Th9細胞在器官移植排斥反應中的作用

謝振華(綜述)，任 雨，姚許平※(審校)

(1.寧波大學醫學院，浙江 寧波 315211； 2.鄞州第二醫院泌尿外科，浙江 寧波 315000)

隨著新型免疫抑制劑的研究應用，器官移植領域目前已取得了重大的進步，器官移植患者的長期存活率及移植物存活率逐步提高。但是，現有的免疫抑制性藥物依然很難做到高效預防和阻斷急(慢)性移植后排斥反應的發生。為了抑制急(慢)性排斥反應并誘導機體免疫耐受，仍需要進一步研究移植后機體排斥反應的機制，精確找準并切斷移植排斥反應的有效靶點。有研究發現，機體內存在一類新型的效應性CD4+Th細胞亞群——Th9細胞，其具有分泌白細胞介素(interleukin，IL)-9和IL-10的能力[1]。該文對Th9細胞亞群的生物學機制及其在器官移植排斥反應中的作用予以綜述。

1 Th9細胞的生物學作用機制

1.1Th9細胞的增殖分化 Th9細胞于2008年被發現，它是一種能產生IL-9和IL-10的細胞亞群[2]。一項采用分離自缺失轉化生長因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)受體Ⅱ小鼠(“CD4dn TGF-βR Ⅱ”小鼠)和信號轉導及轉錄激活因子(signal transduction and activator of transcription,STAT)6-/-小鼠進行CD4+初始T細胞分化的研究表明，Th9細胞的產生依賴于TGF-β和IL-4[3]。

Th9細胞獨立于調節性T細胞(regulatory T cells，Treg) 亞群、Th1細胞及Th17細胞，因此它并不能表達其他Th細胞已知的特異性轉錄因子。Th9細胞也可由TGF-β作用于Th2細胞，由Th2細胞轉分化而來。目前已經有學者指出，Th1細胞表達的細胞毒性T細胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)相關抗原4遠低于Th2細胞，因而推斷Th2細胞有可能通過CTL相關抗原4/B7信號通路來調節CTL的功能，Th2細胞因子可阻斷Th0細胞向CD4+Th1細胞分化，抑制Th1細胞克隆增生[4]。因此，可通過調整Th1/Th2細胞比例，可促使Th1向Th2細胞偏離，誘導移植耐受反應。Th9細胞具有比較強的自我增殖能力，可以促進其他T細胞增殖。Th9細胞可以分泌IL-9。近期的研究發現，IL-9還能增加機體抵抗呼吸道合胞病毒感染、產生免疫記憶的能力[5]。IL-9具有誘導Th17細胞分化及增強Foxp3+Treg天然Treg功能的作用，IL-9在Th17細胞驅動的炎癥性疾病中可以起中介作用[6]。IL-9主要由Th9細胞分泌，因此研究Th9細胞在細胞免疫中的作用能夠更好地闡明其在器官移植排斥反應中的作用。

有研究顯示，IL-4不會單獨促進Th9細胞的增殖，而單獨的TGF-β則可通過調節GATA結合蛋白3的表達誘導Th2細胞向Th9細胞轉化，并分泌IL-9和IL-10[7-8]。將TGF-β與IL-4混合添加到CD4+T細胞中，能有效誘導Th9細胞擴增，說明TGF-β是人類Th9細胞增殖分化的必要因素，而IL-4則在記憶T細胞分化為Th9細胞過程中發揮增強作用[9-10]。這些研究成果表明，TGF-β與IL-4的聯合作用能有效誘導人類IL-9的產生。

有研究表明，將炎性因子IL-1β、IL-6、IL-10、干擾素(interferon，IFN)-α、IFN-β及IL-21分別添加到Th9細胞的極化條件中，上調了IL-9的表達，向Th9細胞極化條件中添加IFN-γ或IL-27則顯著抑制了IL-9的表達[11]。但也有研究認為，IL-21可有效增強Th9細胞的分化[12]。

