Th17细胞及其衍生白细胞介素17在类天疱疮病理中的作用

铁·杜尔娜 左亚刚

Th17细胞及其衍生白细胞介素17在类天疱疮病理中的作用

铁·杜尔娜 左亚刚

近年来,白细胞介素17(IL-17)已逐渐成为皮肤科的研究热点,如银屑病、类风湿性关节炎等疾病与IL-17的关系日渐明朗,但IL-17与类天疱疮，如大疱性类天疱疮(bullous pemphigoid，BP)、黏膜类天疱疮 (mucousmembrane pemphigoid,MMP)的相关研究较少。我们主要针对Th17细胞及其衍生IL-17细胞因子在类天疱疮病理发生中的作用做一概述。

一、Th17细胞及其衍生IL-17细胞因子概述

1.Th17细胞衍生IL-17及IL-17基因定位:幼稚T细胞可以分化成效应性辅助T细胞(Th细胞),包括Th1细胞、Th2细胞和Th17细胞[1],以及调节性T细胞(Treg细胞)等。幼稚T细胞通过不同细胞因子的调控分化为不同的Th细胞谱系中的一个,发育途径相对独立而又相互影响。分化的Th17细胞分泌IL-22及IL-17等。人的IL-17相对分子质量为35 000,是由155个氨基酸组成的糖蛋白,基因定位于人染色体6p12。参与Th17分化的调控细胞因子包括IL-6、转化生长因子β(TGF-β),参与IL-17分化调控的细胞因子有IL-1β及IL-23[1-2]。

2.IL-17家族成员与受体及相关信号转导通路:已证实有6个IL-17家族配体,分别为IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E(又称IL-25)、IL-17F,其中以IL-17A为典型代表,被研究的最为深入,通常所说的IL-17即IL-17A。IL-17F与IL-17A在染色体基因位点、氨基酸序列以及结构上相近,因此推测,IL-17F可能与IL-17A具有相同的生物学效应[3],但相关研究较少。IL-17家族配体对应IL-17受体(IL-17R)。已发现5个IL-17R,分别为IL-17RA、IL-17RC、IL-17RB/ IL-25R、IL-17RD/SEF和IL-17RE[4]。

IL-17R与其他细胞因子受体家族结构的同源性极少,其信号转导途径研究需要完全基于IL-17R下游靶基因以及启动子来进行分析,可分析的有:核转录因子NF-κB。NF-κB的异常活化参与多种自身免疫性疾病的病理过程。IL-17在体外能够激活人角质形成细胞的NF-κB已经被证实,表现为核内NF-κB p65蛋白表达增强以及DNA结合活性增强。

3.IL-17主要生物学作用:促进并放大炎症作用[1-2，5],可以诱导促炎细胞因子[如IL-6、肿瘤坏死因子α(TNF-α)]、趋化因子以及基质金属蛋白酶(MMP)的表达,并具有强大的招募中性粒细胞引起局部组织细胞浸润、局部组织破坏的作用。其次,IL-17不仅可以加快肿瘤血管的发生,还可能通过诱导巨噬细胞分泌IL-12,促进Th1细胞分化,诱导细胞毒性细胞的活化,参与抗肿瘤免疫过程。

二、Th17及IL-17参与类天疱疮发病机制

在类天疱疮发病机制中,炎症小体如促炎细胞因子的比率可能是决定机体健康、机体局部产生过敏性炎症、机体整体患自身免疫性疾病的关键因素。炎症小体的比率增加超过一定比例被认为是自身免疫性疾病发生发展的关键环节。IL-17可以诱导促炎细胞因子的表达,使炎症小体在局部炎症病灶处的比率增加;炎症小体亦影响着Th17及IL-17,目前研究较为清楚的炎症小体有NLRP3[6],其突变会导致产生过量IL-1β,从而导致Th17细胞病理学克隆。

