輔助性T細胞17與血管內皮細胞衰老

丁紹威，李慶

(安徽醫科大學附屬省立醫院、安徽省立醫院中心實驗室，合肥 230001)

血管內皮細胞(VEC)是血管系統與血液之間的屏障，在維持血管完整性、調節血管平衡穩態過程中起關鍵作用。VEC 衰老參與血管功能紊亂及相關多種疾病的發生過程，是動脈粥樣硬化(AS) 形成和心腦血管事件發生重要的病理基礎[1]。

輔助性T細胞17(Th17細胞)是 Harrington等[2]于2005 年在實驗動物的研究過程中發現的一類新的細胞類型，能高特異性地分泌促炎細胞因子IL-17，被命名為Th17細胞。Th17細胞被認為是一群介導炎性反應的重要細胞[3]。Chung等[4]提出衰老的炎癥假說，認為衰老機體的氧化應激狀態可介導慢性炎癥的產生，而炎癥是衰老進程的關鍵原因之一。Ouyang等[5]研究發現，老齡人和小鼠體內Th17免疫反應明顯增強，表明Th17、IL-17的促炎效應，在衰老進程中發揮重要作用。本文就Th17、IL-17在血管內皮細胞衰老中的作用及機制作一綜述。

1 Th17細胞生物學特征

IL-17是一種20-30KD的糖蛋白同型二聚體，可增強炎性反應，與風濕性關節炎、哮喘、多發性硬化癥等疾病相關。Th17分泌的細胞因子除了IL-17 (IL-17A) 外，還包括IL-17F，以及IL-21、IL-22、IL-6、腫瘤壞死因子α(TNF-α)等，并通過這些細胞因子發揮其特有的功能，參與宿主防御、感染、腫瘤、自身免疫性疾病、移植排斥等病理過程。

CD161是Th17細胞的一個重要的表面標志物。Kamiyama 等[6]發現，CCR6和CD146共表達也是Th17細胞的另一有效標志。

2 Th17 細胞的分化調節其產生的細胞因子

2.1 Th17 細胞的分化及其調節 轉錄因子孤核受體(RORγt)是Th17細胞特異性轉錄調控因子，屬于維甲酸相關孤兒受體家族成員，是配體依賴性轉錄因子，隨后的研究證實，無論體外細胞因子誘導的Th17細胞的分化，還是體內Th17細胞介導的炎性反應都需要RORγt的參與[7]。

研究表明，初始 CD4+T 細胞只有在轉化生長因子(TGF-β)和 IL-6 的共同作用下才能分化成 Th17 細胞[8]。Ben-Sasson等發現，IL-1受體(IL-1R)缺陷的CD4+T 細胞向 Th17 細胞分化的能力減弱，且IL-1R基因敲除小鼠實驗性變態反應性腦脊髓炎(EAE實驗性變態反應性腦脊髓炎)癥狀緩解[9]。

有研究顯示[10]，樹突狀細胞(DC細胞)產生的IL-23 可以促使活化的CD4+T細胞分泌IL-17，但單獨的 IL-23 卻不能在體外誘導初始 CD4+T 細胞分化為Th17 細胞。由此可見 IL-23不是 Th17分化必需因子，但它是 Th17細胞存活的關鍵因子；因此當缺乏 IL-23時，機體不能有效地產生Th17細胞[11]。IL-23與受體結合后可激活JAK-STAT信號通路，從而引起Jak2、Tyk2的磷酸化，進一步促進信號轉錄激活子 1(STAT1)、STAT3的磷酸化[12]，所以，當IL-23介導STAT3 磷酸化后即可使STAT3信號途徑激活，進而促進IL-17的分泌[13]。

另有研究[14]發現，在誘導過程中加入IL-4的特異性抗體阻斷IL-4的作用后，可促進Th17生成；同樣加入IFN-γ干擾素的特異性抗體后，CD4+T 細胞會在 IL-23 誘導下產生高水平的Th17細胞。另外，相關研究發現，IL-2是抑制 Th17細胞分化的細胞因子，當IL-2缺乏時，小鼠IL-17的表達增強，加入IL-2則會抑制RORγt[15]的表達，進而抑制Th17細胞的分化。

