Th17/Treg失衡與肺部疾病發病機制的研究進展

張奕+張蘭英+歐陽瑤

[摘要] 具有促炎作用的輔助性T細胞17（Th17）及維持免疫耐受的調節性T細胞（Treg）是體內重要的兩種免疫細胞，在分化上關系密切且功能上相互制約，存在一種動態平衡。兩者失衡會導致自身免疫性疾病、慢性感染疾病、腫瘤。近年來隨著呼吸系統常見疾病的不斷深入研究，發現Th17細胞、Treg細胞與肺部疾病的發病機制有關，Th17/Treg失衡參與了慢性阻塞性肺疾病、肺癌、肺結節病及哮喘的免疫調節機制。本文闡述了Th17細胞、Treg細胞以及Th17/Treg失衡在上述肺部相關疾病中的研究進展。

[關鍵詞] 輔助性T細胞17；調節性T細胞；肺部疾病；研究進展

[中圖分類號] R56 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2017）12（b）-0020-05

[Abstract] T helper 17 cells （Th17） with pro-inflammatory activity and regulatory T cells （Treg） cells that maintain immune tolerance are important immune cells in humans. They are closely related in differentiation and functional constraints to each other， and there is a dynamic balance. Imbalance between the two can lead to autoimmune diseases， tumors， persistent infection diseases. In recent years， with the study of the common diseases of the respiratory system deeply， of Th17 cells and Treg cells were found to be associated with more lung disease pathogenesis， immune imbalance of Th17/Treg cells in patients with chronic obstructive pulmonary disease， lung cancer， pulmonary sarcoidosis and asthma among the adjustment mechanism. This article describes the progress of Th17 cells， Treg cells and Th17/Treg imbalance in lung related diseases.

[Key words] T helper 17 cells； Regulatory T cells； Pulmonary disease； Research progress

輔助性T細胞17（Th17）和調節性T細胞（Treg）是CD4+T淋巴細胞中兩個新發現亞群，具有促炎作用的Th17細胞和具有抑制性的Treg細胞之間的不平衡作為一種新的疾病模式已經在各種炎癥性疾病和自身免疫性疾病中得到證實[1-2]。隨著對Th17細胞、Treg細胞的深入研究，Th17/Treg與慢性阻塞性肺疾病（COPD）、肺癌、肺結節病及哮喘等臨床常見肺部疾病免疫機制的相關性研究也逐漸成為熱點。本文就Th17/Treg細胞在幾種臨床常見肺部疾病免疫機制的研究現狀予以綜述。

1 Th17細胞

Th17細胞是一類CD4+效應T細胞的亞群，目前主要依據其分泌的白介素-17（IL-17）、IL-21和IL-22等促炎因子區別于其他CD4+T效應細胞[3]。通常情況下以IL-17的分泌代表Th17細胞的狀態，以IL-17界定Th17細胞功能，Th17細胞的免疫效應作用也是通過IL-17實現的[4]。在上皮細胞、成纖維細胞、單核細胞、粒-巨細胞、內皮細胞及淋巴細胞等表面高表達IL-17受體，IL-17誘使這些靶細胞分泌IL-6、IL-8、粒細胞集落刺激因子等吸引更多炎癥細胞聚集，發揮對抗胞外細菌感染及促炎作用，從而讓機體恢復至健康狀態[5]。Th17細胞胞內還表達特征性的轉錄因子維甲酸相關孤兒受體-γt（RORγt）。機體遭遇病原體或抗原物質時，環繞氣道的“哨兵”樹突狀細胞（DCs）及巨噬細胞識別、遞呈了抗原信息，啟動初始T淋巴細胞介導的免疫應答，其轉錄因子RORγt隨之增加并驅使T細胞表達IL-23受體，通過IL-23信號通路活化轉錄活化因子3，促進Th17細胞的擴增及分泌炎性細胞因子。IL-17細胞可以在抗原遞呈環節上調一些關鍵的共刺激分子，如主要組織相容性復合物體，促使樹突狀細胞抗原遞呈功能增強[6]。IL-17作為重要的促炎細胞因子可協同促進一氧化氮的合成及前列腺素E2（PGE2）的表達，而后兩者具有強烈的致炎作用[7]。IL-17與γ干擾素（IFN-γ）協同作用下，通過增加IL-8、單核細胞趨化蛋白-1的表達以誘導中性粒細胞活化。IL-17促進上皮細胞釋放各種CXCL系列趨化因子、CC類趨化因子等，使炎性反應進一步放大[7]。IL-6、轉化生長因子β（TGF-β）是Th17細胞最主要的調控因子。去除TGF-β基因或者抑制IL-6，可使得Th17細胞分化減少，產生IL-17的能力下降[8]。IL-22、IL-23、IFN-γ等在Th17細胞的合成分化中起到正反饋及持續刺激的作用。IL-12、IFN-γ、SOCS3、IL-4為Th17細胞的負向調控因子，可以在抑制Th17細胞分化中發揮作用。

