調節性T細胞及其細胞因子在自身免疫性疾病中的研究進展

尹創新，侯振江

(1.聯勤保障部隊第九八三醫院輸血醫學科，天津 300142；2.滄州醫學高等?？茖W校甲狀腺疾病研究所/滄州市甲狀腺疾病工程技術研究中心，河北 滄州 061001)

調節性T細胞(regulatory T cell，Treg細胞)是一類具有免疫抑制功能的T細胞亞群，具有特殊免疫調控作用，是維持機體免疫耐受的關鍵細胞，可調控CD4+T細胞、CD8+T細胞、B細胞、自然殺傷細胞和抗原呈遞細胞等的免疫應答。Treg細胞是CD4+T細胞的主要亞群之一，主要通過分泌多種抑制性細胞因子和細胞間接觸方式，抑制其他免疫細胞的增殖與活化，從而發揮免疫抑制作用[1]。Treg細胞在免疫過程中扮演重要角色，具有多種不同的調節機制，可以根據不同微環境采取不同的免疫調控策略，叉頭框蛋白P3(forkhead box protein P3，FoxP3)持續表達可促進Treg細胞分化并提高免疫抑制能力[2]。自身免疫性疾病(autoimmune diseases，AID)是環境、遺傳和免疫等因素相互作用所致的多基因遺傳性疾病，如系統性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)、類風濕關節炎(rheumatoid arthritis，RA)、自身免疫性甲狀腺疾病(autoimmune thyroid diseases，AITD)等。研究證實，Treg細胞及其細胞因子和轉錄因子與機體免疫穩態的維持和AID的發生發展密切相關，Treg細胞數量減少或功能缺陷影響機體的免疫狀態，引起自身免疫耐受紊亂，導致AID發生[3]。因此，Treg細胞及其細胞因子和轉錄因子成為AID發生、轉歸和治療的熱點。現就Treg細胞及其細胞因子和轉錄因子在AID中的研究進展進行綜述，以了解Treg細胞及其細胞因子在AID發病中的作用，以進一步揭示AID的發病機制，為AID的診療和預防開辟新途徑。

1 Treg細胞分化與調節

1.1Treg細胞的分類 Treg細胞主要包括天然Treg細胞和誘導Treg細胞兩大類，其主要功能是抑制其他T細胞的活化，發揮免疫調節和誘導免疫耐受的作用。根據Treg細胞的功能和分泌細胞因子的種類進一步分為輔助性T細胞(helper T cell，Th細胞)1、Th2、Th17和Treg四個亞群，其亞群的分化取決于微環境中細胞因子和轉錄因子的種類及水平[3]。Treg細胞通過分泌的抑制性細胞因子和細胞間的接觸，調節CD4+T細胞的分化與增殖，是細胞免疫穩定和自身免疫耐受的關鍵因素，在維持機體免疫穩定和預防自身免疫反應等方面具有重要的作用。

1.2Treg細胞的分化與調節 Th17和Treg細胞起源于同一類CD4+T細胞，先由Th0分化為中間細胞，其后的分化方向主要取決于環境中不同的細胞因子。轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)可誘導T細胞轉化為Treg細胞，導致白細胞介素(interleukin，IL)-6向Treg細胞分化減少、向Th17分化增加。因此，IL-6決定著T細胞的分化方向。Treg細胞分泌IL-10、TGF-β等抑制性細胞因子，兩者共同誘導Treg細胞不斷分化，或通過直接的細胞接觸，抑制效應性T細胞(effector T cell，Teff細胞)的活化、增殖，發揮免疫負調控作用，維持機體的免疫平衡。Treg細胞不僅能分泌IL-10、TGF-β等細胞因子，還可上調IL-2受體的表達，通過IL-2受體與IL-2競爭性結合，對其他T細胞的增殖發揮阻斷作用，且IL-2還能使FoxP3 Treg高表達[4]。FoxP3不僅是調控Treg細胞分化和功能的特異性轉錄因子，也是目前Treg細胞最好的特異性分子標志物，在Treg細胞的分化和功能調節方面起重要作用[5]。FoxP3持續高表達是CD4+CD25+Treg細胞的典型特征，與T細胞亞群的抑制作用密切相關，因此CD4+CD25+FoxP3 Treg細胞被認為是最能代表Treg細胞的一種細胞亞群[6]，可反映CD4+CD25+Treg細胞的水平和功能。維甲酸孤兒核受體家族γt和FoxP3的表達水平在一定程度上反映了Th17和Treg細胞的活躍程度[7]，兩者平衡狀態的改變導致Th17/Treg細胞的分化偏移，參與AID的發生發展。

