤學院生藥學與藥劑學教研室，天津 300162)

類風濕性關節炎(rheumatoid arthritis，RA)是一種慢性自身免疫性疾病。過去通常認為RA的發病機制是CD4+T淋巴細胞分化異常，主要表現為Th1/Th2失衡。近年來，隨著人們對RA發病機制認識的不斷深入，以及對不同T細胞亞群分化發育中關鍵性轉錄因子的探討，發現Th17與Treg細胞在介導RA炎癥反應，關節軟骨和骨質破壞及骨侵蝕中發揮重要作用［1－2］。因此，研究Treg和Th17細胞在RA中的關系至關重要，Th17和Treg細胞在特定的細胞因子微環境下可以相互轉化，單獨TGF-β作用下誘導初始T細胞分化為Treg，而在TGF-β和IL-6共同作用下誘導初始T細胞分化為Th17。因此，通過控制Th17細胞分化的細胞因子環境，抑制Th17細胞分化及相關促炎癥細胞因子的表達，并增強Treg的活性，調節體內Th17/Treg平衡，從而調節機體免疫狀態，最終實現控制RA的發病及病情惡化，可為RA的防治藥物的研究提供新的方向。

1 Th17和Treg的生物學特性及在RA中的作用

2005年發現Th17細胞是一種能夠在核轉錄因子ROR-γt調控下特異的分泌IL-17的CD4+T細胞。Th17細胞不僅能分泌IL-17，還能分泌IL-21、IL-22等細胞因子，其中IL-17能夠加重炎癥反應，參與多種自身免疫疾病。在RA病人血清及關節液中，IL-17的表達明顯升高，促進滑膜細胞分泌多種炎性細胞制軟骨細胞合成基質，增強破骨細胞活性，引起骨侵蝕［3］。

Treg是一種具有免疫抑制活性的CD4+T細胞亞群，Treg細胞通過釋放細胞因子IL-10和TGF-β發揮抑制T細胞及抗原呈遞細胞的功能，降低炎性細胞因子的產生及抗體分泌而發揮免疫效應。Foxp3是Treg重要轉錄因子，其持續表達是維持Treg抑制活性的關鍵因素。Treg通過上調抑制性免疫細胞表面分子表達和下調活化T細胞的相關基因表達，發揮免疫調節作用。初始CD4+T細胞在受到外來抗原刺激后，在共刺激信號的作用下活化，分化成不同亞型的效應T細胞。初始CD4+T細胞在TGF-β的單獨誘導下，可以分化為Treg細胞，當IL-6同時存在時，能夠誘導RORγt的表達，抑制Treg細胞產生，促進初始 CD4+T細胞分化成Thl7細胞［4］。RA患者外周血中表達轉錄因子 Foxp3的CD4+CD25+調節性T細胞減少，而關節液中增多，并且起抑制作用［5］。研究顯示［6］，Treg缺乏的 K/BxN 鼠關節炎的發展加快，同時，外周淋巴器官和滑膜組織的自身反應性T細胞增多。最近研究發現，Treg的一種新的細胞亞群CD39+Foxp3+Treg細胞，能夠抑制Th17細胞分泌IL-17，進而抑制IL-17誘導的自身免疫炎癥反應［7］。由此可以看出在RA中存在一個重要平衡，即Treg/Th17平衡，平衡一旦被破壞，將引起疾病的發生。因此，維持Th17/Treg平衡對于RA的治療具有重要意義。

2 Th17/Treg平衡相關細胞因子在RA中的作用

Th17細胞及其分泌的細胞因子IL-17引起的炎癥反應在RA滑膜腔關節損傷中發揮重要作用。研究顯示，RA早期病人的Th17細胞增多，并分泌IL-17A和TNF-α。TNF-α能夠和IL-17協同激活RA的成纖維滑膜細胞，使前炎癥因子表達增多，同時也能夠誘導軟骨和成纖維細胞合成與分泌膠原酶、前列腺素等炎性介質，介導滑膜炎性反應和軟骨破壞。另外，TNF-α還可通過誘導Foxp3去磷酸化，抑制Treg細胞合成，起到調節Th17/Treg平衡作用［8］。將Th17細胞與滑膜成纖維細胞一同培養，能夠誘導IL-6、IL-8、MMP-1和MMP-3的生成，尤其是促進炎癥因子IL-17A、IL-17F、IL-26、CCL20和RORC的表達，從而促進RA的發展［9］。近年研究發現，IL-17和 IL-6、TNF-α、IL-1β、NO 和 PGE2 一起通過磷脂酰肌醇激酶/AKT和NF-κB等信號通路誘導成纖維樣滑膜細胞活化，引起滑膜炎癥［10］。