1.Th17、IL-17及其他相关细胞因子的检测:BP患者血清中抗BP180NC16A抗体水平与病情平行,且BP患者血清及疱液中有许多细胞因子水平的改变,特别是Th2细胞相关的趋化因子的紊乱[7]。研究发现[8-9],BP患者血清中和疱液中,IL-1β和IL-1Ra升高,而IL-1α下降,IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-8、IL-10、IL-13、IL-16升高,IL-7下降,而IL-3、IL-11、IL-12在BP患者血清中含量与健康者血清中相比无明显差异,特别是血清中细胞因子水平随着BP患者病情改变而改变,提示检测细胞因子水平可用于评价BP患者病情活动。在MMP眼部受累的患者,IL-1、IL-5、IL-6、IL-17升高[10]。促炎症细胞因子在自身免疫性疾病发病机制中的作用像“桥梁”般地联系着各种炎症细胞。已证实IL-17具有强大的招募中性粒细胞的作用,且影响着嗜酸性粒细胞在局部炎症处的数量[10-11]。Th17细胞的数量在自身免疫性大疱性疾病患者的皮损处显著增加,且IL-17的血清滴度随着病情的发生发展而变化[6，11-14]。

Zebrowska等[6]总结了14例BP患者局部皮损及血清中IL-17的水平,发现IL-17在患者皮损和血清中水平均显著高于健康对照组,并提出IL-17水平可用于作为评估患者疾病活动情况的标志物以及用于评估监测患者对治疗的反应。Arakawa等[12]对25例BP患者皮肤组织进行了Th17细胞免疫组化分析及血清IL-17 ELISA检测,结果显示,BP患者组织中Th17细胞数量及血清中IL-17因子水平明显高于健康对照组。Fujimura等[13]报道1例58岁男性BP合并再生障碍性贫血患者,病理提示表皮下水疱形成,真皮上部有大量嗜酸性粒细胞浸润,免疫组化染色提示水疱周围及真皮上部有Th17细胞浸润。Suelves等[10]回顾性分析了5例眼部受累的MMP患者,免疫组化结果显示,5例患者眼结膜组织标本中均发现IL-17表达。在眼部瘢痕性类天疱疮患者,可观察到IL-17滴度随着患者病情的好转而减少[12，14]。

2.Th17细胞、IL-17、IL-17 mRNA水平可用于监测类天疱疮患者的病情[10-14]:细胞水平上,在IL-17相关的自身免疫性疾病早期阶段,急性期皮损中Th17细胞水平增高,虽然慢性期皮损中Th17细胞水平并不增高,但外周血中可检测出Th17细胞百分比增加,且增加程度与局部炎症的严重程度呈正相关;细胞因子水平上,Th17细胞过度产生IL-17,IL-17通过诱导成纤维细胞增殖,产生IL-1以及细胞间黏附分子,发挥病理作用。基因水平上,在自身免疫性疾病患者皮损处有IL-17 mRNA表达,而非皮损处没有表达。目前酶联免疫斑点测定法(ELISPOT)[15]能够在单一细胞水平测定出IL-17A分泌细胞,比传统的ELISA测定循环中IL-17的方法或者RT-PCR表达mRNA法具有更高的敏感性和特异性。

BP及MMP的发病机制仍然未知,在发病早期即水疱未形成时,可观察到BP患者皮损处嗜酸性粒细胞聚集,但在BP动物模型中皮损早期则形成以中性粒细胞为主的浸润。因嗜酸性粒细胞数量较少难以观察,因此嗜酸性粒细胞与表皮下水疱因果关系的动物模型目前尚未建立[16]。

在疱液水平检测结果上,IL-17能诱导活化的T细胞和刺激成纤维细胞、巨噬细胞以及上皮细胞产生多种促炎因子IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α、MMP等[10],不仅诱导炎症,还提高了局部炎症反应的强度,与疾病的严重程度密切相关[10-14]。但在类天疱疮患者局部炎症环境,如疱液中IL-17与血清中IL-17水平具有怎样的相关性?IL-17及IL-17 mRNA在患者局部皮损处的水平是否随着病情活动而增高仍无相关报道,需要进一步研究检测。

