Th9細胞在炎癥免疫性疾病及腫瘤發生機制中的作用▲

2019-06-13 06:52:24楊顯文夏揚潮

微創醫學 2019年2期

楊顯文夏揚潮

(廣西柳州市人民醫院消化內科，柳州市 545000)

【提要】 Th9細胞是近幾年確認的，與Th17細胞和Th22細胞不同的一種輔助性T細胞(Th細胞)亞群，其在TGF-β和IL-4的協同作用下，由初始CD4+ T淋巴細胞分化而來，并特征性地分泌IL-9和IL-10細胞因子。大量研究顯示，Th9細胞及其分泌的主要細胞因子IL-9在自身免疫性疾病、變應性疾病等病癥中發揮關鍵作用。雖然目前已有研究證明Th9細胞及其分泌的效應因子與腫瘤免疫的發生發展有一定的關系，但Th9/IL-9在腫瘤免疫中發揮作用的確切機制仍需要大量的研究去揭示。

輔助性T細胞(Th細胞)亞群是機體免疫系統的主要構成部分，發揮重要的免疫調節作用，使機體保持在相對的動態平衡中，維持機體的內環境穩態。Th9細胞和Th17細胞以及Th22細胞一樣，是近年來所確認的CD4+T淋巴細胞，每種細胞在特定的條件下分泌特異的效應因子。以CD4+T淋巴細胞為代表的T淋巴細胞亞群不僅可以通過抑制T細胞對外源和自體抗原的反應發揮生物效應，而且還可以通過調節自身免疫耐受抑制機體腫瘤免疫。這些Th細胞亞群可以產生大量的可溶性炎癥因子和多種細胞免疫因子，其在腫瘤的發生發展過程中起到重要的調節作用。初始CD4+T淋巴細胞在一定的條件下通過增殖分化產生Th9細胞，Th9細胞是一種不同于Th1細胞、Th2細胞、Th17細胞和Th22細胞的獨特Th細胞亞群[1-2]。Th9細胞主要分泌效應因子IL-9和IL-10，IL-9作為Th9細胞的主要生物活性因子，在調節炎癥免疫性疾病和感染性疾病中起重要作用[3-6]。近年來有關Th9細胞的研究已經不再局限于上述炎癥免疫性疾病，越來越多的研究證明，Th9細胞及其分泌的細胞因子在惡性腫瘤的發生、發展中發揮重要的作用。

1 Th9細胞的來源和分化調節

2008年12月，《Nature Immunology》雜志先后刊登了兩篇關于Th9細胞的文章，其中一篇闡明了IL-4和TGF-β的主要生物活性效應作用，其可以誘導產生以IL-9+、IL-10+、Foxp3-為主的效應T細胞而進一步發揮免疫調節作用[1]；另一篇則指出，TGF-β可以通過上調IL-9的表達進而促進初始CD4+T淋巴細胞分化為Th9細胞，而這類細胞的生物功能和Th2細胞有很大的差異[2]。以上研究表明，Th9細胞是由初始CD4+T淋巴細胞在IL-4和TGF-β這兩種因子的刺激下產生，其主要分泌IL-9和IL-10兩種效應因子。

Th9細胞除了可以由上述研究證實的機制產生外，還可由Th2細胞在TGF-β的刺激下增殖分化產生。研究證實[7]，TGF-β、IL-4和IL-1β都可以獨自促進Th9細胞的增殖分化，而他們兩者或是三者聯合能夠進一步增強對Th9細胞的作用。和前面提到的細胞因子的效應相反，IFN-γ可以直接抑制Th9細胞的增殖分化，也可以通過抑制由TGF-β、IL-4和IL-1β所介導的機制來抑制Th9細胞增殖分化。研究表明[8-9]，PU.1和IRF-4是Th9細胞增殖分化不可缺少的轉錄因子，作為E-twenty six(ETS)家族成員之一的PU.1，既可以誘導調節Th1細胞、Treg細胞、Th17細胞等分泌IL-9細胞因子，也可以對Th2細胞分泌主要效應因子有抑制作用；在TGF-β、IL-4和IL-1β的刺激作用下，促使轉錄因子PU.1的表達水平明顯升高，進而促進Th9細胞增殖分化。IRF-4轉錄因子可以通過調節和活化STAT6信號傳導通路，而在Th9細胞發育和功能維持中發揮重要作用[9]；當轉錄因子IRF-4減少時，Th9細胞分泌IL-9也會隨之減少，而IRF-4轉錄因子缺陷的小鼠T細胞不能分化產生Th9細胞。Th9細胞的增殖分化受多種細胞因子共同調節，Notch受體和Smad3信號傳導通路的相互協同作用也可以促進Th9細胞產生和分化[10]。Th9細胞分泌的主要效應因子IL-9和IL-2、IL-4、IL-7、IL-15以及IL-21同屬于一個細胞因子家族，并且共用一條γ鏈[11]。

