3型固有淋巴細(xì)胞在炎癥性腸病中的研究進(jìn)展

任夢婷 季 峰

炎癥性腸病(IBD)是一種慢性非特異性腸道炎性疾病，包括克羅恩病(CD)和潰瘍性結(jié)腸炎(UC)。近年來中國IBD的發(fā)病率和患病率均呈上升趨勢。目前IBD的病因和發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，治療效果也不理想。固有淋巴細(xì)胞(ILC)是近年來發(fā)現(xiàn)的固有免疫細(xì)胞，在炎性反應(yīng)、免疫防御和組織修復(fù)中起著重要作用[1]。ILC可分為ILC1、ILC2、ILC3和調(diào)節(jié)性固有淋巴細(xì)胞(ILCreg)4個亞群，其中ILC3在正常腸黏膜中分布較豐富。研究表明ILC尤其是ILC3在維持腸道穩(wěn)態(tài)及IBD的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，調(diào)節(jié)ILC3的數(shù)量和功能可能可以延緩IBD的病程[2-3]。本文就ILC3在維持腸道穩(wěn)態(tài)及IBD發(fā)病中的作用作一綜述。

1 ILC的亞群和功能

1.1 ILC概述

ILC來源于共同淋巴樣祖細(xì)胞(CLP)，屬于淋巴細(xì)胞譜系且具有典型的淋巴細(xì)胞形態(tài)，因其細(xì)胞表面缺乏抗原特異性識別受體而高表達(dá)細(xì)胞因子受體如白細(xì)胞介素-7受體α鏈(IL-7Rα)等，故不能直接介導(dǎo)特異性免疫反應(yīng)[4]。ILC主要存在于黏膜組織，在腸、肺、肝、子宮、胸腺、皮膚和扁桃體等臟器中均有分布[5]，是抵御感染的首道防線。根據(jù)ILC表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子及分泌的細(xì)胞因子，其可分為ILC1、ILC2、ILC3和ILCreg這4個亞群，分別與輔助性T細(xì)胞1(Th1)、Th2、Th17和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)互為“鏡像細(xì)胞”[1]。ILC1包括自然殺傷(NK)細(xì)胞，可表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子T-bet并在白細(xì)胞介素-12(IL-12)和IL-18的作用下分泌標(biāo)志性Th1型細(xì)胞因子干擾素-γ(IFN-γ)，在對抗細(xì)胞內(nèi)感染和腫瘤監(jiān)測方面有著重要作用。ILC2的發(fā)育依賴轉(zhuǎn)錄因子GATA3，可在IL-25和IL-33的刺激下分泌Th2型細(xì)胞因子IL-5和IL-13，起到抵御寄生蟲感染的作用。ILC3的發(fā)育和功能依賴轉(zhuǎn)錄因子視黃酸相關(guān)孤兒受體γt(RORγt)，其受到IL-23和IL-1β作用后可分泌Th17型細(xì)胞因子IL-17和Th22型細(xì)胞因子IL-22。ILCreg是由Wang等[6]發(fā)現(xiàn)和定義的，其主要分布于腸道，可表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子Id3和Sox4，并可通過分泌細(xì)胞因子IL-10和轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)以緩解腸道炎性反應(yīng)。

1.2 ILC3的特征、功能和亞群

ILC3主要分布于腸黏膜固有層，以表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子RORγt和表面標(biāo)志物CD117(c-kit)為特征，在腸道穩(wěn)態(tài)和炎性反應(yīng)中起著重要作用[7]。廣義的ILC3包括淋巴組織誘導(dǎo)細(xì)胞(LTi)，LTi在胚胎發(fā)生過程中促進(jìn)次級淋巴組織(如腸道派爾集合淋巴結(jié))的形成，出生后則通過分泌IL-17和IL-22等細(xì)胞因子以抵御消化道病原體的入侵[8]。狹義的ILC3則根據(jù)是否表達(dá)自然細(xì)胞毒性受體(NCR，在人類中為Nkp44，在小鼠中為Nkp46)分為NCR+ILC3和NCR-ILC3。NCR+ILC3數(shù)量較多，在生理狀態(tài)下約占腸道ILC的70%，其主要分泌IL-22而幾乎不分泌IL-17，而NCR-ILC3則主要分泌IL-17并且僅占腸道ILC的15%。此外，ILC3在不同環(huán)境因素影響下可表現(xiàn)出一定程度的可塑性，如NCR-ILC3可在IL-1β和IL-23共同作用下轉(zhuǎn)化為NCR+ILC3[9]，NCR+ILC3可在IL-12、IL-18和IL-15作用下向ILC1轉(zhuǎn)化并分泌IFN-γ[10]。