2 Treg細胞

Treg細胞可以通過直接接觸、殺傷免疫效應細胞方式或間接誘導細胞凋亡、抑制分化等方法抑制免疫效應細胞發揮非特異免疫作用。大多成熟Treg細胞特征性表達CD25、IL-2及叉頭狀轉錄因子p3特異性轉錄因子（Foxp3），屬于職業抑制性T淋巴細胞。Treg細胞細胞分泌多種抑制性細胞因子如TGF-β、IL-10等，發揮抑制效應T細胞活化和增殖作用[9]。IL-10是抑制功能強大的細胞因子，可以與TGF-β共同誘導Treg不斷分化。Treg細胞表面物質如TGF-β、CD39、FGL2等可以與抗原遞呈DCs細胞表面受體結合，使得DCs細胞成熟受到抑制，在抗原遞呈過程發揮免疫抑制作用。Treg細胞可以表達大量半乳凝素-1，促使其產生炎性因子受阻，使T細胞周期阻滯或凋亡[10]。Treg細胞表面多種受體如CD25、CD122等可以競爭性結合及消耗IL-2。Treg細胞釋放的顆粒酶B或穿孔素可以直接殺傷自然殺傷細胞（NK）和CD8+T細胞[11]。而Foxp3作為Treg細胞最具有特異性轉錄因子，除了標志性存在外，在免疫抑制過程中也具有重要作用。Foxp3通過阻斷多種炎性因子在核轉錄因子kappa B（NF-κB）途徑上轉錄，從而阻斷炎性因子基因表達[12]；Foxp3還可以通過與干擾轉錄活化T細胞核因子在特定區域的活化，使IL-2、IL-4、IFN-γ等細胞因子合成受抑制。endprint

3 Th17/Treg細胞平衡

Th17細胞與Treg細胞關系密切而復雜，起源同一類初始CD4+T細胞，在細胞分化過程中相互制衡，功能上相互拮抗，在一定條件下還可以相互轉化。有研究發現給予TGF-β單獨作用下，初始T細胞可以向Treg細胞方向分化，TGF-β誘導表達Foxp3可拮抗轉錄因子RORγt朝向Th17細胞生成[13]。在TGF-β、IL-6共同作用下，主要向Th17細胞分化，由于有IL-6的存在，Treg細胞分化會受到一定抑制。有研究報道大量IL-6、IL-21還可以使得已經分化的Treg細胞向Th17細胞轉化[14-15]。

