3型固有淋巴細胞在炎癥性腸病中的研究進展

任夢婷 季 峰

炎癥性腸病(IBD)是一種慢性非特異性腸道炎性疾病，包括克羅恩病(CD)和潰瘍性結腸炎(UC)。近年來中國IBD的發(fā)病率和患病率均呈上升趨勢。目前IBD的病因和發(fā)病機制尚未完全明確，治療效果也不理想。固有淋巴細胞(ILC)是近年來發(fā)現(xiàn)的固有免疫細胞，在炎性反應、免疫防御和組織修復中起著重要作用[1]。ILC可分為ILC1、ILC2、ILC3和調節(jié)性固有淋巴細胞(ILCreg)4個亞群，其中ILC3在正常腸黏膜中分布較豐富。研究表明ILC尤其是ILC3在維持腸道穩(wěn)態(tài)及IBD的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，調節(jié)ILC3的數(shù)量和功能可能可以延緩IBD的病程[2-3]。本文就ILC3在維持腸道穩(wěn)態(tài)及IBD發(fā)病中的作用作一綜述。

1 ILC的亞群和功能

1.1 ILC概述

ILC來源于共同淋巴樣祖細胞(CLP)，屬于淋巴細胞譜系且具有典型的淋巴細胞形態(tài)，因其細胞表面缺乏抗原特異性識別受體而高表達細胞因子受體如白細胞介素-7受體α鏈(IL-7Rα)等，故不能直接介導特異性免疫反應[4]。ILC主要存在于黏膜組織，在腸、肺、肝、子宮、胸腺、皮膚和扁桃體等臟器中均有分布[5]，是抵御感染的首道防線。根據(jù)ILC表達的轉錄因子及分泌的細胞因子，其可分為ILC1、ILC2、ILC3和ILCreg這4個亞群，分別與輔助性T細胞1(Th1)、Th2、Th17和調節(jié)性T細胞(Treg)互為“鏡像細胞”[1]。ILC1包括自然殺傷(NK)細胞，可表達轉錄因子T-bet并在白細胞介素-12(IL-12)和IL-18的作用下分泌標志性Th1型細胞因子干擾素-γ(IFN-γ)，在對抗細胞內(nèi)感染和腫瘤監(jiān)測方面有著重要作用。ILC2的發(fā)育依賴轉錄因子GATA3，可在IL-25和IL-33的刺激下分泌Th2型細胞因子IL-5和IL-13，起到抵御寄生蟲感染的作用。ILC3的發(fā)育和功能依賴轉錄因子視黃酸相關孤兒受體γt(RORγt)，其受到IL-23和IL-1β作用后可分泌Th17型細胞因子IL-17和Th22型細胞因子IL-22。ILCreg是由Wang等[6]發(fā)現(xiàn)和定義的，其主要分布于腸道，可表達轉錄因子Id3和Sox4，并可通過分泌細胞因子IL-10和轉化生長因子-β(TGF-β)以緩解腸道炎性反應。

1.2 ILC3的特征、功能和亞群

ILC3主要分布于腸黏膜固有層，以表達轉錄因子RORγt和表面標志物CD117(c-kit)為特征，在腸道穩(wěn)態(tài)和炎性反應中起著重要作用[7]。廣義的ILC3包括淋巴組織誘導細胞(LTi)，LTi在胚胎發(fā)生過程中促進次級淋巴組織(如腸道派爾集合淋巴結)的形成，出生后則通過分泌IL-17和IL-22等細胞因子以抵御消化道病原體的入侵[8]。狹義的ILC3則根據(jù)是否表達自然細胞毒性受體(NCR，在人類中為Nkp44，在小鼠中為Nkp46)分為NCR+ILC3和NCR-ILC3。NCR+ILC3數(shù)量較多，在生理狀態(tài)下約占腸道ILC的70%，其主要分泌IL-22而幾乎不分泌IL-17，而NCR-ILC3則主要分泌IL-17并且僅占腸道ILC的15%。此外，ILC3在不同環(huán)境因素影響下可表現(xiàn)出一定程度的可塑性，如NCR-ILC3可在IL-1β和IL-23共同作用下轉化為NCR+ILC3[9]，NCR+ILC3可在IL-12、IL-18和IL-15作用下向ILC1轉化并分泌IFN-γ[10]。