2.2 Th17細胞產生的細胞細胞因子及其作用機制

IL-17細胞因子家族包括IL-17A，IL-17B，IL-17C，IL-17D，IL-17E(IL-25)和IL-17F，而其中以IL-17A尤為關鍵。IL-17具有促炎癥作用，具有多效應性，主要是通過誘導細胞釋放前炎性因子以及動員中性粒細胞的細胞因子而發揮作用。IL-17A 也參與中性粒細胞的增殖、成熟和趨化并對中性粒細胞凋亡起到調節作用，對T細胞的活化起協同刺激作用，并能促進樹突狀細胞的成熟及趨化過程[16]。IL-17還可以同炎性因子TNF-α、IL-1β、IFN-γ等產生協同作用，放大和加強其致炎效應[17]。

IL-6是Th17細胞分泌的另一重要細胞因子。IL-6可誘導內皮細胞表達粘附分子并且促進單核細胞趨化因子的產生，從而促進單核細胞在炎癥及感染部位的聚集。有研究表明 IL-6表達上調可增加Th17 細胞水平。IL-17 還可通過核因子-κB(NF-κB)通路促進IL-6 產生，進而誘導自身免疫病的發生[18]。

IL-21是一種Th17細胞的自分泌細胞因子，對Th17細胞分化起著正反饋的作用。IL-21具有一定的促炎效應，類風濕關節炎患者滑膜細胞體外培養給予抗IL-21抗體可抑制其表達TNF-α和IL-6[19]。體外實驗[20]證明小鼠 Th17細胞被激活后能特異性分泌IL-21，在IL-17產生和 RORγt 的表達中發揮重要作用。

Th17細胞還分泌產生IL-22，IL-22參與Th17細胞的效應功能。IL-22屬于IL-10 家族，介導上皮固有免疫。其受體在各種上皮組織中表達。有研究[21]顯示，IL-22與IL-17可協同作用促進炎性反應，造成組織損傷。

3 Th17細胞與血管內皮細胞衰老

3.1 血管內皮細胞衰老的定義和特征 血管內皮細胞是襯于心、血管內表面的單層扁平上皮，它形成血管的內壁，是具有感應外界刺激能力的效應細胞。同時在炎癥時高表達黏附分子，與血流中白細胞表面黏附分子相互作用，從而介導白細胞穿越血管壁。細胞衰老是指細胞經過有限的分裂次數后，細胞的增殖與分化能力降低，細胞形態、基因表達和功能都發生變化的過程。根據發生機制不同，可將血管內皮細胞衰老分為復制性衰老和應激性衰老。復制性衰老表現為細胞分裂過程中端粒逐漸縮短。當端粒足夠短時，細胞不能繼續分裂，生長停滯。而應激衰老往往由外源性或(和)內源性應激引起的細胞衰老，其誘發因素既有致癌基因激活也有氧化應激引起的線粒體紊亂等。線粒體是產生自由基的主要場所，容易受到活性氧自由基的攻擊而產生 DNA 氧化損傷[22]。一方面，氧化損傷隨增齡不斷累積，另一方面，機體對損傷產生應答能力。當應答反應以及損傷修復能力下降時，會導致細胞衰老，隨著細胞的衰老，呼吸鏈的效應也下降，使 ATP 的生成減少。

衰老的血管內皮細胞既具有和其他衰老細胞共同的特點，如部分酶活性降低，細胞核體積增大，細胞膜通透性改變，細胞停滯在細胞周期的 G0/G1 期，β-半乳糖苷酶活性增強，衰老相關的基因和蛋白表達發生改變等，也有其自身的特點，如細胞大而扁平，NO合成減少，環氧合酶(COX)衍生的血管收縮因子增加，血管黏附分子增加，毛細血管形成能力降低等[23]。