Fig 1 Effects of Th17/Treg balance on rheumatoid arthritis

IL-21是Th17細胞分泌的另一種前炎癥因子。RA患者IL-21的表達與滑膜細胞及外周血中Th17密切相關。在IL-21存在條件下，Th17細胞分化能力與IL-6及IL-1β兩種因子存在時的分化能力相當，因此IL-21具有很強的促進Th17細胞分化的能力。研究同時顯示，IL-21亦能和其他炎性因子共同增強RA的炎癥反應，抑制Foxp3的表達，引起Treg細胞功能障礙，打破Th17/Treg平衡，導致RA病情加重［11］。

現已明確，炎癥反應中TGF-β能夠誘導Treg細胞生成增多，從而抑制Th17細胞誘導的炎癥反應。IL-35是新發現的一種Treg細胞分泌的細胞因子，它能夠通過降低IL-17的表達，從而起到減輕 CIA小鼠的病程發展［12］，提示 Th17/Treg平衡能夠控制RA炎癥發展，對RA的治療有著重要作用。

IL-10是Treg細胞分泌產生的一種重要的抗炎免疫抑制細胞因子，不僅能夠預防關節炎的發生，而且能夠抑制關節炎的發展［13］。同時，IL-10還可降低 Th17細胞中 RORγt的表達，抑制IL-17分泌，并且促進Foxp3+Treg細胞產生。張國斌等［14］研究證實，蜈蚣三七總皂苷可通過增加IL-10的分泌明顯減輕關節軟骨細胞和滑膜增生，抑制炎性細胞浸潤。但是，作為IL-10家族中的一員，IL-26卻能誘導上皮細胞促炎癥因子的產生。在RA病人血漿中，IL-26水平明顯高于正常人，尤其是滑膜液中水平更高，說明RA中IL-26主要由滑膜細胞產生，能夠促進促炎細胞因子的分泌，促進Th17細胞分化，使Th17/Treg平衡偏向Th17細胞，誘發炎癥反應，抑制IL-26的分泌，則能夠減少Th17細胞的生成，提示IL-26為RA治療提供了新的研究思路［15］。

IL-27是IL-12家族的新成員，能夠抑制Th17細胞的生成，進而抑制IL-17A等細胞因子產生和RORC表達，阻止CD4+T細胞在TGF-β和IL-6的作用下向Foxp3+Treg的分化，維持 Th17/Treg平衡。Tanida等［16］研究提示，RA 中CD4+T細胞能夠產生IL-27，并表現出明顯的滑膜浸潤，IL-27抗炎作用的發揮主要通過兩種途徑:一是通過抑制Th17細胞生成來直接減少IL-17的產生;二是抑制CCL20的生成，調節CCR6+細胞(包括Th17細胞)的富集來間接調節RA。因此，IL-27有可能成為RA治療的新靶點。

此外，IL-2也能通過STAT5抑制Th17細胞的分化，促進誘導型Treg產生，對于Treg細胞功能的發揮具有重要作用。另一方面，IL-2還能與 TGF-β一起誘導初始 CD4+CD25－T細胞轉化為CD4+CD25+T細胞并表達Foxp3。但是，當IL-1 β和IL-2同時存在的條件下，細胞因子微環境則優先誘導Th17細胞分化［17］，使Th17細胞產生增多，Th17/Treg平衡向Th17細胞偏移。總之，Th17/Treg平衡相關細胞因子在RA中的作用具有復雜的網絡交互性，其確切作用機制仍需進一步深入研究闡明。

