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Treg和Th17细胞在慢加急性乙型肝炎肝衰竭发病机制中的作用研究进展

2017-04-02吴丽蒙综述赵久法审校

实用肝脏病杂志 2017年5期
关键词:细胞因子分化诱导

吴丽蒙 综述,赵久法 审校

Treg和Th17细胞在慢加急性乙型肝炎肝衰竭发病机制中的作用研究进展

吴丽蒙 综述,赵久法 审校

慢加急性乙型肝炎肝衰竭(Hepatitis B-induced acute on chronic liver failure,HB-ACLF)主要由免疫介导损伤引起的肝功能损伤。越来越多的研究发现,调节性T细胞(Regulatory T cell,Treg细胞)和辅助性T细胞17(T helper cell 17,Th17)在HB-ACLF的免疫发病机制中发挥重要作用。Treg和Th17细胞起源于相同初始CD4+T细胞,但在分化及功能上相互制约。研究表明Treg细胞、Th17细胞及Treg/Th17比值失衡与HB-ACLF发生进展密切相关。

慢加急性肝衰竭;辅助性T细胞17;调价性T细胞;发病机制

慢加急性肝衰竭(Acute on chronic liver failure,ACLF)是在慢性肝病基础上,4周之内出现的急性肝损害,通常表现为黄疸及凝血功能障碍,伴有腹水和(或)肝性脑病一组临床症状候群。在我国80%以上是HBV感染所致,其发病速度快,病死率极高,约为50~90%[1]。目前慢加急性乙型肝炎肝衰竭(Hepatitis B acute on chronic liver failure,HB-ACLF)发病机制仍不清楚,主要由于HBV感染、病毒基因突变以及宿主自身免疫紊乱等因素导致,其发病可能与病毒的直接作用、缺血缺氧、免疫损伤、内毒素血症等有关[2]。本文复习近年来有关国内外该方面研究进展,就调节T细胞(Regulatory T cell,Treg细胞)、辅助 T 细胞 17(T helper cell 17,Th17细胞)在ACLF发病机制中作用做一综述。

1 Th17细胞在HB-ACLF发病机制中的作用

1.1 Th17细胞的分化及其作用 Th17细胞是一种新型CD4+T细胞亚群,其与慢性炎症、自身免疫性疾病及肝脏纤维化密切相关。在转化生长因子β(Transforming growth factor,TGF-β)和白介素 6(interleukin-6,IL-6)协同作用下,通过其特异性转录因子维甲酸相关孤儿受体γt(Retinoic acid-related orphan nuclear receptor γt,RORγt)介导下诱导CD4+T向Th17谱系分化,并分泌白介素17( Interleukin-17,IL-17)细胞因子。近年来研究表明,在慢加急性肝衰竭患者肝内IL-17的mRNA表达水平升高,IL-17通过诱导白介素8(Interleukin-8,IL-8)等趋化因子介导嗜中性粒细胞向肝脏募集,导致肝脏慢性炎症[3],在肝星状细胞集中的汇管区,IL-17高度表达,并与反映纤维化指标的层粘连蛋白、透明质酸、Ⅲ型和Ⅳ型胶原纤维的血清学指标正相关。与慢性乙型病毒性肝炎(Chronic HepatitisB,CHB)相比,ACLF拥有一个有利Th17细胞分化的免疫微环境,在ACLF患者体内IL-6、IL-23显著增加[4],伴有高浓度的Th17细胞及IL-17,表明Th17细胞及其相关促炎细胞因子上调在疾病进展过程中发挥重要作用[5]。Zhang et al研究发现Th17细胞水平增加与CHB向HB-ACLF进展密切相关[6]。Niu et al研究发现在ACLF患者外周血中Th17细胞频率与ALT、TBIL、MELD评分相关,并发现死亡组中Th17细胞频率显著高于幸存组,Liang et al发现在ACLF患者中Th17细胞、IL-17A水平与TBIL水平正相关,与病毒载量负相关[5],与Ge、Ye et al研究结果一致[4],表明Th17频率与疾病严重程度及进展密切相关。将ACLF病程分为起病阶段、进展阶段及恢复阶段,发现在起病阶段,Th17细胞显著升高,与MELD-Na评分相关,疾病进展时Th17细胞维持较高水平,但达到病情高峰后(TBIL峰值),出现急剧下降,表明发病阶段的Th17细胞频率有望成为预测患者预后的重要因素[5]。