4 Th17/Treg細胞與肺部疾病

4.1 Th17/Treg細胞與COPD

COPD是一種以持續性呼吸道癥狀和氣流受限為主要特征的可預防可治療的常見慢性肺部疾病，氣流受限是由有毒顆粒或氣體導致，并伴有氣道和（或）肺泡異常炎性反應的增加[16]。吸煙是主要的危險因素。國內外研究發現在吸煙者和COPD患者的肺組織中及誘導痰中IL-17均是增多的，COPD患者外周血中Th17細胞明顯高于健康對照組[17-19]。Th17細胞及相關細胞因子的增加程度與肺功能呈負相關，隨著急性加重期的嚴重程度呈遞增趨勢，病情趨向于平穩進入穩定期時Th17細胞在肺內及外周血的表達較急性加重期有所減少，但仍高于正常健康人群[20]。有研究發現IL-17亦參與了COPD的氣道重塑及肺血管重構的病理過程[21]。Treg細胞在不同區域分布及動態變化爭議較大，國外Smyth等[22]研究發現COPD組及吸煙人群的支氣管肺泡灌洗液（BALF）中CD4+CD25+Treg細胞數量較正常人明顯減少。本課題組前期實驗通過流式細胞技術檢測COPD小鼠肺內、BALF及外周血中Treg細胞較野生型小鼠減少[23]。提示Treg細胞的數目及功能在COPD疾病過程中均存在不足。但我國章穎妹等[24]研究發現COPD患者肺內Treg細胞浸潤表達較對照組減少，外周血Treg細胞比例升高。研究通過短期煙熏過程后Foxp3含量可表達增多，長期慢性煙熏后減少[25]，也有研究者發現香煙煙霧暴露后，大氣道的Treg細胞表達增多，小氣道及肺泡減少[26]。這些增加的Treg細胞被認為可能已經失去調節功能[27]。Li等[28]通過流式細胞技術檢測到COPD患者的外周循環中存在Th17/Treg失衡。COPD患者體內的Th17/Treg失衡偏向Th17細胞，Th17/Treg細胞比值從對照組、吸煙無COPD組和吸煙COPD組呈遞增性趨勢，與肺功能的惡化有相關性[29-30]。所以，Th17/Treg失衡導致免疫紊亂可能是引起COPD發生發展的重要原因。

4.2 Th17/Treg細胞與肺癌

大多數肺癌起源于支氣管黏膜上皮，研究發現，聚集環繞在腫瘤周圍的Treg細胞增多，通過多種途徑抑制DCs細胞的識別及遞呈，同時抑制效應T淋巴細胞的活化，Treg細胞產生的抑制因子如TGF-β和PGE2可對抗癌細胞凋亡，Treg細胞可以分泌穿孔素和顆粒酶可直接殺傷CD8+T細胞及NK細胞，介導免疫逃逸使巢內癌細胞得以保護呈迅速生長。外周血的Treg細胞和Foxp3均有上調，拮抗Th17細胞分化，利于肺內腫瘤生長[31]。Treg細胞被認為是肺癌免疫調節機制的核心。Th17細胞作為自身對腫瘤細胞有殺傷功能的一群效應T細胞，在腫瘤局部內部及周邊均有上調，分泌IL-17F、IL-21、IL-22可以對抗腫瘤血管形成，也有研究發現，IL-17可通過招募部分骨髓細胞和促進炎癥加速癌細胞局部的發展及遠處轉移，并且還可以增強血管內皮生長因子的產生從而為腫瘤新生血管提供條件[32]。Treg/Th17細胞比值的變化與非小細胞性肺癌的預后有相關性，Treg細胞顯著高表達于肺癌進展期及有肺外轉移灶階段，導致Treg/Th17細胞平衡偏向Treg細胞，同時化療后外周血中Treg/Th17細胞以及較化療前均明顯降低，提示Th17細胞與Treg細胞的動態平衡與肺癌的臨床分期、病理分型、淋巴結轉移和分化程度密切相關[33-34]。

