炎症性肠病的免疫调控研究进展

陈 策，黄功华，刘新光※

(1.广东医科大学衰老研究所 广东省医学分子诊断重点实验室 广东医科大学，广东 东莞 523808； 2.广东医科大学生物化学与分子学研究所，广东 东莞 523808； 3.上海市免疫学研究所 上海交通大学医学院，上海 200025)

过去炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)在西方国家多见，而发展中国家发病率相对较低。然而，近20年来中国IBD的发病率呈显著上升趋势[1-2]。IBD包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)和克罗恩病(Crohn′s disease，CD)，其中UC是具有复发倾向的慢性溃疡性肠道病变，仅发生于结肠，通常为缓慢、隐匿性起病；CD是慢性、增生性、贯壁性的炎症性疾病，能以不连续的方式侵袭胃肠道的任何部位[3]。IBD患者具有肠炎相关结肠癌高发风险，目前认为遗传易感性、黏膜免疫和肠道微生态环境三者的相互作用可能参与IBD的发病过程，但具体发病机制仍不清楚[4-6]。

IBD重要的病理改变之一是肠上皮细胞凋亡脱落导致肠上皮之间紧密连接减弱，黏膜屏障被破坏，进而导致肠道黏膜通透性增加，病原微生物移行进入肠道固有层[3,7]。肠道内的免疫细胞包括巨噬细胞、树突状细胞(dendritic cells，DCs) 以及固有淋巴细胞(innate lymphoid cells，ILCs)等识别入侵的病原微生物，进行杀伤和清除。除此之外，适应性免疫细胞如辅助性T细胞(T helper cell，Th)1、Th2、Th17和Th9等多种亚群的T细胞和B细胞在IBD中也发挥重要作用。DCs或巨噬细胞等识别病原微生物，经过摄取加工呈递给T细胞或B细胞，T细胞分泌细胞因子或B细胞分泌抗体参与免疫反应，同时巨噬细胞和单核细胞分泌趋化因子,如CC趋化因子配体[chemokine (C-C motif) ligand，CCL]2、CCL3、CCL4、CCL20及CXC趋化因子配体[chemokine (C-X-C motif) ligand,CXCL]8、CXCL10等则进一步募集免疫细胞到肠道固有层局部组织发挥作用，清除致病原[8-10]。现就免疫细胞在IBD发病中的作用进行综述，以了解IBD的免疫调节机制。

1 固有免疫细胞在IBD中的免疫调控作用

1.1 巨噬细胞在IBD中的免疫调控作用 根据激活方式不同巨噬细胞分为两类：经典活化巨噬细胞(classical activated macrophage，M1型)和替代活化巨噬细胞(alternative activated macrophage，M2型)，M1型巨噬细胞可被γ干扰素(interferon-γ，IFN-γ)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子激活，分泌白细胞介素(interleukin，IL)-12、IL-23、TNF-α、IL-6、IL-1β以及CXCL9、CXCL10等。M2型巨噬细胞被IL-4、IL-13和巨噬细胞集落刺激因子激活，分泌IL-10[11]。非炎症状态下M1/M2型巨噬细胞处于平衡状态，M1型巨噬细胞作为效应细胞参与Th1细胞介导的免疫应答，促进炎症反应，而M2型巨噬细胞分泌IL-10可以抑制炎症细胞因子分泌，维持肠道免疫耐受[12]。在IBD状态下，巨噬细胞识别病原微生物分泌炎症细胞因子IL-1α、IL-1β和TNF-β，加重炎症反应[9]。

Zhu等[13]在葡聚糖硫酸钠诱导C57BL/6小鼠肠炎模型中发现，M1/M2型巨噬细胞比例失衡，IL-23和TNF-α分泌增多，而IL-10受到抑制，通过传输M2型巨噬细胞到肠炎小鼠可以促进调节性T细胞(regulatory T cell，Treg细胞)的分化和IL-10分泌，从而减轻疾病严重程度。Kang等[14]通过调节脂肪酸代谢从而调节巨噬细胞的极化，抑制雷帕霉素靶蛋白或敲除脑信号蛋白6D，CX3CR1highM2型巨噬细胞减少，IL-10分泌减少，易诱发肠炎。同时miR-155通过靶标CCAAT增强子结合蛋白β和细胞因子信号转导抑制蛋白1参与M1/M2型巨噬细胞分化，抑制miR-155可促进巨噬细胞向M2型分化，从而减轻肠炎[15]。生物治疗为IBD治疗开创了新纪元，用TNF-α单克隆抗体治疗CD，可以促进巨噬细胞向M2型分化，加速黏膜愈合，有效缓解肠炎[16]。因此，通过抑制巨噬细胞向M1型分化而促进巨噬细胞向M2型分化可能为治疗IBD提供参考。

