辅助性T细胞17与血管内皮细胞衰老

丁绍威，李庆

(安徽医科大学附属省立医院、安徽省立医院中心实验室，合肥 230001)

血管内皮细胞(VEC)是血管系统与血液之间的屏障，在维持血管完整性、调节血管平衡稳态过程中起关键作用。VEC 衰老参与血管功能紊乱及相关多种疾病的发生过程，是动脉粥样硬化(AS) 形成和心脑血管事件发生重要的病理基础[1]。

辅助性T细胞17(Th17细胞)是 Harrington等[2]于2005 年在实验动物的研究过程中发现的一类新的细胞类型，能高特异性地分泌促炎细胞因子IL-17，被命名为Th17细胞。Th17细胞被认为是一群介导炎性反应的重要细胞[3]。Chung等[4]提出衰老的炎症假说，认为衰老机体的氧化应激状态可介导慢性炎症的产生，而炎症是衰老进程的关键原因之一。Ouyang等[5]研究发现，老龄人和小鼠体内Th17免疫反应明显增强，表明Th17、IL-17的促炎效应，在衰老进程中发挥重要作用。本文就Th17、IL-17在血管内皮细胞衰老中的作用及机制作一综述。

1 Th17细胞生物学特征

IL-17是一种20-30KD的糖蛋白同型二聚体，可增强炎性反应，与风湿性关节炎、哮喘、多发性硬化症等疾病相关。Th17分泌的细胞因子除了IL-17 (IL-17A) 外，还包括IL-17F，以及IL-21、IL-22、IL-6、肿瘤坏死因子α(TNF-α)等，并通过这些细胞因子发挥其特有的功能，参与宿主防御、感染、肿瘤、自身免疫性疾病、移植排斥等病理过程。

CD161是Th17细胞的一个重要的表面标志物。Kamiyama 等[6]发现，CCR6和CD146共表达也是Th17细胞的另一有效标志。

2 Th17 细胞的分化调节其产生的细胞因子

2.1 Th17 细胞的分化及其调节 转录因子孤核受体(RORγt)是Th17细胞特异性转录调控因子，属于维甲酸相关孤儿受体家族成员，是配体依赖性转录因子，随后的研究证实，无论体外细胞因子诱导的Th17细胞的分化，还是体内Th17细胞介导的炎性反应都需要RORγt的参与[7]。

研究表明，初始 CD4+T 细胞只有在转化生长因子(TGF-β)和 IL-6 的共同作用下才能分化成 Th17 细胞[8]。Ben-Sasson等发现，IL-1受体(IL-1R)缺陷的CD4+T 细胞向 Th17 细胞分化的能力减弱，且IL-1R基因敲除小鼠实验性变态反应性脑脊髓炎(EAE实验性变态反应性脑脊髓炎)症状缓解[9]。

有研究显示[10]，树突状细胞(DC细胞)产生的IL-23 可以促使活化的CD4+T细胞分泌IL-17，但单独的 IL-23 却不能在体外诱导初始 CD4+T 细胞分化为Th17 细胞。由此可见 IL-23不是 Th17分化必需因子，但它是 Th17细胞存活的关键因子；因此当缺乏 IL-23时，机体不能有效地产生Th17细胞[11]。IL-23与受体结合后可激活JAK-STAT信号通路，从而引起Jak2、Tyk2的磷酸化，进一步促进信号转录激活子 1(STAT1)、STAT3的磷酸化[12]，所以，当IL-23介导STAT3 磷酸化后即可使STAT3信号途径激活，进而促进IL-17的分泌[13]。

另有研究[14]发现，在诱导过程中加入IL-4的特异性抗体阻断IL-4的作用后，可促进Th17生成；同样加入IFN-γ干扰素的特异性抗体后，CD4+T 细胞会在 IL-23 诱导下产生高水平的Th17细胞。另外，相关研究发现，IL-2是抑制 Th17细胞分化的细胞因子，当IL-2缺乏时，小鼠IL-17的表达增强，加入IL-2则会抑制RORγt[15]的表达，进而抑制Th17细胞的分化。

