Th17与炎症性肠病

包小华,孙 岩

(吉林大学白求恩第一医院胃肠内科,吉林长春130021)

溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)和克罗恩病(Crohn's disease,CD)是炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)的主要表现形式,发病机制尚不清楚。以往研究认为与T辅助细胞Th1或Th2细胞反应的增强或减弱有关。然而最近研究发现一类新细胞亚群,称为Th17细胞。Th17细胞的相关细胞因子可导致多脏器病变,包括肠道。Th17细胞反应需要IL-23的参与,IL-23在炎症性肠病患者肠道内过度表达解释了肠组织损伤的新途径以及制定新的治疗策略。

1 Th17细胞分化及功能

Th17细胞是促进炎症反应的辅助T细胞,其命名是因为可以分泌IL-17,也被称为IL-17A。Th17细胞分泌的细胞因子还包括IL-17F,IL-21,IL-22,TNF-α,IL-6[1]。与Th1和Th2细胞的分化依靠他们各自的效应细胞因子不同,Th17细胞发育并不需要IL-17。Th17细胞分化需要转录因子的活化,如孤儿受体(R OR)γ t、ROR α,和 RUNX1,这依赖转化生长因子-β1的驱动。TGF-β和IL-6是Th17细胞分化必需的细胞因子[2]。Mangan等证明TGF-β是在Th17的分化上起核心作用的细胞因子,在原代培养的初始T细胞中加入外源性的TGF-β导致了Th17细胞的形成,研究表明TGF-β通过对IL-23受体的增量调节,促使初始T细胞分化为Th17。Veldhoen等在进一步的研究中发现只有在IL-6与TGF-β共同作用才能大量诱生Th17细胞的形成。TGF-β对Th17细胞分化的影响有浓度依赖性。低浓度诱导Th17细胞,而高浓度抑制Th17细胞分化并促进调节性t细胞(Tregs)的作用[3]。在炎症细胞因子如IL-6存在的情况下Tregs可以转化为炎症Th17细胞。由于Th17细胞对Tregs介导的免疫抑制具有免疫力,很有可能在慢性炎症过程,如IBD时,调节性T细胞介导的免疫反应会加强。

在IL-6-缺陷小鼠中,IL-21能诱导Th17分化。研究表明IL-21是由于T细胞对IL-6的应答生成。重要的是IL-21刺激Th17细胞产生IL-21,从而触发自分泌反应环路,导致初始T细胞上 IL-21和IL-23受体更多生成[4]。这一过程依赖Stat3和RORγ t,使这些细胞对 IL-23应答。因为 IL-23促进Th17表型扩张和/或稳定,这些数据显示IL-21有助于放大Th17细胞的反应。

Th17相关细胞因子会增强炎症细胞因子(例如IL-1、IL-6、TNF-α)和化学增活素(如IL-8,CXCL1,CXCL8、单核细胞化学引诱物-1,单核细胞抑制蛋白(MIP)-3α),环氧化酶-2,基质金属蛋白酶降解产物(MMPs)来触动数条炎症通路[5]。

2 Th17在炎症性肠病中的表达

2003年,Fujino等的研究显示在UC及CD肠道炎症病人与正常人相比,组织中IL-17有更多的表达[6]。通过免疫组化等方法分析结果表明,在活动期溃疡性结肠炎患者中IL-17细胞主要在固有层表达,而活动期CD,IL-17细胞是散布在黏膜下层和肌层。IL-17的主要来源于CD3+T辅助细胞和CD68细胞。因此它显示出RNA转录为IL-17A和IL-17F是在UC和CD患者的肠粘膜上完成。局部IL-17水平的检测表明CD患者肠黏膜局部及血清IL-17表达要高于UC患者,这说明IL-17+T细胞以及其分泌的IL-17与炎症性肠病的严重程度密切相关。IL-17对炎性肠病黏膜炎症反应的诱导和维持发挥了重要的作用。同时,IL-17促进多种炎性细胞因子的分泌,如IL-6,TNF-β,CC家族的趋化因子等。这些增多的炎性细胞因子提高了局部炎症反应的强度,从而直接影响了疾病的严重程度。

最近Annuziato等证实CD患者肠粘膜IL-17产生T细胞比正常患者高,这些细胞也产生IFN-γ[7]。用Th1型相关标记(即 T-bet和 IFN-γ)和下调 ROR γ t和 IL-17增强表达的IL-12刺激这些细胞,会发现IL-17分泌型T细胞可以诱导分化Th1细胞[8]。也有证据显示分别在UC和CD患者中用IL-23治疗肠淋巴细胞来提高IL-17A或 IFN-γ。

IBD病人含有较高的水平其他的Th17相关联的细胞因子。以前结果表明:CD和UC组织都有提高生产的IL-21因子,在CD患者中能持续扩大Th1细胞刺激反应。IBD动物模型中研究显示IL-23在肠道慢性炎症中起重要作用,用针对P19亚基的mAb选择性的清除IL-23,抑制IL-10基因敲除小鼠中自发性结肠炎的形成。许多研究表明Th17细胞因子促进T细胞反应导致肠道组织损伤。