1.2 DCs在IBD中的免疫调控作用 DCs是最重要的抗原呈递细胞，通过其表面的模式识别受体识别外源病原体并呈递给未成熟T淋巴细胞，在固有免疫和适应性免疫中发挥桥梁作用。在正常肠道稳态下，DCs处于免疫耐受状态。在肠炎发病过程中，DCs可抑制或促进肠炎发生，CD103+DCs可以促进Treg细胞分化，抑制炎症反应，CX3CR1+DCs促进炎症反应[17]。

Drakes等[18]从肠炎小鼠分选肠道DCs，与肠炎部位T细胞共培养作为实验组，同时DCs和同基因异体小鼠脾脏T细胞共培养作为对照，结果显示DCs与肠炎部位T细胞共培养分泌的IFN-γ和IL-6水平明显高于对照组，提示DCs可能通过与T细胞相互作用促进IBD的发病。IBD患者结肠黏膜白三烯B4高表达，白三烯B4受体1对白三烯B4有高亲和力，DCs中敲除白三烯B4受体1可以减少TNF-α、IL-6和IL-12分泌，抑制Th1和Th17细胞分化，减轻肠炎。白三烯B4受体1主要通过磷脂酶Cβ-蛋白激酶C途径促进炎症因子的释放从而加重IBD，因此抑制DCs中白三烯B4受体1可为IBD治疗提供新思路[19]。

然而Paiatto等[20]在肠炎模型中发现通过转输DCs到肠炎模型小鼠可以减轻疾病严重程度。针对DCs表面表达的共刺激分子CD40、CD80和CD86，体外用IL-4和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子培养骨髓来源DCs加入反义寡核苷酸，使骨髓来源DCs变成耐受型，将其注入肠炎小鼠可促进Treg细胞和调节性B细胞的产生，减轻炎症程度[21]。黄酮类化合物是许多水果和蔬菜中富含的特殊多酚化合物，能够抑制IBD反应。黄酮类化合物通过抑制上皮细胞中c-Jun氨基端激酶和p38促分裂原活化的蛋白激酶信号通路，抑制炎症细胞因子和趋化因子的分泌，减少白细胞和DCs迁移，降低炎症反应[22]。DCs在IBD发展中的作用尚无定论，可能与不同研究所用的模型、试剂和实验方法有关，靶向调节DCs内相关基因表达可能为治疗IBD提供思路。

1.3 ILCs在IBD中的免疫调控作用 ILCs选择性积聚在肠黏膜组织中，在抵抗病原体入侵、诱导保护以及维持肠道动态平衡方面发挥重要作用。ILCs与T细胞亚群有相似的功能，其可以分泌与Th1、Th2和Th17相关细胞因子而被分为ILC1、ILC2和ILC3亚型，它们分别表达T细胞特异性转录因子、GATA结合蛋白3和视黄酸相关孤儿受体γt[23]。研究显示ILCs参与慢性肠道炎症的发病，尤其是ILC1和ILC3[24]。基于ILC3是否表达自然杀伤活性受体(natural cytotoxicity receptors，NCRs)可将ILC3分为NCR+ILC3和NCR-ILC3，在非炎症状态下NCR+ILC3分泌IL-22，NCR-ILC3分泌IL-17。IL-22属于IL-10家族，可以诱导抗菌肽的分泌，促进肠道组织再生。在炎症状态下，NCR-ILC3分泌IL-17增多，而NCR+ILC3分泌IL-22减少，加重炎症反应[24]。