2.2 Th17细胞产生的细胞细胞因子及其作用机制

IL-17细胞因子家族包括IL-17A，IL-17B，IL-17C，IL-17D，IL-17E(IL-25)和IL-17F，而其中以IL-17A尤为关键。IL-17具有促炎症作用，具有多效应性，主要是通过诱导细胞释放前炎性因子以及动员中性粒细胞的细胞因子而发挥作用。IL-17A 也参与中性粒细胞的增殖、成熟和趋化并对中性粒细胞凋亡起到调节作用，对T细胞的活化起协同刺激作用，并能促进树突状细胞的成熟及趋化过程[16]。IL-17还可以同炎性因子TNF-α、IL-1β、IFN-γ等产生协同作用，放大和加强其致炎效应[17]。

IL-6是Th17细胞分泌的另一重要细胞因子。IL-6可诱导内皮细胞表达粘附分子并且促进单核细胞趋化因子的产生，从而促进单核细胞在炎症及感染部位的聚集。有研究表明 IL-6表达上调可增加Th17 细胞水平。IL-17 还可通过核因子-κB(NF-κB)通路促进IL-6 产生，进而诱导自身免疫病的发生[18]。

IL-21是一种Th17细胞的自分泌细胞因子，对Th17细胞分化起着正反馈的作用。IL-21具有一定的促炎效应，类风湿关节炎患者滑膜细胞体外培养给予抗IL-21抗体可抑制其表达TNF-α和IL-6[19]。体外实验[20]证明小鼠 Th17细胞被激活后能特异性分泌IL-21，在IL-17产生和 RORγt 的表达中发挥重要作用。

Th17细胞还分泌产生IL-22，IL-22参与Th17细胞的效应功能。IL-22属于IL-10 家族，介导上皮固有免疫。其受体在各种上皮组织中表达。有研究[21]显示，IL-22与IL-17可协同作用促进炎性反应，造成组织损伤。

3 Th17细胞与血管内皮细胞衰老

3.1 血管内皮细胞衰老的定义和特征 血管内皮细胞是衬于心、血管内表面的单层扁平上皮，它形成血管的内壁，是具有感应外界刺激能力的效应细胞。同时在炎症时高表达黏附分子，与血流中白细胞表面黏附分子相互作用，从而介导白细胞穿越血管壁。细胞衰老是指细胞经过有限的分裂次数后，细胞的增殖与分化能力降低，细胞形态、基因表达和功能都发生变化的过程。根据发生机制不同，可将血管内皮细胞衰老分为复制性衰老和应激性衰老。复制性衰老表现为细胞分裂过程中端粒逐渐缩短。当端粒足够短时，细胞不能继续分裂，生长停滞。而应激衰老往往由外源性或(和)内源性应激引起的细胞衰老，其诱发因素既有致癌基因激活也有氧化应激引起的线粒体紊乱等。线粒体是产生自由基的主要场所，容易受到活性氧自由基的攻击而产生 DNA 氧化损伤[22]。一方面，氧化损伤随增龄不断累积，另一方面，机体对损伤产生应答能力。当应答反应以及损伤修复能力下降时，会导致细胞衰老，随着细胞的衰老，呼吸链的效应也下降，使 ATP 的生成减少。

衰老的血管内皮细胞既具有和其他衰老细胞共同的特点，如部分酶活性降低，细胞核体积增大，细胞膜通透性改变，细胞停滞在细胞周期的 G0/G1 期，β-半乳糖苷酶活性增强，衰老相关的基因和蛋白表达发生改变等，也有其自身的特点，如细胞大而扁平，NO合成减少，环氧合酶(COX)衍生的血管收缩因子增加，血管黏附分子增加，毛细血管形成能力降低等[23]。

