T淋巴細胞亞群與慢性阻塞性肺疾病關系的研究進展

潘新梅 羅維貴 曾叔兵

1右江民族醫學院研究生學院，百色533000；2右江民族醫學院附屬醫院呼吸內科，百色533000

在機體內，存在著不同發育階段的T 淋巴細胞，機體免疫動態平衡的維持有賴于各種T 細胞亞群分泌的細胞因子及其信號通路的相互作用，外周血的各種T 細胞亞群的數值及比值是反映機體免疫狀態的重要指標。COPD 是以持續性氣流受限為特征的可以預防和治療的疾病，其氣流受限多呈進行性發展[1-2]，COPD 是一項重要的公共衛生挑戰，目前是世界上第三大主要死因，2012年在全球范圍內約有300萬人因COPD 或其并發癥而死亡。越來越多的研究證實，T 淋巴細胞及其細胞因子參與了COPD 的發生、發展、轉歸，T 淋巴細胞及其細胞因子在COPD 患者的氣道炎癥中扮演了重要角色。現對各T 淋巴細胞亞群參與COPD 疾病過程的相關研究進展作一綜述。

1 T淋巴細胞亞群

骨髓多功能造血干細胞分化成淋巴樣祖細胞，由血液循環進入胸腺并接受特異性抗原刺激發育為成熟T 細胞。初始Th0細胞受到抗原刺激而活化并分化為Th1、Th2、Th17、調節性T 細胞 (regulator y T cells，Tregs)等功能不同的亞群效應細胞，CD4+T 細胞被認為可以幫助抗體的合成，其主要功能是增強吞噬細胞介導的抗感染作用，因此被認為是輔助T 細胞，并且細胞之間可以在某些條件下相互轉化，維持機體免疫平衡。

1.1 Th1細胞 細胞分化方向由多種因素決定，但決定因素是在抗原刺激時細胞所處的細胞因子環境。Th1細胞的產物干擾素γ (interferon-γ，IFN-γ)可作為自分泌生長因子，進一步促進細胞的增殖，形成正反饋系統。自然殺傷細胞產生的IFN-γ以及抗原遞呈細胞產生的IL-27信號轉導與轉錄激活因子1 (signal transducer and activator of transcription 1，STAT1)，被激活的STAT1與T 細胞抗原受體信號誘導轉錄因子，促進了細胞分泌IFN-γ，抗原遞呈細胞產生的IL-12激活STAT1、STAT4和STAT5共同促進了Th1細胞的分化[3-4]。Th1細胞對機體細胞內病毒、細菌感染產生明顯免疫效應，既可以輔助活化B 細胞產生抗體增強體液免疫應答，又能輔助T 淋巴細胞產生細胞免疫應答增強細胞免疫能力。Th1細胞可以分泌IL-2、IL-8、IFN-γ、腫瘤壞死因子α等細胞因子，在抗纖維化、抗增殖及免疫調節中發揮重要作用[5-6]。

1.2 Th2細胞 Th2細胞是主要參與體液免疫，抵御細胞外抗原并參加變態反應應答的CD4+T 細胞的另一個亞系，可分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-13等多種細胞因子，IL-4為其代表因子。在不同條件下，誘導Th2細胞分化的途徑不同，IL-4/STAT6信號被認為是2 型反應的關鍵效應的必要條件，如嗜酸粒細胞的最佳誘導和遷移，以及B細胞類的轉換和Ig E的產生[7]。人體存在負反饋調節維持免疫系統Th1/Th2的平衡，IFN-γ 可負向調節Th2，IL-4、IL-5可負向調節Th1，以維持機體正常的免疫功能[8]。現已證實，氣道2型細胞因子活性的增加是哮喘的生物學機制，而使用糖皮質激素治療可以有效減少2型氣道炎癥[9]。

