Th9细胞与肿瘤免疫的研究进展

罗江伟 张磊昌

【关键词】Th9细胞；CD4+T细胞；基因转录；肿瘤；免疫调节

中图分类号：R392.12文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2018.05.026

IL-9最初被鉴定为具有潜在致癌活性的T细胞生长因子。因为，IL-9在大多数血液肿瘤中的增长明显。然而，IL-9和癌症进展之间的联系因为最新发现的Th9细胞而被重新审视。起初Th9细胞被认为是促炎性CD4+T细胞的亚群，其在驱除寄生虫及结肠炎的组织炎症中发挥重要作用。事实上，在实体肿瘤，特别是黑色素瘤中，它具有强大的IL-9依赖性抗癌特性。虽然相关的分子机制仍在研究中，但Th9细胞已经被证明能够激活先天免疫和适应性免疫应答，从而有利于抗肿瘤免疫和肿瘤消除。Th9细胞在人类恶性肿瘤组织中也已经分离并且被鉴定，但其功能仍未确定。本综述旨在探讨最新的研究结果，为重新审视IL-9与癌症进展之间的关系提供证据，并强调Th9细胞功能与癌症免疫治疗的相关性。

1Th9细胞

1.1Th9细胞的来源2008年，一种新的CD4+T细胞亚群被发现，因其能够分泌高水平的IL-9，被命名为Th9细胞。这种新的CD4+T细胞亚群同时被两个不同的实验室发现。Veldohen等人[1]的研究表明TGF-β能使Th2细胞分化为能够分泌IL-9的T细胞，而DarDalhon等人[2]的研究证明IL-4能够阻断Treg细胞中Foxp3的诱导，从而诱导分化出大量能够产生IL-9的辅助性T细胞亚群。因此Th9细胞的发现进一步说明了CD4+T细胞的可塑性。IL-9在癌症中的作用已经被探索过。Renauld等人[3]通过研究产生过表达IL-9基因的小鼠模型发现，一小部分IL-9过表达小鼠产生胸腺淋巴瘤，表明IL-9支持T细胞相关肿瘤的进展。这一观察结果实际上与以前所阐述的IL-9是一种促进肿瘤生长的T细胞生长因子的观点相一致[4]。研究显示IL-9促进许多血液疾病相关肿瘤的发展，包括霍奇金淋巴瘤和B细胞淋巴瘤[5]。另外，有研究提出IL-9通过阻止机体免疫记忆的发展来增强Treg的免疫抑制功能并阻断适应性抗肿瘤免疫的建立[6～7]。

1.2Th9细胞的分布及表型特征Th9细胞主要由初始CD4+T细胞在转化因子TGF-β、IL-4及胸腺基质淋巴细胞生成素的共同作用下诱导分化而产生，这一过程还需要特异性转录基因PU.1及干扰素因子4（IRF-4）的参与[7]。IL-9是一种具有多重免疫效应的细胞因子，起初被认为是常见的γ-链受体家族的T细胞生长因子。IL-9通过由特异性IL-9受体链（IL-9Rα）和普通γ链（IL-2Rγ）组成的异二聚体受体发出信号[8]。IL-9Rα主要表达在免疫细胞表面，能够促进肥大细胞的生长并且在炎症组织中有蓄积，同时IL-9Rα在肠上皮细胞、平滑肌细胞中都有表达，但最多表达在Th2和Th17细胞亚群中。有研究发现Th9细胞在人体恶性胸水中的比例明显多于患者外周血中的比例，这可能与胸膜表面产生CCL20有关[9]，并且其中大部分的Th9细胞表面高表达CCR6和效应记忆表型CDRO，低表达CD45RA和CD62L[10]。恶性胸膜中Th9细胞数量的增加往往预示着患者预后较差。国内学者研究[11]发现，淋巴瘤荷瘤小鼠模型及B细胞非霍奇金淋巴瘤患者外周血中细胞因子IL-9的表达均普遍高于正常对照组，并且其能够通过增强调节性T淋巴细胞与肥大细胞参与免疫反应进而介导肿瘤细胞的增殖与免疫逃逸；体外研究也表明IL-9能够促进肺癌细胞的增殖和转移[13]。但是，在黑色素瘤变组织中肿瘤浸润性T细胞中的Th9细胞所占比例及所分泌的IL-9水平都较健康组织中的少[10]，这提示Th9细胞对人体黑色素瘤的发展具有保护作用。张磊昌等[13]的研究发现Th9细胞在结直肠癌组织中的分布比例明显高于对照组，并且DucksⅠ、Ⅱ期结直肠癌患者较Ⅲ、Ⅳ期Th9细胞显著升高。肠癌组织中Th9细胞主要以记忆型细胞为主，高表达CD45RO蛋白，低表达CD45RA蛋白，并且与Th2细胞的分布呈负相关。这些研究表明Th9细胞与肿瘤的发生发展可能存在密切关系。