3 Th17/Treg平衡對RA病理進程的影響

3.1 Th17/Treg平衡在軟骨破壞中的作用 軟骨由軟骨組織及其周圍的軟骨膜構成，軟骨組織由軟骨細胞、基質及膠原纖維構成。RA關節軟骨破壞是由過度增殖的滑膜細胞和滑膜組織分泌的MMPs造成的。MMPs可降解關節軟骨與軟骨中的膠原、蛋白多糖及其他的細胞外基質大分子，從而促進增生的血管翳對軟骨的侵蝕［18］。IL-17能夠增強滑膜細胞中的MMPs的產生，抑制軟骨細胞合成基質和膠原，增強軟骨基質的降解。Park等［19］研究結果顯示，TGF-β轉染間充質干細胞能夠提高Ⅱ型膠原特異性CD4+Foxp3+Treg細胞的生成，并抑制Th17細胞形成和破骨細胞的分化，從而抑制Ⅱ型膠原特異性T細胞分化，下調促炎癥因子的表達、關節炎癥反應和軟骨損傷。體外實驗顯示，TGF-β能夠刺激軟骨細胞增多，誘導蛋白聚糖和Ⅱ型膠原的合成，從而保護對軟骨的損害，起到延緩RA病程的作用。

3.2 Th17/Treg平衡在骨侵蝕中的作用 破骨細胞是由分化的巨噬細胞形成的多核細胞，具有破骨功能。在RA中，破骨細胞在骨吸收和骨重塑中發揮重要作用。局部過表達的IL-17能夠上調RANKL及其受體的表達，從而破壞滑液中 RANKL/骨保護素(OPG)的平衡，加重骨破壞［20］。Th17還能夠通過誘導成骨細胞中IL-6的生成，間接刺激破骨細胞增生，加速RA的病程發展。研究發現，抗IL-17抗體能夠明顯抑制IL-17介導的滑膜組織中破骨細胞的形成［21］，保護骨骼不受侵蝕。正是因為Th17在RA骨破壞中發揮重要的破壞作用，因此，可利用Treg抑制破骨細胞形成，拮抗Th17的效應。Treg主要從以下途徑控制RA的病理進程:首先，Treg能夠抑制RANKL通路并進一步減少破骨細胞的形成。另外，Treg分泌產生的IL-10亦可通過上調OPG表達、下調RANKL和集落刺激因子，從而調節RANKL/OPG平衡，抑制骨損傷。同時，在破骨細胞發育過程中，Treg高表達細胞毒性T細胞相關抗原-4(cytotoxic T lymphocyte-associated，CTLA-4)、B7-1和 B7-2等表面分子，能夠抑制破骨細胞組織物的形成，進而阻止或減緩骨破壞［22］。Treg分泌產生的另一種重要的細胞因子TGF-β可以和IL-6協調作用通過T細胞受體活化初始CD4+T細胞并共同抑制RANKL表達［23］。可見，Th17/Treg平衡在骨破壞中具有重要的調節作用。

4 結語與展望

綜上所述，Th17/Treg平衡與RA的發生、發展關系密切。Th17細胞主要分泌促炎因子IL-17，促進炎癥反應，而Treg細胞作為效應應答的調控者，抑制效應T細胞過度活化，維持自身免疫耐受，抑制炎癥反應。RA患者外周血中Treg細胞數量減少，Th17細胞數量增多，引起Th17/Treg平衡失調，最終導致滑膜炎癥、關節破壞、骨侵蝕等，加重RA病程的發展。因此，對Th17/Treg平衡在RA作用中進行深入研究，有助于進一步揭示RA發病機制及尋找新型防治藥物的作用靶點，具有重要的研究意義和廣闊的應用前景。

［1］Mai J，Wang H，Yang X F.T Helper 17 cells interplay with CD4+CD25highFoxp3+Tregs in regulation of inflammations and autoimmune diseases［J］.Front Biosci，2010，15:986.

［2］Kelchtermans H，Geboes L，Mitera T，et al.Activated CD4+CD25+regulatory T cells inhibit osteoclastogenesis and collageninduced arthritis［J］.Ann Rheum Dis，2009，68(5):744－50.

［3］Gaetano Z，Maria D S，Silvia L B，et al.Synovial fluid-derived T helper 17 cells correlate with inflammatory activity in arthritis irrespectively of diagnosis［J］.Clin Immunol，2011，138:107－16.

［4］Lina C，Conghua W，Nan L，Ping Z.Combined treatment of etanercept and MTX reverses Th1/Th2，Th17/Treg imbalance in patients with rheumatoid arthritis［J］.J Clin Immunol，2011，31(4):596－605.

［5］王婷玉，李 俊.CD4+CD25+調節性T細胞在類風濕性關節炎中的研究進展［J］.中國藥理學通報，2008，24(11):1401－5.

［5］Wang T Y，Li J.Progress of CD4+CD25+regulatory T cells in rheumatoid arthritis［J］.Chin Pharmacol Bull，2008，24(11):1401－5.

