固有淋巴样细胞在炎症性肠病发病机制中的作用

张慧敏 金 梦 李 骥 杨 红

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院消化内科(100730)



固有淋巴样细胞在炎症性肠病发病机制中的作用

张慧敏 金 梦 李 骥 杨 红*

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院消化内科(100730)

固有淋巴样细胞(ILC)是一类具有获得性免疫功能的固有免疫细胞，因其在抵抗病原体入侵和维持组织器官稳态方面发挥重要作用而备受关注。诸多研究显示，ILC参与肠道黏膜稳态的调节，并在炎症性肠病(IBD)的发病机制中发挥重要作用。随着对ILC研究的深入，有望进一步阐释IBD的发病机制，使IBD的治疗迈上一个新台阶。本文就ILC在 IBD发病机制中的作用作一综述。

炎症性肠病； 固有淋巴样细胞； 免疫； 白细胞介素类； 治疗

固有免疫是机体在发育和进化过程中形成的天然免疫防御功能。长期以来，自然杀伤细胞(natural killer cell, NK细胞)被认为是固有免疫系统中惟一属于淋巴谱系的细胞，但自1997年发现淋巴样组织诱导细胞(lymphoid tissue inducer cell, LTi细胞)以来，固有免疫系统中的淋巴细胞群体不断扩大[1]。近年来，在人和小鼠黏膜系统中相继发现一些新型免疫细胞亚群，这类细胞在形态和发育程度上属于淋巴细胞谱系，但并不表达成熟淋巴细胞表面的特异性抗原识别受体，与NK细胞、LTi细胞特征相似，故统一称为固有淋巴样细胞(innate lymphoid cells, ILC)。诸多研究显示，ILC参与肠道黏膜稳态的调节，并通过多种途径在炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)的发病机制中发挥重要作用。本文就ILC在IBD发病机制中的作用作一综述。

一、ILC的类型

ILC虽然是一种固有免疫细胞，但能介导适应性免疫相关功能，并且可分泌一系列类似于辅助性T细胞(Th细胞)分泌的细胞因子，如白细胞介素-5(interleukin-5, IL-5)、IL-13、IL-17、IL-22等，被认为是Th细胞的“镜像细胞”[2]。

根据细胞分泌因子和转录因子表达不同，ILC家族分为3大类：①ILC1：包括经典NK细胞、组织驻留NK细胞和黏膜ILC1，表达T-box转录因子T-bet和(或)Eomes，在IL-12、IL-18刺激下产生γ-干扰素(interferon-γ, IFN-γ)，主要参与抗病毒、细菌以及弓形虫感染，在免疫记忆中亦发挥一定作用。②ILC2：包括自然辅助细胞(natural helper cell, NH细胞)、nuocyte细胞、2 型固有辅助细胞(innate helper 2 cell, IH2细胞)等，表达转录因子GATA3和RORα，产生Th2样细胞因子，如IL-5、IL-13，在寄生虫感染、变态反应以及哮喘中发挥重要作用。③ILC3：包括产生IL-17或IL-22的所有ILC亚型，表达RORγt转录因子，参与自身免疫耐受、肠道稳态调节以及淋巴组织形成等[3]。不同ILC亚型功能各不相同，机体稳态的维持依赖于各亚型间相互协调、共同作用。

就消化系统而言，越来越多的研究[4-8]证实了ILC在肠道稳态中的作用。肠道稳态失衡参与了IBD的发生。此外，亦有研究[9-11]显示，ILC亚群失衡和功能异常与IBD发生、发展相关。

二、ILC调节肠道稳态参与IBD发生

人类肠道黏膜中存在各种亚型ILC，其中以ILC3在肠道中的作用最为重要，其参与维持肠道稳态。肠道稳态是宿主(肠道黏膜和免疫屏障)、肠道内环境(包括肠道菌群)、营养和代谢产物等相互作用构成的动态平衡，其不仅是正常消化功能的基础，亦是抵御病原体入侵的重要防线，肠道稳态失衡参与了消化系统多种疾病包括IBD的发生。