2 Th9細胞及其分泌的主要效應因子和炎癥免疫性疾病之間的關系

Th9細胞不僅可以促進炎癥性反應，促使變應性疾病的發生，而且在自身免疫性疾病中也起著重要的作用。IL-9是Th9細胞主要分泌和發揮生物活性效應的細胞因子，不僅是T細胞增殖分化中不可缺少的生長因子，而且還可以直接作用于B細胞，在機體的免疫球蛋白合成過程中起關鍵的調控作用。

IL-9通過增強調節性T細胞和肥大細胞的免疫功能以及限制Th17細胞致病活性來維護免疫耐受環境的穩定[12-14]。此外，IL-9可能導致IL-12數量的減少和限制APCs誘導Th1型細胞免疫應答的能力[5]。和小鼠Th9 細胞一樣，人類Th9細胞同樣分泌效應細胞因子IL-9，與其不同的是，小鼠Th9 細胞分泌的細胞因子IL-10，在人類Th9細胞中不表達。Th9細胞分泌的主要效應因子IL-9在某些疾病的發生發展中扮演重要角色。IL-9可在許多炎性細胞和組織細胞中發揮作用，促進或抑制炎癥反應。Th9細胞的生物活性效應具有雙面性，既可以促進自身免疫性疾病、寄生蟲感染、過敏性哮喘等疾病的發生和發展，也可以對移植物排斥反應、慢性丙型肝炎等疾病的進展發揮明顯的抑制作用。小鼠模型的研究顯示[15]，IL-9效應因子在炎癥反應中發揮重要的作用，而且是不依賴Th2細胞亞群的細胞免疫應答。然而，在IL-9缺陷模型中的炎癥反應機制主要是IL-25通過介導IL-9發生。此外，在IL-9單抗阻斷的小鼠模型研究中發現[16]，Th9細胞可以通過分泌效應細胞因子IL-9來上調轉錄因子PU.1和IRF-4，進而調節過敏性炎癥的發生。

Th9細胞及其分泌的主要效應因子IL-9參與了過敏性哮喘的發生。過敏性哮喘是一種呼吸道慢性炎癥性疾病，T淋巴細胞、嗜酸粒細胞、中性粒細胞、肥大細胞、呼吸道上皮細胞等多種細胞參與了疾病的發生。研究表明[17-18]，IL-9不僅可以顯著激活T細胞和肥大細胞的增殖分化，而且還可以顯著刺激B細胞增殖分化以及促進免疫球蛋白IgE的表達，從而促進過敏性炎癥的發生。IL-9 作為一種細胞生長因子，在作用于支氣管上皮細胞后，促使T 細胞趨化因子和嗜酸粒細胞高表達，進一步促進過敏性哮喘的發生和發展。JAK-STAT通路是IL-9效應因子所介導的主要信號傳導通路，而編碼IL-9基因或IL-9下游信號通路發生異常時，往往會導致自身免疫性疾病的發生[19]。一項支氣管哮喘患者的肺泡灌洗液研究顯示，肺泡灌洗液中的淋巴細胞分泌大量IL-9；而且，哮喘患者肺組織的IL-9表達也明顯高于健康對照組。在對哮喘急性發作患者的研究發現[20-22]，其外周血中IL-9 mRNA含量比健康對照組明顯升高，并且，外周血中IL-9 mRNA含量和總IgE含量呈正相關關系；然而，哮喘緩解組外周血中 IL-9 mRNA表達水平和健康對照組外周血的表達水平無明顯差異。以上研究提示，IL-9效應因子在哮喘的發生和發展中起著重要的作用。