CD患者肠黏膜组织中，ILC1积聚于肠道炎症部位，NCR+ILC3比例降低，分泌IL-22减少，分泌IL-17的NCR-ILC3增多。此外，相对于正常人，CD患者中ILC1数量增加，ILC1通过T细胞特异性转录因子途径分泌的IFN-γ增多，IFN-γ可以促进中性粒细胞迁移，激活巨噬细胞或内皮细胞，破坏肠道黏膜屏障[25-26]。用自然杀伤细胞1.1抗体阻滞ILC1可以减轻肠炎[26]。用白细胞分化抗原90抗体敲除ILC3s也可以减轻肠炎[27]。此外，IBD中ILC2通过转录因子GATA结合蛋白3分泌IL-13导致肠道组织纤维化，破坏肠上皮细胞屏障功能，加重IBD。Wang等[27]发现一新的亚群ILCs，其能够分泌IL-10和转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)，命名为调节性ILCs，参与肠道炎症免疫调控。在肠炎小鼠模型中，调节性ILCs比例增加，抑制ILC1和ILC3分泌细胞因子IFN-γ和IL-17。因此ILCs在IBD中发挥重要作用，具体调节IBD的机制尚未明确，调节性ILCs可能作为IBD治疗的新方向。

2 适应性免疫细胞在IBD中的免疫调控作用

2.1 T细胞在IBD中的免疫调控作用 初始型CD4+T细胞受到外抗原刺激后分化为各种亚群，根据产生细胞因子和效应的不同可将CD4+T亚群分为Th1、Th2、Th17、Treg以及Th9细胞[28]。初始型T细胞在IL-12和IL-27的诱导下可分化为Th1细胞，产生效应分子IFN-γ、TNF和IL-2，参与细胞介导的免疫应答，对清除胞内病原体是必需的[29]。初始型T细胞在IL-4的诱导下分化为Th2细胞，分泌效应分子IL-4、IL-5和IL-13，参与体液免疫应答并参与寄生虫防御[30]。Treg细胞可在TGF-β单独诱导下从初始性T细胞分化而来，分泌TGF-β并表达叉头框蛋白3(forkhead box protein 3，Foxp3)。Treg细胞有抗炎功能，可以诱导免疫耐受、抑制自身免疫性疾病并控制移植中的不良反应。Th17细胞可特异地产生效应因子IL-17，主要参与自身免疫性疾病[31]。

相对于UC患者，CD患者Th1细胞分泌大量的TNF和IFN-γ，IFN-γ影响肠道中巨噬细胞分泌TNF，从而加重疾病严重程度。而Th2细胞在UC中起重要作用，UC患者黏膜组织中Th2细胞分泌大量的IL-5和IL-13，IL-13能够促进肠道上皮细胞凋亡，破坏肠道黏膜屏障。根据肠道黏膜炎症组织中细胞因子的来源不同，IBD可分为由Th1细胞介导的CD和Th2细胞介导的UC两种主要类型。CD患者肠黏膜中巨噬细胞分泌IL-18增加，IL-18属于IL-1家族，可促进Th1细胞反应，抑制IL-10的分泌而加重炎症[32]。IL-33也属于IL-1家族成员，其可以促进黏液分泌保护上皮细胞并上调IL-5和IL-13表达，促进Th2细胞反应，UC患者IL-33和IL-33受体肿瘤抑制素2表达增高[33]。Th1细胞分泌IFN-γ参与CD疾病发展，但用IFN-γ抗体治疗CD并没有取得满意的疗效。同样，Th2细胞分泌IL-13参与UC疾病发展，用IL-13抗体治疗UC同样也没有取得成功，具体原因尚不清楚[8,34]。

Th17细胞在IBD中发挥重要免疫调控功能，患者黏膜和血清中IL-17、IL-21和IL-23水平升高。IL-17A可以促进肠上皮细胞分泌IL-8，IL-8会刺激中性粒细胞和Th17细胞趋化至炎症部位。CD4+T细胞通过信号转导及转录激活因子3途径促进Th17细胞分化和增殖，从而促进Th17细胞分泌IL-17，加重炎症反应，因此通过抑制信号转导及转录激活因子3减少Th17细胞分化可降低IBD炎症反应[35]。此外，CD患者中IL-21促进肠上皮细胞分泌IL-17A和IFN-γ[10]。Th17细胞分泌的IL-17A通过TNF-α诱导肠上皮细胞内蛋白激酶B和CCAAT增强子结合蛋白β的激活来促进IL-17C表达，从而加重IBD[36]。miR-155在T细胞分化中发挥重要作用，敲除miR-155会降低Th1/Th17细胞比例，减轻IBD，因此抑制miR-155可以靶向治疗IBD[37]。尤特克单抗是人IL-12和IL-23的拮抗剂，拮抗IL-23能够抑制Th17细胞分化，减轻炎症反应[38]。