ILC3包括高表达CCR6的LTi细胞以及不表达CCR6的细胞。LTi细胞是最早报道的ILC3亚群，其能诱导肠道固有层孤立淋巴滤泡等淋巴组织的形成[4]。LTi细胞缺失的RORγt缺陷小鼠不能形成淋巴结、孤立淋巴滤泡，说明LTi细胞对淋巴组织器官形成至关重要，而后者是肠黏膜免疫屏障和肠道免疫稳态的基础。此外，对分别感染柠檬酸杆菌和白色念珠菌的模型小鼠研究[5-6]显示，ILC3分泌的IL-17和IL-22可促进Paneth细胞分泌抗微生物多肽(如RegⅢβ、RegⅢγ)，这些多肽类物质可限制细菌与上皮细胞接触，抑制肠道炎症发生。Takayama等[7]的研究显示，肠黏膜中IL-22+ILC3减少与IBD的发生相关。IL-22通过JAK-STAT通路促进上皮细胞增殖，从而保持上皮屏障完整性，阻碍肠道微生物入侵[8]。IL-22缺失使肠黏膜屏障损伤，导致肠道组织暴露于大量抗原中，诱发遗传易感宿主免疫反应异常，从而引起IBD发生[12]。同时肠道巨噬细胞分泌的IL-1β可刺激ILC3产生粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)，后者在肠道调节性T细胞的增殖中发挥作用，抑制GM-CSF产生可导致调节性T细胞数量减少，口服免疫耐受功能缺陷，此亦在IBD发生、发展中起一定作用，由此可见肠黏膜屏障损伤和免疫耐受缺陷所导致的肠道稳态失调在IBD发病机制中发挥重要作用[13]。

除上述ILC3在IBD中起保护作用外，还有一部分ILC3是IBD发生的促进因子。2010年Buonocore等[14]对结肠炎模型小鼠研究发现，小鼠肠道中NCR-ILC3(根据是否表达NKp46，ILC3分为NCR+ILC3和NCR-ILC3)数量明显增加，此类细胞通过分泌IL-17A、IFN-γ等细胞因子活化单核巨噬细胞，进而引起一系列黏膜炎症反应，该机制在TRUC自发性结肠炎模型小鼠中亦被证实[15]。

关于ILC1在IBD中的作用，Bernink等[16]的研究发现，与正常对照组相比，克罗恩病(Crohn’s disease, CD)患者黏膜中ILC1数量明显增加，其通过分泌IFN-γ引起肠道炎症，证实了ILC1参与CD发生。

三、ILC各亚群间失衡与IBD的关系

正常情况下，ILC各亚群之间保持平衡，共同维持肠道内环境稳定。Vonarbourg等[9]的研究显示，在IL-12的刺激下，CCR6-ILC3可通过上调T-bet和下调RORγt表达，获得分泌IFN-γ的能力，成为RORγt-ILC3样细胞(类ILC1细胞)。Bernink等[16]的研究发现，与非IBD患者比较，IBD患者肠道组织中RORγt+ILC3数量减少，RORγt-ILC3数量增加，后者通过分泌IFN-γ，参与肠道炎症发生。由此可见此种细胞间转化在IBD的发病过程中发挥一定作用，但具体机制尚未完全明确。IL-7能维持RORγt稳定表达，从而抑制ILC3向ILC1样细胞转化，减轻炎症反应，有望成为治疗IBD的新靶点[9]。

此外，ILC各亚群间失衡会导致肠道菌群失调，此亦参与IBD发病过程。Sonnenberg等[17]的研究发现，IL22+ILC缺失导致肠道淋巴组织中的产碱杆菌属向外周播散，引起全身免疫反应，可能与CD的发生有关。因此，纠正ILC各亚群间失衡是IBD治疗的新思路。

