Th9细胞在炎症免疫性疾病及肿瘤发生机制中的作用▲

杨显文 夏扬潮

(广西柳州市人民医院消化内科，柳州市 545000)

【提要】 Th9细胞是近几年确认的，与Th17细胞和Th22细胞不同的一种辅助性T细胞(Th细胞)亚群，其在TGF-β和IL-4的协同作用下，由初始CD4+ T淋巴细胞分化而来，并特征性地分泌IL-9和IL-10细胞因子。大量研究显示，Th9细胞及其分泌的主要细胞因子IL-9在自身免疫性疾病、变应性疾病等病症中发挥关键作用。虽然目前已有研究证明Th9细胞及其分泌的效应因子与肿瘤免疫的发生发展有一定的关系，但Th9/IL-9在肿瘤免疫中发挥作用的确切机制仍需要大量的研究去揭示。

辅助性T细胞(Th细胞)亚群是机体免疫系统的主要构成部分，发挥重要的免疫调节作用，使机体保持在相对的动态平衡中，维持机体的内环境稳态。Th9细胞和Th17细胞以及Th22细胞一样，是近年来所确认的CD4+T淋巴细胞，每种细胞在特定的条件下分泌特异的效应因子。以CD4+T淋巴细胞为代表的T淋巴细胞亚群不仅可以通过抑制T细胞对外源和自体抗原的反应发挥生物效应，而且还可以通过调节自身免疫耐受抑制机体肿瘤免疫。这些Th细胞亚群可以产生大量的可溶性炎症因子和多种细胞免疫因子，其在肿瘤的发生发展过程中起到重要的调节作用。初始CD4+T淋巴细胞在一定的条件下通过增殖分化产生Th9细胞，Th9细胞是一种不同于Th1细胞、Th2细胞、Th17细胞和Th22细胞的独特Th细胞亚群[1-2]。Th9细胞主要分泌效应因子IL-9和IL-10，IL-9作为Th9细胞的主要生物活性因子，在调节炎症免疫性疾病和感染性疾病中起重要作用[3-6]。近年来有关Th9细胞的研究已经不再局限于上述炎症免疫性疾病，越来越多的研究证明，Th9细胞及其分泌的细胞因子在恶性肿瘤的发生、发展中发挥重要的作用。

1 Th9细胞的来源和分化调节

2008年12月，《Nature Immunology》杂志先后刊登了两篇关于Th9细胞的文章，其中一篇阐明了IL-4和TGF-β的主要生物活性效应作用，其可以诱导产生以IL-9+、IL-10+、Foxp3-为主的效应T细胞而进一步发挥免疫调节作用[1]；另一篇则指出，TGF-β可以通过上调IL-9的表达进而促进初始CD4+T淋巴细胞分化为Th9细胞，而这类细胞的生物功能和Th2细胞有很大的差异[2]。以上研究表明，Th9细胞是由初始CD4+T淋巴细胞在IL-4和TGF-β这两种因子的刺激下产生，其主要分泌IL-9和IL-10两种效应因子。

Th9细胞除了可以由上述研究证实的机制产生外，还可由Th2细胞在TGF-β的刺激下增殖分化产生。研究证实[7]，TGF-β、IL-4和IL-1β都可以独自促进Th9细胞的增殖分化，而他们两者或是三者联合能够进一步增强对Th9细胞的作用。和前面提到的细胞因子的效应相反，IFN-γ可以直接抑制Th9细胞的增殖分化，也可以通过抑制由TGF-β、IL-4和IL-1β所介导的机制来抑制Th9细胞增殖分化。研究表明[8-9]，PU.1和IRF-4是Th9细胞增殖分化不可缺少的转录因子，作为E-twenty six(ETS)家族成员之一的PU.1，既可以诱导调节Th1细胞、Treg细胞、Th17细胞等分泌IL-9细胞因子，也可以对Th2细胞分泌主要效应因子有抑制作用；在TGF-β、IL-4和IL-1β的刺激作用下，促使转录因子PU.1的表达水平明显升高，进而促进Th9细胞增殖分化。IRF-4转录因子可以通过调节和活化STAT6信号传导通路，而在Th9细胞发育和功能维持中发挥重要作用[9]；当转录因子IRF-4减少时，Th9细胞分泌IL-9也会随之减少，而IRF-4转录因子缺陷的小鼠T细胞不能分化产生Th9细胞。Th9细胞的增殖分化受多种细胞因子共同调节，Notch受体和Smad3信号传导通路的相互协同作用也可以促进Th9细胞产生和分化[10]。Th9细胞分泌的主要效应因子IL-9和IL-2、IL-4、IL-7、IL-15以及IL-21同属于一个细胞因子家族，并且共用一条γ链[11]。

2 Th9细胞及其分泌的主要效应因子和炎症免疫性疾病之间的关系

Th9细胞不仅可以促进炎症性反应，促使变应性疾病的发生，而且在自身免疫性疾病中也起着重要的作用。IL-9是Th9细胞主要分泌和发挥生物活性效应的细胞因子，不仅是T细胞增殖分化中不可缺少的生长因子，而且还可以直接作用于B细胞，在机体的免疫球蛋白合成过程中起关键的调控作用。

