高遷移率族蛋白B1對Th17/Treg平衡的調節

周　天(綜述)，丁家望，鄭霞霞(審校)

(三峽大學第一臨床醫學院，宜昌市中心人民醫院心內科，湖北 宜昌 443003)

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高遷移率族蛋白B1對Th17/Treg平衡的調節

周天△(綜述)，丁家望※，鄭霞霞(審校)

(三峽大學第一臨床醫學院，宜昌市中心人民醫院心內科，湖北 宜昌 443003)

摘要：輔助性T 細胞17 (Th17)細胞在自身免疫性疾病、移植排斥反應和感染性疾病中發揮促炎作用，而調節性T細胞(Treg細胞)則抑制炎癥反應。Th17/Treg平衡在維持機體免疫穩態中發揮重要作用。高遷移率族蛋白B1(HMGB1)作為一種晚期炎性介質可作用于Th17、Treg細胞上的Toll 樣受體或糖基化終產物受體，從而直接調節其分化及功能。HMGB1還可通過調節其他免疫細胞(樹突狀細胞、單核細胞等)炎性因子的分泌來影響Th17細胞和Treg細胞分化、轉化，從而調節Th17/Treg平衡。

關鍵詞：高遷移率族蛋白B1；輔助性T細胞17；調節性T細胞

初始CD4+T細胞在不同細胞因子環境下可被誘導分化為輔助性T 細胞1 (T helper cell 1,Th1)、Th2、Th17細胞和調節性T細胞(regulatory T cell，Treg細胞)。Th17細胞和Treg細胞在機體免疫應答過程中分別發揮促進炎癥反應和免疫抑制的功能，兩者的平衡與多種自身免疫性疾病、腫瘤、移植排斥反應及感染性疾病的發生、發展密切相關[1]。高遷移率族蛋白B1(high mobility group box B1,HMGB1)是一種高度保守的核蛋白，具有晚期促炎作用。現就HMGB1對Treg/Th17平衡的調節作以下綜述。

1HMGB1的結構和功能

HMGB1是廣泛分布于哺乳動物體內的核內非組蛋白。人類HMGB1是由215個氨基酸組成的小分子蛋白，其包含3個結構域：兩個串聯的DNA結合域(A盒和B盒)和一條30個氨基酸組成的酸性尾端[2]。在細胞核內，HMGB1結合DNA以穩定核小體、調節基因轉錄和DNA修復。表達于細胞膜上的HMGB1能促進神經生長和血小板激活。此外，HMGB1是一種晚期炎性介質，可通過活化的免疫細胞主動分泌和壞死及受損的細胞被動釋放至細胞外，隨后遷移至炎癥器官和組織與相應受體，如Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)2、TLR4、TLR9、晚期糖基化終末產物受體(receptor for advanced glycation end products，RAGE)結合而發揮其免疫學活性，包括誘導細胞因子產生，調節細胞增殖、分化、趨化以及血管生成等[3]。

2Th17細胞與Treg細胞的平衡

人Th17細胞的分化通過轉化生長因子β(transforming growth factor β,TGF-β)和白細胞介素21(interleukin-21，IL-21)啟動，而小鼠Th17細胞的分化則由TGF-β和IL-6誘導。IL-1β、IL-6、IL-21和IL-23可放大和維持Th17細胞的分化[4]。活化的Th17細胞表達特異性轉錄因子維甲酸相關孤核受體C[retinoic acid-related orphan nuclear receptor C(RORC)，在小鼠中為RORγt]并產生多種效應因子(IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22和腫瘤壞死因子α等)，從而促進炎癥反應。

Treg細胞分為兩類：由胸腺發育而來的天然Treg(natural Treg，nTreg)和在外周經初始T細胞分化而來的誘導性Treg(induced or inducible Treg，iTreg)，后者主要包括Tr1和Th3。Treg細胞的分化依賴TGF-β、IL-2及翼狀頭轉錄因子P3(forkhead box protein P3，FoxP3)的參與。nTreg細胞和iTreg細胞分別通過細胞間接觸的方式和分泌抑制性因子及代謝產物(TGF-β、IL-10、腺苷等)的方式發揮免疫抑制作用[1]。

Th17細胞和Treg細胞均為CD4+T細胞的重要亞型，兩者的分化緊密相關。在體外用TGF-β單獨刺激初始CD4+T細胞能誘導其表達FoxP3和RORγt，由于FoxP3能抑制RORγt功能，從而促使初始CD4+T細胞向iTreg細胞分化。當加入IL-6或IL-21或IL-23與TGF-β共同刺激初始CD4+T細胞時，這些細胞因子通過信號轉導及轉錄活化子3信號通路削弱FoxP3對RORγt的抑制作用并下調FoxP3的表達，促使初始CD4+T細胞向Th17細胞分化[5]。全反式維甲酸也能通過阻斷IL-6受體的表達來促進iTreg細胞的分化[1]。在炎性環境下，nTreg能轉化為Th17及其他效應T細胞并失去其免疫抑制功能，而iTreg不能轉化為除Th1外的其他效應T細胞，并始終保留其免疫抑制活性[6]。此外，Th17、Treg細胞生長還受到代謝作用的調節，缺氧誘導因子1α能感受細胞的缺氧狀態并上調糖酵解途徑相關基因以支持Th17細胞的分化，并通過增強RORγt表達和誘導FoxP3降解來促進Th17細胞的分化發育[1,7]。