2 ILC3在維持腸道穩(wěn)態(tài)中的作用

腸道穩(wěn)態(tài)是機(jī)體腸道黏膜免疫屏障與腸道菌群、營養(yǎng)代謝物質(zhì)相互作用形成的動態(tài)平衡狀態(tài)。作為在生理狀態(tài)下腸黏膜組織中分布較豐富的ILC亞群，ILC3主要通過分泌IL-22、IL-17、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)等細(xì)胞因子來對抗致病菌感染，誘導(dǎo)機(jī)體對共生菌群及食物抗原的免疫耐受，以及促進(jìn)腸黏膜損傷修復(fù)，從而維持腸道穩(wěn)態(tài)。

2.1 通過分泌IL-22維持穩(wěn)態(tài)

IL-22屬于IL-10家族，主要由NCR+ILC3分泌，在穩(wěn)態(tài)下可被黏附于腸上皮的共生菌群(如黏附性侵襲性大腸桿菌和分節(jié)絲狀菌)誘導(dǎo)產(chǎn)生，是維持腸道穩(wěn)態(tài)的重要細(xì)胞因子[11-12]。IL-22可作用于腸上皮細(xì)胞(IEC)的異二聚體受體IL-22R1、IL-10R2，激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)和核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域2(NOD2)信號通路，使其分泌Muc1、Muc3、Muc10和Muc13等黏蛋白及RegⅢβ、RegⅢγ等抗菌肽以對抗致病菌[13]。促進(jìn)IEC的巖藻糖基化是維持腸道穩(wěn)態(tài)的另一機(jī)制，此過程由巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶2(Fut2)催化，而由ILC3產(chǎn)生的IL-22和淋巴毒素可上調(diào)IEC中Fut2的表達(dá)水平，從而促進(jìn)巖藻糖基化的發(fā)生，有利于維持腸道穩(wěn)態(tài)[14]。此外，ILC3可通過分泌IL-22促進(jìn)IEC的增殖，增強(qiáng)腸道黏膜修復(fù)，以及減輕腸道干細(xì)胞的DNA損傷來維護(hù)腸道屏障功能[15-18]。

2.2 通過分泌IL-17、GM-CSF和細(xì)胞間直接作用維持穩(wěn)態(tài)

IL-17主要由NCR-ILC3產(chǎn)生，可通過誘導(dǎo)上皮和內(nèi)皮細(xì)胞分泌趨化因子以招募中性粒細(xì)胞，后者可產(chǎn)生活性氧和α-防御素以增強(qiáng)腸道屏障作用，從而抵御病原體的入侵[19]。ILC3還可通過分泌GM-CSF作用于單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)以介導(dǎo)腸道Treg的平衡，進(jìn)而誘導(dǎo)機(jī)體對共生菌群和食物抗原的免疫耐受，具體機(jī)制是巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞在腸道抗原作用下分泌IL-1β，后者作用于ILC3促使其產(chǎn)生GM-CSF。GM-CSF可反饋作用于巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞并使其分泌維甲酸和IL-10，從而促進(jìn)Treg增殖，發(fā)揮免疫抑制作用[20]。除了分泌上述細(xì)胞因子外，Hepworth等[21]報道ILC3可通過表達(dá)主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ(MHCⅡ)來誘導(dǎo)共生細(xì)菌特異性CD4+T細(xì)胞的凋亡，從而維持腸道穩(wěn)態(tài)。綜上所述，ILC3可通過細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)和細(xì)胞間直接作用與腸道中其他免疫細(xì)胞、非造血細(xì)胞和腸道菌群形成動態(tài)平衡，從而維持腸道穩(wěn)態(tài)，具體機(jī)制需深入研究揭示。

3 ILC3在IBD中的作用

目前已知IBD的發(fā)生、發(fā)展與遺傳、環(huán)境、腸道屏障及免疫等因素相關(guān)，但具體機(jī)制尚未完全明確[22]。早期有關(guān)IBD免疫反應(yīng)機(jī)制的研究熱點(diǎn)在于異常適應(yīng)性T細(xì)胞反應(yīng)在IBD發(fā)生、發(fā)展中的作用，CD由Th1型免疫反應(yīng)介導(dǎo)，而UC則由Th2型免疫反應(yīng)介導(dǎo)[23]。近年來ILC3及其在IBD中的作用引起了廣泛關(guān)注。在病理狀態(tài)下，ILC3數(shù)量或功能的異常，以及NCR+ILC3向ILC1的轉(zhuǎn)化可引起IL-17、IL-22和IFN-γ的過度分泌，從而促進(jìn)IBD的發(fā)展及惡變。

3.1 通過分泌IL-17促進(jìn)腸道炎性反應(yīng)

