炎癥性腸病發病的Th17細胞因子作用機制研究進展

林文敏　梁世嬌　張　衛.福建中醫藥大學，福建福州35008；2.福建中醫藥大學附屬廈門市中醫院針灸科，福建廈門36009

炎癥性腸病發病的Th17細胞因子作用機制研究進展

林文敏1梁世嬌1張衛2▲
1.福建中醫藥大學，福建福州350108；2.福建中醫藥大學附屬廈門市中醫院針灸科，福建廈門361009

炎癥性腸病（IBD）包括潰瘍性結腸炎（UC）和克羅恩病（CD），它是一種慢性非特異性腸道炎癥性疾病。白介素（Interleukin，IL）-12、γ干擾素（Interferon-γ，IFN-γ）、腫瘤壞死因子（TNF）細胞因子軸介導的Th1型反應與CD生成密切相關，UC則與IL-4、IL-5、IL-13軸介導的Th2型反應關系密切。近年研究表明Th17細胞及其因子是影響IBD發生發展的關鍵因素之一。本研究就Th17細胞及其因子防治炎癥性腸病作用機制研究進展做一綜述。

Th17細胞因子；炎癥性腸病；作用機制

目前認為，炎癥性腸病（IBD）是由遺傳、免疫、微生物、環境等因素相互作用所致的一種自身免疫性疾病，且免疫因素在IBD的發生發展中起著重要作用。以往認為導致腸黏膜炎癥的主要效應細胞是CD4+T細胞活化，近期研究發現IBD患者有大量Th17細胞浸潤［1］，開辟了研究IBD的新領域。Th17細胞是近幾年發現的一類CD4+T細胞亞群，研究發現多種細胞因子與Th17細胞的分化調節有關，Th17細胞既可清除特定的細胞外病原體起到保護作用又可導致炎癥和自身免疫性疾病發生。Th17細胞的主要作用在于分泌白介素（IL）-17等促炎細胞因子，在IBD免疫調節中誘發炎性反應。通過控制Th17細胞相關的細胞因子能夠明顯緩解IBD患者癥狀，Th17細胞參與腸道炎癥發生的具體機制尚不十分清楚，本文就Th17細胞因子防治IBD作用機制研究進展做一簡要概述。

1　 Th17細胞概述

1.1 Th17細胞的分化

根據細胞的功能可將CD4+T細胞分為Th1、Th2輔助細胞以及T調節細胞三個亞群［2］。初始CD4+T細胞接受抗原刺激后，在不同的條件下可分化成不同亞型的T細胞，執行不同的功能。最近研究發現一種名為Th17細胞的細胞亞群高水平分泌IL-17［3］，其特征是釋放IL-17A、IL-17F，在含有感染的病原細菌和真菌的黏膜表面比較豐富。研究發現經T細胞抗原受體（TCR）活化的CD4+T細胞在轉化生長因子β（TGF-β）作用下表達轉錄因子維甲酸受體相關孤兒受體γt（RORγt）和叉頭蛋白3（Foxp3），由于微環境中細胞因子的種類和濃度不同，此階段的CD4+T細胞既可分化為Th17細胞也可分化為Treg細胞［4］。

最早發現Th17細胞分化TGF-β和IL-6/IL-21，TGF-β單獨存在不能誘導Th17的分化但TGF-β是Th17分化的關鍵因子之一。對缺乏IL-6的小鼠使用抗CD25抗體治療后結果發現仍有Th17細胞產生，由此可推斷在Th17細胞產生過程中除了IL-6外還有其他因素起作用。有研究證明IL-21能夠在體外代替IL-6，但其作用不如IL-6強烈［5］；除此之外還發現IL-1β與IL-6可協同誘導實驗小鼠Th17細胞的分化［6］。

RORγt在Th17細胞分化過程中起著至關重要的作用，是Th17細胞的特異性轉錄因子，將編碼RORγt的逆轉錄病毒導入初始T細胞中能誘導IL-17的產生，而RORγt缺陷的小鼠體內Th17細胞數量顯著降低。除此之外，RORα也與Th17細胞的表達有關，缺乏RORα可減少IL-17在體內外的表達。Th17細胞的分化有賴于RORγt和RORα的聯合作用，若二者同時缺陷將阻礙Th17細胞的產生。因此，RORγt和RORα這兩種譜系特異性核受體能共同調節Th17細胞的分化［7］。