值得注意的是,Th17在局部炎症微环境中存在分化的不平行性。局部微环境为体内Th17细胞的分化发育提供了可能性,如影响Th17分化的IL-16及TGF-β,在只有TGF-β的作用下会使初始T细胞向nTreg细胞分化,而不是分化为Th17细胞[17]。同时,不同局部炎症微环境中,细胞因子可发挥不同效应。发现[17]IL-6--/-小鼠以及TGF-β信号转导缺失的小鼠模型呈现出针对Th17细胞介导的自身免疫性疾病的抗性,证实IL-16及TGF-β的缺乏引起Th17细胞的缺乏;而在IL-6及TGF-β上调的情况下却不能观察到诱导Th17细胞分化的结果。通常细胞因子缺乏引起分化细胞数量降低,而细胞因子上调则引起分化细胞数量增加。IL-17来自Th17细胞,IL-6及TGF-β调控Th17的分化。

3.IL-17在类天疱疮发病机制中作用的推测:推测IL-17在类天疱疮发病机制中发挥了重要作用[7，10-14，17-18],理由如下:①IL-17可以诱导促炎细胞因子的表达,使其在局部炎症病灶处的比率增加,IL-17诱导的促炎症分子如TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、MMP-9、MMP-13等,在类天疱疮患者疱液与血清中可检测到这些细胞因子的紊乱现象;②IL-17可招募和激活中性粒细胞,中性粒细胞在类天疱疮发病机制中发挥一定作用,中性粒细胞的数量与类天疱疮发病相关;③IL-17是一种强大的前炎症细胞因子,也是炎症反应的微调因子,可以诱导人成纤维细胞表达细胞间黏附分子,促进T细胞的增殖,T细胞在类天疱疮发病机制中承担重要作用;④IL-17诱导Th2细胞活化,使嗜酸性粒细胞在皮损处积累,致血清中IgE升高,嗜酸性粒细胞及IgE均参与类天疱疮的发病机制。

三、治疗

在皮肤病中应用较多的有IL-2、IL-12、IL-4、IL-10、IL-11等细胞因子的拮抗剂,如IL-2应用于病毒性皮肤病(如尖锐湿疣、疱疹病毒感染)以及皮肤恶性肿瘤(如恶性黑素瘤及肾细胞瘤)的治疗时有显著疗效[19]。

细胞因子主要功能包括免疫调节、炎症反应、造血功能或负性免疫调节功能,抗IL-17单克隆抗体治疗类风湿性关节炎已取得成效[20],那么IL-17单克隆抗体将如何治疗类天疱疮?参与类天疱疮水疱形成的主要炎症介质包括蛋白酶、MMP(MMP-9、MMP-13)等,主要由嗜酸性粒细胞和中性粒细胞释放[16],IL-17一方面影响嗜酸性粒细胞和中性粒细胞,另一方面也影响基质MMP的表达[7],因此猜想减少IL-17可能会改善类天疱疮患者水疱形成及复发情况。

IL-17治疗类天疱疮的可能作用机制:①IL-23作为一个前炎症因子,促进Th17细胞的分化、活化,并且对Th17细胞诱发的免疫紊乱和维持其功能是必不可少的。IL-23由巨噬细胞和树突细胞分泌,包括p19和p40两个亚基,对维持和扩增Th17细胞发挥着重要作用,内源性或外源性的高表达IL-23可以使IL-17增加,且IL-23/IL-17组成的细胞因子轴也影响着IL-17的量[21]。因此,IL-23的单克隆抗体同样会抑制IL-17的产生。现已有IL-17单克隆抗体[20，22],如AIN457、LY2439821用于治疗银屑病、类风湿关节炎;②类天疱疮发病与Th1/Th2失衡相关[13]。一项研究[18]显示,与天疱疮相比, BP与Th17细胞更具相关性。通过IL-17可诱导Th2细胞活化,猜想可应用Th17细胞调控IL-17或直接使用IL-17纠正Th1/Th2平衡的关系来治疗类天疱疮;③以Treg细胞为靶点的新型免疫调控治疗已成为疾病治疗的研究热点。影响Th17分化的细胞因子为IL-16和TGF-β,这两种细胞因子共同作用时初始T细胞向Th17细胞分化,而在TGF-β单独作用时,会使初始T细胞向Treg细胞分化。已明确Treg细胞发挥免疫抑制效应性T细胞的主要途径是细胞-细胞接触依赖和可溶性细胞因子介导的抑制模式,但是具体的细胞与分子信号转导机制仍不是十分清楚。

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2013-11-27)

(本文编辑:颜艳)

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