Th17细胞和Treg细胞在肺部细菌感染免疫调节中的作用

刘 颖，周 仪(综述)，刘 汉(审校)

(南京医科大学附属南京第一医院重症医学科，南京210006)

1 Th17细胞和Treg细胞的生物学特性和功能

1.1 Th17 细胞 2005 年，Park等［8］在对实验性自身免疫性脑脊髓炎和胶原蛋白诱导性关节炎这两个典型自身免疫病动物模型的研究中，发现了一类新T细胞亚群，因该群细胞特异性产生 IL-17，被命名为Th17细胞。维甲酸相关孤儿核受体(retinoid-related orphan receptor γt，ROR-γt)是Th17细胞分化发育的特异性转录因子［9］。Th-17 细胞表面高表达IL-23R和趋化因子受体(CCR6、CCR4)。

IL-17是Th17细胞分泌的主要细胞因子，该家族包括6个家族成员的配体(IL-17A～F)和 5个受体(IL-17RA～IL-17RD和类成纤维细胞生长基因因子)［3-4，10］，IL-17A 和 IL-17F 可以诱导表达多种促炎因子和趋化因子，IL-17的表达和多种自身免疫性疾病相关。除了特征性IL-17外，Th17细胞还分泌其他多种细胞因子，如 IL-21、IL-22等［3-4］。Th17 细胞通过 IL-17、IL-22、IL-23、IL-6、肿瘤坏死因子α等细胞因子发挥其介导炎性反应、诱发自身免疫性疾病等作用［9-11］。

Th17细胞的主要生物学功能:①通过分泌细胞因子和趋化因子激活和(或)募集靶细胞来实现炎性反应。②介导对细菌和真菌的免疫反应。③与许多器官特异性自身免疫性疾病有关。

1.2 Treg细胞 Treg细胞是一类具有免疫抑制功能的T淋巴细胞亚群，约占外周T细胞的5%～10%，叉头翼状螺旋转录因子(forkhead transcription factor 3，Foxp3)是Treg细胞的特异性标志，鼠Treg细胞为cells，而人类则为Treg细胞能分泌IL-4、IL-10和TGF-β等，对效应T淋巴细胞有抑制作用，参与自身免疫性疾病、感染、移植免疫及肿瘤免疫等疾病的发病机制。根据Treg细胞的来源分为天然型调节性T细胞(naturally occurring regulatory T cell，nTreg)和诱导型调节T细胞(induced regulatory T cell，iTreg)。nTreg细胞是由胸腺细胞自然分化发育而来的一个主要Treg细胞亚群;iTreg细胞，如Th3、Tr1(iTreg细胞的两个常见亚型，Th3分泌TGF-β，Tr1分泌IL-10)是外周成熟T细胞在受到特异性抗原刺激并在细胞因子(如TGF-β)的诱导下转化的具有Treg细胞功能特征的细胞亚群。

Treg细胞的生物学作用是通过细胞间接触依赖机制和抑制性因子依赖机制来实现。细胞间接触依赖机制包括直接接触抑制与间接接触抑制，前者表现为Treg细胞通过细胞毒T淋巴细胞相关抗原4与靶细胞上的相应受体结合，并抑制靶细胞上IL-2Rα链的表达，降低靶细胞对IL-2的反应性从而抑制效应T细胞的增殖，后者则是通过作用于树突状细胞下调其共刺激分子、主要组织相容性复合体Ⅱ和IL-12的表达。抑制性因子依赖机制是指激活的Treg细胞产生IL-10及TGF-β，IL-10通过抑制IL-2的产生及延长细胞增殖周期、下调主要组织相容性复合体Ⅱ类分子、单核细胞CD80、CD86的表达、下调CD28的配体等方式抑制效应T细胞增殖，并可促进天然Treg细胞成熟及向Treg细胞转化;TGF-β可抑制IL-1和IL-2的分泌进而抑制效应T细胞增殖。另外，Treg细胞可通过竞争性抑制其他细胞群落，使不同亚群T细胞在数量及功能上保持平衡。

Treg细胞生物学功能:nTreg细胞通过细胞间接触依赖机制发挥作用，iTreg细胞是以细胞因子依赖途径发挥作用［11］;Treg细胞不仅参与自身免疫耐受调节，而且在感染、肿瘤免疫和移植免疫中也具有重要的作用。

2 Th17细胞和Treg细胞的诱导产生和分化

2.1 Th17细胞诱导产生和分化 在鼠模型中，Th17细胞分化分3个阶段，即依赖于TGF-β和IL-6的分化阶段，依赖于IL-21的放大阶段和依赖于IL-23的维持阶段。在TGF-β和IL-6同时存在的情况下，初始T细胞可经由信号转导及转录活化子3通路活化Th17型细胞的特异性转录因子ROR-γt，同时促其分泌IL-21和表达 IL-23R;自分泌的 IL-21对 ROR-γt、IL-17和IL-23R的表达起重要作用，可以部分代替IL-6在Th17细胞分化中的作用，使已分化的Th17细胞具有进一步促进周围细胞分化为Th17细胞的能力，使Th17细胞大量扩增［12］。IL-23促进Th17细胞进一步成熟、稳定Th17细胞表型，并可能通过上调IL-22的表达来上调Th17细胞的效应功能和致病作用。IL-23尽管不能诱导初始CT细胞分化为Th17细胞，但对Th17细胞的生存和功能维持有重要意义［13］。