2 Treg細胞與AID

AID是機體免疫功能紊亂、自身抗原的免疫耐受力降低、自身抗體和免疫復合物大量產生引發的以多器官受損為特征的一大類疾病，其疾病譜廣泛，主要包括RA、SLE等，各種AID的臨床表現各異，其病因及機制尚不明確。近年來，AID患病率呈上升趨勢，嚴重影響患者的勞動能力和生活質量，已成為重要的公共衛生問題[8]。Treg細胞作為一類具有免疫抑制作用的T細胞，主要功能是抑制其他T細胞的活化，在防止AID發生等方面起重要作用。Treg細胞與AID的關系一直是免疫學領域研究的熱點。近年來，Treg細胞在RA、SLE等AID中的臨床研究廣泛開展，并取得了一定的進展。

2.1Treg細胞與RA RA是一種臨床常見的AID，主要表現為關節滑膜的慢性進行性和侵襲性炎癥，通過炎癥細胞引起骨和軟骨組織的破壞，致殘率和死亡率較高。傳統觀點認為，Th1/Th2細胞失衡是導致RA發生的關鍵因素。RA患者關節內滑膜液Th1細胞增多，并分泌γ干擾素等細胞因子，引起關節滑膜的局部慢性炎癥和基質破壞，并抑制Th2細胞表達，導致Th2細胞缺陷[9]。目前關于RA患者Treg細胞的研究結果仍有爭議。Attridge等[10]認為，多種細胞因子可影響Treg細胞的抑制功能，如Th17細胞分泌的IL-21使Teff抵抗Treg細胞的抑制作用。腫瘤壞死因子-α是影響RA患者Treg細胞功能的主要細胞因子，過多的腫瘤壞死因子-α能下調FoxP3的磷酸化水平，從而抑制Treg細胞的功能，故Treg細胞不能完全有效地抑制RA患者的炎癥反應[11]。位于基因座上游增強子區域的FoxP3甲基化紊亂及細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白4表達和功能缺失也可引起Treg細胞功能缺陷。早期RA患者滑膜、滑液和血漿IL-21水平升高，破骨細胞生成增加，滑膜組織Treg細胞數量增多，外周血Treg細胞比例減少，關節功能發生障礙。Moradi等[12]發現，RA患者滑膜液中Treg細胞比例減少，Th17細胞增多，但滑膜液中Treg細胞比例高于外周血。有研究顯示，慢性RA患者外周血Treg細胞比例和健康對照組比較差異無統計學意義[13]。Kawashiri等[14]發現，活動期RA患者Treg細胞明顯減少，且免疫抑制功能缺陷，而緩解期與健康對照組比較差異無統計學意義，故可通過外周血Treg細胞比例的改變監測RA的病情變化。

