Th17與炎癥性腸病

包小華,孫 巖

(吉林大學白求恩第一醫院胃腸內科,吉林長春130021)

潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis,UC)和克羅恩病(Crohn's disease,CD)是炎癥性腸病(inflammatory bowel disease,IBD)的主要表現形式,發病機制尚不清楚。以往研究認為與T輔助細胞Th1或Th2細胞反應的增強或減弱有關。然而最近研究發現一類新細胞亞群,稱為Th17細胞。Th17細胞的相關細胞因子可導致多臟器病變,包括腸道。Th17細胞反應需要IL-23的參與,IL-23在炎癥性腸病患者腸道內過度表達解釋了腸組織損傷的新途徑以及制定新的治療策略。

1 Th17細胞分化及功能

Th17細胞是促進炎癥反應的輔助T細胞,其命名是因為可以分泌IL-17,也被稱為IL-17A。Th17細胞分泌的細胞因子還包括IL-17F,IL-21,IL-22,TNF-α,IL-6[1]。與Th1和Th2細胞的分化依靠他們各自的效應細胞因子不同,Th17細胞發育并不需要IL-17。Th17細胞分化需要轉錄因子的活化,如孤兒受體(R OR)γ t、ROR α,和 RUNX1,這依賴轉化生長因子-β1的驅動。TGF-β和IL-6是Th17細胞分化必需的細胞因子[2]。Mangan等證明TGF-β是在Th17的分化上起核心作用的細胞因子,在原代培養的初始T細胞中加入外源性的TGF-β導致了Th17細胞的形成,研究表明TGF-β通過對IL-23受體的增量調節,促使初始T細胞分化為Th17。Veldhoen等在進一步的研究中發現只有在IL-6與TGF-β共同作用才能大量誘生Th17細胞的形成。TGF-β對Th17細胞分化的影響有濃度依賴性。低濃度誘導Th17細胞,而高濃度抑制Th17細胞分化并促進調節性t細胞(Tregs)的作用[3]。在炎癥細胞因子如IL-6存在的情況下Tregs可以轉化為炎癥Th17細胞。由于Th17細胞對Tregs介導的免疫抑制具有免疫力,很有可能在慢性炎癥過程,如IBD時,調節性T細胞介導的免疫反應會加強。

在IL-6-缺陷小鼠中,IL-21能誘導Th17分化。研究表明IL-21是由于T細胞對IL-6的應答生成。重要的是IL-21刺激Th17細胞產生IL-21,從而觸發自分泌反應環路,導致初始T細胞上 IL-21和IL-23受體更多生成[4]。這一過程依賴Stat3和RORγ t,使這些細胞對 IL-23應答。因為 IL-23促進Th17表型擴張和/或穩定,這些數據顯示IL-21有助于放大Th17細胞的反應。

Th17相關細胞因子會增強炎癥細胞因子(例如IL-1、IL-6、TNF-α)和化學增活素(如IL-8,CXCL1,CXCL8、單核細胞化學引誘物-1,單核細胞抑制蛋白(MIP)-3α),環氧化酶-2,基質金屬蛋白酶降解產物(MMPs)來觸動數條炎癥通路[5]。

2 Th17在炎癥性腸病中的表達

2003年,Fujino等的研究顯示在UC及CD腸道炎癥病人與正常人相比,組織中IL-17有更多的表達[6]。通過免疫組化等方法分析結果表明,在活動期潰瘍性結腸炎患者中IL-17細胞主要在固有層表達,而活動期CD,IL-17細胞是散布在黏膜下層和肌層。IL-17的主要來源于CD3+T輔助細胞和CD68細胞。因此它顯示出RNA轉錄為IL-17A和IL-17F是在UC和CD患者的腸粘膜上完成。局部IL-17水平的檢測表明CD患者腸黏膜局部及血清IL-17表達要高于UC患者,這說明IL-17+T細胞以及其分泌的IL-17與炎癥性腸病的嚴重程度密切相關。IL-17對炎性腸病黏膜炎癥反應的誘導和維持發揮了重要的作用。同時,IL-17促進多種炎性細胞因子的分泌,如IL-6,TNF-β,CC家族的趨化因子等。這些增多的炎性細胞因子提高了局部炎癥反應的強度,從而直接影響了疾病的嚴重程度。

最近Annuziato等證實CD患者腸粘膜IL-17產生T細胞比正常患者高,這些細胞也產生IFN-γ[7]。用Th1型相關標記(即 T-bet和 IFN-γ)和下調 ROR γ t和 IL-17增強表達的IL-12刺激這些細胞,會發現IL-17分泌型T細胞可以誘導分化Th1細胞[8]。也有證據顯示分別在UC和CD患者中用IL-23治療腸淋巴細胞來提高IL-17A或 IFN-γ。

IBD病人含有較高的水平其他的Th17相關聯的細胞因子。以前結果表明:CD和UC組織都有提高生產的IL-21因子,在CD患者中能持續擴大Th1細胞刺激反應。IBD動物模型中研究顯示IL-23在腸道慢性炎癥中起重要作用,用針對P19亞基的mAb選擇性的清除IL-23,抑制IL-10基因敲除小鼠中自發性結腸炎的形成。許多研究表明Th17細胞因子促進T細胞反應導致腸道組織損傷。