2.2 Treg细胞的诱导产生和分化 Treg细胞分化发育和功能发挥过程也受多种细胞因子的调节。TGF-β在iTreg细胞分化和nTreg细胞发育过程中也发挥重要作用，IL-6可以阻断这一途径［14］。在缺乏炎性因子的情况下，TGF-β能激活大鼠信号转导分子3，同时T细胞受体刺激活化T细胞核因子，两者协同促进Foxp3的表达，从而诱导初始CD4+T细胞分化为Treg细胞。Treg细胞分化后，其存活和功能的发挥需要TGF-β和IL-2的参与［15］。IL-27在Treg细胞分化方面也起到一定作用［16］。

Treg细胞与Th17细胞分化上相互关联，正常情况下，TGF-β单独存在并诱导初始CD4+T细胞分化为Treg细胞。当有感染或炎症时，IL-6和TGF-β共同存在并诱导初始CD4+T细胞向 Th17细胞分化［17］。IL-6作为炎症急性反应期产物，能调节Foxp3/RORγt之间的平衡，抑制nTreg细胞的功能，阻碍iTreg的生成，并诱导Th17细胞的分化。因此，IL-6在Treg细胞和Th17细胞之间的平衡起着关键作用。部分Treg细胞在IL-6单独存在的情况下亦可分化成Th17细胞［18］。有报道低浓度的TGF-β可以引起 ROR-γt的表达，高浓度的 TGF-β 却抑制 ROR-γt的表达和功能，并利于Treg细胞的产生［19］。因此，就像Th1细胞和Th2细胞一样，Th17细胞与Treg的分化也呈互相抑制关系［20］。

3 Th17细胞和Treg细胞在肺部细菌感染免疫中的作用

Th17细胞及其因子的抗感染机制主要表现为:①中性粒细胞的趋化作用。Th17细胞产生的IL-17可以通过诱导其他炎性细胞因子，如IL-6、肿瘤坏死因子、粒细胞集落刺激因子、IL-8及趋化因子的表达，募集并活化中性粒细胞和巨噬细胞，以助病原菌的清除，过度反应时可导致组织损伤［21］。因此，IL-17处于固有免疫和适应性免疫反应的交接面［22-23］。严重损伤刺激时，Th17细胞能通过调节中性粒细胞集聚防止组织坏死和败血症发生［21］。②促进肺上皮防御素的形成。IL-17还能促进肺上皮防御素的形成，后者除直接抗微生物活性外，还能中和内毒素，诱导血管生成和促进伤口修复［24］。③调节肺上皮再生抗损伤。IL-22能促进损伤的支气管上皮再生，增强损伤上皮的修复，从而在一定程度上起到支气管黏膜抗损伤作用［25］。

Th17细胞对寄生菌的保护性免疫最早在感染肺炎克雷伯菌的小鼠模型中得到证实。在感染数小时后，Th17细胞因子(如 IL-17、IL-22、IL-23等)即可出现，IL-17和IL-22能通过诱导趋化因子(如CXCL-1、CXCL-5)、粒细胞集落刺激因子和抗微生物肽发动黏膜防御反应，以助细菌的清除［26］。Th17细胞分泌的另一个细胞因子IL-22还能促进损伤的支气管上皮再生，增强损伤上皮的修复，提高支气管黏膜抗损伤能力，加强对肺炎克雷伯菌的防御能力［25］。相比之下Th1细胞因子、肿瘤坏死因子α、IL-1产生和高峰出现的时间都较晚，说明Th17细胞因子是比Th1细胞因子出现得更早的促炎细胞因子。缺乏IL-17受体的小鼠在肺炎克雷伯菌感染时存活率降低，而肺内中性粒细胞数减少，粒细胞集落刺激因子、巨噬细胞炎性反应蛋白2表达降低，同时细菌数增加［27］。IL-23缺陷的小鼠在肺炎克雷伯菌感染下存活率降低，且肺炎克雷伯菌可通过诱导IL-23表达促进Th17细胞分化［28］。有学者发现，铜绿假单胞菌感染急性期，Th17细胞及其细胞因子IL-17的作用与肺炎克雷伯菌感染相类似［29］。但在慢性铜绿假单胞菌易感小鼠上呈现了IL-17的特异性诱导，提示IL-17在机会性致病菌感染中可能会加重机体损伤［30］。胞内菌如结核杆菌感染后，感染部位Th17细胞增多，其分泌的过量IL-17将使中性粒细胞的自身稳定性和细胞表型都发生变化，最终导致病理性损伤［31］。Okamoto Yoshida等［32］还发现，IL-17A 基因剔除小鼠在注射BCG后肺内不能形成成熟的肉芽肿，提示IL-17在慢性肉芽肿的形成机制中占有重要地位。因此，Th17细胞在结核杆菌感染中既发挥了一定的抗感染效应，又与局部的免疫病理损伤密切相关。

Treg细胞具有强大的免疫抑制功能，对机体的免疫稳定起着重要的作用。在肺部感染中，Treg细胞最显著的作用是调节效应T细胞清除病原体的反应和其引起重度炎症及组织损伤的过度免疫反应间的平衡，避免清除病原体过程中伴随的组织损伤［33］。部分病原体能刺激Treg细胞并利用它们逃避免疫杀伤的命运，并可能造成严重感染。

4 小结

机体免疫组织、免疫细胞和免疫分子构成一个复杂的免疫调节网络。CD4+T细胞的两个亚型Th17细胞和Treg细胞在其中发挥重要的调节作用。在肺部感染中，Th17细胞能清除进入体内的病原体，但过度反应可加重炎症性病理损伤;Treg细胞能够抑制过度增高的炎性反应，减轻肺部感染引起的组织病理损伤，使机体在清除病原体感染和减轻炎症病理损伤之间获得平衡。目前，人们对Th17细胞和Treg细胞的在肺部细菌感染疾病中的作用认识有限，对Th17细胞和Treg细胞的分化、发育、相互作用等的研究，有助于判断病情严重程度，并为临床免疫治疗提供理论依据。

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