Th9細胞與腫瘤免疫的研究進展①

Th9細胞與腫瘤免疫的研究進展①

姜玉雪朱曉青①高素君①易慶②

(吉林大學第一醫院，長春130061)

①吉林大學第一醫院腫瘤中心，長春130061。

②吉林大學第一醫院轉化醫學研究院，長春130061。

CD4+輔助性T細胞(Th)是重要的效應細胞，通過分泌特異性的細胞因子調節免疫應答。不同的Th細胞亞群由不同的抗原刺激，在特定的細胞因子環境下分化發育，在調控免疫應答和維持免疫平衡中發揮重要作用。除傳統的Th1和Th2細胞外，最近發現了許多新的亞群，如Th9、Th17、Th22和濾泡輔助性T細胞(TFH)等。其中，Th9細胞作為一種新型輔助性T細胞亞群，在炎癥、寄生蟲感染等疾病中發揮重要作用[1-3]。最近研究發現，Th9細胞也參與了腫瘤免疫應答。因此，如何通過調控Th9細胞的分化發育及功能，干預Th9細胞介導的腫瘤免疫應答至關重要。

1Th9細胞

2008年，Dardalhon和Veldhoen等人研究發現，小鼠初始CD4+T細胞在轉化生長因子β (Transforming growth factor，TGF-β)和白細胞介素4(Interleukin，IL-4)協同刺激下，能產生大量的IL-9，而不表達其他輔助性T細胞分化發育所需的特異性轉錄因子。此外，TGF-β作用于Th2細胞也可將其轉化為Th9細胞，同時不再表達Th2細胞的細胞因子IL-4、IL-5和IL-13。因此，Dardalhon和Veldhoen將這種不同于其他輔助性T細胞的細胞稱之為Th9細胞[4,5]。

1.1Th9細胞的分化近年來大量研究結果顯示，除了TGF-β和IL-4，Th9細胞的分化發育還受到其他分子的影響，主要包括不同的白細胞介素、腫瘤壞死因子及其受體家族等。

IL-1細胞因子家族，包括IL-1α、IL-1β、IL-18和IL-33等，能夠促進Th9細胞的分化。Uyttenhove等將野生型小鼠和IL-4基因缺失型小鼠免疫卵白蛋白OVA，7 d后，從兩種小鼠體內取出脾細胞或淋巴結細胞，利用上述細胞因子和TGF-β共同刺激可誘導Th9細胞分化。在IL-4缺失的情況下，上述細胞因子與TGF-β協同刺激可誘導Th9細胞產生，但具體機制尚不清楚[6]。此外，IL-1β在Th9細胞極化條件下，能促進Th9細胞分泌大量IL-9[7]。IL-2和IL-21在誘導Th9細胞中的作用是對立的[8]。IL-2能促進初始CD4+T細胞分化為Th9細胞。然而，IL-21能抑制Th9細胞的分化。在Th9細胞的極化條件下，IL-21能顯著抑制Th9細胞分泌IL-9，而IL-21或IL-21受體缺失型小鼠的初始CD4+T細胞與野生型T細胞相比，則能分化出更多的Th9細胞[8]。

此外，與其他輔助性T細胞亞群相比，Th9細胞表達大量IL-25受體，即IL-17RB[9]。在Th9細胞極化條件下，加入IL-25或使用過表達IL-17RB的初始CD4+T細胞進行體外誘導，均能促進Th9細胞的分化[9]。在體內實驗中，注射外源性IL-25會加重小鼠炎癥反應。而IL-25基因缺陷的小鼠，炎癥反應明顯減輕，IL-9的表達顯著降低[9]。

腫瘤壞死因子及其受體超家族與Th9細胞的分化密切相關。OX40，是腫瘤壞死因子受體超家族成員中的T細胞共刺激分子，主要在活化的CD4+T細胞上表達。OX40-OX40L共刺激信號在T細胞免疫中發揮廣泛的免疫應答作用[10]。OX40可以活化泛素連接酶TRAF6，進而激活非經典NF-κB信號，最終促進Th9細胞的分化[11]。腫瘤壞死因子樣配體1A(TL1A)，是TNFSF15基因的蛋白產物。研究發現，在慢性實驗性結腸炎小鼠體內，TL1A能夠誘導Th1、Th2和Th17細胞水平升高[12,13]。在呼吸道炎癥反應中，TL1A與其受體DR3結合，促進Th9細胞分泌更多的IL-9[14]。糖皮質激素誘導的腫瘤壞死因子受體GITR是TNFRSF18基因的蛋白產物，廣泛表達在免疫細胞中，如T細胞、B細胞和NK細胞等。與OX40誘導Th9細胞的信號通路一致，在Th9極化條件下，GITR的激動劑DTA-1刺激初始CD4+T細胞，經TRAF6-NF-κB信號通路，促進Th9細胞的分化，同時GITR能增強人的外周血初始CD4+T細胞分化為Th9細胞[15]。