四、ILC功能异常参与IBD的发生

ILC发挥作用主要是通过细胞间信号转导实现，当细胞表面信号分子出现异常时，转导通路受阻，可导致ILC功能异常，主要表现为肠道免疫耐受缺陷以及肠上皮细胞损伤，二者均参与了IBD的发生。就肠道免疫耐受而言，ILC3可高表达主要组织相容性复合物Ⅱ(MHCⅡ)，Hepworth等[10]的研究表明，ILC3作为抗原呈递细胞，可通过表面的MHCⅡ诱导CD4+T细胞凋亡，进而避免T细胞对肠道共生菌产生不耐受反应；该研究进一步对IBD患者与非IBD患者肠道黏膜活检病理进行对比，发现IBD患者ILC3表达MHCⅡ水平显著降低，导致CD4+T细胞凋亡受限，进而对自身菌群产生免疫反应，损伤肠道黏膜。此外，Monticelli等[18]的研究表明，ILC2在IL-33的诱导下可产生双调蛋白(amphiregulin, AREG)，后者可促进表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)产生，EGFR通过促进肠上皮细胞分泌黏液以及上皮细胞修复功能在保护肠黏膜屏障中发挥重要作用。Kobori等[11]的研究发现，IBD患者肠黏膜组织中IL-33及其受体表达失调，IL33-ILC2-AREG-EGFR通路中断，导致肠上皮保护作用减弱，进而引起肠道炎症发生。通过给予外源性IL-33或ILC2可有效缓解肠道炎症程度[18-19]。然而，有研究[20]表明IBD患者肠黏膜组织中IL-33表达升高，与上述研究结果矛盾，相关结论存在争议，有待进一步研究明确。

五、结语

综上所述，ILC是一类具有获得性免疫功能的固有免疫细胞，因其在抵抗病原体入侵和维持组织器官稳态方面发挥重要作用而备受关注。ILC作为新发现的一群淋巴细胞，已成了当前免疫学的热门研究领域。有关ILC在肠道免疫调节和稳态中的作用、ILC失调与IBD间关系的研究取得了一定成果，为IBD的治疗策略提供了新思路，如增加MHCⅡ+ILC3数量、促进IL-33表达或阻断IFN-γ途径等，部分治疗手段在动物实验中已获得成功，但能否应用于人体还需探讨。随着对ILC研究的深入，有望进一步阐释IBD的发病机制，使IBD的治疗迈上一个新台阶。

1 Mebius RE, Rennert P, Weissman IL. Developing lymph nodes collect CD4+CD3- LTbeta+ cells that can differentiate to APC, NK cells, and follicular cells but not T or B cells[J]. Immunity, 1997, 7 (4): 493-504.

2 Kumar V. Innate lymphoid cells: new paradigm in immunology of inflammation[J]. Immunol Lett, 2014, 157 (1-2): 23-37.

3 Spits H, Artis D, Colonna M, et al. Innate lymphoid cells -- a proposal for uniform nomenclature[J]. Nat Rev Immunol, 2013, 13 (2): 145-149.

4 Cherrier M, Eberl G. The development of LTi cells[J]. Curr Opin Immunol, 2012, 24 (2): 178-183.

5 Zheng Y, Valdez PA, Danilenko DM, et al. Interleukin-22 mediates early host defense against attaching and effacing bacterial pathogens[J]. Nat Med, 2008, 14 (3): 282-289.

6 De Luca A, Zelante T, D’Angelo C, et al. IL-22 defines a novel immune pathway of antifungal resistance[J]. Mucosal Immunol, 2010, 3 (4): 361-373.

7 Takayama T, Kamada N, Chinen H, et al. Imbalance of NKp44(+)NKp46(-) and NKp44(-)NKp46(+) natural killer cells in the intestinal mucosa of patients with Crohn’s disease[J]. Gastroenterology, 2010, 139 (3): 882-892.

8 Guo X, Qiu J, Tu T, et al. Induction of innate lymphoid cell-derived interleukin-22 by the transcription factor STAT3 mediates protection against intestinal infection[J]. Immunity, 2014, 40 (1): 25-39.