Du等［8］發現miRNA在Th17細胞的分化以及自身免疫性疾病的發生發展中發揮著十分重要的作用。他們通過利用過度表達和干擾工具改變多發性硬化（MS）和實驗性自身免疫性腦脊髓炎（EAE）小鼠體內的miRNA-326表達水平，發現在miRNA-326過度表達的EAE小鼠的中樞神經系統中Th17細胞浸潤數量明顯增加，他們還證明了miRNA-326可通過結合Ets-1（一種已知的Th17細胞分化抑制因子）基因的mRNA從而抑制其翻譯阻止Est-1的合成，最終促進Th17細胞的分化。

IL-23屬IL-12細胞因子家族，主要由樹突狀細胞（dendritic cell，DC）產生。最初認為IL-23是啟動Th17細胞分化的細胞因子，隨后發現該細胞因子不能誘導初始CD4+T細胞分化為Th17細胞。初始CD4+T細胞不表達IL-23R，當接受TGF-β和IL-6刺激后才表達IL-23R，使得細胞能夠對IL-23作出反應［9］。IL-22的表達受IL-23與IL-23R協同作用誘導，而且還可進一步上調IL-23R表達，進而維持Th17細胞的穩定和增殖。

1.2 Th17細胞的功能

Th17細胞在體內的作用機制十分復雜，其發揮免疫調節作用的主要效應因子是IL-17A。IL-17A有強烈的致炎性、增強細胞的滲透性以及促進其他炎癥細胞因子及趨化因子的產生等多種作用，并且在上皮細胞、內皮細胞及成纖維細胞等多種細胞上都有豐富的IL-17受體（IL-17RA）。Das Sarma等［10］在實驗性自身免疫性腦脊髓炎（EAE）小鼠實驗中發現EAE組小鼠中樞神經系統中IL-7RA的表達明顯強于對照組，由此可以說明IL-17A在自身免疫疾病中發揮了確切的致炎性作用。另有研究顯示，Th17的功能活性可隨著所在局部環境其他細胞因子的變化而變化，既可以發揮致病性也可以發揮保護性作用。

IL-17是由Th17細胞特異性分泌的一組細胞因子，該細胞因子家族包括IL-17A、B、C、D、E、F 6個家族成員。已知IL-17在體內外均是強效的炎癥因子，具有多種生物學活性，可誘導促炎因子（如IL-6、TNF）、化學因子（如KC、MCP-1和MIP-2）和基質金屬蛋白酶等增進組織炎癥產生。IL-17細胞因子家族生物學功能并不完全相同，IL-17A和IL-17F是重要的促炎癥因子，它們分別以同型二聚體或異型二聚體存在，是固有免疫和適應性免疫細胞的效應細胞因子。IL-17A和IL-17F可誘導促炎因子（TNF、IL-1、IL-6、GCSF和GM-CSF）編碼基因的表達，參與炎癥發展和宿主防御細菌感染。IL-17A還可通過SCF、G-CSF介導粒細胞生成進而促進粒細胞至炎癥區域發揮作用，而固有免疫細胞和上皮細胞可產生IL-17F，其誘導促炎因子的能力相對IL-17A較弱［11］。IL-17E與IL-17A同源性只有15%～20%，IL-17E是由黏膜上皮細胞和多種免疫細胞分泌產生，轉基因超表達的IL-17E可以促進嗜酸性粒細胞增多，并可激活NKT、Th2和Th9細胞，誘導Th2細胞因子（IL-4、IL-5和IL-13）及IL-9的產生，抑制Th1和Thl7細胞反應［12］。因此，IL-17E與IL-17A、IL-17F的生物學功能有顯著差異，而IL-17B、IL-17C和IL-17D有類似于IL-17A誘導炎癥介質表達的功能，但它們的免疫學性質尚待進一步研究。