健康人Th17/Treg細胞比值降低，而RA患者明顯升高，尤其活動期升高更明顯[15]，Th17/Treg細胞比值越高，關節炎越嚴重。Meta分析也證實，外周血Treg細胞比例減少和Th17細胞比例增加與RA的發病有關，Th17/Treg細胞失衡是引起RA發病的主要原因[16]。用單抗治療RA可使患者Treg細胞比例增加，其與RA的嚴重程度呈負相關。RA患者外周血CD4+CD25+誘導Treg細胞與健康對照組無明顯差異，但關節液中CD4+CD25+Treg細胞比例明顯增多。有資料顯示，RA患者外周血Treg細胞比例減少，而Th17細胞比例增加，且血清IL-17水平升高[17-18]。Rosenzwajg等[19]報道，活動期RA患者CD4+CD25+Treg細胞比例顯著降低，IL-17和TGF-β水平高于非活動期和健康對照組，Treg細胞比例與血清IL-17水平呈負相關，而與TGF-β水平呈正相關，提示Th17/Treg細胞失衡及TGF-β參與RA的發生發展。Astry等[20]報道，RA患者外周血FoxP3降低，而IL-17顯著升高。Treg細胞與RA臨床指標的研究結果存在差異。林輝等[21]發現，CD4+CD25+FoxP3+T細胞與類風濕因子滴度、紅細胞沉降率、C反應蛋白(C-reactive protein，CRP)及其他病情活動指標均無明顯相關性，而Kawashiri等[14]則認為，CD4+CD25highCD127low/-Treg細胞與Th17/Treg細胞比值、IL-17、TGF-β等呈負相關。不同研究結果的差異可能與檢測方法、樣本納入量、患者病情嚴重程度有關。推測CD4+CD25+Treg細胞參與RA的發生發展過程。

Treg細胞比例減少或功能缺陷，引起免疫功能紊亂，釋放多種細胞因子，參與免疫應答，抵抗Treg細胞的免疫抑制作用，促進炎癥性Th17細胞增多，使Th17/Treg細胞失衡，從而導致RA的發生發展及病情變化。李智偉等[22]發現，RA患者CD4細胞明顯增加，CD8細胞則明顯降低，CD4/CD8比值顯著增高，T細胞、B細胞、自然殺傷細胞絕對值明顯低于健康對照組，而B細胞和自然殺傷細胞無明顯變化；同時，Treg細胞減少，而Th17細胞明顯升高，因此，淋巴細胞亞群改變及Treg/Th17細胞失衡參與RA的發病。項海燕等[23]報道，RA患者外周血單個核細胞中Th17細胞、Th17/Treg細胞比值和血清IL-17水平均顯著升高，Treg細胞(CD4+FoxP3+T細胞)減少，miR-498低表達，而信號轉導及轉錄激活因子(signal transduction and activator of transcription，STAT)3高表達。向野生型STAT3基因質粒的細胞內轉染miR-498 mimic/inhibitor后，STAT3基因和蛋白的表達均明顯改變，而突變型STAT3基因質粒的細胞轉染后上述指標無顯著性變化；另外，miR-498 mimic轉染CD4+T細胞后，Th17細胞顯著降低，IL-17含量減少，與pcDNA-STAT3共轉染CD4+T細胞，則Th17細胞和IL-17水平明顯升高，說明RA患者CD4+T細胞過表達miR-498，可靶向下調STAT3信使RNA(messenger RNA，mRNA)和蛋白表達，抑制Th17細胞分化和IL-17分泌[24]。

糖蛋白A為主的重復序列(glycoprotein A repetitions predominant，GARP)是潛在的TGF-β結合蛋白，與TGF-β的激活密切相關，可促進TGF-β的活化與分泌，CD25+GARP+Treg細胞較CD25+GARP-Treg細胞的免疫抑制能力更強。Liénart等[25]發現，Treg細胞能特異性表達GARP跨膜性蛋白，其中活化的CD4+Treg細胞高表達GARP，而活化的Th細胞不表達GARP。白麗杰等[26]觀察GARP活化態Treg細胞對RA的影響發現，RA患者γ干擾素和IL-17A水平、Th1/Th2指數和抗環瓜氨酸肽抗體、類風濕因子、CRP水平及紅細胞沉降率均明顯升高，GARP+Treg細胞、TGF-β1、FoxP3 mRNA和IL-4水平明顯降低，且CRP水平和紅細胞沉降率與外周血GARP+Treg細胞數量呈明顯負相關，與Th1/Th2指數呈明顯正相關，提示GARP+Treg細胞比例可能作為新的診斷RA的免疫學指標。同時TGF-β、γ干擾素顯著增加，且IL-4水平降低，說明GARP+Treg細胞可與CD4+CD25+FoxP3+Treg細胞共同調控炎癥反應中Th1/Th2細胞向Th2細胞發展，GARP+Treg細胞變化可能參與RA的發生發展，GARP+Treg細胞通過調控Th1/Th2細胞平衡向Th2細胞發展以及自身與Th17反應平衡參與RA的發病過程。