9 Vonarbourg C, Mortha A, Bui VL, et al. Regulated expression of nuclear receptor RORγt confers distinct functional fates to NK cell receptor-expressing RORγt(+) innate lymphocytes[J]. Immunity, 2010, 33 (5): 736-751.

10 Hepworth MR, Fung TC, Masur SH, et al. Immune tolerance. Group 3 innate lymphoid cells mediate intestinal selection of commensal bacteria-specific CD4+T cells[J]. Science, 2015, 348 (6238): 1031-1035.

11 Kobori A, Yagi Y, Imaeda H, et al. Interleukin-33 expression is specifically enhanced in inflamed mucosa of ulcerative colitis[J]. J Gastroenterol, 2010, 45 (10): 999-1007.

12 郭涛. 炎症性肠病的免疫学发病机制与治疗[J]. 国外医学免疫学分册, 2003, 26 (4): 190-194.

13 Mortha A, Chudnovskiy A, Hashimoto D, et al. Microbiota-dependent crosstalk between macrophages and ILC3 promotes intestinal homeostasis[J]. Science, 2014, 343 (6178): 1249288.

14 Buonocore S, Ahern PP, Uhlig HH, et al. Innate lymphoid cells drive interleukin-23-dependent innate intestinal pathology[J]. Nature, 2010, 464 (7293): 1371-1375.

15 Ermann J, Staton T, Glickman JN, et al. Nod/Ripk2 signaling in dendritic cells activates IL-17A-secreting innate lymphoid cells and drives colitis in T-bet-/-.Rag2-/- (TRUC) mice[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2014, 111 (25): E2559-E2566.

16 Bernink JH, Peters CP, Munneke M, et al. Human type 1 innate lymphoid cells accumulate in inflamed mucosal tissues[J]. Nat Immunol, 2013, 14 (3): 221-229.

17 Sonnenberg GF, Monticelli LA, Alenghat T, et al. Innate lymphoid cells promote anatomical containment of lymphoid-resident commensal bacteria[J]. Science, 2012, 336 (6086): 1321-1325.

18 Monticelli LA, Osborne LC, Noti M, et al. IL-33 promotes an innate immune pathway of intestinal tissue protection dependent on amphiregulin-EGFR interactions[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2015, 112 (34): 10762-10767.

19 Schwartz C, O’Grady K, Lavelle EC, et al. Interleukin 33: an innate alarm for adaptive responses beyond Th2 immunity-emerging roles in obesity, intestinal inflammation, and cancer[J]. Eur J Immunol, 2016, 46 (5): 1091-1100.

20 Kobori A, Yagi Y, Imaeda H, et al. Interleukin-33 expression is specifically enhanced in inflamed mucosa of ulcerative colitis[J]. J Gastroenterol, 2010, 45 (10): 999-1007.

(2016-01-29收稿；2016-02-22修回)

Role of Innate Lymphoid Cells in Pathogenesis of Inflammatory Bowel Disease

ZHANGHuimin,JINMeng,LIJi,YANGHong.

DepartmentofGastroenterology,PekingUnionMedicalCollegeHospital,PekingUnionMedicalCollege,ChineseAcademyofMedicalSciences,Beijing(100730)

Correspondence to: YANG Hong, Email: hongy72@163.com

Innate lymphoid cells (ILC) is a kind of innate immune cells with acquired immune function. It has attracted more attention because of its playing an important role in the resistance to pathogen invasion and maintenance of tissue and organ homeostasis. Many studies showed that ILC is involved in the regulation of intestinal mucosal homeostasis, and plays an important role in the pathogenesis of inflammatory bowel disease (IBD). With the deepening of research on ILC, the pathogenesis of IBD is expected to get further explaining and the treatment of IBD can enter a new stage. This article reviewed the role of ILC in the pathogenesis of IBD.

Inflammatory Bowel Disease; Innate Lymphoid Cell; Immunity; Interleukins; Therapy

10.3969/j.issn.1008-7125.2016.11.009

*本文通信作者，Email: hongy72@163.com