4.3 Th17/Treg細胞與肺結節病

結節病是一種病因未明、多器官受累的非干酪樣壞死性肉芽腫性疾病，90%累及胸內淋巴結及肺臟。結節病患者在處于活動期時外周血及BALF中Th17細胞比例顯著升高，胸內淋巴結及肺組織標本免疫組化顯示IL-17、IL-23圍繞肉芽腫浸潤高表達以及皮下IL-22陽性細胞比例增加。在緩解期或自限性病程中有下降趨勢，在復發的結節病中這一趨勢再次升高。Kaiser等[35]及黃慧[36]報道：BALF中Th17細胞百分比及相關細胞因子IL-17、IL-23均高于外周血。Th1/Th17細胞的共表達轉錄因子T-bet及RORγt存在BALF的T細胞里，而不是外周血中，表明Th17細胞及相關細胞因子主要是通過局部免疫增強參與肺結節病的免疫紊亂過程[35]。目前國內外對Treg細胞在肺結節病的數量及分布存在一些分歧，Idali等[37]及黃慧[36]發現，結節病患者的Treg細胞不但存在數量的減少、相關抑制作用的細胞因子表達水平下降，而且BALF中的CD4+T細胞胞內Foxp3信使核糖核酸表達亦是下降的，從而導致Treg細胞在結節病中免疫抑制功能的減退。但Miyara等[38]研究認為結節病患者體內Treg細胞的比例是增加的。活動期外周血CD4+CD25+Treg細胞比例高于非活動期和健康人群。肺內肉芽腫組織和淋巴結內Treg細胞表達升高[39]。在結節病損害處的炎性反應存在不受控制現象。Treg細胞不能完全抑制肉芽腫內IFN-γ、腫瘤壞死因子α（TNF-α）的分泌，認為Treg細胞在結節病的嚴重組織受損過程中并沒有起到有效的保護作用，即使Treg細胞數量正常或增加，仍有局部Treg細胞功能“失能”[40]。由于外周血Treg細胞具有正常免疫抑制功能，若相對數量增加又會導致機體免疫力低下。結節病患者容易出現機會性感染、合并腫瘤以及大多數患者對結核分枝桿菌的PPD試驗出現無反應，也許與外周血Treg細胞的抑制功能存在相關性。有研究發現Lofgren綜合征的患者（具有自限性病程、良好預后的一類）肺內Th17、Th1混合細胞及相關轉錄因子表達水平均比有慢性進展病程的患者顯著升高，目前Th17/Treg平衡是否參與結節病發生、發展及預后仍需要進一步證實。endprint

4.4 Th17/Treg細胞與支氣管哮喘

近幾年研究發現哮喘患者的痰中及外周血均見Th17細胞及相關炎性細胞因子增加，與氣道高反應呈正相關[41-42]。動物實驗中，向小鼠體內注入致敏Th17細胞后可促使中性粒細胞和淋巴細胞向肺組織浸潤，IL-17、IL-22敲除的小鼠其致敏發作后的氣道炎癥有所減輕，氣道高反應性均低于野生型小鼠[43]。提示Th17細胞可促進哮喘急性發作。Zijlstra等[43]研究發現IL-17A可通過活化磷脂酰肌醇3激酶及組蛋白脫乙酰酶2誘導氣道上皮對糖皮質激素治療不敏感[44]。在哮喘不同階段存在Treg細胞功能及數目的改變。Qin等[45]的研究發現過敏性哮喘穩定期患者和正常健康組外周血Treg細胞數目并無明顯差異，而哮喘加重期確有明顯升高，并在其功能上未見明顯受損，在重度哮喘的患者的BALF中Treg細胞數目增多。在哮喘患者的外周血及誘導痰中存在Th17/Treg細胞失衡，哮喘模型小鼠體內Th17/Treg細胞比值升高[42-46]。Th17/Treg細胞平衡在哮喘的發病過程中發揮重要作用。

綜上所述，隨著基礎免疫學的認識不斷深入，Th17細胞、Treg細胞及Th17/Treg細胞失衡可能是多種肺部疾病免疫調控系統的核心機制之一。不同組織、不同微環境下其具體機制仍存在諸多差異，雖然Th17/Treg細胞免疫機制的失調可能是導致疾病的發生發展的重要原因，但關鍵環節仍未明確。針對Th17/Treg細胞在多種肺部發病機制中的作用，仍需要大量研究進一步闡明。

[參考文獻]

[1] Kleinewietfeld M，Hafler DA. The plasticity of human Treg and Th17 cells and its role inautoimmunity [J]. Semin Immunol，2013，25（4）：305-312.

[2] Costantino CM，Baecher-Allan CM，Hafler DA. Human regulatory T cells and autoimmunity [J]. Eur J Immunol，2008， 38（4）：921-924.

[3] Zhou L，Chong MM，Littman DR. Plasticity of CD4+T cell lineage differentiation [J]. Immunity，2009，30（5）：646-55.

[4] Hemdan NY，Birkenmeier G，Wichmann G，et al. Interleukin-17-producing T helper cells in autoimmunity [J]. Autoimmun Rev，2010，9（11）：785.

[5] Hirota K，Martin B，Veldhoen M. Development，regulation and functional capacities of Th17 cells [J]. Semin Immun？鄄opathol，2010，32（1）：3-16.

[6] Arellanoorden E，Caleroacu？觡a C，Morenomata N，et al. Ciga？鄄rette Smoke Decreases the Maturation of Lung Myeloid Den？鄄dritic Cells [J]. PloS One，2016，11（4）：e0152 737.