2 ILC3在維持腸道穩(wěn)態(tài)中的作用

腸道穩(wěn)態(tài)是機體腸道黏膜免疫屏障與腸道菌群、營養(yǎng)代謝物質相互作用形成的動態(tài)平衡狀態(tài)。作為在生理狀態(tài)下腸黏膜組織中分布較豐富的ILC亞群，ILC3主要通過分泌IL-22、IL-17、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)等細胞因子來對抗致病菌感染，誘導機體對共生菌群及食物抗原的免疫耐受，以及促進腸黏膜損傷修復，從而維持腸道穩(wěn)態(tài)。

2.1 通過分泌IL-22維持穩(wěn)態(tài)

IL-22屬于IL-10家族，主要由NCR+ILC3分泌，在穩(wěn)態(tài)下可被黏附于腸上皮的共生菌群(如黏附性侵襲性大腸桿菌和分節(jié)絲狀菌)誘導產(chǎn)生，是維持腸道穩(wěn)態(tài)的重要細胞因子[11-12]。IL-22可作用于腸上皮細胞(IEC)的異二聚體受體IL-22R1、IL-10R2，激活信號轉導與轉錄激活因子3(STAT3)和核苷酸結合寡聚化結構域2(NOD2)信號通路，使其分泌Muc1、Muc3、Muc10和Muc13等黏蛋白及RegⅢβ、RegⅢγ等抗菌肽以對抗致病菌[13]。促進IEC的巖藻糖基化是維持腸道穩(wěn)態(tài)的另一機制，此過程由巖藻糖基轉移酶2(Fut2)催化，而由ILC3產(chǎn)生的IL-22和淋巴毒素可上調IEC中Fut2的表達水平，從而促進巖藻糖基化的發(fā)生，有利于維持腸道穩(wěn)態(tài)[14]。此外，ILC3可通過分泌IL-22促進IEC的增殖，增強腸道黏膜修復，以及減輕腸道干細胞的DNA損傷來維護腸道屏障功能[15-18]。

2.2 通過分泌IL-17、GM-CSF和細胞間直接作用維持穩(wěn)態(tài)

IL-17主要由NCR-ILC3產(chǎn)生，可通過誘導上皮和內(nèi)皮細胞分泌趨化因子以招募中性粒細胞，后者可產(chǎn)生活性氧和α-防御素以增強腸道屏障作用，從而抵御病原體的入侵[19]。ILC3還可通過分泌GM-CSF作用于單核巨噬細胞系統(tǒng)以介導腸道Treg的平衡，進而誘導機體對共生菌群和食物抗原的免疫耐受，具體機制是巨噬細胞和樹突狀細胞在腸道抗原作用下分泌IL-1β，后者作用于ILC3促使其產(chǎn)生GM-CSF。GM-CSF可反饋作用于巨噬細胞和樹突狀細胞并使其分泌維甲酸和IL-10，從而促進Treg增殖，發(fā)揮免疫抑制作用[20]。除了分泌上述細胞因子外，Hepworth等[21]報道ILC3可通過表達主要組織相容性復合體Ⅱ(MHCⅡ)來誘導共生細菌特異性CD4+T細胞的凋亡，從而維持腸道穩(wěn)態(tài)。綜上所述，ILC3可通過細胞因子網(wǎng)絡和細胞間直接作用與腸道中其他免疫細胞、非造血細胞和腸道菌群形成動態(tài)平衡，從而維持腸道穩(wěn)態(tài)，具體機制需深入研究揭示。

3 ILC3在IBD中的作用

目前已知IBD的發(fā)生、發(fā)展與遺傳、環(huán)境、腸道屏障及免疫等因素相關，但具體機制尚未完全明確[22]。早期有關IBD免疫反應機制的研究熱點在于異常適應性T細胞反應在IBD發(fā)生、發(fā)展中的作用，CD由Th1型免疫反應介導，而UC則由Th2型免疫反應介導[23]。近年來ILC3及其在IBD中的作用引起了廣泛關注。在病理狀態(tài)下，ILC3數(shù)量或功能的異常，以及NCR+ILC3向ILC1的轉化可引起IL-17、IL-22和IFN-γ的過度分泌，從而促進IBD的發(fā)展及惡變。