作者单位:233000安徽省蚌埠市 蚌埠医学院第一附属医院感染性疾病科

1.2 白介素21(Interleukin-21,IL-21)分泌及其作用 IL-21是Th17细胞分泌的重要促炎细胞因子。HBV持续感染,可导致CD8+T细胞耗竭,IL-21可以克服病毒诱导CD8+T细胞耗竭,通过刺激记忆CD8+T细胞、NK细胞成熟,抑制Treg细胞分化及分泌IL-10,激活Th17细胞前体分化成Th1细胞,分泌IL-2,促进细胞毒性T细胞(Cytotoxic T-lymphocyte,CTL细胞)增殖[7]。检测慢性HBV感染的不同临床阶段IL-21水平,在CHB、HB-ACLF患者中含量最高。IL-21可以刺激T细胞及B细胞应答,在控制慢性病毒感染中发挥作用[8]。先前研究表明在经干扰素及核苷酸类似物抗病毒治疗CHB患者中随着IL-21水平升高,病毒载量下降[9]。因而表明IL-21水平增加与病毒的清除相关,低水平的IL-21可能在病毒持续感染中扮演重要角色[10]。Chen et al研究发现与CHB患者相比,HB-ACLF患者外周血及肝内IL-21水平较高,与Hu et al研究结果一致[11],较高水平的IL-21在肝损害中起到正负作用,一方面激活T细胞、B细胞清除乙肝病毒;另一方面促进炎症因子释放加重肝损害。

2 Treg细胞在ACLF发病机制中的作用

2.1 Treg细胞的分化及其作用 Treg细胞是CD4+T细胞中另一具有抑制作用的T淋巴细胞亚群,在维持自身免疫耐受和免疫平衡方面发挥作用。TGFβ是诱导初始CD4+T细胞分化Treg的关键因子,天然调节型 T细胞(Natural Treg,nTreg)来源于胸腺,其分化不依赖TGF-β;而诱导型调节T细胞(Induced Treg,iTreg细胞)来源于胸腺外初始T细胞,其分化依赖于TGF-β参与。叉头状转录因子3(Forkhead box proteinP3,FoxP3)是Treg的特征性转录因子,Treg细胞可表达细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4和程序性死亡因子抑制性受体,能够传递抑制信号而抑制效应T细胞的活化[12]。Treg细胞通过抑制侵袭性T细胞应答,而维持对自己或非己抗原免疫耐受,增加的CD4+CD25+T细胞与持续HBV感染相关[13]。Treg细胞通过抑制HBV-特异性CD8+T细胞活化而导致HBV的慢性感染[18],除了抑制体内CD4+T/CD8+T细胞,Treg细胞抑制树突状细胞活化以及细胞因子分泌,从而抑制过度免疫应答,结果表明外周血中Treg细胞频率增加与HBV复制以及疾病严重程度密切相关。目前Treg与ACLF的发病机制尚不十分明确。Xu et al发现Foxp3+Treg细胞频率在9例重度慢性乙型病毒性肝炎患者体内显著增加,炎症部位增加的Treg细胞频率与疾病的慢性化及严重程度密切相关[14]。但在ACLF患者中,发病时Treg细胞频率降低,但随着病情进展而逐渐增加,但在整个临床阶段变化不显著[5]。另外发现Foxp3+Treg细胞的频率在ACLF及慢性肝衰竭患者中相似[15]。表明在ACLF发病过程中Treg细胞频率相对不足,Treg/Th17细胞失衡,不足以抑制过度炎症反应,导致肝细胞大量破坏。