2　 Th17細胞對IBD的作用機制

活動性潰瘍性結腸炎（UC）和活動性克羅恩病（CD）是人類IBD的主要表現形式，目前IBD的發病機制仍不明確。已有許多研究表明黏膜免疫系統的功能紊亂在IBD的發病機制中發揮了重要的作用，在腸道各種類型炎癥性細胞中，黏膜CD4+T細胞在慢性炎癥的持續和效應階段通過釋放前體炎癥細胞因子從而起主導作用。黏膜免疫系統的功能紊亂是IBD形成的關鍵因素，而黏膜免疫的異常應答與腸道微生物群的改變以及黏膜上皮屏障的異常密切相關。通過IBD的實驗研究顯示在啟動免疫發病機制過程中CD4+細胞群起著舉足輕重的作用，而CD4+細胞群主要依賴各類促炎細胞因子的分泌（如IL-12、IL-17、IL-23等）才能發揮這種功能［13］。Th17細胞是CD4+T細胞群分泌的一個新的亞群，伴隨著Th17細胞及其相關細胞因子的發現，對IBD的研究也隨之有了一些新的認識與新的研究方向。

2.1 IL-17與IBD

隨著對Th17細胞分化的深入研究，一些其他的調節因子也逐漸被發現，例如類維生素A受體RORα通過Th17細胞產生IL-17A和IL-17F在IBD的發生發展中也起著重要作用［14］，干擾素調節因子4（IRF4）能選擇性的調節細胞因子（包括IL-17A）在IBD中的表達［15］。

Neurath等［16］研究發現UC、CD患者炎癥性腸黏膜中Th17細胞及IL-17水平高于正常人及缺血性結腸炎患者，與這項研究結果相一致的是，IL-17A及IL-17F RNA在IBD炎癥性腸黏膜中的表達水平相對于正常對照組更為突出。

Kobayashi等［17］也發現Th17細胞及與其相關的促炎細胞因子在UC、CD患者體內會表達水平更高，而且正常對照組及非活動期患者結腸黏膜局部及血清中Th17/IL-17的含量相對于活動期的UC和CD患者均明顯降低，由此可推斷Th17細胞及其分泌的IL-17在IBD中發揮著至關重要的作用。

有學者探討了Th17細胞的分布，Th17細胞相關細胞因子的表達（IL-17，IL-21和IL-22），及其與IBD患者的疾病活性的相關性。研究方法是通過實驗應用ELISA檢測40例UC、20例CD患者和20名健康對照者血清IL-17，IL-21和IL-22的水平。Th17細胞和結腸組織中Th17細胞相關細胞因子表達的分布由一個標準的免疫程序進行評估。用皮爾森和Spearman相關分析法分析Th17細胞相關的細胞因子和疾病活動性指數、內窺鏡和組織學分級、CRP和PLT水平的表達之間的相關性。結果發現Th17細胞和Th17細胞相關的細胞因子（IL-17，IL-21和IL-22）在活動性IBD患者腸黏膜中分布增加并且可能在疾病的活動性和黏膜損傷中起重要作用［18］。

2.2 IL-21、IL-22與IBD

除了IL-17，Th17細胞分泌的IL-21和IL-22在IBD的致病過程中也發揮著一定作用。研究顯示，IL-21能夠刺激病變局部腸黏膜上的IL-21R誘導產生巨噬細胞炎癥蛋白合成體-3α（MIP-3α），從而介導炎性反應促進Th17細胞分化及分泌IL-17，最終導致炎癥的發生及加重［19］。在IL-21缺乏的小鼠實驗中，病變局部腸黏膜IL-17的含量明顯減少。有研究表明在UC和CD患者病變的腸黏膜固有層內IL-21的表達顯著增高，其可通過刺激人成纖維細胞分泌一種基質金屬蛋白酶并作用于腸道黏膜從而破壞消化道。通過特異性IL-21R融合蛋白抑制IL-21的活性也可明顯減少由Th17細胞所介導的腸道炎性反應的發生［20］。這說明在Th17介導的腸道炎性反應中IL-21發揮著重要的調節作用。