不同的CD4+T細胞會分泌不同的細胞因子對Th9細胞進行調控，其調節機制比較復雜，如圖1所示。

圖1 細胞因子調控Th9細胞示意圖

1.2IL-9對T細胞功能的調節機制 IL-9屬于Ⅲ型T細胞生長因子，其相對分子質量為14×103，由144個氨基酸構成，是具有10個半胱氨酸的糖蛋白[13]。IL-9受體(IL-9 receptor，IL-9R)由兩條鏈組成：一條是α鏈(IL-9Rα)，另一條是γ鏈(IL-9Rγ)，人的IL-9R有11個外顯子，由522個氨基酸組成[14]。IL-9與IL-9R共同作用，介導c-Jun激酶(c-Jun N-terminal kinase，JAK)/STATS信號通路，IL-9通過與IL-9R結合活化T細胞，通過STAT1、STAT3和STAT5的活化促進IL-9介導的T細胞增殖，從而抑制細胞凋亡[15]。IL-9R上STAT結合位點的突變將使STATs的活化能力降低，從而導致T細胞凋亡[16]。大量研究表明，JAK/STATs信號通路在免疫耐受和自身免疫中至關重要[17-19]。目前，JAK抑制劑已經進入治療移植排斥反應的臨床試驗階段[20]。

2 Th9細胞在移植排斥反應中的作用

Th1細胞在同種異體移植中主要參與急性排斥反應，Th2細胞主要參與移植耐受反應。Th9細胞亞群作為新發現的T細胞亞群，在變態反應性疾病模型中研究較多，而在免疫排斥反應模型中的研究并不多，其作用機制也不甚清楚[21]。IL-9和IL-10是Th9細胞分泌的兩種重要的細胞因子，因此通過梳理IL-9和IL-10在移植排斥反應疾病模型中的表達、功能作用以及其影響排斥反應發生、發展的多種途徑，可揭示Th9細胞這一新的細胞亞群在移植排斥反應性疾病中所起的作用[22]。

2.1IL-9在移植排斥反應中的作用 研究表明，IL-9在移植排斥反應中的作用與嗜酸性粒細胞和肥大細胞的增多及浸潤有關[23]。嗜酸性粒細胞和肥大細胞增加會導致免疫球蛋白E分泌增多，從而促進炎性細胞參與炎性反應。一項皮膚移植模型發現，CD4+CD25+T細胞可產生大量的IL-9，進而活化肥大細胞從而誘導移植耐受[24]。來自Treg或其他細胞分泌的TGF-β可能是CD4+CD25+T細胞產生IL-9的誘因。TGF-β可誘導致病的Th0/Th1細胞分化為Th9細胞，并產生IL-9、IL-10，從而緩解正在進行的組織損傷[25]。一項采用CD8缺陷小鼠進行的心臟移植動物模型表明，IL-9信使RNA參與調節Th2型同種異體免疫排斥反應[26]。另一項小鼠心臟移植模型研究表明，進行同種異體心臟移植時，IL-9轉基因供體的心臟會發生急性排斥反應，而野生型供體的心臟則不會發生排斥反應[27]。有研究發現，嗜酸性粒細胞浸潤引起急性排斥反應，而Treg則可通過直接免疫抑制和分泌IL-9促進非變應性肥大細胞分化，誘導移植物的局部耐受，這項發現也得到了免疫組織化學的證實[28]。

2.2IL-10在移植排斥反應中的作用 T細胞是介導同種異體器官移植排斥反應的主要效應細胞。由于IL-10可抑制Th1細胞因子的合成與分泌，誘導Th1細胞向Th2細胞轉化，并且可誘導同種異體的特異性免疫耐受，所以對于其在移植排斥中的作用也備受關注。有研究發現，在大鼠心臟移植早期或后期給予小劑量的IL-10治療有利于受體存活，若在移植后期給予較大劑量的IL-10，則可加重移植排斥反應的發生，增加受體的死亡率[29]。因此，研究IL-10在移植排斥反應中的作用，對指導臨床治療同種異體器官移植排斥反應具有重要的意義。