［6］Jang E，Cho M L，Oh H J，et al.Deficiency of Foxp3+regulatory T cells exacerbates autoimmune arthritis by altering the synovial proportions of CD4+T Cells and dendritic cells［J］.Immune Netw，2011，11(5):299－306.

［7］Fletcher J M，Lonergan R，Costelloe L，et al.CD39+Foxp3+regulatory T cells suppress pathogenic Th17 cells and are impaired in multiple sclerosis［J］.J Immunol，2009，183(11):7602－10.

［8］Nie H，Zheng Y，Li R，et al.Phosphorylation of FOXP3 controls regulatory T cell function and is inhibited by TNF-［alpha］in rheumatoid arthritis［J］.Nat Med，2013，19(3):322－ 8.

［9］Van Hamburg J P，Asmawidjaja P S，Davelaar N，et al.Th17 cells，but not Th1 cells，from patients with early rheumatoid arthritis are potent inducers of matrix metalloproteinases and proinflammatory cytokines upon synovial fibroblast interaction，including autocrine interleukin-17A production［J］.Arthritis Rheum，2011，63(1):73－83.

［10］Wright G P，Notley C A，Xue S A，et al.Adoptive therapy with redirected primary regulatory T cells results in antigen-specific suppression of arthritis［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2009，106(45):19078－83.

［11］Niu X Y，He D Y，Zhang X，et al.IL-21 regulates Th17 cells in rheumatoid arthritis［J］.Hum Immunol，2010，71:334－ 41.

［12］Oh S，Rankin A L，Caton A J.CD4+CD25+regulatory T cells in autoimmune arthritis［J］.Immunol Rev，2009，233(1):97－111.

［13］Charbonnier L M，Han W G H，Quentin J，et al.Adoptive transfer of IL-10-secreting CD4+CD49b+regulatory T cells suppresses ongoing arthritis［J］.J Autoimmun，2010，34(4):390－9.

［14］張國斌，鄧成志，廖一帆，等.蜈蚣三七總皂苷對膠原性關節炎小鼠炎癥細胞因子的影響［J］.安徽醫科大學學報，2012，47(11):1320－3.

［14］Zhang G B，Deng Z C，Niao Y F，et al.Effects of total saponins from Anemone flaccida on the levels of cytokines in mice with collagen-induced arthritis［J］.Acta Universitis Medicinalis Anhui，2012，47(11):1320－3.

［15］Corvaisier M，Delneste Y，Jeanvoine H，et al.IL-26 is overexpressed in rheumatoid arthritis and induces proinflammatory cytokine production and Th17 cell generation［J］.Plos Biol，2012，10(9):e1001395.

［16］Tanida S，Yoshitomi H，Ishikawa M，et al.IL-27-producing CD14+cells infiltrate inflamed joints of rheumatoid arthritis and regulate inflammation and chemotactic migration［J］.Cytokine，2011，55(2):237－44.

［17］Valmori D，Raffin C，Raimbaud I，et al.Human RORγt+TH17 cells preferentially differentiate from naive FOXP3+Treg in the presence of lineage-specific polarizing factors［J］.P Natl A Sci India A，2010，107(45):19402－7.

［18］Mattey D L，Nixon N B，Dawes P T.Association of circulating levels of MMP-8 with mortality from respiratory disease in patients with rheumatoid arthritis［J］.Arthritis Res Ther，2012，14(5):R204.

［19］Park M J，Park H S，Cho M L，et al.Transforming growth factor β-transduced mesenchymal stem cells ameliorate experimental autoimmune arthritis through reciprocal regulation of Treg/Th17 cells and osteoclastogenesis［J］.Arthritis Rheum，2011，63(6):1668－80.

［20］Geusens P.The role of RANK ligand/osteoprotegerin in rheumatoid arthritis［J］.Ther Adv Musculoskelet Dis，2012，4(4):225－33.

［21］Li X，Yuan F L，Lu W G，et al.The role of interleukin-17 in mediating joint destruction in rheumatoid arthritis［J］.Biochem Biophys Res Commun，2010，397(2):131－5.

［22］Okamoto K，Takayanagi H.Regulation of bone by the adaptive immune system in arthritis［J］.Arthritis Res Ther，2011，13(3):219.

［23］Kamiya S，Okumura M，Chiba Y，et al.IL-27 suppresses RANKL expression in CD4+T cells in part through STAT3［J］.Immunol Lett，2011，138(1):47－53.