Th9細胞與腫瘤免疫的研究進展

羅江偉 張磊昌

【關鍵詞】Th9細胞；CD4+T細胞；基因轉錄；腫瘤；免疫調節

中圖分類號：R392.12文獻標識碼：ADOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2018.05.026

IL-9最初被鑒定為具有潛在致癌活性的T細胞生長因子。因為，IL-9在大多數血液腫瘤中的增長明顯。然而，IL-9和癌癥進展之間的聯系因為最新發現的Th9細胞而被重新審視。起初Th9細胞被認為是促炎性CD4+T細胞的亞群，其在驅除寄生蟲及結腸炎的組織炎癥中發揮重要作用。事實上，在實體腫瘤，特別是黑色素瘤中，它具有強大的IL-9依賴性抗癌特性。雖然相關的分子機制仍在研究中，但Th9細胞已經被證明能夠激活先天免疫和適應性免疫應答，從而有利于抗腫瘤免疫和腫瘤消除。Th9細胞在人類惡性腫瘤組織中也已經分離并且被鑒定，但其功能仍未確定。本綜述旨在探討最新的研究結果，為重新審視IL-9與癌癥進展之間的關系提供證據，并強調Th9細胞功能與癌癥免疫治療的相關性。

1Th9細胞

1.1Th9細胞的來源2008年，一種新的CD4+T細胞亞群被發現，因其能夠分泌高水平的IL-9，被命名為Th9細胞。這種新的CD4+T細胞亞群同時被兩個不同的實驗室發現。Veldohen等人[1]的研究表明TGF-β能使Th2細胞分化為能夠分泌IL-9的T細胞，而DarDalhon等人[2]的研究證明IL-4能夠阻斷Treg細胞中Foxp3的誘導，從而誘導分化出大量能夠產生IL-9的輔助性T細胞亞群。因此Th9細胞的發現進一步說明了CD4+T細胞的可塑性。IL-9在癌癥中的作用已經被探索過。Renauld等人[3]通過研究產生過表達IL-9基因的小鼠模型發現，一小部分IL-9過表達小鼠產生胸腺淋巴瘤，表明IL-9支持T細胞相關腫瘤的進展。這一觀察結果實際上與以前所闡述的IL-9是一種促進腫瘤生長的T細胞生長因子的觀點相一致[4]。研究顯示IL-9促進許多血液疾病相關腫瘤的發展，包括霍奇金淋巴瘤和B細胞淋巴瘤[5]。另外，有研究提出IL-9通過阻止機體免疫記憶的發展來增強Treg的免疫抑制功能并阻斷適應性抗腫瘤免疫的建立[6～7]。

1.2Th9細胞的分布及表型特征Th9細胞主要由初始CD4+T細胞在轉化因子TGF-β、IL-4及胸腺基質淋巴細胞生成素的共同作用下誘導分化而產生，這一過程還需要特異性轉錄基因PU.1及干擾素因子4（IRF-4）的參與[7]。IL-9是一種具有多重免疫效應的細胞因子，起初被認為是常見的γ-鏈受體家族的T細胞生長因子。IL-9通過由特異性IL-9受體鏈（IL-9Rα）和普通γ鏈（IL-2Rγ）組成的異二聚體受體發出信號[8]。IL-9Rα主要表達在免疫細胞表面，能夠促進肥大細胞的生長并且在炎癥組織中有蓄積，同時IL-9Rα在腸上皮細胞、平滑肌細胞中都有表達，但最多表達在Th2和Th17細胞亞群中。有研究發現Th9細胞在人體惡性胸水中的比例明顯多于患者外周血中的比例，這可能與胸膜表面產生CCL20有關[9]，并且其中大部分的Th9細胞表面高表達CCR6和效應記憶表型CDRO，低表達CD45RA和CD62L[10]。惡性胸膜中Th9細胞數量的增加往往預示著患者預后較差。國內學者研究[11]發現，淋巴瘤荷瘤小鼠模型及B細胞非霍奇金淋巴瘤患者外周血中細胞因子IL-9的表達均普遍高于正常對照組，并且其能夠通過增強調節性T淋巴細胞與肥大細胞參與免疫反應進而介導腫瘤細胞的增殖與免疫逃逸；體外研究也表明IL-9能夠促進肺癌細胞的增殖和轉移[13]。但是，在黑色素瘤變組織中腫瘤浸潤性T細胞中的Th9細胞所占比例及所分泌的IL-9水平都較健康組織中的少[10]，這提示Th9細胞對人體黑色素瘤的發展具有保護作用。張磊昌等[13]的研究發現Th9細胞在結直腸癌組織中的分布比例明顯高于對照組，并且DucksⅠ、Ⅱ期結直腸癌患者較Ⅲ、Ⅳ期Th9細胞顯著升高。腸癌組織中Th9細胞主要以記憶型細胞為主，高表達CD45RO蛋白，低表達CD45RA蛋白，并且與Th2細胞的分布呈負相關。這些研究表明Th9細胞與腫瘤的發生發展可能存在密切關系。