此外，胸腺基質淋巴細胞生成素TSLP和一氧化氮(NO)等分子在Th9細胞的極化條件下同樣能夠促進Th9細胞的分化。過表達TSLP的轉基因小鼠與對照組相比，分泌更多的IL-9，通過注射IL-9中和抗體則能明顯抑制炎癥反應[16]。而當敲除小鼠的誘導型一氧化氮合酶Nos2后，Th9細胞數減少，呼吸道炎癥有所緩解[17]。

1.2Th9細胞的調控Th9細胞作為新型輔助性T細胞亞群，不表達其他輔助性T細胞的特異性轉錄因子，如T-bet、GATA3和RORγt。目前Th9細胞的特異性轉錄因子尚不明確，但研究發現Pu.1、IRF4等轉錄因子對Th9細胞的分化至關重要。

ETS轉錄因子家族成員Pu.1是Th9細胞分化的關鍵轉錄因子[18]。Pu.1通過與IL-9基因啟動子CNS1結合，調控IL-9的表達水平。敲除Pu.1的初始CD4+T細胞在Th9極化條件下會抑制Th9細胞的分化，使IL-9的分泌量減少[18]。在小鼠過敏性呼吸道炎癥模型中發現，與野生型小鼠相比，Pu.1缺失小鼠的肺泡灌洗液中IL-9的量明顯降低，肺部炎癥反應減弱[18]。由此說明，Pu.1在Th9細胞的分化中發揮重要作用。

Th9細胞的分化需要IRF4[19]，但是由于IRF4也參與 Th2和Th17細胞的分化，所以該轉錄因子并非是特異性的[20,21]。在Th9細胞的分化中，IRF4可以與IL-9基因啟動子結合進而調控IL-9的表達，而IRF4 缺失小鼠的初始CD4+T細胞在Th9細胞極化條件下則不能分化為Th9細胞[19]。

此外，STAT、Notch信號與Th9細胞的分化關系密切。研究發現，STAT5和STAT6均能和IL-9基因的啟動子結合，啟動IL-9的轉錄[22,23]。當選擇性敲除STAT5A時，Th9的分化受到抑制，而組成型表達STAT5A，則促進Th9細胞的分化[24]。Goswami等[22]也發現Th9細胞的分化需要IL-4活化的STAT6，后者通過抑制轉錄因子T-bet和Foxp3，達到促進Th9分化的作用。Notch細胞內區域(NICD1)能夠招募Smad，并與RBP-Jκ共同作用，結合到IL-9的啟動子上，從而啟動IL-9的轉錄，誘導Th9細胞的分化[25]。而敲除Notch1和Notch2受體，則會明顯抑制Th9細胞的分化[25]。

綜上所述，Th9細胞的分化發育由多種細胞因子、共刺激分子以及轉錄因子共同調控。對于是否存在其他細胞因子等分子能夠調節Th9細胞的分化，多種細胞因子聯合刺激是否可以優化Th9細胞的表型，以及Th9細胞特異性轉錄因子等問題尚需進一步研究。

2Th9細胞在腫瘤免疫中的作用

近年來，Th9細胞在腫瘤免疫中的作用得到廣泛關注。在不同的腫瘤微環境中，Th9細胞對腫瘤發揮不同的免疫調節功能。有研究認為，Th9細胞及其分泌的細胞因子能夠發揮有效的抗腫瘤效應。相反，部分研究表明，Th9細胞具有促進腫瘤生長的作用。

2.1Th9細胞抑制腫瘤的生長最近研究表明，Th9細胞及其分泌的細胞因子對腫瘤，特別是黑色素瘤，能夠發揮強有效的抗腫瘤效應。目前已有研究發現，Th9細胞主要是通過分泌細胞因子發揮抗腫瘤作用，同時，Th9細胞也通過趨化樹突狀細胞(DC)，延長DC的存活時間，以及增強細胞毒性T細胞(CTL)的活性等方式發揮抗腫瘤作用。

Végran[7]、Lu[24]和 Purwar[26]等研究小組均已發現Th9細胞分泌的IL-9對于抑制黑色素瘤的生長有重要作用。在小鼠黑色素瘤模型中，通過過繼轉移腫瘤抗原特異性Th1、Th9和Th17細胞等輔助性T細胞，發現Th9細胞能夠顯著抑制腫瘤生長，并且比其他細胞的治療效果更顯著[7,24,26]。相反，給小鼠腹腔注射IL-9的中和抗體后，過繼轉移的Th9細胞則不再抑制腫瘤生長。注射重組IL-9能夠抑制小鼠腫瘤生長，然而其抗腫瘤作用不是由T細胞或B細胞所介導的，而是依賴于活化肥大細胞進而發揮抗腫瘤效應[26]。雖然研究發現Th9細胞在過敏性炎癥反應中能促進肥大細胞的積累和活化[27]，但在腫瘤免疫中如何調控肥大細胞的抗腫瘤作用機制目前尚不清楚。Th9細胞的抗腫瘤作用不僅僅局限于黑色素瘤，在小鼠結腸腺癌模型、肺腺癌模型中也能發揮同樣的作用[15,26]。此外，在小鼠黑色素瘤肺轉移模型中，腹腔注射IL-9的中和抗體，發現小鼠肺部腫瘤體積明顯增大，同時腫瘤浸潤淋巴細胞如CD4+T細胞、CD8+T細胞和DC的數量明顯減少[24]。將IL-1β和DTA-1體外誘導的Th9細胞過繼轉移到負載黑色素瘤的小鼠體內，發現其抗腫瘤效果明顯優于傳統的Th9細胞(TGF-β和IL-4誘導產生)，這可能是由于IL-1β和DTA-1誘導的Th9細胞分泌更多的IL-9，從而發揮更強的抗腫瘤作用[7,15]。而在過繼轉移IL-1β誘導的Th9細胞的同時，在小鼠腹腔注射IL-9中和抗體，并不減弱其對腫瘤的抑制作用[7]，從而推測可能存在其他分子發揮抗腫瘤作用。研究發現IL-1β誘導的Th9細胞不僅分泌IL-9，同時還分泌大量的IL-21[7]。而以往研究表明IL-21可以通過促進NK細胞和CD8+T細胞分泌IFN-γ，從而殺傷腫瘤細胞[28]。當中和IL-21或敲除CD8+T細胞或NK細胞，IL-1β誘導的Th9細胞的抗腫瘤作用明顯減弱[7]。