2Th9细胞的抗肿瘤免疫机制

2.1Th9细胞诱导先天性抗肿瘤免疫的激活Th9细胞在癌症中作用的开创性研究是从Purwar等[14]在黑色素瘤小鼠模型中研究Th9细胞的抗肿瘤特性开始的。他们首先测试了肿瘤特异性CD4+T细胞分化为Th9细胞或其他效应细胞CD4+T细胞亚群来防止B16荷瘤小鼠过继转移时肿瘤的生长，发现Th9细胞在预防肿瘤进展方面非常有效。重要的是，Th9细胞的抗癌功效优于所有测试的其他CD4+T细胞亚群，包括Th1和Th17细胞[15]。研究者在研究Th9细胞在黑色素瘤中抗肿瘤活性的机制时发现，与已发表的血液癌症研究相反，使用中和抗體阻断IL-9因子可以促进肿瘤的生长[16]。另外，有研究发现B16肿瘤细胞在没有IL-9受体信号传导的情况下在小鼠体内生长更快。相反，将重组IL-9蛋白注射到野生型小鼠体内会使B16肿瘤细胞生长受到限制[14]。由于IL-9在体外不影响黑素瘤或肺癌细胞增殖，因此为了研究宿主免疫细胞是否负责体内IL-9的抗癌作用，Purwar等[14]将Th9细胞注入缺乏T细胞和B细胞的携带肿瘤的Rag1缺陷型小鼠中，发现Th9细胞的抗肿瘤潜力在缺乏适应性免疫时是保留的。另一项研究表明通过转录因子Id3调节Th9细胞分化以IL-9依赖性方式调节抗黑素瘤免疫，但不影响Th1细胞应答[15]。另外，重组IL-9主导的抗肿瘤效果在肿瘤细胞株rag1缺陷小鼠中是保留的，这表明其他免疫效应细胞或因子参与抗肿瘤的免疫过程。既往的研究已证明IL-9能触发肥大细胞的活化[15]。为了研究肥大细胞对IL-9在体内的抗癌作用的影响，Purwar等用IL-9处理LLC1和B16携瘤W-sh小鼠，发现IL-9的抗肿瘤作用在两种肿瘤模型中都依赖肥大细胞[14～17]。Abdul-Wahid等[17]对肥大细胞在介导Th9细胞依赖性抗肿瘤免疫应答中的作用进行了进一步研究，发现含有癌胚抗原（CEA）IgV样N结构域和诱导体内Th9细胞应答的Toll样受体3配聚体I：C的疫苗的抗肿瘤功效。在这种情况下，通过证明IL-9中和防止疫苗保护小鼠免受活结肠癌MC38.CEA细胞的攻击的能力，显示了在接种CEA转基因小鼠之后介导抗肿瘤免疫的Th9细胞应答的重要性。因此，用色甘酸盐（其防止肥大细胞的活化）或用消耗肥大细胞的抗CD117抗体治疗小鼠能消除疫苗的抗癌功效[17]。

2.2Th9细胞诱导获得性抗肿瘤免疫的激活尽管IL-9能够促进类似肥大细胞这类具有抗肿瘤活性的先天性免疫细胞的活化，但其他研究清楚地表明IL-9的抗肿瘤活性不仅是由于先天免疫效应物的激活。在研究通过过继回输Th9细胞来延缓静脉注射了B16肿瘤细胞的小鼠肺癌的进展时，Lu等[18]发现肺肿瘤组织中CD4和CD8细胞以及树突细胞（DC）在肿瘤组织的募集增加。这一假设因观察到在接受免疫过继Th9细胞的小鼠中T细胞上CD44的表达上调而得到进一步加强。他们进一步研究发现Th9细胞也依赖于CDC20/CCR6的DCs向腫瘤组织募集，从而诱导CD8+T细胞活化。另外，Lu等[18]发现与对照组小鼠或Th1处理的小鼠相比，肿瘤组织中肿瘤特异性CD8+T细胞的比例明显增加。CD8+T细胞介导的转移性Th9细胞的抗癌作用最终通过使用抗CD8抗体耗尽CD8+T细胞来证实。在这种情况下，注射抗CD8抗体使体内转移性Th9细胞的抗肿瘤功效消失。Zhao等[19]的近期研究发现用树突状细胞相关性植物血凝素激活带瘤小鼠的免疫能够诱导有效的抗肿瘤反应，其依赖于Th9细胞和IL-9依赖性抗癌CD8+T细胞的诱导，这进一步证实了Th9细胞分泌的IL-9能够驱动抗癌CD8+T细胞的活化。最近的两项研究显示[20～21]，Th9细胞表面存在一种T细胞上的共刺激分子-糖皮质激素诱导的TNFR相关蛋白（GITR），当受体与其结合后能够诱发Th9细胞抗癌免疫应答[8，22]。Kim等[22]的研究发现用激动性抗GITR抗体（DTA-1）能显著降低结肠癌荷瘤小鼠体内IL-9的表达，说明GITR与肿瘤淋巴结中高表达IL-9有关。另外，他们还发现DTA-1在化学诱导的结肠直肠癌和自发的K-Ras转基因小鼠这些不可移植的模型中以IL-9依赖性方式预防肿瘤发展，这可能是因为通过阻断IL-9信号通路，能够部分减弱CD8+T细胞的细胞毒活性有关，同时，他们还注意到DTA-1以不依赖IL-9的方式增强CD4+T细胞分泌IL-21的功能，并提出DTA-1通过Th9细胞分泌的IL-9和可能分泌的IL-21增强抗肿瘤免疫反应。这些结果表明，在肺腺癌、结肠癌和黑色素瘤的情况下，Th9细胞通过其分泌IL-9和IL-21促进机体适应性抗肿瘤免疫应答的激活[8]。