3HMGB1對Th17/Treg平衡的調節

Th17細胞、Treg細胞以及其他免疫細胞(樹突狀細胞和單核細胞)均表達TLRs和RAGE。HMGB1作為這些受體的內源性配體可作用于上述細胞并調節其功能。樹突狀細胞和單核細胞可通過分泌相關炎性細胞因子來調節Th17細胞及Treg細胞的分化和轉化。因此，HMGB1可能通過直接作用于Th17細胞和Treg細胞或經其他免疫細胞(樹突狀細胞和單核細胞)間接作用來調節Th17/Treg平衡。

3.1HMGB1直接作用于Th17細胞和Treg細胞Foxp3是控制Treg細胞生長、分化及功能的主要調控因子。細胞毒T淋巴細胞相關抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated anti-gen-4,CTLA-4)、IL-10以及Treg細胞對CD4+CD25-T淋巴細胞(effector T cell,Teff)增殖的抑制作用可反映Treg細胞的抑制性免疫功能活性。因此，FoxP3、CTLA-4、IL-10以及Treg細胞對Teff增殖的抑制率常被用作反映Treg細胞表型和活性的可靠指標。多項研究顯示，在體外以較低濃度(≤1000 μg/L)重組HMGB1(rHMGB1)刺激小鼠脾Treg細胞或慢性乙型肝炎肝衰竭患者外周血Treg細胞可顯著下調CTLA-4、FoxP3和IL-10的表達以及FoxP3 mRNA的生成，Treg細胞對Teff增殖的抑制率也顯著降低[8-9]，而TLR4信號可能介導HMGB1對Treg細胞的這一抑制作用[9]。此外，以高濃度(10 000 μg/L)重組HMGB1或天然HMGB1復合物(來自壞死細胞或腫瘤)孵育人外周血Treg細胞或大鼠熱損傷模型脾Treg細胞可顯著上調FoxP3、CTLA-4和IL-10的表達[10-11]，并且增強Treg對Teff增殖的抑制效應[10,12]，而這一現象可被α-TLR4或α-RAGE 抗體所抑制[10]。因此，可以推測TLR4和RAGE均參與HMGB1對Treg細胞標志性分子(CTLA-4、FoxP3和IL-10)表達和Treg細胞免疫抑制作用的調控，但不同濃度的HMGB1對Treg的調節可能相反，研究表明，低濃度(≤1000 μg/L)的HMGB1可抑制Treg細胞活性，而較高濃度(10 000 μg/L)的HGMB1則起到促進作用。實驗所使用的rHMGB1濃度大小以及HMGB1的來源不同可能是導致HMGB1對Treg調節作用相反結果的原因之一。此外，HMGB1參與調節Treg細胞的遷移趨化、抗凋亡[10,12]以及Treg細胞誘導的Th1向Th2細胞的漂移[8]。

Th17在清除胞外病原體、誘導炎癥反應和介導自身免疫性疾病方面發揮重要作用。在風濕性關節炎和乙型肝炎患者外周血中，Th17細胞相關因子(RORγt、IL-17和IL-23)和HMGB1的蛋白及mRNA水平較健康人顯著增高[13-14]。給實驗性自身免疫性心肌炎小鼠注射抗HMGB1單克隆抗體可緩解心肌纖維化，降低Th17細胞的心肌浸潤以及IL-17、TGF-β和IL-6表達[15]。在體外，用rHMGB1(0.1～100 μg/L)刺激小鼠脾CD4+T細胞能顯著上調RORγt及IL-17 的mRNA水平，并增加CD4+IL-17+T細胞比例[13,15]。而RAGE競爭劑能顯著減弱rHMGB1上調乙型肝炎患者外周血單個核細胞(peripheral blood mononuclear cell，PBMC)中IL-17水平的作用[14]。上述數據表明，HMGB1能在體內外促進Th17的極化和擴增并導致炎癥反應的放大及免疫失衡，最終促進自身免疫性疾病及炎性疾病的發生、發展，RAGE信號通路可能參與這一調節，但HMGB1是否也是通過TLRs發揮對Th17細胞的調節作用及其相關機制的還有待進一步研究。

最近研究顯示，在慢性乙型肝炎患者中HMGB1能通過HMGB1-TLR4-IL-6軸來調節Treg/Th17平衡[16]。rHMGB1可上調CD4+T細胞FoxP3及RORγt的表達和非CD4+T細胞(PBMC經CD4+T細胞分離后的殘余細胞)TLR4及IL-6的表達。但rHMGB1刺激分離的CD4+T細胞則不能引起上述改變[16]。因此，HMGB1的這種調節作用需要CD4+T細胞與非CD4+T細胞之間相互作用的參與，可以推測HMGB1能通過作用于其他免疫細胞(樹突狀細胞、單核巨噬細胞等)對Treg/Th17平衡進行調節。