Treg细胞可分泌IL-10、TGF-β并表达Foxp3和CD25，抑制CD4+T细胞向Th1/Th17细胞分化。Treg细胞分泌的IL-10和TGF-β可以抑制巨噬细胞和DCs，从而抑制T细胞的激活，但Treg细胞调节肠道免疫的机制尚不十分清楚。Th17/Treg细胞之间的平衡可以维持肠道正常的生理状态[35,39]。Zheng等[40]发现在UC患者中Foxp3+Treg细胞数量减少，蛋白质精氨酸甲基转移酶(protein arginine methyltransferases，PRMTs)与Foxp3+Treg细胞呈负相关，PRMTs调节染色质重塑和基因表达，抑制PRMTs可以提高Treg细胞比例并减轻肠炎。T细胞中敲除PRMT5可以降低DNA甲基转移酶1表达而促进Treg细胞分化，进一步研究发现可能是PRMT5结合Foxp3启动子区域抑制Treg细胞的分化，因此抑制PRMT5可以促进Treg细胞分化并且降低TNF-α、IL-6和IL-13水平。Treg细胞在IBD中发挥免疫保护作用，抑制炎症细胞因子分泌，因此促进Treg细胞分化可能有效治疗IBD。

Th9是新近发现的一种效应性T细胞，在IL-4和TGF-β刺激下通过转录因子如PU.1和干扰素调节因子4途径分泌IL-9，IL-9通过抑制肠道上皮细胞的增殖和下调细胞紧密连接蛋白的表达破坏肠道黏膜屏障[41-42]。同时用IL-9单克隆抗体治疗葡聚糖硫酸钠诱导的肠炎可以减轻疾病的严重程度。Li等[43]发现在肠炎小鼠中IL-9通过miR-21-紧密连接蛋白8途径促进IBD。抑制miR-21可以降低IL-9的分泌和促进紧密连接蛋白8表达。因此，Th9细胞可能作为治疗IBD的潜在靶点[44]。

2.2 B细胞在IBD中的免疫调控作用 B细胞是一类多功能的免疫细胞，分泌抗体介导体液免疫，同时它也可以呈递抗原向T细胞提供刺激信号，并激活T细胞使其发挥免疫调控作用。B细胞既可抑制也可促进肠炎进展，Wang等[45-46]研究显示B细胞缺陷型小鼠在葡聚糖硫酸钠诱导肠炎模型中发病较正常对照组加重，随后在B细胞缺陷型小鼠诱导肠炎模型前输入B细胞再喂食葡聚糖硫酸钠，小鼠肠炎发病减轻。CD11b+B细胞通过分泌CXCL9调节Treg细胞增殖，Treg细胞分泌TGF-β促进浆细胞分泌免疫球蛋白(immunoglo-bulin，Ig)A，抑制葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠肠炎。

然而B细胞也可促进IBD的发展。CD患者外周循环B细胞活性增高，B细胞表面Toll样受体2表达增高，分泌的IL-8增多，趋化中性粒细胞向组织炎症部位迁徙，导致CD患者的病情加重，原因可能是IBD中布鲁顿酪氨酸激酶磷酸化介导B细胞受体活化导致Toll样受体2表达增多[47]。CD或UC患者肠道黏膜组织浸润大量B细胞、IgG+浆细胞和IgA+浆细胞，浆细胞分泌IgG抗体量依赖于IBD严重程度。CD或UC患者IL-21分泌增多，IL-21可以促进CD19+浆细胞表达颗粒酶B，增加对肠上皮细胞的毒性[48]。UC患者中调节性B细胞和Th17细胞数量增多，分泌的IL-10和IL-17增多，而恢复期调节性B细胞比例减少，Th17细胞数量增多，IL-10/IL-17比例降低，因此调节性B细胞/Th17细胞比例下降预示UC的预后较好[49]。因此，靶向针对B细胞治疗IBD，可以通过促进B细胞向调节性B细胞分化而抑制CD19+浆细胞。

3 小 结

IBD是一个复杂的慢性疾病，肠道免疫在IBD疾病发生、发展起重要作用。基于目前的研究，不同免疫细胞免疫调控作用不同，固有免疫细胞和适应性免疫细胞通过分泌细胞因子和抗体，或者表观遗传修饰调节细胞分化参与调节IBD的发展，因此对IBD免疫治疗方法也不完全相同[50]。目前IBD的免疫治疗尚未取得满意疗效，因此深入研究免疫细胞在IBD中的免疫作用及机制，寻找有效的免疫疗法，为IBD的早期诊断、有效治疗及疾病进展评估提供更准确的依据成为医学领域面临的严峻挑战。