Zenewicz等［21］研究發現，IL-22在炎癥過程中具有雙重調節作用，其既有致炎性又能使實驗小鼠免受IBD的損害。IL-22的這種雙重調節機制可能與CD4＋T細胞及NK細胞的調節作用有關，可根據所在炎癥環境的不同對機體組織做出促炎性和保護性反應。其促炎性表現為IL-22可通過刺激腸成纖維細胞產生炎癥因子、趨化因子，增強TNF-α、IL-8的表達從而增強腸道炎癥效應；另外，IL-22還可上調NF-κB水平增強其在腸黏膜的炎癥效應。保護性反應體現在IL-22能通過維持上皮屏障的完整性和杯狀細胞高分泌抗微生物肽從而在炎性反應中起保護作用［22］。

2.3 IL-23與IBD

目前在大量小鼠自身免疫性疾病和炎癥性疾病模型（如EAE、膠原蛋白誘導性關節炎及腸炎等）建立的發病機制中已經證實IL-23在IBD大發生發展中起著關鍵性作用［23］。IL-23是由p19及IL-12亞基p40聚合而成，相對于UC和健康對照組，IL-23 p19在CD患者體內的表達明顯增加，并且發現上皮內T淋巴細胞（IEL）、NK細胞的活化和細胞毒性的增加與IL-23增強有關，增強了Th17細胞的分化及IL-17A的表達［24］。這就表明IL-23與IBD的發生發展存在密切關系。

Th17細胞的增殖分化受多種細胞因子影響。早期研究表明在缺乏IL-23基因的小鼠體內無法生成Th17，由此可見在Th17分化過程中IL-23具有重要作用［25］。近年研究顯示IL-23是Th17細胞分化的主要促動因子可強烈刺激Th17細胞釋放IL-17，從而構成IL-23/IL-17炎癥軸，擁有強大的促炎作用［26］。到目前為止有大量研究證實IL-23可促使腸道T細胞的增殖，促進Th17細胞的聚集還可加強表達IL-17A+、IFN-γ+T細胞群的出現，對促進Th1、Th17相關因子的合成發揮著重要作用［27］。結合Th17細胞的分化機制可推斷盡管IL-23可能并非Th17細胞分化的必需因子，但其可促進分泌大量的IL-17，是Th17細胞存活繁殖的重要因子，最終導致IBD發生、發展。

3　小結

Th17及其細胞因子的發現拓寬了我們對IBD形成過程的認識，這有助于更好地認識Th17及其細胞因子在自身免疫性疾病和免疫介導的組織損傷中的作用，從而為該病的預防和治療提供新的思路。盡管如此，一些問題仍有待解決。比如說，Th17應答過程不僅是一種保護性的生物學效應，還是一種病理損傷，雖然Th17及其細胞因子與IL-23是誘發IBD的重要因素，但是在正常人以及正常小鼠體內也會增殖分化Th17及其細胞因子，這些細胞因子在一定程度上維持了腸道免疫系統的穩定性，也就是說如果過度抑制Th17及其細胞因子的產生可能會致使腸道免疫功能紊亂。由此可見，在IBD的治療階段，還需進一步深入研究如何干預Th17細胞功能及其細胞因子。

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Progress of the research on Th17 cytokines mechanism of inflamm atory bowel disease onset

LINWenmin1LIANG Shijiao1ZHANGWei2▲
1.Fujian University of Traditional Chinese Medicine，Fujian Province，Fuzhou 350108，China；2.Department of Acupuncture，the Affiliated Hospital of Chinese Medicine in Xiamen City to Fujian University of Traditional Chinese Medicine，Fujian Province，Xiamen 361009，China

Inflammatory bowel disease（IBD）is a non-specific chronic inflammatory bowel disease，including ulcerative colitis（UC）and Crohn′s disease（CD）.In traditional opinions，IBD associates with Th1 and Th2 cell-mediated immune response，but recent studies has showed that Th17 cells and its cytokines are one of the key factors affecting the occurrence and development of IBD.This article makes a summary on the progress of Th17 cells and its cytokines in IBD preventionmechanism research.

Th17 cytokines；Inflammatory bowel disease；Mechanism

R574

A

1673-7210（2015）05（a）-0036-04

2014-12-18本文編輯：衛軻）

福建省廈門市科技計劃指導性項目（ZD2011 S0390）。