IL-9通过增强调节性T细胞和肥大细胞的免疫功能以及限制Th17细胞致病活性来维护免疫耐受环境的稳定[12-14]。此外，IL-9可能导致IL-12数量的减少和限制APCs诱导Th1型细胞免疫应答的能力[5]。和小鼠Th9 细胞一样，人类Th9细胞同样分泌效应细胞因子IL-9，与其不同的是，小鼠Th9 细胞分泌的细胞因子IL-10，在人类Th9细胞中不表达。Th9细胞分泌的主要效应因子IL-9在某些疾病的发生发展中扮演重要角色。IL-9可在许多炎性细胞和组织细胞中发挥作用，促进或抑制炎症反应。Th9细胞的生物活性效应具有双面性，既可以促进自身免疫性疾病、寄生虫感染、过敏性哮喘等疾病的发生和发展，也可以对移植物排斥反应、慢性丙型肝炎等疾病的进展发挥明显的抑制作用。小鼠模型的研究显示[15]，IL-9效应因子在炎症反应中发挥重要的作用，而且是不依赖Th2细胞亚群的细胞免疫应答。然而，在IL-9缺陷模型中的炎症反应机制主要是IL-25通过介导IL-9发生。此外，在IL-9单抗阻断的小鼠模型研究中发现[16]，Th9细胞可以通过分泌效应细胞因子IL-9来上调转录因子PU.1和IRF-4，进而调节过敏性炎症的发生。

Th9细胞及其分泌的主要效应因子IL-9参与了过敏性哮喘的发生。过敏性哮喘是一种呼吸道慢性炎症性疾病，T淋巴细胞、嗜酸粒细胞、中性粒细胞、肥大细胞、呼吸道上皮细胞等多种细胞参与了疾病的发生。研究表明[17-18]，IL-9不仅可以显著激活T细胞和肥大细胞的增殖分化，而且还可以显著刺激B细胞增殖分化以及促进免疫球蛋白IgE的表达，从而促进过敏性炎症的发生。IL-9 作为一种细胞生长因子，在作用于支气管上皮细胞后，促使T 细胞趋化因子和嗜酸粒细胞高表达，进一步促进过敏性哮喘的发生和发展。JAK-STAT通路是IL-9效应因子所介导的主要信号传导通路，而编码IL-9基因或IL-9下游信号通路发生异常时，往往会导致自身免疫性疾病的发生[19]。一项支气管哮喘患者的肺泡灌洗液研究显示，肺泡灌洗液中的淋巴细胞分泌大量IL-9；而且，哮喘患者肺组织的IL-9表达也明显高于健康对照组。在对哮喘急性发作患者的研究发现[20-22]，其外周血中IL-9 mRNA含量比健康对照组明显升高，并且，外周血中IL-9 mRNA含量和总IgE含量呈正相关关系；然而，哮喘缓解组外周血中 IL-9 mRNA表达水平和健康对照组外周血的表达水平无明显差异。以上研究提示，IL-9效应因子在哮喘的发生和发展中起着重要的作用。

研究还发现[23]，Th9 细胞及其分泌的主要效应因子IL-9在肠道寄生虫免疫中发挥作用。IL-9细胞因子的生物活性效应广泛，在抗寄生虫感染和自身免疫性疾病中均起重要的作用。Th9 细胞分泌的主要效应因子IL-9，可以促进腺体细胞和肠道肥大细胞等多种细胞分泌大量的免疫球蛋白IgE和IgG，进一步增强肠道肌肉的收缩，加快肠道蠕动，促进肠道寄生虫排出。

3 Th9细胞及其分泌的主要效应因子和肿瘤免疫之间的关系

Th9细胞及其分泌的主要效应因子IL-9在恶性肿瘤中的发生发展机制还未明确。对于Th9细胞对恶性肿瘤的作用存在两种不同的观点：有些研究认为，Th9细胞及其分泌的主要效应因子可以促进肿瘤细胞生长；而另一些研究则认为，Th9细胞和相关细胞因子可以显著抑制恶性肿瘤的发生发展。