1.3 Th17細胞 Th17是一類CD4+類效應T 細胞。因產生高水平的IL-17 被命名為Th17 細胞。還可分泌IL-23、IL-6和腫瘤壞死因子α等多種炎癥因子。在樹突狀細胞、單核細胞等抗原呈遞細胞作用下，IL-6協同低濃度的轉化生長因子β (transfor ming gr owth factor-β，TGF-β)，激活雙面非受體型酪氨酸 (Janus kinase-1，JAK1)，進而招募STAT3，活化的JAK1/STAT3 通路激活轉錄因子維甲酸相關孤核受體γt(retinoid acid-related or phanreceptorγt，RORγt)，并促使Th17細胞分泌IL-21[10]。在IL-6和IL-21協同作用下，產生IL-23 R、RORα和RORγt，使CD4+T細胞向Th17 細胞方向分化[11]。多項研究[12-14]認為Th17細胞及細胞因子在多種肺部疾病如急性肺損傷、支氣管哮喘、肺纖維化等發揮重要作用。

1.4 Tregs Tregs數量在T 淋巴細胞占比不高，但因具有負向免疫調節功能，在調節自身免疫穩態方面作用顯著。目前研究[15]認為，調控Tregs的分化主要涉及3條通路：(1)CD28分子傳遞的信號通路；(2)磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信號通路；(3)mTOR 調節Tregs的分化。轉錄因子 (forkheadbox p3，Foxp3)屬于叉翼螺旋家族，是Tregs最具特異性的標志物和調節轉錄因子，Foxp3基因的遺傳突變往往伴隨著功能Tregs缺失，表明Tregs的發育、分化、生物學功能依賴于Foxp3的正常表達[16]。Tregs不僅能抑制炎癥促進組織修復，還能控制免疫反應，Tregs具有細胞毒能力，可以抑制多種細胞增殖如抗原遞呈細胞、自然殺傷細胞等，也可直接與各種免疫細胞直接接觸然后通過分泌顆粒酶B和穿孔素直接將其溶解，維持機體正常的免疫耐受功能[17]。

2 T淋巴細胞亞群與COPD

2.1 Th1細胞與COPD COPD 被證實是受到免疫驅動的一種疾病，但具體機制尚未明確，既往認為哮喘的發病與Th1細胞密切相關，但隨著研究的深入發現，COPD 與Th1細胞也有一定程度的聯系。Th1細胞可以分泌IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-12、IL-13、TNF-β等，其中主要炎癥介質是IFN-γ，引起機體炎癥浸潤及組織病理形態的改變，最終導致疾病的發生、發展[18-19]。眾所周知，香煙煙霧中的IFN-γ驅動的炎癥是COPD 免疫病理的主要誘因，IFN-γ主要由巨噬細胞和Th1細胞釋放，它通過使巨噬細胞和T細胞偏向1 型反應而在促進炎癥和組織損傷中起關鍵作用[20]。與健康對照組相比，COPD 患者外周血中IFN-γ是明顯增多的，Th1細胞分泌的IFN-γ可以誘導COPD 患者體內基質金屬蛋白酶12 (matrix met alloproteinase-12，MMP-12)和MMP-9的產生和釋放，MMP 可降解肺實質內細胞外基質纖維蛋白、糖蛋白、黏蛋白等成分、基底膜的蛋白成分，并抑制α胰蛋白酶，使肺泡無效腔擴大，肺組織失去彈力，進而形成肺氣腫，同時MMP-9 可引起炎癥細胞的趨化反應，使大量炎癥細胞聚集于血管壁，釋放炎性因子，更加重氣道局部的炎癥反應，引起組織細胞浸潤和組織破壞，從而降低患者的肺功能[21]。血管炎癥和血管重塑是COPD 的重要病理特征，肺動脈平滑肌細胞是肺血管重塑的主要影響因素，脂多糖增強了Toll樣受體4的表達，引起IFN-γ量的增加，進一步引起肺動脈平滑肌細胞的細胞表型轉變，會引起炎癥細胞聚集和炎癥級聯反應的擴增，并促進肺動脈平滑肌細胞的增殖和遷移，成纖維細胞的分化，并最終促進肺血管重塑[22]。與之相反的是，IFN-γ也表現出積極效果，高水平的IFN-γ可通過誘導巨噬細胞中的TGF-β減輕組織損傷，它通過激活吞噬作用并增強抗原呈遞和一氧化氮的產生來誘導細菌清除，這是疾病惡化期間的重要防御機制[23]，故COPD 中IFN-γ的精確調節對于解決感染而不引起過度的炎癥反應至關重要[24]。IL-2具有多種生物學功能，它能啟動和激活早期肺特異先天性免疫和隨后的抗原特異性適應性免疫，可以誘導Th1細胞、自然殺傷細胞增殖分化，增強細胞毒性和細胞毒性介質的表達以及細胞因子釋放，特別是促進IFN-γ的產生，使炎癥加劇[25]。