2.2 Treg细胞受体(Treg cell receptor,TCR)表达 TCR能够反应T细胞亚群在体内的功能状态及组成,每个T细胞克隆表达独特的TCR,能够识别连接有MHC的抗原肽。CDR3区域是决定T细胞抗原特异性和介导T细胞多样性的关键部位[16]。最近研究发现在ACLF及CHB患者中CD4+CD25+Treg细胞的TCR-β链可变区域(TCRBV)基因家族中BV11,BV13.1,BV18,BV20更为常见,提示其可能与慢性感染有关,进一步研究发现 BV11,BV13.1,BV18,BV20 的 DR3 序列在ACLF及CHB是不相同的[17]。在ACLF中TCRBV20的CDR3序列为“TGTGHSPLH”,短期治疗效果好于CDR3序列为“ISHTGEL”或“GGSNQPQ”,并且发现 CDR3序列为“TGTGHSPLH”仅在病情较轻患者表达,表明CDR3序列为“GTGHSPLH”T可能成为ACLF患者预测抗病毒治疗短期预后的生物标志物,但需要进一步证实。TCRBV11序列“VYNEQ”主要在ACLF表达,但在 CHB表达“SSGGVDTO”,表明CDR3序列表达“VYNEQ”的CHB患者短期治疗预后较差[18]。检测CD4+CD25+Treg TCR多样性可以进一步理解ACLF发病机制,以及对治疗预后的评估[19]。

2.3 Treg细胞表面分子CD39CD39是表达于人和鼠类Treg细胞的免疫调节分子,多项研究表明CD39/NTPasel分子是CD4+Foxp3+Treg细胞具有免疫抑制活性的功能标志,CD39+Treg在乙肝病毒携带者中含量较高,CD39+Treg含量与HBV-DNA正相关,与ALT负相关,CD39+Treg细胞主要为CD45RA-Treg细胞,表现出很强的抑制效应;将CD39+CD4+T细胞划分为三个不同亚群,包括CD39low、CD39int、CD39high,发现他们与疾病状态有着不同联系,如CD39high组病毒载量明显增加,CD39low组ALT水平明显增加。利用CD39+Treg细胞来定义传统Treg细胞,发现在乙肝病毒携带者体内明显增加,而总的Treg频率无明显变化,总的Treg细胞升高出现在ACLF患者,但Treg细胞频率与ALT水平无相关性,表明升高的Treg细胞可能反映对炎症自我平衡的代偿机制。但发现CD39+Treg细胞含量在ACLF中却是降低的,且与ALT水平负相关[20]。在炎症爆发的ACLF患者,CD39表达缺失以及相关免疫抑制功能障碍、CD39+Treg细胞频率降低与ALT水平增加以及ACLF病情进展密切相关。