[7] Song X，Gao H，Qian Y. Th17 differentiation and their pro-in？覱ammation function [J]. Adv Exp Med Biol，2014， 841： 99-151

[8] Kimura A，Kishimoto T. IL-6：regulator of Treg/Th17 balance [J]. Eur J Immunol，2010，40（7）：1830-1835.

[9] Vernal R，Garcia-Sanz JA. Th17 and Treg cells，two new lymphocyte subpopulations with a key role in the immune response against infection [J]. Infect Disord Drug Targets，2008，8（4）：207-20.

[10] Garín MI，Chu CC，Golshayan D，et al. Galectin-1：a key effector of regulation mediated by CD4+CD25+ T cells [J]. Blood，2007，109（5）：2058.

[11] Cao X，Cai SF，Fehniger TA，et al. Granzyme B and perforin are important for regulatory T cell-mediated suppression of tumor clearance [J]. Immunity，2007，27（4）：635.

[12] Bettelli E，Dastrange M，Oukka M. Foxp3 interacts with nuclear factor of activated T cellsand NF·kappa B to repress cytokine gene expression and effector functions of T helper cells [J]. Proc Natl Acad Sci USA，2005，102（14）：5138-5143.endprint

[13] Jadidiniaragh F，Mirshafiey A. The deviated balance between regulatory T cell and Th17 in autoimmunity [J]. Immunopharmacol Immunotoxicol，2012，34（5）：727-39.

[14] Kimura A，Kishimoto T. IL-6：Regulator of Treg/Th17 balance [J]. Eur J Immunol，2010，40（7）：1830.

[15] Xu LL，Kitani A，Fuss I，et al. Cutting Edge：Regulatory T cells induce CD4+CD25-Foxp3-T cells or are self-induced to become Th17 cells in the absence of exogenous TGF-beta [J]. J Immunol，2007，178（11）：6725-6729.

[16] Vogelmeier CF，Criner GJ，Martinez FJ，et al. Global str？鄄ategy for the diagnosis，management，and prevention of chronic obstructive lung disease 2017 report [J]. Am J Res？鄄pir Crit Care Med，2017，195（5）：557.

[17] Zhang J，Chu S，Zhong X，et al. Increased expression of CD4+IL-17+cells in the lung tissue of patients with stable chronic obstructive pulmonary disease（COPD）and smokers [J]. Int Immunopharmacol，2013，15（1）：58-66.

[18] 張建全.Th17細胞及相關因子在穩定期慢性阻塞性肺疾病患者肺部的表達及意義[D].南寧：廣西醫科大學，2010.

[19] Vargasrojas MI，Ramírezvenegas A，Limóncamacho L，et al. Increase of Th17 cells in peripheral blood of patients with chronic obstructive pulmonary disease [J]. Respir Med， 2011，105（11）：1648.

[20] 李澤倫.慢性阻塞性肺疾病患者急性加重期及穩定期血清Th17/Treg相關細胞因子與肺功能、生活質量（CAT評分）的相關性分析[D].廣州：廣州醫科大學，2015.

[21] Maniati E，Hagemann T. IL-17 mediates resistance to anti-VEGF therapy [J]. Nat Med，2013，19（9）：1092.

[22] Smyth LJ，Starkey C，Vestbo J，et al. CD4-regulatory cells in COPD patients [J]. Chest，2007，132（1）：156-163.

[23] 張婧.慢性阻塞性肺疾病小鼠體內CD83、Th17/Treg細胞的變化及意義[D].遵義：遵義醫學院，2016.

[24] 章穎妹，嚴青，劉輝，等. Treg在慢性阻塞性肺疾病患者外周血及肺組織中的表達[J].安徽醫科大學學報，2015， （5）：679-682

[25] Wang H，Peng W，Weng Y，et al. Imbalance of Th17/Treg cells in mice with chronic cigarette smoke exposure [J]. Int Immunopharmacol，2012，14（4）：504-512.

[26] Isajevs S，Taivans I，Strazda G，et al. Decreased FOXP3 expression in small airways of smokers with COPD [J]. Eur Respir J，2009，33（1）：61-67.