研究還發現[23]，Th9 細胞及其分泌的主要效應因子IL-9在腸道寄生蟲免疫中發揮作用。IL-9細胞因子的生物活性效應廣泛，在抗寄生蟲感染和自身免疫性疾病中均起重要的作用。Th9 細胞分泌的主要效應因子IL-9，可以促進腺體細胞和腸道肥大細胞等多種細胞分泌大量的免疫球蛋白IgE和IgG，進一步增強腸道肌肉的收縮，加快腸道蠕動，促進腸道寄生蟲排出。

3 Th9細胞及其分泌的主要效應因子和腫瘤免疫之間的關系

Th9細胞及其分泌的主要效應因子IL-9在惡性腫瘤中的發生發展機制還未明確。對于Th9細胞對惡性腫瘤的作用存在兩種不同的觀點：有些研究認為，Th9細胞及其分泌的主要效應因子可以促進腫瘤細胞生長；而另一些研究則認為，Th9細胞和相關細胞因子可以顯著抑制惡性腫瘤的發生發展。

3.1 Th9細胞促進腫瘤生長有關肺癌惡性胸水的報告指出[7]，惡性胸水中Th9細胞的比例明顯比外周血高，這提示惡性胸水中Th9細胞的增多可能由對細胞有調節作用的促炎細胞因子的誘導引起；IL-9不僅可以激活STAT3信號通路，還可以通過調節IFN-γ而阻礙腫瘤細胞凋亡，對肺癌細胞的增殖和遷移有明顯的促進作用。IL-9和IFN-γ可以通過ICAM-1/LFA-1和(或)VCAM-1/integrin-β1依賴機制促進癌細胞與胸腔間皮細胞黏合；Th9細胞無論是在惡性胸腔積液或在其配對外周血中都高表達CCR6，而作為CCR6配體的趨化因子CCL20，其在惡性胸腔積液中的濃度比其配對外周血清者明顯升高；同時惡性胸腔積液和胸膜間皮細胞對Th9細胞具有趨化活性，抗CCL20單克隆抗體可以中和并削弱惡性胸腔積液對Th9細胞的趨化效應，可以推測CCL20/CCR6趨化軸，在Th9細胞募集、浸潤至胸膜腔的過程中起到關鍵的作用。研究還表明，惡性胸水中Th9細胞的增多預示惡性患者的存活期減少，提示Th9細胞在人類惡性腫瘤的腫瘤免疫反應中扮演主要角色。惡性腫瘤的發生和Th9細胞分泌的主要效應因子IL-9有關，IL-9誘導細胞活化進而發揮調節作用主要是通過啟動JAK/STAT信號轉導通路來實現，而當體外IL-9表達缺失時，JAK/STAT通路會被激活，激活的通路除使部分細胞自主增殖外，還可以促使淋巴細胞向惡性加速轉化[24]，從而大大增加了腫瘤病變的概率。

3.2 Th9細胞抑制腫瘤生長一項對小鼠肺惡性腫瘤模型的研究發現[25]，IL-9表達的增多對惡性腫瘤的生長有抑制作用，提示IL-9可以通過免疫調節發揮顯著的抗腫瘤免疫反應；腫瘤浸潤Th9細胞誘導肺腫瘤組織尤其是上皮細胞表達CCL20，CCL20可以促進腫瘤組織的炎癥發生和募集粒細胞，尤其是CD8α+DCs到腫瘤組織中，腫瘤組織的樹突狀細胞(DCs)呈遞抗原并遷移到腫瘤的引流淋巴結，激活宿主效應細胞；激活的宿主效應細胞(特別是CD8+CTLs淋巴細胞)遷移到腫瘤部位，并通過CCL20的趨化作用殺死腫瘤細胞。研究報告指出[26]，Th9細胞可以通過IL-3促進骨髓樹突細胞的生長,提高骨髓樹突細胞的抗腫瘤效應。以上研究不僅為Th9細胞在癌癥治療中的應用提供了新的證據，也將有助于提高腫瘤免疫治療的DCs疫苗策略。