2.3Th9細胞在慢性移植排斥反應過程中的作用 Th9細胞在移植物慢性排斥反應的發生、發展過程中發揮作用，Th9細胞與IL-1、CD40L等細胞因子具有協作效應，多種細胞因子相互促進，在慢性排斥損傷過程中發揮著重要作用[5]。Th9能夠分泌促炎性細胞因子TGF-β、IL-10、IL-4、IL-9，IL-10能夠抑制細胞因子Th1、Th2、Th17細胞介導的免疫應答，發揮抗炎作用；炎性因子IL-1β、IL-6、IL-10、IFN-α、IFN-β、IL-21、IFN-γ以及IL-27對Th9細胞具有調節作用[6]。IL-9、IL-10能夠促進組織炎癥的發展，使移植物排斥反應加重，加重炎性反應的發生，導致慢性排斥反應的發生、發展[13]。

3 小結與展望

Th9細胞通過JAK/STATs信號通路在免疫耐受和自身免疫中發揮作用，但是調節Th9細胞合成和分泌IL-9、IL-10的復雜的細胞因子調控網絡還有待進一步研究，同時IL-9、IL-10介導的移植排斥反應機制及其相互作用尚未明確。因此，在下一步的研究中亟需確定Th9細胞的特異性轉錄因子及Th9細胞合成和分泌IL-9、IL-10復雜的細胞因子調控網絡，從而更全面地認識Th9細胞參與免疫系統及排斥反應的過程，有效確定移植排斥反應的治療靶點，進一步研究Th9細胞轉錄因子的靶向免疫抑制劑，從而開拓誘導一種新的免疫耐受的方法。

[1] Nicolaides NC,Holroyd KJ,Ewart SL,etal.Interleukin-9:Acandi-date gene for asthma[J].Pro Natl Acad Sci U S A,1997,94(24):13175-13180.

[2] Dardalhon V,Awasthi A,Kwon H,etal.IL-4 inhibits TGF-beta-induced Foxp3+T cells and,together with TGF-beta,generates IL-9+IL-10+Foxp3(-) effector T cells[J].Nat Immunol,2008,9(12):1347-1355.

[3] de la Rosa M,Rutz S,Dorninger H,etal.Interleukin-2 is essential for CD4CD25regulatory T cell function[J].Eur J Immunol,2004,34(9):2480-2488.

[4] Louahed J,Kernouni A,Van Snick J,etal.IL-9 induces expression of granzymes and high-affinity IgE receptor in-murine T helper clones[J].J Immunol,2005,154(10):5061-5070.

[5] Abdelilah S,Latifa K,Esra N,etal.Functional expression of IL-9 receptor by human neutrophils from asthmatic donors:Role in IL-8 release[J].J Immunol,2001,166(4):2768-2774.

[6] Hoffmann KF,Cheever AW,Wynn TA.IL-10 and the dangers of immune polarization: excessive type 1 and type 2 cytokine responses induce distinct forms of lethal immunopathology in murine schistosomiasis[J].J Immunol,2000,164(12):6406-6416.

[7] Baraldo S,Faffe DS,Moore PE,etal.Interleukin-9 influences chemokine release in airway smooth muscle: Role of ERK[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol,2003,284(6):L1093-L1102.

[8] Demoulin JB,Uyttenhove C,Van Roost E,etal.A single tyrosine of the interleukin-9(IL-9) receptor is required for STAT activation,antiapoptotic activity,and growth regulation by IL-9[J].Mol Cell Biol,1996,16(9):4710-4716.

[9] Antov A,Yang L,Vig M,etal.Essential role for STATS signaling in CD25+CD4regulatory T cell homeostasis and the maintenance of self-tolerance[J].J Immunol,2003,171(7):3435-3441.

[10] Pêche H,Trinité B,Martinet B,etal.Prolongation of heart allograft survival by immature dendritic cells generated from recipient type bone filarrow progenitors[J].Am J Transplant,2005,5(2):255-267.