3.2HMGB1通過樹突狀細胞調節Th17/Treg平衡樹突狀細胞是功能最強的專職抗原呈遞細胞，在免疫反應中起重要作用。研究顯示，rHMGB1能刺激離體髓樣樹突狀細胞產生IL-23并促進幼稚淋巴細胞分泌IL-17A[17]。在中性粒細胞性哮喘小鼠模型中，抗-HMGB1 IgG抗體通過下調HMGB1表達來抑制抗原呈遞細胞產生IL-23從而降低Th17細胞應答及呼吸道炎癥[17]。在急性移植排斥反應小鼠模型中已證實，HMGB1通過刺激樹突狀細胞分泌IL-6來誘導同種反應性T細胞產生IL-17[18]。可以推斷，由抗原呈遞細胞(樹突狀細胞和巨噬細胞等)和壞死及損傷細胞釋放的HMGB1能通過RAGE調節樹突狀細胞細胞分化和功能，促進樹突狀細胞分泌IL-6和IL-23等Th17分化所需因子。這些細胞因子可通過信號傳導及轉錄活化子3信號通路削弱FoxP3對RORγt的抑制作用并下調FoxP3的表達，與TGF-β協同作用促使初始CD4+T細胞向Th17細胞分化并誘導Treg向分泌IL-17的表型轉化從而調節Th17/Treg平衡[5]。

3.3HMGB1通過調節單核細胞活性影響Th17/Treg平衡免疫細胞和壞死及損傷細胞釋放的HMGB1能誘導單核細胞分泌促炎細胞因子從而持續放大炎癥反應。在類風濕關節炎患者PBMC中CD14+單核細胞比例顯著增加，其表達TLR2水平也增強。以HMGB1刺激離體單核細胞則上調TLR2水平并顯著增加IL-17、IL-6及IL-23表達，而抗-TLR2抗體則顯著減少上述細胞因子的產生[19]。HMGB1刺激類風濕關節炎患者PBMC則增加Th17數量[19]。因此，HMGB1可能通過TLR2信號介導單核細胞分泌Th17分化相關因子(IL-17、IL-6和IL-23)來促進Th17細胞分化從而影響Th17/Treg平衡。

4小結

HMGB1在自身免疫性疾病(類風濕關節炎、自身免疫性心肌炎等)、急性移植排斥反應及感染性疾病(肝炎等)的發生、發展中起重要作用。促炎免疫細胞的活化及Treg細胞功能和數量的降低是這類疾病的共同特征[13,15-16,18-19]。相反，在腫瘤疾病微環境中豐富的HMGB1則通過抑制傳統T細胞功能和激活Treg細胞的免疫抑制活性來促進免疫逃逸[11-12]。HMGB1能直接調節Th17及Treg細胞的分化與功能，并且能通過調節樹突狀細胞和單核細胞活性來影響Th17和Treg細胞的分化、轉化從而調節Th17/Treg平衡。TLR2/4及RAGE信號可能參與這一調節過程。甘草素作為HMGB1最常見的抑制劑已被證實通過TLR4或RAGE途徑降低IL-6、IL-23、IL-17A 等炎性因子表達來減輕心肌缺血/再灌注損傷[20]以及外傷性腦損傷炎癥反應[21]。穿心蓮內酯、黃芩素等制劑在抑制HMGB1及IL-6等炎性因子的表達及防治膿毒癥研究中取得了長足進展[22-23]。而上述HMGB1抑制劑是否可通過調節Th17/Treg平衡來影響炎癥反應以及是否可作為防治與Th17/Treg失衡相關疾病的新途徑還有待進一步研究。

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HMGB1：Regulator of Th17/Treg BalanceZHOUTian,DINGJia-wang,ZHENGXia-xia.(TheFirstCollegeofClinicalMedicalScience,ChinaThreeGorgesUniversity，DepartmentofCardiology,YichangCentralPeople′sHospital,Yichang443003,China)

Abstract:Th17 cells play a pro-inflammatory role in autoimmune diseases,allograft rejection and inflammatory diseases,while Treg cells function to restrain excessive effector T-cells immune responses.The Th17/Treg balance is crucial for the maintenance of immune homeostasis.As a late inflammatory mediator,high mobility group box 1(HMGB1) can directly regulate the development,differentiation and function activity of Th17 and Treg cells through acting on Toll-like receptors and the receptor for advanced glycation end-products expressed on the two cells.In addition,HMGB1 can indirectly influence the differentiation and conversion of Th17 as well as Treg cells through regulating the function and cytokine secretion of other immune cells,such as dendritic cells and monocytes.

Key words:High mobility group box B1; T helper cell 17; Regulatory T cell

收稿日期：2014-09-24修回日期：2014-12-22編輯：伊姍

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.14.009

中圖分類號：R392.11

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)14-2519-03