3 Treg/Th17失衡在ACLF发病机制中的作用

3.1 Treg/Th17失衡及作用 Treg细胞及Th17细胞均为CD4+T细胞的重要亚群,两者在分化及功能上密切相关,在体外TGF-β单独刺激初始CD4+T细胞诱导CD4+T细胞向Treg细胞分化,当加入IL-6或IL-21后可诱导CD4+T细胞向Th17细胞分化。表明不同的细胞因子环境决定CD4+T分化方向。在体内外研究发现TGF-β作用于初始CD4+T细胞可以上调RORγt和Foxp3,Foxp3通过与 RORγt结合,抑制Th17细胞分化,在无IL-6及其他促炎细胞因子条件下,TGF-β可强化Foxp3介导对RORγt抑制作用,使CD4+T细胞向Treg细胞分化[21];而IL-6可以通过激活STAT3,抑制Foxp3活性,上调IL-23受体,促使向Th17细胞分化,另外激活的STAT3可以抑制IL-10的分泌。同样加入IL-21也可促进Th17分化[22]。除了细胞因子环境外,T细胞的代谢重编码也可影响Th17/Treg平衡,这种调节作用通过哺乳动物雷帕霉素靶蛋白Mmammalian target of rapamycin,mTOR来完成,mTOR作为一种中央环境感受器,可整合来自营养、能量、生长因子和环境压力对细胞的刺激信号,在正常情况下mTOR处于抑制状态,在初始CD4+T细胞识别抗原时被激活,通过上调糖酵解途径和激活STAT信号通路,诱导特异性T细胞分化,起到中心调节作用,m TOR缺失时不能上调 ROR-γt在Th17细胞中的表达。雷帕霉素作为mTOR抑制剂,可以诱导Foxp3表达,通过抑制STAT3信号通路而阻止Th17细胞分化,而促进Treg细胞分化[23]。肝衰竭患者存在明显糖代谢紊乱,与改变的Th17、Treg频率之间关系还需进一步证实。mTOC能诱导Th17细胞分化部分原因是能介导低氧诱导因子 1α(Hypoxia inducible factor 1α,HIF 1α)产生,与其他CD4+T细胞亚群相比,Th17细胞更多依赖于糖代谢途径,HIF 1α在Th17细胞上高度表达,通过激活RORγt直接促进Th17细胞分化;另外无论在正常或缺氧状况下,HIF 1α可以通过蛋白酶降解途径促使Foxp3降解,从而抑制Treg细胞分化。因此HIF 1α通过直接影响Th17细胞和Treg细胞而产生炎症效应[24]。Niu et al研究发现Treg/Th17在ACLF患者中,在幸存组随访第8周时Treg/Th17较疾病高峰时(TBIL最大值)明显升高[25]。而Liang et al研究了18例HB-ACLF患者,Treg/Th17比率从发病阶段到病情高峰阶段降低,之后出现持续升高,同时伴随TBIL水平的下降,发病时Treg/Th17比率可以预测患者28天生存期。另外发现在发病时,死亡组中Treg/Th17明显低于幸存组,且Treg/Th17比率在死亡组中保持较低水平,表明Treg/Th17比率与ACLF患者病情严重程度及预后密切相关[5]。Zhai et al发现Treg/Th17与患者生存期呈正相关[26]。表明Treg细胞与Th17细胞之间相互作用在维持限制免疫应答和病理损伤之间平衡起到关键作用。

3.2 高迁移率族蛋白 B1(High mobility group box B1,HMGB1)对Treg/Th17平衡影响 HMGB1是一种非组蛋白与高度流动的DNA结合蛋白,被认为是一种增强基因转录的核因子,可作为损伤相关分子模式(Damage associated molecular pattern,DAMP),由活化的单核/巨噬细胞主动分泌或坏死受损细胞被动分泌至细胞外,与Toll样受体(Toll-like receptor,TLR)或晚期糖基化终末产物受体(Receptor for advanced glycation end products,RAGE)结合发挥其免疫学活性。HMGB1可以刺激非 CD4+T细胞分泌 IL-6、IL-21,在TGF-β协同作用下促使CD4+T细胞向Th17细胞分化。另外剂量依赖性重组HMGB1可以上调RORγt表达,而下调Foxp3表达,同时可增强慢性肝炎患者PBMC上TLR4及IL-6表达[27]。表明可能存在HMGB1-TLR4-IL-6-Treg/Th17轴调节ACLF免疫炎症反应。在大鼠体内HMGB1与TLR4结合抑制Treg细胞免疫抑制功能,同时有报道表明在免疫炎症过程中增强的HMGB1可以抑制Treg细胞应答,而促进Th17细胞应答[28],因而加重肝脏炎症反应。