2Th9細胞的抗腫瘤免疫機制

2.1Th9細胞誘導先天性抗腫瘤免疫的激活Th9細胞在癌癥中作用的開創性研究是從Purwar等[14]在黑色素瘤小鼠模型中研究Th9細胞的抗腫瘤特性開始的。他們首先測試了腫瘤特異性CD4+T細胞分化為Th9細胞或其他效應細胞CD4+T細胞亞群來防止B16荷瘤小鼠過繼轉移時腫瘤的生長，發現Th9細胞在預防腫瘤進展方面非常有效。重要的是，Th9細胞的抗癌功效優于所有測試的其他CD4+T細胞亞群，包括Th1和Th17細胞[15]。研究者在研究Th9細胞在黑色素瘤中抗腫瘤活性的機制時發現，與已發表的血液癌癥研究相反，使用中和抗體阻斷IL-9因子可以促進腫瘤的生長[16]。另外，有研究發現B16腫瘤細胞在沒有IL-9受體信號傳導的情況下在小鼠體內生長更快。相反，將重組IL-9蛋白注射到野生型小鼠體內會使B16腫瘤細胞生長受到限制[14]。由于IL-9在體外不影響黑素瘤或肺癌細胞增殖，因此為了研究宿主免疫細胞是否負責體內IL-9的抗癌作用，Purwar等[14]將Th9細胞注入缺乏T細胞和B細胞的攜帶腫瘤的Rag1缺陷型小鼠中，發現Th9細胞的抗腫瘤潛力在缺乏適應性免疫時是保留的。另一項研究表明通過轉錄因子Id3調節Th9細胞分化以IL-9依賴性方式調節抗黑素瘤免疫，但不影響Th1細胞應答[15]。另外，重組IL-9主導的抗腫瘤效果在腫瘤細胞株rag1缺陷小鼠中是保留的，這表明其他免疫效應細胞或因子參與抗腫瘤的免疫過程。既往的研究已證明IL-9能觸發肥大細胞的活化[15]。為了研究肥大細胞對IL-9在體內的抗癌作用的影響，Purwar等用IL-9處理LLC1和B16攜瘤W-sh小鼠，發現IL-9的抗腫瘤作用在兩種腫瘤模型中都依賴肥大細胞[14～17]。Abdul-Wahid等[17]對肥大細胞在介導Th9細胞依賴性抗腫瘤免疫應答中的作用進行了進一步研究，發現含有癌胚抗原（CEA）IgV樣N結構域和誘導體內Th9細胞應答的Toll樣受體3配聚體I：C的疫苗的抗腫瘤功效。在這種情況下，通過證明IL-9中和防止疫苗保護小鼠免受活結腸癌MC38.CEA細胞的攻擊的能力，顯示了在接種CEA轉基因小鼠之后介導抗腫瘤免疫的Th9細胞應答的重要性。因此，用色甘酸鹽（其防止肥大細胞的活化）或用消耗肥大細胞的抗CD117抗體治療小鼠能消除疫苗的抗癌功效[17]。

2.2Th9細胞誘導獲得性抗腫瘤免疫的激活盡管IL-9能夠促進類似肥大細胞這類具有抗腫瘤活性的先天性免疫細胞的活化，但其他研究清楚地表明IL-9的抗腫瘤活性不僅是由于先天免疫效應物的激活。在研究通過過繼回輸Th9細胞來延緩靜脈注射了B16腫瘤細胞的小鼠肺癌的進展時，Lu等[18]發現肺腫瘤組織中CD4和CD8細胞以及樹突細胞（DC）在腫瘤組織的募集增加。這一假設因觀察到在接受免疫過繼Th9細胞的小鼠中T細胞上CD44的表達上調而得到進一步加強。他們進一步研究發現Th9細胞也依賴于CDC20/CCR6的DCs向腫瘤組織募集，從而誘導CD8+T細胞活化。另外，Lu等[18]發現與對照組小鼠或Th1處理的小鼠相比，腫瘤組織中腫瘤特異性CD8+T細胞的比例明顯增加。CD8+T細胞介導的轉移性Th9細胞的抗癌作用最終通過使用抗CD8抗體耗盡CD8+T細胞來證實。在這種情況下，注射抗CD8抗體使體內轉移性Th9細胞的抗腫瘤功效消失。Zhao等[19]的近期研究發現用樹突狀細胞相關性植物血凝素激活帶瘤小鼠的免疫能夠誘導有效的抗腫瘤反應，其依賴于Th9細胞和IL-9依賴性抗癌CD8+T細胞的誘導，這進一步證實了Th9細胞分泌的IL-9能夠驅動抗癌CD8+T細胞的活化。最近的兩項研究顯示[20～21]，Th9細胞表面存在一種T細胞上的共刺激分子-糖皮質激素誘導的TNFR相關蛋白（GITR），當受體與其結合后能夠誘發Th9細胞抗癌免疫應答[8，22]。Kim等[22]的研究發現用激動性抗GITR抗體（DTA-1）能顯著降低結腸癌荷瘤小鼠體內IL-9的表達，說明GITR與腫瘤淋巴結中高表達IL-9有關。另外，他們還發現DTA-1在化學誘導的結腸直腸癌和自發的K-Ras轉基因小鼠這些不可移植的模型中以IL-9依賴性方式預防腫瘤發展，這可能是因為通過阻斷IL-9信號通路，能夠部分減弱CD8+T細胞的細胞毒活性有關，同時，他們還注意到DTA-1以不依賴IL-9的方式增強CD4+T細胞分泌IL-21的功能，并提出DTA-1通過Th9細胞分泌的IL-9和可能分泌的IL-21增強抗腫瘤免疫反應。這些結果表明，在肺腺癌、結腸癌和黑色素瘤的情況下，Th9細胞通過其分泌IL-9和IL-21促進機體適應性抗腫瘤免疫應答的激活[8]。

