IL-17+Foxp3+T細胞的研究進展①

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IL-17+Foxp3+T細胞的研究進展①

袁琴劉朝奇袁丁②

(三峽大學醫學院，宜昌443002)

調節性T細胞是一類表達CD4+、CD25+及轉錄因子Foxp3的T細胞亞群，其免疫抑制功能對免疫穩態的動態調節必不可少。Th17細胞是一種新的CD4+T細胞亞群，優先分泌IL-17(即IL-17A)，還能分泌IL-17F、IL-21、IL-22、 IL-26等細胞因子，Th17細胞及其效應細胞因子在宿主抵御真菌和細胞外細菌方面發揮重要作用，被認為是各種炎癥、自身免疫反應和過敏性反應的主要參與者。調節性T細胞和Th17細胞的平衡在炎癥和自身免疫性疾病的發病機制中起著重要作用。最近研究已經表明，調節性T細胞可被重編程為一種新亞群即IL-17+Foxp3+T細胞，是Th17細胞和調節性T細胞之間的中間分化階段，其細胞表型和功能類似于復雜的細胞因子刺激下的Th17細胞表型和功能。IL-17+Foxp3+T細胞的識別為炎癥性 疾病、自身免疫性疾病和癌癥的早期診斷、預后及免疫治療提供了新的思路。

1IL-17+Foxp3+T細胞的來源

調節性T細胞分為兩個獨立的亞群：nTregs，直接來源于胸腺，并經歷陽性和陰性選擇；iTregs，來源于外周，由初始CD25+T細胞在多種細胞因子和環境因素影響下發育而來。調節性T細胞具有很大的不穩定性和可塑性[1]。關于IL-17+Foxp3+T細胞的起源，有三個主要方面；①外周的一種穩定的T細胞亞群；②過渡分化階段的調節性T細胞和Th17細胞；③受到病原體或特異性抗原刺激時調節性T細胞的可塑性。

IL-17+Foxp3+T細胞可以在胸腺或在外周由調節性T細胞發育而來，換句話說，調節性T細胞能產生IL-17。Foxp3能夠結合RORγt并抑制RORγt的轉錄活性，從而阻斷IL-17的產生。因此，在穩態條件下，調節性T細胞不能產生IL-17[2]。Treg和Th17細胞來源于初始T細胞，而IL-17+Foxp3+T細胞大量起源于調節性T細胞。大量研究表明，在抗原提呈細胞和適量的促炎因子激活條件下調節性T細胞能轉換成Th17細胞，產生少量的IL-17。牙周炎患者中，在IL-2和IL-1β或IL-15刺激下，調節性T細胞能產生IL-17，TGF-β、IL-21和IL-23能增強調節性T細胞表達IL-17[3,4]。TGF-β和 IL-2 能共同促進CCR6+T細胞和調節性T細胞向IL-17+Foxp3+T細胞分化[5]。

2IL-17+Foxp3+T細胞的表型特征

IL-17+Foxp3+T細胞可以表達Ikaros家族中的轉錄因子Helios，Helios是一種新發現的Treg標記物，用于區分胸腺源性和外周誘導的Foxp3+調節性T細胞[6]。在人類惡性腫瘤中檢測到IL-17+Foxp3+T細胞可以表達高水平的TGF-β、CXCR3 、CCR6 和RORγt[2,7]。IL-17+Foxp3+T細胞有與Treg和Th17細胞相似的表型特征(表1和2)。

3IL-17+Foxp3+T細胞的分化和發育

研究表明，IL-17+Foxp3+T細胞的起源和分化機制可以為IL-17+Foxp3+T細胞發育提供潛在途徑(圖1)。TCR刺激、TLR(Toll-like receptors)的激活、TGF-β、IL-6、IL-2/IL-15、mTOR(mammalian target of rapamycin)和IL-1R能促進調節性T細胞轉化為IL-17+Foxp3+T細胞。相反，由pDC細胞(plasmacy-toid dendritic cell)表達的IDO、胞漿蛋白SOCS1(suppressor of cytokine signaling 1)和UBC13(ubiquitin-conjugating enzyme)、HDACi(inhibitor of histone/protein deacetylase)可能會阻礙調節性T細胞分化為IL-17+Foxp3+T細胞。促炎細胞因子TNF通過TNF-TNFR2通路穩定了調節性T細胞中的Foxp3的表達和抑制IL-17的的表達。

3.1促進IL-17+Foxp3+T細胞發育的因素

3.1.1TGF-β誘導調節性T細胞產生IL-17調節表1與表型相關的特征性分子1性T細胞產生IL-17依賴于TGF-β，在使用高濃度的TGF-β中和抗體后IL-17的產生有所減少，但并沒有完全消除。在缺乏抗原提呈細胞時，TGF-β和IL-2共同作用能最大限度地提高人IL-17+Foxp3+T 細胞的水平[5]。有研究發現，IL-6可以使調節性T細胞產生大量的TGF-β，這使調節性T細胞在無外源性TGF-β的條件下能夠自我誘導出產生IL-17的細胞。和外源性TGF-β刺激下產生IL-17相比較，內源性TGF-β可以更有效的誘導調節性T細胞產生IL-17。