2.2Treg細胞與SLE SLE是一種常見的非器官特異性自身免疫性結締組織疾病，以產生抗雙鏈DNA為主的多種自身抗體并形成免疫復合物為特征，導致多器官損傷。絕大多數患者面頰部出現典型的蝶形或盤狀紅斑，狼瘡性腎炎是SLE最常見、最嚴重的并發癥之一，已成為終末期腎病的主要病因。SLE的發病與遺傳、環境、雌激素、感染等因素有關，但具體發病機制尚不清楚。與自體Teff細胞共同培養的SLE患者Treg細胞的抑制功能減弱，而與正常人Teff細胞共同培養Treg細胞的抑制功能不受影響，證實Treg細胞不能有效阻抑Teff細胞[27]。目前關于SLE患者Treg細胞比例及功能的研究尚有爭議，黃華等[28]認為，SLE患者血液Treg細胞比例明顯降低或功能受損。另有學者認為，SLE患者Treg細胞數量及體外抑制Teff細胞功能無異常改變，且Treg細胞與SLE發病無關，Treg細胞數量和功能與正常人群比較差異無統計學意義[27]。上述研究結果的差異可能與SLE患者的疾病期和種族差異以及藥物影響有關。Lee等[29]報道，SLE患者的CD4+CD25+Treg細胞較正常對照組下降22.1%，且抑制功能下降。另有研究發現，SLE患者CD25-FoxP3+細胞增加，體外研究證實SLE患者與健康人的Treg細胞不同，不能有效阻抑Teff細胞。

外周血Treg/Th17細胞失衡和相關細胞因子異常共同參與SLE的發病過程，并與SLE活動性相關。賈慧宇和程光慧[30]研究發現，活動期SLE患者Treg細胞和TGF-β水平低于非活動期和健康對照組，Th17細胞、Th17/Treg細胞比例和IL-6、IL-17、IL-23水平高于非活動期和健康對照組，非活動期SLE患者Treg細胞低于對照組，Th17細胞、Th17/Treg細胞比例及IL-6、IL-17、IL-23水平高于健康對照組，說明SLE患者外周血Treg細胞比例減少，Th17細胞增加，導致Treg/Th17細胞失衡和相關細胞因子的異常。姜黃素能顯著下調SLE患者Th17水平并上調Treg細胞比例。黃可可等[31]研究顯示，應用AG490免疫抑制劑阻斷STAT3信號通路可影響Th17/Treg細胞平衡，結果顯示，SLE患者Th17細胞顯著增加，而Treg細胞顯著減少，隨著AG490水平的升高，Th17/Treg細胞比值、IL-17、IL-6水平均降低，而IL-10、TGF-β水平顯著升高。Th17/Treg細胞經不同濃度AG490處理后，STAT3、維甲酸孤兒核受體家族γt mRNA水平及STAT3水平均顯著降低，而FoxP3 mRNA水平顯著增加，提示阻斷STAT3信號通路，Th17/Treg細胞平衡向Treg偏移，誘導向Treg細胞的分化，抑制向Th17細胞的分化，從而調控Th17/Treg細胞平衡及維甲酸孤兒核受體家族γt、FoxP3水平。

Th17/Treg細胞參與SLE的發生發展過程，Th17/Treg細胞可作為判斷SLE疾病活動和病情評價的可靠指標。胡偉等[32]發現，SLE患者外周血Th17和Treg細胞比例均明顯升高，與CRP水平呈顯著正相關，Th17細胞數量與疾病活動性評分呈顯著負相關，但SLE患者Th1和Th2細胞水平及Th1/Th2和Th17/Treg細胞與健康對照組比較差異無統計學意義。郝慧琴等[33]報道，SLE患者Th17細胞比例和血清IL-17水平均顯著升高，且活動期顯著高于非活動期，而Treg細胞比例顯著減少，活動期顯著低于非活動期，活動期Th17/Treg細胞顯著高于非活動期和健康對照組，而SLE活動期、非活動期TGF-β水平與對照組比較差異均無統計學意義。因此，Treg/Th17細胞失衡在SLE發病中起重要作用，通過藥物或免疫抑制劑上調Treg細胞和下調Th17細胞將為SLE的發病和免疫學機制的研究及治療提供新思路。