4 Th9細胞的抗腫瘤作用

Th9細胞、Th17細胞和Th22細胞之間是可塑的[27]，他們在合適的條件下通過某些細胞因子的作用可以彼此影響和相互轉化，使機體處于一個動態平衡的環境穩態中。Th17細胞分泌的主要效應因子IL-17和IL-6在炎癥免疫性疾病和惡性腫瘤的發生中起作用，而Th9細胞分泌的主要效應因子IL-9在TGF-β存在的條件下，可以顯著促進Th17細胞的表達；用抗IL-9封閉性抗體和IL-9效應因子可以明顯減少IL-17的表達，而Th17細胞分泌的IL-23效應因子對IL-9效應因子起到負調節的作用。研究顯示[4]，Th9細胞分泌的細胞因子IL-9還可以調節Treg細胞活性，進而促進Th17細胞的增殖，并且，IL-9可以在趨化因子CCL20的誘導作用下，促使大量的Th17細胞浸潤遷移到炎癥區域，產生較強的炎癥反應。此外，Th17細胞分泌的IL-21效應因子可以在體外促進Th9細胞的增殖。Th17細胞表達IL-23R和趨化因子受體CCR6、CCR4，產生效應因子IL-17、IL-21、IL-22和TNF-α。Th22細胞表達CCR6、CCR4和CCR10，產生效應因子IL-22和IL-13。由此可知，Th22細胞和Th17細胞均表達類似的趨化因子CCR6和CCR4。初始CD4+T淋巴細胞在IL-6和TNF-α的刺激下可以向Th22細胞增殖分化，而Th22的分化可以促使初始CD4+T淋巴細胞分化為Th9細胞的TGF-β因子，在加入IL-1β后，可以促進Th17細胞的產生。Th17細胞和Th22細胞在調節抗腫瘤免疫反應中發揮重要作用[28]。有研究指出[29]，TNF-α、STAT3信號通路及IL-6細胞因子在惡性腫瘤的炎癥免疫反應中發揮重要作用，這些因子為治療惡性腫瘤提供了新的靶點。

Zou等[30]研究表明，Th17細胞在腫瘤免疫微環境中的抗腫瘤免疫效應主要是通過調節和誘導樹突狀細胞、細胞毒性T淋巴細胞和自然殺傷細胞等免疫細胞的浸潤遷移而起作用，提示Th17細胞參與了惡性腫瘤的發生。Martin-Orozco等[31]進行的一項小鼠肺部黑色素瘤模型研究顯示，Th17細胞可以通過增強特異性的細胞毒性T細胞的免疫應答，發揮抗腫瘤免疫的保護性作用。Ye等[32]發現，惡性胸水中的促炎性細胞因子對Th17細胞的增殖分化有促進作用，惡性胸腔積液中聚集的大量Th17細胞可能是由CCR6和CCR4對應的受體CCL20和CCL22趨化因子的誘導浸潤引起。

Th22細胞表達趨化因子CCR6、CCR4 和CCR10,并分泌多種效應因子(如IL-22、IL-6、IL-1β等)，但Th22細胞不分泌IL-17和IFN-γ[33]。已有研究證實[34]，人CD4+初始T細胞在漿細胞樣樹突細胞、TNF-α和IL-6的共同刺激下,可以促進其向Th22細胞亞群增殖分化。雖然TGF-β細胞因子在Th17細胞的增殖分化中起到促進作用, 但Th22細胞在TGF-β細胞因子作用下，不但沒有促進其增殖分化，反而抑制Th22細胞的增殖[35]。研究認為Th22細胞可能導致人類惡性腫瘤的免疫反應[36-40]。惡性腹水中和惡性腫瘤區域匯集了大量的CD4+CD25+Treg細胞，而在惡性腫瘤的引流淋巴結中很少發現。然而，IL-22在其中的確切功能尚不清楚[41]。

研究顯示[42-43]，IL-22細胞因子主要是通過調節STAT1信號通路，降低ERK 1/2和AKT磷酸化水平抑制惡性腫瘤的生長。IL-22細胞因子在肝癌微環境的過度表達還可以抑制細胞凋亡，導致腫瘤的生長，并通過活化STAT3通路促進腫瘤的轉移。惡性胸腔積液的研究表明[44]，Th22細胞在惡性胸水的比例明顯比其配對外周血高，而IL-22細胞因子在惡性胸水中的濃度也比其配對外周血的濃度高；該研究還發現，IL-22細胞因子不僅能促使A549細胞黏附到胸腔間皮細胞, 而且還可以明顯地增強肺癌細胞系A549的增殖分化以及遷移。

可見，Th9細胞、Th22細胞與Th17細胞之間通過彼此間的相互影響，在腫瘤免疫的調節中發揮協同作用，共同參與了人類惡性腫瘤的發生和發展。

5 展望