3 IL-17/IL-23轴和肠道炎症

IL-23是IL-12家族的一员,可导致IL-17显著增加,而IL-17是一种参与多种自体免疫疾病发病的炎症介质,在IBD发病机制中发挥重要作用[9]。IL-23是p19亚基和p40亚基链成的异二聚体细胞因子,与IL-12共享P40亚基。P40亚基复合体和异二聚体L-23在CD患者肠道内被增强。Kamada等最近的一项研究表明,IL-23是由一种粘膜细胞亚型制造,被巨噬细胞(如 CD33 CD14、CD68)和树突细胞标记(如CD205,CD209)和大量的CD组织中提呈[10]。这些细胞诱导固有层单核细胞产生IFN-γ,而不是IL-17通过 IL-23和TNF-α依赖因子产生。根据这个发现,可以推断CD中IL-23可以加强Th1细胞的增值,中和P40的单克隆抗体治疗在缓解期和重症CD病人有效。事实也的确如此:在T细胞移植诱导的慢性结肠炎模型中选择性的使用IL-23特有的P19亚单位mAb或利用基因敲除P19可以有效地缓解T细胞依赖性结肠炎的发生[11]。研究不同动物的结肠炎模型似乎表明IL-23较IL-2更容易导致肠炎。例如,用IL-12P35或IL-23 p19缺陷小鼠杂交IL-10缺陷小鼠,Yen等提出IL-23是导致慢性肠道炎症必不可少的细胞因子而IL-12不是[12]。IL-10/p19-敲除小鼠CD4+T细胞还产生大量的IFN-γ,说明这Th1在缺乏IL-23情况下仍正常工作,但会出现临床症状。而且,给予转基因小鼠外源性IL-23导致更为严重的结肠炎同时伴随IL-6,IL-17的过度表达,这一反映可以通过IL-6和IL-17抗体阻断。尽管在此模型中IL-6和IL-17都由记忆t细胞产生,但IL-23在肠炎中致病作用是由non-T-cell所介导毋庸置疑。这首先是Powrie等人报道的,他们分析了对抗IL-23P19或IL-12P35缺乏的转基因小鼠中抗-CD40抗体的结果[13]。给予抗CD40造成了全身和局部炎症反应、消耗性疾病、脾肿大、增加血清促炎症细胞因子分泌和肠炎。结果显示系统炎症应答和血清中至炎细胞因子的聚集是被IL-12驱动而肠道内局限炎症和肠道IL-17的产生是由IL-23控制。最近,采用大肠炎T细胞传递模型,同一组群的显示IL-17缺陷T细胞不引起转基因小鼠发生结肠炎。

缺乏IL-23重组活化基因小鼠IL-17水平并没有下降,同样缺乏 IL-23对结肠炎患者体内Th17产生RORγ t没有显著的影响。研究表明,Th17细胞应答不是IL-23缺乏小鼠肠道损伤的特定因素,IL-23介导的结肠炎并不依赖IL-17。

一个更详细的分析关于IL-23机制,病理显示IL-23不仅直接作用于炎症表面促进大肠炎,而且间接抵制调节机制。在患结肠炎小鼠中不是IL-17,而是高水平的IFN-r。这提示IFN-r也许是肠内慢性炎症发展的驱动因素。

值得注意的是,如果抗调节机制缺陷或缺失,调动FOXP3缺陷T细胞到IL-23缺陷RAG小鼠可引起严重的结肠炎.这暗示了IL-23在肠内炎症发生过程中不是必不可少的,。这些后来的发现与IL-23在多重复合肠炎发生和发展过程中依赖于模型的观点相符合[14]。事实上,由TNBS诱发的急性肠炎是由IL-12和Il-23负向调节驱动的。

4 展望

Th17细胞亚群的发现拓宽了对炎症性肠病的认识。Th17细胞因子是正常人和小鼠肠道存在生长的,这些分子可能与保持免疫自稳和/或控制特异性炎症途径有关。局部免疫反应可以促进肠内组织损伤。根据动物实验推测IL-23和Th17反应轴是一个有希望的可以抑制IBD炎症反应的靶点。但仍有很多问题等待解决。例如,Th17细胞生物学效应严格地取决于背景环境,TH17细胞可以促进防御或致病反应,这依赖于在粘膜环境中体现的额外因子。因此,需要做进一步的实验以辨认这些因子。在IBD中引发和调控TH17细胞反应的机制仍有待研究。同样未知的是在体内这些细胞如何互相作用。不同的Th-17细胞因子使肠道炎症在程度和数量上不同或者在调整特异性炎症的能力过强仍不明了。为什么实验性结肠炎模型中IL-23缺乏或者特异Th17相关基因小鼠易感缺乏也需要进一步究。

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