3.3 抗病毒治疗对Treg/Th17平衡影响 HBV复制在慢性肝炎患者发展为ACLF中起到重要作用。有效抗病毒治疗抑制病毒复制的同时可以重建Treg/Th17平衡而有利于病情控制。Zhang et al发现在CHB患者中恩替卡韦治疗抑制病毒复制可以导致Th17细胞增加,伴随Treg细胞减少,出现Treg/Th17显著降低,有利于病毒清除[29]。有研究表明阿德福韦酯抗病毒治疗可以使Treg细胞频率降低,同时伴有HBV-特异性T细胞应答增加[30],但增加的Th17细胞与免疫病理改变密切相关,是否会加重肝损害还需进一步研究。随着抗病毒治疗的进行病毒复制减少,乙肝表面抗原刺激IL-17分泌减少,Treg/Th17比率增加,免疫趋于平衡[31]。而Zhan et al研究发现恩替卡韦抗病毒治疗过程中Treg细胞和Th17细胞特异性转录因子Foxp3及RORγt均显著降低,最终趋于正常;另外Th17细胞相关细胞因子IL-17、IL-23逐渐减少,Treg细胞相关细胞因子TGF-β、IL-10也降低,但仍高于正常水平,且 Th17、IL-17、IL-23、IL-10 与 HBV-DNA 水平正相关[32]。表明恩替卡韦抗病毒治疗过程中,Treg细胞频率降低同时,Th17细胞也明显减少,以及相关细胞因子随之降低,大大减轻炎症反应,有利于肝衰竭预后。2012年肝衰竭治疗指南指出对于HBV-DNA阳性的肝衰竭患者,不论HBV DNA滴度高低,建议立即使用核苷酸类似物抗病毒治疗。

4 小结和展望

综上所述,Th17细胞、Treg细胞及Treg/Th17平衡在乙肝相关性慢加急性肝衰竭发病机制中的作用,检测肝内及外周血中Th17细胞频率、Treg细胞频率和Treg/Th17比率及其相关炎症炎症因子水平,有助于病情评估,以便及时诊治;在ACLF患者体内存在Treg/Th17明显失衡,通过恢复Treg/Th17平衡,阻止肝衰竭疾病进展,为慢加急性肝衰竭的免疫治疗提供一定的理论基础。由于肝衰竭的免疫发病机制非常复杂,国内外有关方面的研究大多处于实验研究阶段,Th17细胞、Treg细胞及Treg/Th17平衡在乙肝相关性慢加急性肝衰竭发病机制中的作用还不是十分明确,今后还需要临床和免疫学工作者进行进一步的深入临床和有关实验室研究,为肝衰竭的发病机制和治疗措施提供更加科学的理论依据。

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(收稿:2016-11-03)

(本文编辑:李 磊)

Role of Treg and Th17 cells in the pathogenesis of hepatitis B-induced acute-on-chronic liver failure

Wu Limeng,Zhao Jiufa.Department of Infectious Diseases,First Affiliated Hospital,Bengbu Medical College,Bengbu 233000,Anhui Province,China

Hepatitis B-induced acute on chronic liver failure(HB-ACLF) is mainly due to the immune-mediated liver injury.More and more studies have found that regulatory T (Treg) cells and T helper cell 17 (Th17) play important roles in the immunopathogenesis of HB-ACLF.Treg and Th17 originate from the same initial CD4+T cells,but restrict each other in differentiation and functions.Studies have indicated that the imbalance of Treg/Th17 ratio is closely related to the occurrence and development of ACLF.This article reviews the role of Treg/Th17 in the pathogenesis of ACLF,and provides materials in the study of immunological field of liver failure.

Acute-on-chronic liver failure;T helper cell 17;Regulatory T cell;Pathogenesis

10.3969/j.issn.1672-5069.2017.05.043

吴丽蒙,男,26岁,硕士研究生。主要从事病毒性肝炎的基础与临床研究。E-mail:877342886@qq.com

赵久法,E-mail:zhaojf998@vip.sina.com

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