3.1 通過分泌IL-17促進腸道炎性反應

IBD小鼠模型和臨床研究均表明，NCR-ILC3可通過分泌IL-17促進腸道炎性反應。Buonocore等[24]的研究發(fā)現(xiàn)，免疫缺陷小鼠長期感染肝螺桿菌會導致RORγt+ILC3介導的腸道炎性反應，具體機制是在IL-23的作用下，ILC3分泌高水平的IL-17和IFN-γ，從而加重T細胞非依賴性的炎性反應。另有研究發(fā)現(xiàn)，由IL-23、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和IL-6誘導ILC3分泌的病原性IL-17在自發(fā)性結腸炎模型T-bet-/-Rag2-/-(TRUC)小鼠結腸炎的發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用[25]。此外，由全基因組關聯(lián)研究(GWAS)確定的與IBD有關的易感位點中，許多位點與IL-23/IL-17通路失調導致的異常免疫反應相關[26]。CD患者的回腸和結腸炎性黏膜中，分泌IL-17的NCR-ILC3數(shù)量顯著增加，提示其可能促進了CD的發(fā)生、發(fā)展[23]。IL-17可作用于基質細胞、上皮細胞和髓樣細胞，促使其分泌大量促炎因子(IL-1β、IL-6和TNF)和趨化因子，以招募中性粒細胞和巨噬細胞[5]。游走的中性粒細胞會破壞細胞間連接從而損傷腸道屏障，加重腸道炎性反應。然而，一項隨機雙盲多中心Ⅱ期臨床研究顯示，IL-17A單抗Secukinumab會加重CD患者的病情[27]，由此推測ILC3可能并不是直接通過分泌IL-17以促進腸道炎性反應的。

3.2 通過分泌IL-22對腸道炎性反應產(chǎn)生影響

分泌IL-22的NCR+ILC3在腸道炎性反應中的作用具有一定爭議性。兩項研究結果均顯示，在CD患者腸道炎性組織中，分泌IL-22的NCR+ILC3比例顯著降低，并且這一現(xiàn)象與患者疾病嚴重程度相關，提示ILC3及其分泌的IL-22在CD的發(fā)生、發(fā)展中可能具有保護作用[28-29]。Castellanos等[30]的研究發(fā)現(xiàn)，腸道CX3CR1+單核巨噬細胞產(chǎn)生的腫瘤壞死因子配體相關分子-1A(TL-1A)可誘導ILC3釋放IL-22，從而緩解急性結腸炎。與此相似，Mielke等[31]的研究顯示，NCR+ILC3可通過分泌IL-22緩解葡聚糖硫酸鈉(DSS)或檸檬酸桿菌誘導的小鼠結腸炎。缺乏ILC3的小鼠更易感染檸檬酸桿菌[32-33]。此外，ILC3還可通過分泌IL-22限制共生菌群尤其是產(chǎn)堿桿菌的播散，從而緩解機會性感染所致的CD癥狀[34]。然而，有研究顯示輕、中度CD或UC患者的結腸組織中分泌IL-22的NCR+ILC3增加，提示ILC3可能通過分泌IL-22加重腸道炎性反應[35]。Eken等[36]的研究發(fā)現(xiàn)，在anti-CD40抗體誘導的先天性結腸炎小鼠中，ILC3可通過分泌IL-22促進結腸炎的發(fā)生、發(fā)展。另有研究表明Treg可通過下調CX3CR1+單核巨噬細胞IL-1β和IL-23的分泌以抑制ILC3產(chǎn)生IL-22，從而減輕結腸炎性反應[37]。因此，分泌IL-22的NCR+ILC3在腸道中的作用是多面性的，不能單純地將其認定為保護性或致病性。