除了IL-9和IL-21外，研究表明Th9細胞還可以通過趨化DC到腫瘤組織部位、延長DC的存活時間、活化CTL等發揮殺傷腫瘤的作用。腫瘤特異性Th9細胞誘導肺內皮細胞特異性表達CCR6的配體CCL20，從而可以招募DC遷移到腫瘤組織部位，活化并增強特異性CTL的殺腫瘤作用[24]。Th9細胞通過分泌IL-3，高表達抗凋亡蛋白BcL-xL，抑制DC凋亡，從而增強DC誘導腫瘤特異性T細胞反應[29]。

Th9細胞和IL-9不僅能影響小鼠黑色素瘤生長，對部分人黑色素瘤細胞同樣發揮作用。最新研究發現，IL-9能夠選擇性地抑制HTB-72和SK-Mel人黑色素瘤細胞系的生長和存活，但對HTB-65和CRL-11147人黑色素瘤細胞系沒有影響[30]。此外，與健康人的皮膚和血液中的Th9細胞相比，在晚期黑色素瘤患者的腫瘤轉移灶中，如肺、腎上腺等，Th9細胞的數量以及分泌的IL-9均明顯減少[26]，進一步提示Th9細胞與黑色素瘤存在一定的相關性。

2.2Th9細胞促進腫瘤的惡化在肺癌惡性胸腔積液中，Th1、Th9、Th17細胞數明顯高于血液中的細胞數[31]。研究認為胸水中存在大量的促炎細胞因子，進而促進了Th9細胞的誘導及分化。通過激活STAT3信號通路，IL-9促進肺癌細胞的增殖和遷移，抑制IFN-γ對腫瘤細胞的殺傷作用，同時Th9細胞的大量積累，會加快病情惡化，縮短病人的生存時間[31]。

此外，研究顯示IL-9能夠促進腫瘤生長。在IL-9缺失型小鼠皮下分別注射CT26結腸癌細胞系以及TUBO和4T1乳腺癌細胞系，均發現IL-9缺失的小鼠生存時間比野生型小鼠明顯延長[32]。然而，去除CD4+T細胞、CD8+T細胞或將兩種細胞均去除，則不能抑制小鼠的腫瘤生長[32]。由此推測，IL-9可能通過抑制CD4+T細胞以及CD8+T細胞的免疫應答而促進腫瘤生長。

綜上所述，Th9細胞對于腫瘤免疫應答具有雙重作用。一方面，Th9細胞通過分泌的IL-9和IL-21能活化肥大細胞、NK和CTL，招募并活化DC，延長DC存活時間等，發揮有效的抗腫瘤效應；另一方面，IL-9能促進腫瘤細胞增殖和遷移，Th9細胞的積累會加快疾病惡化。然而，目前的研究結果尚不能確證Th9細胞在腫瘤免疫應答中的作用，Th9細胞針對腫瘤患者所介導的免疫反應等仍有待于進一步探討研究。

3結語與展望

Th9細胞作為新發現的輔助性T細胞亞群，存在其獨立的分化發育途徑，多種細胞因子、共刺激分子和轉錄因子在Th9細胞發育和功能維持中發揮重要作用。Th9細胞在腫瘤中的作用非常復雜，在不同的腫瘤中發揮不同的免疫應答作用，這可能與腫瘤類型以及腫瘤微環境有關，其具體機制還需要進一步探討。因此，深入研究Th9細胞的分化調控機制、轉錄因子及其在腫瘤免疫應答中的具體作用，將對干預調控Th9細胞，為腫瘤的免疫治療提供新的方向和策略。

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[收稿2015-09-09]

(編輯張曉舟)

通訊作者及指導教師：易慶(1959年-)，男，醫學博士，教授，碩士生導師，主要從事腫瘤免疫學方面研究。

作者簡介：姜玉雪(1989年-)，女，在讀碩士，主要從事腫瘤免疫研究。

中圖分類號R392.12

文獻標志碼A

文章編號1000-484X(2016)02-0271-04

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.02.029