2.3Treg細胞與炎性腸病(inflammatory bowel disease，IBD) IBD是一種非特異性結腸炎癥，包括克羅恩病和潰瘍性結腸炎，腸黏膜的免疫功能異常可能參與IBD的發病過程，但病因和發病機制尚不清楚。研究認為，遺傳、環境和免疫因素共同參與克羅恩病的發生發展，免疫功能紊亂是關鍵因素之一；通常情況下，Th1/Th2細胞平衡紊亂參與IBD的發病[34]，而Treg細胞主要通過抑制腸黏膜免疫的負反饋調節維持Th1/Th2細胞平衡[35]。

近年來，Th17/Treg細胞失衡學說成為研究熱點。Treg是一種具有抑制Teff細胞增殖和活化功能的細胞亞群，能減輕IBD患者的腸道炎癥。Chao等[36]認為，Th17細胞與Treg細胞可以相互轉化，并介導慢性炎癥和AID的發生。Th17/Treg細胞在克羅恩病腸道炎癥的發生發展過程中起重要作用，其失衡可能是IBD發病的原因之一[37]。潰瘍性結腸炎雄性BALB/c小鼠模型的Thl7細胞數量增加，而Treg細胞減少[38]，通過增加IL-10、TGF-β等抗炎因子的分泌抑制腸炎癥的級聯放大效應，顯著改善腹瀉小鼠及IBD的臨床癥狀[39]。IBD患者腸黏膜中Th17細胞大量浸潤，IL-17A、IL-6、IL-1β和FoxP3高表達，且IL-17水平升高，而TGF-β僅在潰瘍性結腸炎中高表達。潰瘍性結腸炎患者結腸黏膜內表達IL-17+IFNγ+T細胞和IL-17+FoxP3+T細胞，使體內Treg細胞易轉化成分泌IL-17的Th17細胞，且IL-17+FoxP3+T細胞能抑制T細胞活化，促進潰瘍性結腸炎的發生[40]?；顒悠贑D4+CD25+FoxP3+Treg細胞減少，緩解期升高，提示Treg細胞在IBD腸道炎癥中發揮免疫保護作用，Th17/Treg細胞比例失衡與IBD的病程發展有關。此外，Th17/Treg細胞失衡參與了克羅恩病腸道炎癥的發生發展。趙小靜等[41]發現，輕中度活動期患者外周血Treg細胞顯著低于緩解期和正常對照組，Treg細胞減少與克羅恩病的活動程度有關，而Th17細胞高于緩解期患者，且Th17/Treg細胞變化與反映克羅恩病活動的紅細胞沉降率、CRP等炎癥指標以及克羅恩病活動指數呈負相關，血清CRP水平與克羅恩病的活動度呈正相關，可反映克羅恩病的炎癥活動情況[42]。由此可見，Th1/Th2和Th17/Treg細胞及其細胞因子共同參與了IBD的發生發展過程，并與病情密切相關。