[11] Sato K,Yammashita N,Yamashita N,etal.Regulatory dendritic cells protect mice from murine acute graft-versus-host disease and leukemia relapse[J].Immunity,2003,18(3):367-379.

[12] Veldhoen M,Uyttenhove C,van Snick J,etal.Transforming growthfactor-beta reprograms the differentiation of T helper 2 cells andpromotes an interleukin 9-producing subset[J].Nat Immunol,2008,9(12):1341-1346.

[13] Renauld JC,Goethals A,Houssiau F,etal.Human p40/IL-9 expression in activated CD4+T cells,genomic organization,and comparison with the mouse gene[J].J Immunol,1990,144(11):4235-4241.

[14] Kermouni A,Van Roost E,Arden KC,etal.The IL-9 receptor gene (IL9R): genomic structure,chromosomal localization in the pseudoautosomal region of the long arm of the sex chromosomes,and identification of IL9R pseudogenes at 9qter,10pter,16pter,and 18pter[J].Genomics,1995,29(2):371-382.

[15] Vermeesch JR,Petit P,Kermouni A,etal.The IL-9 receptor gene,located in the Xq/Yq pseudoautosomal region,has an autosomal origin,escapes X inactivation and is expressed from the Y[J].Hum Mol Genet,1997,6(1):1-8.

[16] Ho IC,Tai TS,Pai SY.GATA3 and the T-cell lineage: essential functions before and after T-helper-2-cell differentiation[J].Nat Rev Immunol,2009,9(2):125-135.

[17] 方舟,紀佳伯,熊鳴,等.人類Th9細胞分化相關的細胞因子研究進展[J].免疫學雜志,2012,28(3):259-261.

[18] Yoshida H,Miyazaki Y.Regulation of immune responses by interleukin-27[J].Immunol Rev,2008,226:234-247.

[19] Schmitt N,Morita R,Bourdery L,etal.Human dendritic cells induce the differentiation of interleukin-21-producing T follicular helper-like cells through interleukin-12[J].Immunity,2009,31(1):158-169.

[20] 汪慶童,魏偉.Th9細胞的生物學作用及其與自身免疫病的關系[J].細胞與分子免疫學雜志,2011,27(11):1264-1266.

[21] Ma CS,Tangye SG,Deenick EK.Human Th9 cells:inflammatory cytokines modulate IL-9 production through the induction of IL-21[J].Immunol Cell Biol,2010,88(6):621-623.

[22] Chapgier A,Kong XF,Boisson-Dupuis S,etal.A partial form of recessive STAT1 deficiency in humans[J].J Clin Invest,2009,119(6):1502-1514.

[23] Milner JD,Brenchley JM,Laurence A,etal.Impaired T(H) 17 cell differentiation in subjects with autosomal dominant hyper-IgE syndrome[J].Nature,2008,452(7188):773-776.

[24] Adamson AS,Collins K,Laurence A,etal.The current STATus of lymphocyte signaling: new roles for old players[J].Curr Opin Immunol,2009,21(2):161-166.

[25] Stepkowski SM,Kirken RA.Janus tyrosine kinases and signal transducers and activators of transcription regulate critical functions of T cells in allograft rejection and transplantation tolerance[J].Transplantation,2006,82(3):295-303.

[26] Lu LF,Lind EF,Gondek DC,etal.Mast cells are essential intermediaries in regulatory T-cell tolerance[J].Nature,2006,442(7106):997-1002.

[27] Poulin LF,Richard M,Le Moine A,etal.Interleukin-9 promotes eosinophilic rejection of mouse heart allografts[J].Transplantation,2003,76(3):572-577.

[28] Holler E,Roncarolo MG,Hintermeier-Knabe R,etal.Prognostic significance of increased IL-10 production in patients prior to allogeneic bone marrow transplantation[J].Bone Marrow Transplant,2000,25(3):237-241.

[29] 蔣雄剛,張向輝,徐鵬,等.白細胞介素2、10和轉化生長因子β1在大鼠心臟移植急性排斥反應中的表達[J].華中科技大學學報:醫學版,2005,34(5):584-587.