IBD小鼠模型和臨床研究均表明，NCR-ILC3可通過分泌IL-17促進(jìn)腸道炎性反應(yīng)。Buonocore等[24]的研究發(fā)現(xiàn)，免疫缺陷小鼠長期感染肝螺桿菌會導(dǎo)致RORγt+ILC3介導(dǎo)的腸道炎性反應(yīng)，具體機(jī)制是在IL-23的作用下，ILC3分泌高水平的IL-17和IFN-γ，從而加重T細(xì)胞非依賴性的炎性反應(yīng)。另有研究發(fā)現(xiàn)，由IL-23、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和IL-6誘導(dǎo)ILC3分泌的病原性IL-17在自發(fā)性結(jié)腸炎模型T-bet-/-Rag2-/-(TRUC)小鼠結(jié)腸炎的發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用[25]。此外，由全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)確定的與IBD有關(guān)的易感位點(diǎn)中，許多位點(diǎn)與IL-23/IL-17通路失調(diào)導(dǎo)致的異常免疫反應(yīng)相關(guān)[26]。CD患者的回腸和結(jié)腸炎性黏膜中，分泌IL-17的NCR-ILC3數(shù)量顯著增加，提示其可能促進(jìn)了CD的發(fā)生、發(fā)展[23]。IL-17可作用于基質(zhì)細(xì)胞、上皮細(xì)胞和髓樣細(xì)胞，促使其分泌大量促炎因子(IL-1β、IL-6和TNF)和趨化因子，以招募中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞[5]。游走的中性粒細(xì)胞會破壞細(xì)胞間連接從而損傷腸道屏障，加重腸道炎性反應(yīng)。然而，一項隨機(jī)雙盲多中心Ⅱ期臨床研究顯示，IL-17A單抗Secukinumab會加重CD患者的病情[27]，由此推測ILC3可能并不是直接通過分泌IL-17以促進(jìn)腸道炎性反應(yīng)的。

3.2 通過分泌IL-22對腸道炎性反應(yīng)產(chǎn)生影響

分泌IL-22的NCR+ILC3在腸道炎性反應(yīng)中的作用具有一定爭議性。兩項研究結(jié)果均顯示，在CD患者腸道炎性組織中，分泌IL-22的NCR+ILC3比例顯著降低，并且這一現(xiàn)象與患者疾病嚴(yán)重程度相關(guān)，提示ILC3及其分泌的IL-22在CD的發(fā)生、發(fā)展中可能具有保護(hù)作用[28-29]。Castellanos等[30]的研究發(fā)現(xiàn)，腸道CX3CR1+單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的腫瘤壞死因子配體相關(guān)分子-1A(TL-1A)可誘導(dǎo)ILC3釋放IL-22，從而緩解急性結(jié)腸炎。與此相似，Mielke等[31]的研究顯示，NCR+ILC3可通過分泌IL-22緩解葡聚糖硫酸鈉(DSS)或檸檬酸桿菌誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎。缺乏ILC3的小鼠更易感染檸檬酸桿菌[32-33]。此外，ILC3還可通過分泌IL-22限制共生菌群尤其是產(chǎn)堿桿菌的播散，從而緩解機(jī)會性感染所致的CD癥狀[34]。然而，有研究顯示輕、中度CD或UC患者的結(jié)腸組織中分泌IL-22的NCR+ILC3增加，提示ILC3可能通過分泌IL-22加重腸道炎性反應(yīng)[35]。Eken等[36]的研究發(fā)現(xiàn)，在anti-CD40抗體誘導(dǎo)的先天性結(jié)腸炎小鼠中，ILC3可通過分泌IL-22促進(jìn)結(jié)腸炎的發(fā)生、發(fā)展。另有研究表明Treg可通過下調(diào)CX3CR1+單核巨噬細(xì)胞IL-1β和IL-23的分泌以抑制ILC3產(chǎn)生IL-22，從而減輕結(jié)腸炎性反應(yīng)[37]。因此，分泌IL-22的NCR+ILC3在腸道中的作用是多面性的，不能單純地將其認(rèn)定為保護(hù)性或致病性。

3.3 通過分泌IL-22對IBD惡變產(chǎn)生影響

雖然IBD惡變僅占所有結(jié)腸癌病例病因的2%左右，卻是IBD患者的主要死因。ILC3及其分泌的IL-22可促進(jìn)結(jié)腸慢性炎性反應(yīng)發(fā)展為結(jié)腸癌。Kirchberger等[38]用肝螺桿菌誘導(dǎo)小鼠結(jié)直腸癌模型，發(fā)現(xiàn)腸道Thy1+NCR-ILC3通過分泌IL-17和IL-22促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。人結(jié)直腸癌組織中的IL-22水平與腫瘤分期呈正相關(guān)，提示IL-22可能促進(jìn)結(jié)腸癌的發(fā)生、發(fā)展，其具體機(jī)制涉及STAT3的激活及下游抗凋亡基因和促增殖基因的表達(dá)上調(diào)。此外，Huber等[39]發(fā)現(xiàn)作為IL-22的重要調(diào)節(jié)蛋白，IL-22結(jié)合蛋白(IL-22BP)缺陷的小鼠易發(fā)生結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)腸癌。越來越多的證據(jù)表明，化學(xué)治療可顯著改變腸道菌群，而腸道菌群可調(diào)節(jié)ILC的數(shù)量和功能。此外，有研究表明結(jié)直腸癌患者的血清IL-22水平與化學(xué)治療耐藥性相關(guān)，提示ILC3的激活可能參與了腫瘤化學(xué)治療耐藥[40]。