3.3 通過分泌IL-22對IBD惡變產(chǎn)生影響

雖然IBD惡變僅占所有結腸癌病例病因的2%左右，卻是IBD患者的主要死因。ILC3及其分泌的IL-22可促進結腸慢性炎性反應發(fā)展為結腸癌。Kirchberger等[38]用肝螺桿菌誘導小鼠結直腸癌模型，發(fā)現(xiàn)腸道Thy1+NCR-ILC3通過分泌IL-17和IL-22促進腫瘤細胞增殖。人結直腸癌組織中的IL-22水平與腫瘤分期呈正相關，提示IL-22可能促進結腸癌的發(fā)生、發(fā)展，其具體機制涉及STAT3的激活及下游抗凋亡基因和促增殖基因的表達上調。此外，Huber等[39]發(fā)現(xiàn)作為IL-22的重要調節(jié)蛋白，IL-22結合蛋白(IL-22BP)缺陷的小鼠易發(fā)生結腸炎相關結腸癌。越來越多的證據(jù)表明，化學治療可顯著改變腸道菌群，而腸道菌群可調節(jié)ILC的數(shù)量和功能。此外，有研究表明結直腸癌患者的血清IL-22水平與化學治療耐藥性相關，提示ILC3的激活可能參與了腫瘤化學治療耐藥[40]。

3.4 通過分泌IFN-γ促進腸道炎性反應

在CD患者腸黏膜炎性組織中，分泌IL-22的NCR+ILC3顯著減少(從70%降至20%)，而分泌IFN-γ的ILC1卻顯著增多(從10%升至40%)[28]，提示ILC3與ILC1的比例失調可能促進了CD的發(fā)生、發(fā)展。IFN-γ水平在IBD患者和小鼠模型中均高度上調，其可通過降低細胞緊密連接的完整性、激活巨噬細胞和招募大量白細胞浸潤從而加劇腸道炎性反應[41]。NCR+ILC3與CD127+ILC1之間的轉化在不同微環(huán)境下是可逆的，在IL-12、IL-18和IL-15作用下，ILC3中RORγt表達水平降低，而T-bet表達水平升高并使其失去分泌IL-22的功能，繼而轉化為分泌IFN-γ的ex-ILC3[10]，而ILC1可在IL-23、IL-1β和維甲酸的作用下向ILC3轉化[42]。

4 ILC在IBD治療中的應用

目前IBD的內(nèi)科治療包括氨基水楊酸制劑、免疫抑制劑、激素和生物制劑等，但這些藥物的療效不理想且不良反應較多。近年來已知ILC與IBD的發(fā)病機制密切相關，并有望成為新的治療靶點。轉錄因子RORγt對ILC3的發(fā)育至關重要，Withers等[7]的研究發(fā)現(xiàn)RORγt抑制劑GSK805可顯著減輕檸檬酸桿菌誘導的急性結腸炎小鼠的Th17型炎性反應，而ILC3的數(shù)量不受影響。對CD患者應用GSK805也能降低腸道促炎性Th17細胞和Th22細胞的比例，但不改變ILC3的比例。一些已在臨床上應用的靶向細胞因子[如IL-1、IL-2、IL-6、IL-12、IL-23、胸腺基質淋巴細胞生成素(TSLP)]及其受體的藥物能影響ILC的發(fā)育和功能。靶向α4β7和MAdCAM-1可影響ILC的遷移，而靶向TNF、IL-17及其受體則會對ILC的功能產(chǎn)生影響[43]。此外，靶向ILC3/ILC1可塑性相關的細胞因子，促進ILC1向ILC3的轉化也是一種潛在的IBD治療方法[42]。由于腸道菌群和食物會影響ILC的數(shù)量和功能，因此調整腸道菌群和飲食也可作為增強保護性ILC反應，限制病理性ILC反應的有效策略。

5 總結和展望

越來越多的研究表明ILC3在IBD尤其是CD中起著重要作用。在生理條件下，ILC3可通過分泌適量的IL-22、IL-17和GM-CSF以維持腸黏膜的微環(huán)境穩(wěn)態(tài)，保護腸上皮細胞免受微生物侵襲。而在病理條件下，ILC3數(shù)量或功能的異常，以及向ILC1的轉化會引起IL-17、IL-22和IFN-γ等細胞因子的過度分泌，進而促進IBD的發(fā)生、發(fā)展。靶向治療作用于ILC3及相關的細胞因子有助于緩解腸道炎性反應。然而，由于IBD動物模型的多樣性等原因，許多研究結論存在差異，ILC3在IBD中的具體作用尚待明確，同時由于ILC缺乏特異性標志物及產(chǎn)物，目前的治療方式會對其他免疫細胞尤其是T細胞免疫反應產(chǎn)生影響。今后需進一步研究以闡明ILC3與IBD的關系，為IBD患者提供有效的靶向治療方法。