2.2 Th2細胞與COPD Th2細胞以分泌抗炎細胞因子為主，可分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10 及IL-13 多種細胞因子而發揮抗炎作用，對維持機體的平衡穩態至關重要。Jiang等[26]實驗發現，與穩定COPD 組或健康對照組相比，AECOPD 組外周血中的Th2 細胞顯著增加，同時Th2 細胞相關的細胞因子也顯著增加，可能原因是Th2細胞反應增強時一方面會減弱機體對感染因子的保護防御機制，另一方面能夠刺激炎性反應的增強，引起患者癥狀加重[27]。吸煙被認為是引起COPD 最重要的原因，但是近年來發現生物煙霧暴露同樣會增加COPD 的患病風險[28]，吸煙和暴露于生物煙霧都會誘導促炎性介質的釋放和T 輔助細胞的激活，暴露于生物煙霧的COPD 患者外周血中的IL-4血清濃度高于吸煙的COPD 患者的IL-4血清濃度，IL-4誘導B細胞類別轉換為Ig E，該抗體的水平與支氣管高反應性相關，檢測COPD 患者血清中的Ig E濃度亦相應升高[29]。人們普遍認為哮喘主要是Th2 細胞介導的炎癥性疾病，Ig E介導的對常見變應原的敏感性與哮喘的發病機制密切相關，但COPD 的患者中也檢測到了對過敏原的Ig E 依賴的致敏作用，并且比非過敏性哮喘患者或對照組的致敏率更高，由此可以大膽推斷Th2參與了過敏原誘發COPD 患者急性發作的過程[30]。吸入重組IL-4已顯示可以誘導氣道高反應性和氣道嗜酸粒細胞聚集，可以證實部分COPD 患者中存在2型驅動的嗜酸粒細胞炎癥，為該細胞因子在COPD 的病理生理中發揮重要作用提供了證據[19，31]。可以認為，Th2細胞在COPD 的發生中扮演著雙重角色，一是起抗炎作用，二是參與了COPD 患者氣道高反應的形成，平衡這兩種的關系可能使COPD 患者從中獲益。

2.3 Th17細胞與COPD Th17 細胞作為主要參與者之一，Th17細胞可分泌IL-17、IL-21、IL-23多種細胞因子，其中IL-17是COPD 發生、發展的重要炎癥因子[32]。在動物模型中觀察到，COPD 小鼠體內Th17 細胞數量以及IL-17是增加的，COPD 患者外周血及支氣管肺泡灌洗液、支氣管黏膜中Th17細胞、IL-17同樣也是增多的，并且在急性加重期增高更為明顯，與氣流受限呈正相關[33]。高水平Th17細胞環境會增強氣道上皮細胞對病毒和細菌感染的促炎性細胞因子反應，使促炎細胞因子mRNA 的表達增強，會導致病毒誘導的AECOPD 中的炎癥加劇[34]。中性粒細胞在COPD 患者氣道中廣泛聚集，中性粒細胞向炎癥區域的遷移可能主要由Th17 細胞相關的細胞因子介導，因為[35]已經證明IL-17 A、IL-17F和IL-22可誘導氣道上皮細胞分泌CXCL8、CXCL5、粒細胞集落刺激因子和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子，增殖募集中性粒細胞。另有研究發現，IL-17通過刺激IL-6、IL-8及MMP-2等炎性因子促進氣道黏液分泌增多和氣道重塑，從而促進了氣道狹窄的發生、發展，加重COPD 患者癥狀[36-37]，使用IL-17 受體阻斷劑可以抑制COPD 患者的氣道炎癥，減輕患者癥狀，這可能成為治療COPD 的新方法。COPD 部分患者存在明顯營養不良、低體質量，可能原因是IL-17 通過抑制脂肪原轉錄因子、脂肪因子和參與脂質和葡萄糖代謝的分子的表達，作用于前脂肪細胞并抑制脂肪細胞分化，同時還作用于分化的脂肪細胞，降低了脂肪和葡萄糖的攝取，導致了COPD 患者營養不良的發生[38]。Th17細胞其他相關細胞因子也參與了COPD 各種并發癥的發生，如IL-6是促進Th17細胞分化的促炎性細胞因子，已有研究表明IL-6參與了肺動脈高壓的發生、發展，而COPD 伴肺動脈高壓患者表現出更為活躍的Th17反應，可以認為Th17細胞在肺動脈高壓也起著某種作用[14]。故抑制Th17細胞功能可能降低COPD 患者營養不良、肺動脈高壓、肺源性心臟病的發生率。