3.2 血管内皮细胞的衰老机制 衰老是基因控制下的程序化过程，血管的衰老和损伤是造成人类死亡的主要原因。而血管衰老与病理过程的粥样硬化常合并一起,且两者互为因果,因此,研究血管衰老对防治动脉硬化意义更大。

细胞衰老主要是由 p53 和 Rb 共同调控或独立调控，Rb/p53 细胞转导通路是停止细胞增殖周期所必需的，进而触发并诱导持久的 DNA 损伤反应。处于两个衰老诱导途径核心位置的是几个抑癌基因产物，包括 p53、p19、p21、Rb 及p16[24]。p53 是一种核内的磷酸蛋白，起转录因子的作用，能启动 p21 表达。p21 能抑制细胞周期素依赖性激酶2(CDK2)的活性，从而抑制细胞周期进程。p16 蛋白能特异抑制 CDK4 活性，使之不能解除 Rb 基因对转录因子的抑制，从而阻止细胞从 G1 期进入S期，抑制细胞增殖。CDKs 还可通过与周期蛋白 cyclin 协同作用，调节 Rb 的磷酸化状态，从而调控细胞周期进展，控制内皮细胞增殖和衰老。

在诱导衰老过程中，究竟是 p53/p19/p21 途径还是 p16/Rb 途径激活，不同类型和组织来源的细胞并不相同。有文献报道 NF-κB 信号通路与内皮细胞衰老密切相关[25-26]；且 Shan 等人发现血管紧张素 II 可活化 ERK，降低 Bcl-2 水平，诱导内皮细胞衰老[27]。而内质网应激反应可通过活化 NF-κB 上调P53 表达[28]。研究表明，TNF-α可通过NF-κB信号通路调节内皮细胞的损伤。TNF-α 能激活血管内皮细胞，继而表达多种细胞因子和黏附分子，引发一系列的炎性白细胞浸润和炎性反应。TNF-α 可刺激细胞 IκB 蛋白降解，激活 NF-κB，导致依赖NF-κB激活的基因转录并与核 DNA 结合增加，进而诱导内皮细胞凋亡，加速血管衰老[29]。

3.3 Th17细胞与血管内皮细胞衰老 细胞周期停滞甚至凋亡是血管内皮细胞衰老的表现之一。衰老对内皮细胞的影响表现在内皮源性炎性因子合成增加，进而引起血管舒张功能下降，动脉弹性功能降低，影响血管张力和器官灌流，进而引起内皮功能不全诱导血管衰老[30],而血管内皮功能不全是动脉硬化发生的始动环节。衰老机体能够诱导内皮细胞凋亡，衰老机体中内皮细胞凋亡增加，内皮细胞半胱氨酸蛋白酶3(caspase-3) 活性上升使其对促凋亡刺激的反应性增加[31]。研究发现凋亡诱导因子(AIF) 在衰老机体中显著增加。AIF 在凋亡细胞中由线粒体释放，促进DNA 片段化和染色质凝集。P53 在内皮细胞DNA 损伤中也起到重要作用，通过一系列转换蛋白的激活使 P53磷酸化，促进细胞周期调控蛋白如Bcl-2相关X蛋白(Bax蛋白 Bcl-2相关X蛋白)表达增加，进而诱导DNA损伤。

衰老细胞获得分泌一系列因子的功能，这些因子被称为衰老相关的分泌表型(SASP)。SASP 包含炎性因子、免疫调节因子等，这些分泌因子依赖其所处的生物环境发挥调节作用。其中IL-1和 IL-6是Th17分泌的重要细胞因子，也是SASP 关键因子。此外，衰老内皮细胞分泌的 SASP 能引起衰老相关血管钙化，这是严重的心血管疾病的主要危险因素。

综上所述，Th17细胞在血管内皮细胞衰老中发挥重要作用，已经成为研究的热点。因此，需要对其在血管内皮细胞衰老中的机制进行更深入的研究，从而为动脉粥样硬化等相关疾病的诊治提供新思路。

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