Tab.1IL-17+Foxp3+T cells express functional phenotypes of tregs

SubsetsFoxp3CD25GITRCTLA-4ICOSCCR4CD39TGF-βIL-17-Tregs++++++++++++++++++IL-17+Foxp3+Tcell+++++++++++++++++++++

表2與表型相關的特征性分子2

Tab.2IL-17+Foxp3+T cells express Th17-related molecules and secrete effector cytokines

SubsetsRORγtIL-17CD161CD49dCCR6IL-2IFN-γIL-17-Tregs+-++++-/+-/+IL-17+Foxp3+Tcells++++++++++++++++++++Th17cells++++++++++++++++++++

圖1　調節性T細胞向IL-17+Foxp3+T細胞分化的調節Fig.1　Differentiation of Tregs into IL-17+Foxp3+T cells is closely regulated

3.1.2IL-6有利于IL-17+Foxp3+T細胞的發育很多研究報道，IL-6也可以誘導調節性T細胞產生IL-17。小鼠關節炎模型中滑膜成纖維細胞產生的IL-6能促進調節性T細胞轉化為Th17細胞[2]。在低氧環境下，癌癥患者外周血CD68+細胞中IL-6的表達顯著增加，加入IL-6抗體后發現調節性T細胞產生的IL-17的能力顯著下降[8]。一旦IL-6受體的兩個亞基CD126(IL-6Rα鏈)和gp130(信號鏈)的表達降低，小鼠EAE(experimental autoimmune encephalomyelitis)患者的調節性T細胞不能產生IL-17[9]。然而，有研究顯示，調節性T細胞產生IL-17不需要IL-6[10]。總之，IL-6在IL-17+Foxp3+T細胞的分化過程中起著至關重要的作用。

3.1.3其他分子和轉錄因子(IL-2/IL-15、IL-1β、TLR、mTOR、Runx1)EAE患者的異常T細胞活化由IL-1/IL-1Ra系統的不平衡所引起。IL-2/IL-15是誘導調節性T細胞產生IL-17的一個先決條件。IL-1β通過IL-1β-IL-1R或MyD88信號有效地促進調節性T細胞產生IL-17[11]。Toll樣受體(Toll-like receptors,TLR)在宿主免疫系統抵抗傳染病原體的侵入和調節調節性T細胞的功能方面發揮關鍵作用。調節性T細胞與TLR4和TLR9刺激的B細胞共培養后，通過上調視黃酸促進調節性T細胞發育成RORC+IL-17+T細胞[12]。因此，調節性T細胞可以在各種刺激下產生IL-17。mTOR是一種細胞內絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，通過上調STAT3磷酸化促進調節性T細胞產生IL-17[13]。 此外，小鼠IL-17+Foxp3+T細胞可以表達轉錄因子Runx1，Runx1通過調節RORc和Foxp3的表達，對IL-17+Foxp3+T細胞的產生發揮重要作用[14]。

3.2抑制IL-17+Foxp3+T細胞發育的因素IDO(Indoleamine 2,3-dioxygenase)是一種免疫調節酶。炎性因子如IFN-γ誘導DC表達的IDO，IDO通過激活調節性T細胞的抑制活性和減少IL-6的產生來抑制調節性T細胞產生IL-17[15]。SOCS1(Suppres-sor of cytokine signaling 1)在調節性T細胞的穩定性和抑制功能方面具有重要作用，SOCS1-缺乏的調節性T細胞由于過度活化STAT1和STAT3，導致不表達 Foxp3，轉換為Th1或Th17樣細胞[16]。此外，Ubc13(ubiquitin-conjugating enzyme)通過 Ubc13-IKK信號軸調控SOCS1和IL-10在調節性T細胞中的表達，抑制調節性T細胞產生IL-17[17]。HDACi(inhibitor of histone/protein deacetylase)通過穩定Foxp3的表達和減少IL-6的產生來抑制調節性T細胞產生IL-17[18]。CD18的表達水平影響調節性T細胞的發育和可塑性，CD18的缺乏有利于調節性T細胞產生IL-17[19]。TNF通過TNF-TNFR2通路來穩定調節性T細胞中Foxp3的表達，TNF在TCR刺激下也可以減少調節性T細胞產生IL-17量[20]。

4IL-17+Foxp3+T細胞在免疫系統中的雙重功能

盡管調節性T細胞和Th17細胞的功能截然相反，但兩者共同維持免疫系統的平衡，兩者平衡的失調與自身免疫性疾病、炎癥性疾病、移植排斥反應和癌癥是密切相關的。IL-17+Foxp3+T細胞的雙重功能可能取決于很多因素。