2.3Th9細胞對腫瘤細胞的細胞毒性雖然Th9細胞能夠明顯激活機體的先天性和適應性腫瘤免疫應答，但是Th9細胞直接觸發癌細胞死亡的能力仍然存在爭議。最初，Purwar等人[14]發現，與Th0和Th17細胞不同，來自OT-II轉基因小鼠的Th9細胞能夠表達識別雞卵清蛋白衍生肽的轉基因T細胞受體，并殺死表達卵清蛋白（B16-OVA）的腫瘤細胞。他們進一步研究發現，Th9細胞表達高水平的顆粒酶B，該活性酶的抑制作用降低了Th9細胞殺死黑素瘤細胞的能力[14]。但體外Th9細胞對腫瘤細胞的直接細胞毒性的作用機制還不完全清楚[18]。Th9細胞的細胞毒性在鱗狀癌的小鼠模型中也有表現[23]，表明Th9細胞的細胞毒活性可能是腫瘤的特異性，這可能與IL-9通過上調p21和TRAIL抑制兩種人黑色素瘤腫瘤細胞系的增殖有關[9]，這一結果為進一步研究IL-9對癌細胞的直接細胞毒性作用提供了新的方向。

3Th9細胞在腫瘤微環境中的作用

IL-9小鼠報告模型的應用表明，在木瓜蛋白酶誘導的急性肺損傷模型中，IL-9的產生在體內是短暫的[24～25]。另外，研究表明，雖然體外誘導小鼠Th9細胞的抗原刺激導致IL-10分泌的穩定增加，但IL-9水平在刺激后3天達到高峰，然后急劇下降，由此Th9細胞的穩定性還存在爭議[25]。據報道，Th9細胞在一些自身免疫性疾病模型中不穩定[25～26]。這些觀察結果可能歸因于炎癥環境，因為包括IFN-γ、IL-23在內的多種細胞因子可以改變Th9細胞表型或減少IL-9的產生[15，26～28]。盡管有上述發現，Lu等[18]的研究表明Th9細胞能夠在體內保留其細胞因子譜的穩定性。他們觀察到，Th9細胞過繼轉移給荷瘤小鼠后，仍然能在腫瘤引流淋巴結（LLN）中維持其IL-9和IL-10的分泌；在接受Th9細胞轉移小鼠的LLN中存在高水平的IFN-γ，其不僅來源于宿主細胞的分泌，說明過繼的Th9細胞能夠誘導宿主免疫效應細胞的活化。更重要的是，在Th9細胞轉移小鼠的肺中檢測到了IFN-γ和IL-17，而這些細胞因子在Th1細胞轉移的小鼠肺中并不存在。這些結果表明，Th9細胞不僅在腫瘤引流淋巴結中誘導效應細胞活化，而且還將它們募集到腫瘤部位以發揮它們的特異性腫瘤殺傷功能[18，29]。

4結論和前景

Th9細胞在腫瘤免疫中具有重要作用，這主要歸因于其分泌IL-9和IL-21細胞因子的能力。IL-9是一種多效性細胞因子，既具有直接的抗腫瘤作用，也可以通過增強免疫反應間接影響腫瘤的生長。IL-21同樣有利于適應性抗癌免疫的激活。盡管越來越多的證據支持Th9細胞與腫瘤免疫的潛在相關性，尤其是在過繼性細胞治療策略的情況下，但仍不能完全解釋導致這種特定輔助性T細胞亞群產生和擴展的生理條件是什么[10，30]。相信通過進一步的研究將會為腫瘤的免疫治療帶來新的思路。

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（收稿日期：2018-06-08修回日期：2018-07-11）

（編輯：梁明佩）