CD4+T細胞及其亞群在牙周炎病理進程中的作用

郭宣佐，韓亞琨

(1.吉林醫藥學院附屬醫院 信息中心統計室，吉林 吉林 132013；2.吉林醫藥學院附屬醫院 口腔科，吉林 吉林 132013)

牙周炎是在齦下菌斑的作用下，機體免疫系統發生免疫應答從而導致牙周支持組織發生破壞的一類疾病。雖然這一過程涉及病原微生物、宿主基因特點等多種因素，但免疫應答的強弱是決定牙周支持組織破壞程度的最直接因素[1]。在牙周炎病理過程中，CD4+T細胞在接受抗原提呈細胞的信息后可分化成多個亞群，以下將對其不同亞群在牙周炎中的功能進行詳述。

1 1型與2型輔助性T細胞(T helper cell, Th)

Th1細胞可分泌γ干擾素(interferon- γ，IFN- γ)、白細胞介素2(interleukin- 2, IL- 2)及腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor- α，TNF- α)等細胞因子，并可活化巨噬細胞及促進G型免疫球蛋白(immunoglobulin, Ig)的效能。Th1細胞能參與Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型超敏反應[2]，其分化及功能主要受IL- 12調控，IL- 12與Th0細胞表面的受體結合后可活化酪氨酸激酶2，進而誘導信號傳導及轉錄激活因子(signal transducers and activators of transcription, STAT)的磷酸化與活化。STAT4是Th1細胞分化過程中的重要調控因子，它可通過促進T- bet表達影響Th1細胞分泌IFN- γ,而IFN- γ又可促進T- bet及IL- 12受體β2的表達，進一步加強了IL- 12的作用。IL- 12介導的STAT4及T- bet途徑是Th1分化及IFN- γ表達過程中不可或缺的步驟。相比于Th1細胞，Th2細胞則是非吞噬細胞途徑宿主免疫的主要調控者，它的分化主要由IL- 4調控。在IL- 4的作用下，轉錄因子GATA3啟動并上調STAT6的表達從而介導T細胞受體(T cell receptor,TCR)/IL- 4途徑來調節Th2細胞的分化。GATA3還可促進Th2細胞表達功能性細胞因子如IL- 4、IL- 5及IL- 13，并抑制IL- 12受體β2的表達，在一定程度上抑制Th1細胞的分化，這也是Th1、Th2細胞的交互作用機制之一。除表達細胞因子外，Th2細胞還參與體液免疫過程：首先，Th2細胞通過促進IgE和IgG的同型轉換調節黏膜免疫過程；其次，Th2細胞還可以調節嗜酸及嗜堿粒細胞使之表達IgA；再者，Th2細胞所分泌的細胞因子如IL- 4等還可抑制巨噬細胞功能[3]。

Araujo- Pires等[4]比較分析了健康人群、牙齦炎及慢性牙周炎患者牙齦中Th細胞內炎癥因子的表達情況。結果顯示，健康牙齦內IL- 2、IL- 5、IFN- γ以及TNF- α表達水平遠不及病變的牙齦組織，其中IL- 2則僅表達于晚期牙周炎組織內，侵襲性牙周炎患者牙齦組織的T細胞中IL- 5、IL- 10、IL- 13以及轉化生長因子β(transforming growth factor- β,TGF- β)顯著低于對照組，兩組樣本中IL- 2與IFN- γ的表達無統計學差異。侵襲性牙周炎患者的外周血中IFN- γ及IL- 2的mRNA表達較高，IL- 5及粒細胞- 巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte- macrophage colony stimulating factor, GM- CSF)的mRNA表達水平則明顯低于慢性牙周炎組。Bartova等[5]用刀豆蛋白A刺激健康人群及牙周炎患者牙齦內的T細胞，觀察其在IL- 2、IL- 4及IFN- γ表達上的異同。在刺激前，牙周炎組細胞上述指標的表達明顯高于健康組。而在刺激后，各組細胞均表現出IL- 4的高表達，并開始表達IL- 6。上述研究表明Th1及Th2細胞對牙周炎過程中的免疫反應具有調節作用，且侵襲性牙周炎的發生發展可能與Th1細胞的活動相關，而慢性牙周炎則主要受Th2細胞調控。

2 Th17細胞與調節性T細胞(Regullatory T cells, Tregs)

除傳統的Th1和Th2細胞外，Th17細胞因其對炎癥的特殊調節能力及在骨吸收中的作用，近年來也成為研究的熱點。牙周炎牙齦中的Th17細胞表達更多的IL- 17、TNF- β、IL- 1及IL- 6；來自牙周炎牙槽骨的Th17細胞則在IL- 17及核因子κB受體活化因子配體(Receptor Activator for Nuclear Factor- κB Ligand, RANKL)這兩種因子上呈明顯的高表達。其可能機制為牙齦卟啉單胞菌作用于CD68+抗原提呈細胞并促進其分泌IL- 23p19，該因子又繼續作用于Th17細胞所致。位于牙周炎病變局部的T細胞亞群表達較多的CD25及細胞毒T淋巴細胞相關抗原4(cytotoxic T lymphocyte- associated antigen- 4, CTLA- 4)，而外周血T細胞亞群則更傾向于TGF- β、IFN- γ。更為重要的是，51%的病變區域的T細胞可表達IL- 17，而在外周血中這一比例僅為11%。IL- 17在病變區牙齦中表達率和表達量均有顯著升高，且這種升高與牙齦及牙周支持組織的破壞程度呈正相關。這表明除Th1及Th2細胞以外，病變區域還有大量的Th17細胞存在，它與CD4+CD25+Tregs共同調節病變局部的免疫反應特別是骨免疫過程。