4.1IL-17+Foxp3+T細胞的免疫抑制功能在類風濕性關節炎患者的滑液中存在大量的CD4+CD45RO+CD25+CD127low調節性T細胞，與LPS誘導的CD14+CD16+單核細胞共培養后，單核細胞產生的促炎因子IL-1β、IL-6和TNF-α顯著增加，IL-1β、 IL-6和TNF-α誘導調節性T細胞表達促炎因子(IL-17、 IFN-γ 和TNF-α)和抗炎因子IL-10，并且促炎因子表達水平顯著增加，炎癥部位的調節性T細胞的抑制作用并沒有降低反而增強[21]。

4.2IL-17+Foxp3+T細胞具有效應能力在慢性結腸炎的組織中，調節性T細胞表達CD39，通過腺苷途徑抑制Th17細胞的發育，然而IL-17+Foxp3+T細胞表達相同水平的CD39，并不抑制調節性T細胞轉化為Th17細胞。與Th17細胞相似，IL-17+Foxp3+T細胞表達趨化因子受體CCR6和CCR4，多功能效應細胞因子IFN-g 和IL-2，黏附分子CD161和CD49d(VLA-4α鏈)。IL-17+Foxp3+T細胞是一種特殊的效應T細胞或促炎性調節性T細胞，分泌多效應細胞因子，誘導促炎因子表達，抑制T細胞功能，可能會直接或間接地加速炎癥部位的炎癥反應[5，22]。

5調節性T細胞，Th17細胞和IL-17+Foxp3+T細胞三者之間的關系

調節性T細胞，Th17細胞和IL-17+Foxp3+T細胞的分化和維持依賴TGF-β和IL-6。TGF-β促使初始T細胞分化為調節性T細胞并表達Foxp3+，而當TGF-β和IL-6同時存在時，初始T細胞發育成Th17細胞。同樣，TGF-β涉及IL-17+Foxp3+T細胞的分化，但其具體的作用仍有爭議。TGF-β除了在分化過程中起關鍵作用，還可以是調節性T細胞和IL-17+Foxp3+T細胞的共同產物，反過來促進Th17細胞的分化。IL-6促進Th17細胞和IL-17+Foxp3+T細胞的分化，抑制Treg細胞分化。更好地理解調節性T細胞，Th17細胞，IL-17+Foxp3+T細胞之間的關系(圖2)，可以為預防相關免疫疾病的產生提供新的方法。

6討論與展望

IL-17+Foxp3+T細胞是T細胞的一種特殊亞群，在各種促炎因子刺激下從調節性T細胞衍生而來，應用于體內和體外模型。Th17細胞抵御外病原體，而調節性T細胞介導免疫耐受。然而，調節性T細胞的過度活化會導致其抗腫瘤或抗病原體的能力受到抑制，從而促進腫瘤發展和慢性感染。調節性T細胞與IL-17+Foxp3+T細胞的轉換在調節性T細胞和Th17細胞之間的平衡中發揮作用。IL-17+Foxp3+T細胞已被確定存在于炎癥性疾病、自身免疫病和癌癥中。然而，關于IL-17+Foxp3+T細胞研究領域中，許多問題有待進一步解決。調節性T細胞和Th17細胞具有可塑性，IL-17+Foxp3+T細胞可能不會是最終的分化階段。我們可以研究調節性T細胞的其他子類，如CD8+調節性T細胞和CD4+CD8+調節性T細胞是否也發生分化。轉錄因子IRF4(IFN regulatory factor 4)涉及Th17細胞和調節性T細胞的發育和功能[23]，我們可以探索IRF4是否參與IL-17+Foxp3+T細胞的分化和其調節機制。關于IL-17+Foxp3+T細胞在不同病理狀態下的潛在保護作用或惡化作用，對確定IL-17+Foxp3+T細胞是否可以加劇自身免疫疾病中的免疫反應至關重要，也對是否可以從理論和治療方面打破腫瘤免疫中的免疫耐受很重要。深刻認識 IL-17+Foxp3+T細胞能更好地闡釋和調控調節性T細胞在有關疾病中的作用。

圖2　調節性T細胞、Th17細胞和 IL-17+Foxp3+T細胞三者之間的相互關系Fig.2　Tregs,Th17 and IL-17+Foxp3+T cells interact with each other

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[收稿2015-02-24修回2015-09-25]

(編輯許四平)

中圖分類號R392.5

文獻標志碼A

文章編號1000-484X(2016)03-0432-04

作者簡介：袁琴(1991年-)，女，在讀碩士，主要從事中藥藥理學研究，E-mail:780210109@qq.com通訊作者及指導教師：袁丁(1964年-)，男，博士，教授，主要從事中藥藥理學研究，E-mail:yxyyd@ctgu.edu.cn。

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.03.031

①本文為湖北省自然科學基金重點項目(創新群體) (2013CFA014)；國家自然科學基金面上項目(81473461)

②三峽大學仁和醫院，三峽大學第二臨床醫學院，宜昌443001。