3.4 通過分泌IFN-γ促進(jìn)腸道炎性反應(yīng)

在CD患者腸黏膜炎性組織中，分泌IL-22的NCR+ILC3顯著減少(從70%降至20%)，而分泌IFN-γ的ILC1卻顯著增多(從10%升至40%)[28]，提示ILC3與ILC1的比例失調(diào)可能促進(jìn)了CD的發(fā)生、發(fā)展。IFN-γ水平在IBD患者和小鼠模型中均高度上調(diào)，其可通過降低細(xì)胞緊密連接的完整性、激活巨噬細(xì)胞和招募大量白細(xì)胞浸潤從而加劇腸道炎性反應(yīng)[41]。NCR+ILC3與CD127+ILC1之間的轉(zhuǎn)化在不同微環(huán)境下是可逆的，在IL-12、IL-18和IL-15作用下，ILC3中RORγt表達(dá)水平降低，而T-bet表達(dá)水平升高并使其失去分泌IL-22的功能，繼而轉(zhuǎn)化為分泌IFN-γ的ex-ILC3[10]，而ILC1可在IL-23、IL-1β和維甲酸的作用下向ILC3轉(zhuǎn)化[42]。

4 ILC在IBD治療中的應(yīng)用

目前IBD的內(nèi)科治療包括氨基水楊酸制劑、免疫抑制劑、激素和生物制劑等，但這些藥物的療效不理想且不良反應(yīng)較多。近年來已知ILC與IBD的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)，并有望成為新的治療靶點(diǎn)。轉(zhuǎn)錄因子RORγt對ILC3的發(fā)育至關(guān)重要，Withers等[7]的研究發(fā)現(xiàn)RORγt抑制劑GSK805可顯著減輕檸檬酸桿菌誘導(dǎo)的急性結(jié)腸炎小鼠的Th17型炎性反應(yīng)，而ILC3的數(shù)量不受影響。對CD患者應(yīng)用GSK805也能降低腸道促炎性Th17細(xì)胞和Th22細(xì)胞的比例，但不改變ILC3的比例。一些已在臨床上應(yīng)用的靶向細(xì)胞因子[如IL-1、IL-2、IL-6、IL-12、IL-23、胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素(TSLP)]及其受體的藥物能影響ILC的發(fā)育和功能。靶向α4β7和MAdCAM-1可影響ILC的遷移，而靶向TNF、IL-17及其受體則會對ILC的功能產(chǎn)生影響[43]。此外，靶向ILC3/ILC1可塑性相關(guān)的細(xì)胞因子，促進(jìn)ILC1向ILC3的轉(zhuǎn)化也是一種潛在的IBD治療方法[42]。由于腸道菌群和食物會影響ILC的數(shù)量和功能，因此調(diào)整腸道菌群和飲食也可作為增強(qiáng)保護(hù)性ILC反應(yīng)，限制病理性ILC反應(yīng)的有效策略。

5 總結(jié)和展望

越來越多的研究表明ILC3在IBD尤其是CD中起著重要作用。在生理條件下，ILC3可通過分泌適量的IL-22、IL-17和GM-CSF以維持腸黏膜的微環(huán)境穩(wěn)態(tài)，保護(hù)腸上皮細(xì)胞免受微生物侵襲。而在病理條件下，ILC3數(shù)量或功能的異常，以及向ILC1的轉(zhuǎn)化會引起IL-17、IL-22和IFN-γ等細(xì)胞因子的過度分泌，進(jìn)而促進(jìn)IBD的發(fā)生、發(fā)展。靶向治療作用于ILC3及相關(guān)的細(xì)胞因子有助于緩解腸道炎性反應(yīng)。然而，由于IBD動物模型的多樣性等原因，許多研究結(jié)論存在差異，ILC3在IBD中的具體作用尚待明確，同時由于ILC缺乏特異性標(biāo)志物及產(chǎn)物，目前的治療方式會對其他免疫細(xì)胞尤其是T細(xì)胞免疫反應(yīng)產(chǎn)生影響。今后需進(jìn)一步研究以闡明ILC3與IBD的關(guān)系，為IBD患者提供有效的靶向治療方法。