3 IL-17/IL-23軸和腸道炎癥

IL-23是IL-12家族的一員,可導致IL-17顯著增加,而IL-17是一種參與多種自體免疫疾病發病的炎癥介質,在IBD發病機制中發揮重要作用[9]。IL-23是p19亞基和p40亞基鏈成的異二聚體細胞因子,與IL-12共享P40亞基。P40亞基復合體和異二聚體L-23在CD患者腸道內被增強。Kamada等最近的一項研究表明,IL-23是由一種粘膜細胞亞型制造,被巨噬細胞(如 CD33 CD14、CD68)和樹突細胞標記(如CD205,CD209)和大量的CD組織中提呈[10]。這些細胞誘導固有層單核細胞產生IFN-γ,而不是IL-17通過 IL-23和TNF-α依賴因子產生。根據這個發現,可以推斷CD中IL-23可以加強Th1細胞的增值,中和P40的單克隆抗體治療在緩解期和重癥CD病人有效。事實也的確如此:在T細胞移植誘導的慢性結腸炎模型中選擇性的使用IL-23特有的P19亞單位mAb或利用基因敲除P19可以有效地緩解T細胞依賴性結腸炎的發生[11]。研究不同動物的結腸炎模型似乎表明IL-23較IL-2更容易導致腸炎。例如,用IL-12P35或IL-23 p19缺陷小鼠雜交IL-10缺陷小鼠,Yen等提出IL-23是導致慢性腸道炎癥必不可少的細胞因子而IL-12不是[12]。IL-10/p19-敲除小鼠CD4+T細胞還產生大量的IFN-γ,說明這Th1在缺乏IL-23情況下仍正常工作,但會出現臨床癥狀。而且,給予轉基因小鼠外源性IL-23導致更為嚴重的結腸炎同時伴隨IL-6,IL-17的過度表達,這一反映可以通過IL-6和IL-17抗體阻斷。盡管在此模型中IL-6和IL-17都由記憶t細胞產生,但IL-23在腸炎中致病作用是由non-T-cell所介導毋庸置疑。這首先是Powrie等人報道的,他們分析了對抗IL-23P19或IL-12P35缺乏的轉基因小鼠中抗-CD40抗體的結果[13]。給予抗CD40造成了全身和局部炎癥反應、消耗性疾病、脾腫大、增加血清促炎癥細胞因子分泌和腸炎。結果顯示系統炎癥應答和血清中至炎細胞因子的聚集是被IL-12驅動而腸道內局限炎癥和腸道IL-17的產生是由IL-23控制。最近,采用大腸炎T細胞傳遞模型,同一組群的顯示IL-17缺陷T細胞不引起轉基因小鼠發生結腸炎。

缺乏IL-23重組活化基因小鼠IL-17水平并沒有下降,同樣缺乏 IL-23對結腸炎患者體內Th17產生RORγ t沒有顯著的影響。研究表明,Th17細胞應答不是IL-23缺乏小鼠腸道損傷的特定因素,IL-23介導的結腸炎并不依賴IL-17。

一個更詳細的分析關于IL-23機制,病理顯示IL-23不僅直接作用于炎癥表面促進大腸炎,而且間接抵制調節機制。在患結腸炎小鼠中不是IL-17,而是高水平的IFN-r。這提示IFN-r也許是腸內慢性炎癥發展的驅動因素。

值得注意的是,如果抗調節機制缺陷或缺失,調動FOXP3缺陷T細胞到IL-23缺陷RAG小鼠可引起嚴重的結腸炎.這暗示了IL-23在腸內炎癥發生過程中不是必不可少的,。這些后來的發現與IL-23在多重復合腸炎發生和發展過程中依賴于模型的觀點相符合[14]。事實上,由TNBS誘發的急性腸炎是由IL-12和Il-23負向調節驅動的。

4 展望

Th17細胞亞群的發現拓寬了對炎癥性腸病的認識。Th17細胞因子是正常人和小鼠腸道存在生長的,這些分子可能與保持免疫自穩和/或控制特異性炎癥途徑有關。局部免疫反應可以促進腸內組織損傷。根據動物實驗推測IL-23和Th17反應軸是一個有希望的可以抑制IBD炎癥反應的靶點。但仍有很多問題等待解決。例如,Th17細胞生物學效應嚴格地取決于背景環境,TH17細胞可以促進防御或致病反應,這依賴于在粘膜環境中體現的額外因子。因此,需要做進一步的實驗以辨認這些因子。在IBD中引發和調控TH17細胞反應的機制仍有待研究。同樣未知的是在體內這些細胞如何互相作用。不同的Th-17細胞因子使腸道炎癥在程度和數量上不同或者在調整特異性炎癥的能力過強仍不明了。為什么實驗性結腸炎模型中IL-23缺乏或者特異Th17相關基因小鼠易感缺乏也需要進一步究。

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