3.2 血管內皮細胞的衰老機制 衰老是基因控制下的程序化過程，血管的衰老和損傷是造成人類死亡的主要原因。而血管衰老與病理過程的粥樣硬化常合并一起,且兩者互為因果,因此,研究血管衰老對防治動脈硬化意義更大。

細胞衰老主要是由 p53 和 Rb 共同調控或獨立調控，Rb/p53 細胞轉導通路是停止細胞增殖周期所必需的，進而觸發并誘導持久的 DNA 損傷反應。處于兩個衰老誘導途徑核心位置的是幾個抑癌基因產物，包括 p53、p19、p21、Rb 及p16[24]。p53 是一種核內的磷酸蛋白，起轉錄因子的作用，能啟動 p21 表達。p21 能抑制細胞周期素依賴性激酶2(CDK2)的活性，從而抑制細胞周期進程。p16 蛋白能特異抑制 CDK4 活性，使之不能解除 Rb 基因對轉錄因子的抑制，從而阻止細胞從 G1 期進入S期，抑制細胞增殖。CDKs 還可通過與周期蛋白 cyclin 協同作用，調節 Rb 的磷酸化狀態，從而調控細胞周期進展，控制內皮細胞增殖和衰老。

在誘導衰老過程中，究竟是 p53/p19/p21 途徑還是 p16/Rb 途徑激活，不同類型和組織來源的細胞并不相同。有文獻報道 NF-κB 信號通路與內皮細胞衰老密切相關[25-26]；且 Shan 等人發現血管緊張素 II 可活化 ERK，降低 Bcl-2 水平，誘導內皮細胞衰老[27]。而內質網應激反應可通過活化 NF-κB 上調P53 表達[28]。研究表明，TNF-α可通過NF-κB信號通路調節內皮細胞的損傷。TNF-α 能激活血管內皮細胞，繼而表達多種細胞因子和黏附分子，引發一系列的炎性白細胞浸潤和炎性反應。TNF-α 可刺激細胞 IκB 蛋白降解，激活 NF-κB，導致依賴NF-κB激活的基因轉錄并與核 DNA 結合增加，進而誘導內皮細胞凋亡，加速血管衰老[29]。

3.3 Th17細胞與血管內皮細胞衰老 細胞周期停滯甚至凋亡是血管內皮細胞衰老的表現之一。衰老對內皮細胞的影響表現在內皮源性炎性因子合成增加，進而引起血管舒張功能下降，動脈彈性功能降低，影響血管張力和器官灌流，進而引起內皮功能不全誘導血管衰老[30],而血管內皮功能不全是動脈硬化發生的始動環節。衰老機體能夠誘導內皮細胞凋亡，衰老機體中內皮細胞凋亡增加，內皮細胞半胱氨酸蛋白酶3(caspase-3) 活性上升使其對促凋亡刺激的反應性增加[31]。研究發現凋亡誘導因子(AIF) 在衰老機體中顯著增加。AIF 在凋亡細胞中由線粒體釋放，促進DNA 片段化和染色質凝集。P53 在內皮細胞DNA 損傷中也起到重要作用，通過一系列轉換蛋白的激活使 P53磷酸化，促進細胞周期調控蛋白如Bcl-2相關X蛋白(Bax蛋白 Bcl-2相關X蛋白)表達增加，進而誘導DNA損傷。

衰老細胞獲得分泌一系列因子的功能，這些因子被稱為衰老相關的分泌表型(SASP)。SASP 包含炎性因子、免疫調節因子等，這些分泌因子依賴其所處的生物環境發揮調節作用。其中IL-1和 IL-6是Th17分泌的重要細胞因子，也是SASP 關鍵因子。此外，衰老內皮細胞分泌的 SASP 能引起衰老相關血管鈣化，這是嚴重的心血管疾病的主要危險因素。

綜上所述，Th17細胞在血管內皮細胞衰老中發揮重要作用，已經成為研究的熱點。因此，需要對其在血管內皮細胞衰老中的機制進行更深入的研究，從而為動脈粥樣硬化等相關疾病的診治提供新思路。

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