2.3Th9细胞对肿瘤细胞的细胞毒性虽然Th9细胞能够明显激活机体的先天性和适应性肿瘤免疫应答，但是Th9细胞直接触发癌细胞死亡的能力仍然存在争议。最初，Purwar等人[14]发现，与Th0和Th17细胞不同，来自OT-II转基因小鼠的Th9细胞能够表达识别鸡卵清蛋白衍生肽的转基因T细胞受体，并杀死表达卵清蛋白（B16-OVA）的肿瘤细胞。他们进一步研究发现，Th9细胞表达高水平的颗粒酶B，该活性酶的抑制作用降低了Th9细胞杀死黑素瘤细胞的能力[14]。但体外Th9细胞对肿瘤细胞的直接细胞毒性的作用机制还不完全清楚[18]。Th9细胞的细胞毒性在鳞状癌的小鼠模型中也有表现[23]，表明Th9细胞的细胞毒活性可能是肿瘤的特异性，这可能与IL-9通过上调p21和TRAIL抑制两种人黑色素瘤肿瘤细胞系的增殖有关[9]，这一结果为进一步研究IL-9对癌细胞的直接细胞毒性作用提供了新的方向。

3Th9细胞在肿瘤微环境中的作用

IL-9小鼠报告模型的应用表明，在木瓜蛋白酶诱导的急性肺损伤模型中，IL-9的产生在体内是短暂的[24～25]。另外，研究表明，虽然体外诱导小鼠Th9细胞的抗原刺激导致IL-10分泌的稳定增加，但IL-9水平在刺激后3天达到高峰，然后急剧下降，由此Th9细胞的稳定性还存在争议[25]。据报道，Th9细胞在一些自身免疫性疾病模型中不稳定[25～26]。这些观察结果可能归因于炎症环境，因为包括IFN-γ、IL-23在内的多种细胞因子可以改变Th9细胞表型或减少IL-9的产生[15，26～28]。尽管有上述发现，Lu等[18]的研究表明Th9细胞能够在体内保留其细胞因子谱的稳定性。他们观察到，Th9细胞过继转移给荷瘤小鼠后，仍然能在肿瘤引流淋巴结（LLN）中维持其IL-9和IL-10的分泌；在接受Th9细胞转移小鼠的LLN中存在高水平的IFN-γ，其不仅来源于宿主细胞的分泌，说明过继的Th9细胞能够诱导宿主免疫效应细胞的活化。更重要的是，在Th9细胞转移小鼠的肺中检测到了IFN-γ和IL-17，而这些细胞因子在Th1细胞转移的小鼠肺中并不存在。这些结果表明，Th9细胞不仅在肿瘤引流淋巴结中诱导效应细胞活化，而且还将它们募集到肿瘤部位以发挥它们的特异性肿瘤杀伤功能[18，29]。

4结论和前景

Th9细胞在肿瘤免疫中具有重要作用，这主要归因于其分泌IL-9和IL-21细胞因子的能力。IL-9是一种多效性细胞因子，既具有直接的抗肿瘤作用，也可以通过增强免疫反应间接影响肿瘤的生长。IL-21同样有利于适应性抗癌免疫的激活。尽管越来越多的证据支持Th9细胞与肿瘤免疫的潜在相关性，尤其是在过继性细胞治疗策略的情况下，但仍不能完全解释导致这种特定辅助性T细胞亚群产生和扩展的生理条件是什么[10，30]。相信通过进一步的研究将会为肿瘤的免疫治疗带来新的思路。

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（收稿日期：2018-06-08修回日期：2018-07-11）

（編辑：梁明佩）