2.4Treg細胞與AITD AITD是人類常見的一種器官特異性AID，也是除碘缺乏病以外最常見的甲狀腺疾病，近年來發病率呈上升趨勢。研究發現，90%的甲狀腺疾病為AITD，主要包括彌漫性毒性甲狀腺腫(Graves′ disease，GD病)和橋本甲狀腺炎(hashimoto thyroiditis，HT)，其共同特點是對自身甲狀腺組織的免疫耐受缺陷，常伴有多種自身抗體陽性和淋巴細胞浸潤，分別以甲狀腺功能亢進和甲狀腺功能減退為特征。AITD的病因復雜，有相似的遺傳和免疫學基礎，長時間暴露于環境誘因下，可導致具有特定基因背景人群患病。既往關于AITD與Th1/Th2細胞亞群及細胞因子的研究認為，AITD的發病與Th1和Th2細胞密切相關，隨著研究的不斷深入，發現傳統的Th1/Th2細胞失衡不能很好地解釋AITD的發病機制。Wang等[43]首次用雌性恒河猴模擬人類GD模型發現，Treg細胞減少，Th17/Treg細胞比值升高。對剛出生小鼠行胸腺切除術，消除外周CD4+CD25+Treg細胞，可引發多種器官特異性AID，可能與小鼠CD4+CD25+Treg細胞抑制血清甲狀腺球蛋白引起的自身免疫性反應有關。AITD患者外周血表達FoxP3+的T細胞增加，但對細胞增殖的抑制能力降低，多數不能下調自身免疫反應，表明AITD患者Treg細胞的免疫抑制能力有缺陷[44]。AITD患者CD4+CD25+Treg細胞數量減少，其中以FoxP3+CD4+CD25+Treg細胞減少更明顯，而活化的CD4+T細胞增加。陳萬志[45]發現，HT患者甲狀腺組織IL-17A mRNA和血清IL-17水平均顯著高于健康對照組，且甲狀腺功能減退HT組高于甲狀腺功能正常HT組，而FoxP3 mRNA和IL-10水平明顯低于對照組，但甲狀腺功能減退HT組與甲狀腺功能正常HT組的IL-10水平無明顯差異。

GD患者Treg細胞的免疫抑制能力明顯降低，且Treg數量和(或)功能異常與GD的發病和預后密切相關。Kahaly等[46]發現，GD患者外周血Treg細胞免疫抑制能力明顯低于健康對照組，但外周血Treg細胞數量與健康對照組比較差異無統計學意義，與唐大海等[47]的研究結果一致。Glick等[48]發現，AITD患者Treg CD4+T細胞數量與健康對照組無明顯差異，但Treg CD4+T細胞抑制能力下降，提示AITD患者Treg細胞功能降低。青少年GD患者經甲巰咪唑治療后，外周血Treg細胞比例和絕對值升高[49]。李忠原等[50]報道，老年GD患者外周血CD4+CD25+Treg細胞比例和FoxP3 mRNA水平均顯著降低，經131I治療3個月后，CD4+CD25+Treg細胞百分率、FoxP3 mRNA表達水平均隨病情緩解明顯升高，且優于甲巰咪唑治療組，而甲巰咪唑治療組FoxP3 mRNA表達水平較治療前升高，提示131I可能通過增加CD4+CD25+Treg細胞數量和FoxP3 mRNA水平，改善老年GD患者的免疫耐受，并影響甲狀腺激素代謝水平。HT患者外周血和甲狀腺組織中Treg細胞免疫抑制能力下降，而Th17細胞應答增強，Th17/Treg細胞失衡可能參與HT的發生發展過程。上述研究表明，AITD患者以Treg細胞減少多見，并伴有Treg細胞功能異常，但也有Treg數量增加和無明顯變化的報道，可能與檢測方法、樣本量、病情程度有關。

3 小 結

目前，國內外Treg細胞的相關研究已廣泛開展。Treg細胞數量改變和功能異常參與RA、SLE、AITD等AID的發生發展過程，其變化與疾病的嚴重程度相關。通過運用調控Treg細胞的策略，針對AID靶向上調Treg細胞或下調Th17細胞水平，從Treg細胞角度為AID提供新的免疫學治療方案，干預并糾正Treg/Th17細胞比例失衡取得了一定的治療效果。但由于AID的發病涉及Treg/Th17和Th1/Th2細胞及其相應細胞因子和轉錄因子的復雜網絡調控體系，大樣本前瞻性研究和隨機雙盲多中心試驗研究成為今后研究的重點。探討Treg/Th17和Th1/Th2細胞及其相應細胞因子和轉錄因子在疾病中的相互關系及其與靶細胞的作用和免疫調節的精準機制，將有助于尋找可靠有效的AID診斷、治療和預防方法。