Tregs是一種以CD4+、CD25+為標志性特征的T細胞亞群，其主要作用為負向調節炎癥反應，該類細胞亞群可在包括牙周炎在內的多種炎癥中發揮重要的作用[6]。Tregs可有效地對自身免疫反應進行調節，當體內的Tregs缺乏時，某些因素如免疫機能亢進或移植排異反應等所引發的自身免疫反應就會顯著加強，從而造成嚴重的免疫性破壞[7]。在Tregs中，固有的Tregs亞群負責調控自身免疫反應，而獲得性Tregs亞群則可調控獲得性免疫反應[8]。

研究表明，在牙周炎過程中，Treg細胞通過表達叉狀頭轉錄因子P3(foxkhead transcription factor p3,Foxp3)來降低牙周炎時自身免疫反應的程度，從而在一定程度上延緩了牙周骨吸收，進而保護牙周組織。然而也有研究證實，在Treg細胞群中有部分細胞不能或僅能表達較低程度的Foxp3，這類Treg細胞可通過下調IL- 10和TGF的合成來加速牙周炎骨免疫的進程。因此，Treg細胞在牙周炎骨免疫過程中有雙重作用。無論是健康的牙周組織還是炎癥狀態下的牙周組織內，均可觀察到CD4+CD25+Treg細胞，但牙周病變組織中陽性率高；細胞核內的轉錄因子Foxp3被認為是到目前為止Treg細胞最具特征性的標志物，能夠維持Treg細胞表型和其抑制功能。Treg細胞可以分泌抑制性細胞因子如IL- 4、IL- 10和TGF- β，參與抑炎反應，并能夠減少破骨細胞形成[9]。此外，還有研究表明，Tregs可有效地抑制B細胞的活化及功能，從而降低體液免疫反應的程度。

3 CD4+T細胞亞群間的交互作用

在牙周炎的局部免疫過程中，各T細胞亞群并非獨立工作而是互相調節、互相依存。在這一過程中，有復合作用的細胞因子是不可或缺的。如前文所述，IL- 4誘導Th2細胞分化；IL- 12促進Th1的分化，同時抑制Th17的分化和IL- 17的分泌，IL- 4也有同樣的作用，但Th17細胞卻不能通過IL- 17來負向調控Th1及Th2細胞[10]。

Th17與Tregs之間可相互作用與調節，在兩者的分化增殖過程中存在大量的共作用因子如TGF等，可同時調節兩者的分化功能。病原微生物未入侵時，Th0細胞在無IL- 6的情況下可經TGF- β誘導分化成Tregs來下調免疫反應，并防止自身的免疫性破壞[11]。當病原微生物進入機體后，抗原提呈細胞接觸特異性抗原并同時分泌IL- 6，Th0細胞則可在IL- 6與TGF- β的協同作用下分化為Th17，同時上調免疫反應以保護機體不受外界侵害。除此之外，IL- 21也參與Th17細胞的分化與增殖。研究表明，IL- 21可誘導Th17細胞分泌IL- 21，并可在TGF的協同作用下繼續誘導其它亞群的CD4+T細胞分泌IL- 17；當IL- 21及其受體表達下調時，經TGF和IL- 6誘導所產生的Th17細胞數量則明顯下降。上述研究表明IL- 21在Th17細胞分化過程中的作用與IL- 12對Th1及IL- 4對Th2的作用機制相同。

除Th17細胞外，其它的Th細胞亞群及部分粒細胞也可分泌IL- 17。這些IL- 17+細胞相互作用，共同促進牙周炎的發展。Chen等[12]研究發現，巨噬細胞可通過分泌IL- 23及IL- 1來激活補體及Toll樣受體，誘導Th細胞上調IL- 17的表達，在促進Th17細胞分化增殖的同時抑制Tregs。雖未完全明確，但已證實IL- 23與牙周炎發展過程中Th17/Tregs的轉化密切相關。兩者的動態平衡及轉換在一定程度上決定了牙周炎的活動及靜止，這是也當下研究的熱點。

Th17和Tregs之間的反饋作用及其與Th1/Th2亞群間的交互關系，進一步解釋了牙周炎發生發展過程中的免疫機制。經T細胞分泌的促進因子雖可造成機體的免疫性破壞，但也同時清除了病原微生物，起到屏障作用；而由Tregs等細胞分泌的抑炎因子，雖降低屏障的作用，但也同時避免了因免疫反應過激而造成的組織破壞。各細胞及因子相互作用錯綜復雜，很難將免疫屏障和免疫保護完全分開，各種Th細胞在牙周炎病理進程中的作用仍有待進一步研究。

4 結 語

牙周炎是在病原微生物、宿主基因型及免疫應答反應等多種因素共同影響下所形成的疾病，由于其涉及因素較廣，時至今日仍未能完全明確其作用機制。一般認為，由淋巴細胞所介導的免疫反應是牙周炎宿主組織破壞的主要原因。各淋巴細胞亞群間相互作用、相互協調，共同維持牙周炎病理環境下的動態平衡。然而目前的報道仍未完全明確各淋巴細胞亞群的功能，有關其病理機制仍需進一步探討。