[27] Roos-Engstrand E，Pourazar J，Behndig AF，et al. Expan？鄄sion of CD4+CD25+helper T cells without regulatory function in smoking and COPD [J]. Respir Res，2011，12（1）：1-8.

[28] Li XN，Pan X，Qiu D. Imbalances of Th17 and Treg cells and their respective cytokines in COPD patients by disease stage [J]. Int J Clin Exp Med，2014，7（12）：5324.

[29] Jin Y，Wan Y，Chen G，et al. Treg/IL-17 ratio and Treg differentiation in patients with COPD [J]. PLoS One，2014， 9（10）：e111 044.

[30] Wang H，Ying H，Wang S，et al. Imbalance of peripheral blood Th17 and Treg responses in patients with chronic obstructive pulmonary disease [J]. Clin Respir J，2014，9（3）：330-341.endprint

[31] Zhao L，Yang J，Wang HP，et al. Imbalance in the Th17/Treg and cytokine environment in peripheral blood of patients with adenocarcinoma and squamous cell carcinoma [J]. Med Oncol，2013，30（1）：461.

[32] Takahashi H，Numasaki M，Lotze MT，et al. Interleukin-17 enhances bFGF-，HGF-and VEGF-induced growth of vascular endothelial cells [J]. Immunol Lett，2005，98（2）：189-193.

[33] 何燕超，施勁東，梅周芳，等.非小細胞肺癌患者外周血Th17和Treg表達的意義[J].復旦學報：醫學版，2015， 42（3）：362-367.

[34] Duan MC，Han W，Jin PW，et al. Disturbed Th17/Treg balance in patients with non-small cell lung cancer [J]. Inflammation，2015，38（6）：2156-2165.

[35] Kaiser Y，Lepzien R，Kullberg S，et al. Expanded lung T-bet+RORγT+CD4+T-cells in sarcoidosis patients with a favourable disease phenotype [J]. Eur Respir J，2016， 48（2）：484.

[36] 黃慧.結節病患者Th17細胞和Treg細胞的表達水平及糖皮質激素治療干預的影響[D].北京：中國醫學科學院北京協和醫學院，2011.

[37] Idali F，Wahlstr？觟m J，Müller-Suur C，et al. Analysis of regulatory T cell associated forkhead box P3 expression in the lungs of patients with sarcoidosis [J]. Clin Exp Imm？鄄unol，2008，152（1）：127.

[38] Miyara M，Amoura Z，Parizo C，et a1. The immune paradox of sarcoidosis and regulatory Tcells [J]. J Exp Med，2006，203（2）：359-370.

[39] 翁躍頌，王華英，呂定豐，等.結節病患者輔助性T細胞17和調節性T細胞與疾病活動的關系[J].浙江大學學報：醫學版，2015，44（2）：154-161.

[40] 黃燕，陸聰哲，王彩彩，等.結節病患者外周血Th17細胞表達及臨床意義[J].中國呼吸與危重監護雜志，2013， 12（2）：173-176.

[41] 王君麗，徐彥飛，李小莉，等. Th17/Treg細胞在支氣管哮喘患者外周血中的表達[J].中國醫學創新，2016，13（24）：117-119.

[42] 田祖慧，左鳳瓊，張魏.哮喘患兒誘導痰中T細胞亞群和細胞因子的變化及意義[J].海南醫學院學報，2016， 22（1）：72-74.

[43] Zijlstra GJ，Ten Hacken NH，Hoffmann RF，et al. Interleukin-17A induces glucocorticoid insensitivity in human bronchial epithelial cells [J]. Eur Respir J，2012，39（2）：439-445.

[44] Hou X，Wan H，Ai X，et al. Histone deacetylase inhibitor regulates the balance of Th17/Treg in allergic asthma [J]. Clin Respir J，2016，10（3）：371.

[45] Qin SM，Shi HZ，Qin XJ，et al. CD4+CD25+ T lymphocytes in peripheral blood from patients with asthma [J]. Zhong？鄄hua Jie He He Hu Xi Za Zhi，2006，29（4）：252.

[46] 劉敏，馬驍，張海伶.Th17/Treg相關因子在哮喘小鼠中的表達變化及其意義[J].生物醫學工程與臨床，2016（5）：529-533.

（收稿日期：2017-09-05 本文編輯：李岳澤）endprint