2.4 Tregs與COPD Tregs是具有免疫抑制功能和參與免疫炎癥反應并有特定生物標記Foxp3的CD4+T 細胞的一個亞類，在COPD 患者的氣道中，Tregs的功能是作為分泌抗炎因子并募集其他抗炎細胞而存在[39]。TGF-β參與Tregs的分化和擴增，在維持免疫穩態方面起著免疫調節作用，在COPD 中也具有保護作用[40]。Tregs能夠高水平表達IL-2受體，該受體能夠與效應T 細胞競爭性的結合IL-2，從而抑制IL-2對其他T 細胞的刺激增殖作用，削弱T 細胞免疫應答功能從而抑制炎癥反應，使COPD 患者免疫功能下降，容易合并感染，導致病情加重[41-42]。COPD的免疫發病機制與主要由Tregs介導的局部調節機制的失效有關，COPD 患者全身瘦素 (一種脂肪組織來源的促炎分子)增加，在高濃度瘦素會損害T 細胞參與糖酵解和生成Tregs的能力，糖酵解的損傷導致免疫反應失衡，導致自身免疫耐受喪失，這使炎癥的效應T 細胞過度激活，從而導致肺功能的進行性下降[43-44]。Tregs在抑制免疫反應和減輕肺部炎癥中起積極作用[45]，香煙煙霧誘導的COPD模型中Foxp3和TGF-β1的水平更高，表明Tregs的增加具有減輕外源性肺部感染和內源性氣道炎癥的作用，但是肺部炎癥反應加劇表明Tregs的免疫抑制作用不能抑制炎癥，表明Tregs不足[46]。而另一項臨床研究[38]顯示，中重度COPD 患者血清中與IL-17 A 和IL-22相關的Th17細胞因子較高，而Foxp3表達較低。Tregs增高表達可以介導腫瘤的免疫逃逸，促進腫瘤的進展，在肺癌中也是同樣的作用，COPD 患者的非小細胞肺癌患病風險增加了2～4倍，并且找到可能是導致COPD 向非小細胞肺癌發展的關鍵mi RNA[47]，并且，Foxp3 Tregs在腫瘤基質浸潤是非小細胞肺癌進展的早期事件，當腫瘤的浸潤淋巴細胞高表達Foxp3時，預后更差[48-49]。故維持Tregs的正常功能可能成為治療COPD 的重要方向。

3 小結

總之，Th1細胞釋放炎性因子IFN-γ、IL-2 等使大量巨噬細胞聚集于氣道和肺部，并釋放MMP-2、MMP-9、MMP-12、組織蛋白酶K、組織蛋白酶L、組織蛋白酶S破壞肺實質、間質，導致肺氣腫，使患者肺功能產生不可逆的下降。Th17細胞分泌的IL-17使大量中性粒細胞在肺部聚集，中性粒細胞分泌的彈性蛋白酶、組織蛋白酶G、蛋白酶、基質金屬蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶使氣道重塑，加重了氣道的狹窄，也能加重COPD 患者營養不良、肺動脈高壓的發生，使患者活動耐力下降。Th2 細胞、Tregs在COPD 的發生、發展中與Th1 和Th2 細胞起著相反作用，主要分泌抗炎因子起到抗炎作用，但當抗炎作用過度增強就會導致機體對微生物的防御作用減弱，也可能發生免疫逃逸，促使肺癌的發生。但目前研究仍存在爭議，多數研究發現Th1、Th2細胞數量是增多的、功能是增強的，但少數研究中，Th1、Th2 細胞數量在COPD 患者的血清和肺部表現不同，具體原因尚不明確。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突