3.1 Th9细胞促进肿瘤生长 有关肺癌恶性胸水的报告指出[7]，恶性胸水中Th9细胞的比例明显比外周血高，这提示恶性胸水中Th9细胞的增多可能由对细胞有调节作用的促炎细胞因子的诱导引起；IL-9不仅可以激活STAT3信号通路，还可以通过调节IFN-γ而阻碍肿瘤细胞凋亡，对肺癌细胞的增殖和迁移有明显的促进作用。IL-9和IFN-γ可以通过ICAM-1/LFA-1和(或)VCAM-1/integrin-β1依赖机制促进癌细胞与胸腔间皮细胞黏合；Th9细胞无论是在恶性胸腔积液或在其配对外周血中都高表达CCR6，而作为CCR6配体的趋化因子CCL20，其在恶性胸腔积液中的浓度比其配对外周血清者明显升高；同时恶性胸腔积液和胸膜间皮细胞对Th9细胞具有趋化活性，抗CCL20单克隆抗体可以中和并削弱恶性胸腔积液对Th9细胞的趋化效应，可以推测CCL20/CCR6趋化轴，在Th9细胞募集、浸润至胸膜腔的过程中起到关键的作用。研究还表明，恶性胸水中Th9细胞的增多预示恶性患者的存活期减少，提示Th9细胞在人类恶性肿瘤的肿瘤免疫反应中扮演主要角色。恶性肿瘤的发生和Th9细胞分泌的主要效应因子IL-9有关，IL-9诱导细胞活化进而发挥调节作用主要是通过启动JAK/STAT信号转导通路来实现，而当体外IL-9表达缺失时，JAK/STAT通路会被激活，激活的通路除使部分细胞自主增殖外，还可以促使淋巴细胞向恶性加速转化[24]，从而大大增加了肿瘤病变的概率。

3.2 Th9细胞抑制肿瘤生长 一项对小鼠肺恶性肿瘤模型的研究发现[25]，IL-9表达的增多对恶性肿瘤的生长有抑制作用，提示IL-9可以通过免疫调节发挥显著的抗肿瘤免疫反应；肿瘤浸润Th9细胞诱导肺肿瘤组织尤其是上皮细胞表达CCL20，CCL20可以促进肿瘤组织的炎症发生和募集粒细胞，尤其是CD8α+DCs到肿瘤组织中，肿瘤组织的树突状细胞(DCs)呈递抗原并迁移到肿瘤的引流淋巴结，激活宿主效应细胞；激活的宿主效应细胞(特别是CD8+CTLs淋巴细胞)迁移到肿瘤部位，并通过CCL20的趋化作用杀死肿瘤细胞。研究报告指出[26]，Th9细胞可以通过IL-3促进骨髓树突细胞的生长,提高骨髓树突细胞的抗肿瘤效应。以上研究不仅为Th9细胞在癌症治疗中的应用提供了新的证据，也将有助于提高肿瘤免疫治疗的DCs疫苗策略。

4 Th9细胞的抗肿瘤作用

Th9细胞、Th17细胞和Th22细胞之间是可塑的[27]，他们在合适的条件下通过某些细胞因子的作用可以彼此影响和相互转化，使机体处于一个动态平衡的环境稳态中。Th17细胞分泌的主要效应因子IL-17和IL-6在炎症免疫性疾病和恶性肿瘤的发生中起作用，而Th9细胞分泌的主要效应因子IL-9在TGF-β存在的条件下，可以显著促进Th17细胞的表达；用抗IL-9封闭性抗体和IL-9效应因子可以明显减少IL-17的表达，而Th17细胞分泌的IL-23效应因子对IL-9效应因子起到负调节的作用。研究显示[4]，Th9细胞分泌的细胞因子IL-9还可以调节Treg细胞活性，进而促进Th17细胞的增殖，并且，IL-9可以在趋化因子CCL20的诱导作用下，促使大量的Th17细胞浸润迁移到炎症区域，产生较强的炎症反应。此外，Th17细胞分泌的IL-21效应因子可以在体外促进Th9细胞的增殖。Th17细胞表达IL-23R和趋化因子受体CCR6、CCR4，产生效应因子IL-17、IL-21、IL-22和TNF-α。Th22细胞表达CCR6、CCR4和CCR10，产生效应因子IL-22和IL-13。由此可知，Th22细胞和Th17细胞均表达类似的趋化因子CCR6和CCR4。初始CD4+T淋巴细胞在IL-6和TNF-α的刺激下可以向Th22细胞增殖分化，而Th22的分化可以促使初始CD4+T淋巴细胞分化为Th9细胞的TGF-β因子，在加入IL-1β后，可以促进Th17细胞的产生。Th17细胞和Th22细胞在调节抗肿瘤免疫反应中发挥重要作用[28]。有研究指出[29]，TNF-α、STAT3信号通路及IL-6细胞因子在恶性肿瘤的炎症免疫反应中发挥重要作用，这些因子为治疗恶性肿瘤提供了新的靶点。

Zou等[30]研究表明，Th17细胞在肿瘤免疫微环境中的抗肿瘤免疫效应主要是通过调节和诱导树突状细胞、细胞毒性T淋巴细胞和自然杀伤细胞等免疫细胞的浸润迁移而起作用，提示Th17细胞参与了恶性肿瘤的发生。Martin-Orozco等[31]进行的一项小鼠肺部黑色素瘤模型研究显示，Th17细胞可以通过增强特异性的细胞毒性T细胞的免疫应答，发挥抗肿瘤免疫的保护性作用。Ye等[32]发现，恶性胸水中的促炎性细胞因子对Th17细胞的增殖分化有促进作用，恶性胸腔积液中聚集的大量Th17细胞可能是由CCR6和CCR4对应的受体CCL20和CCL22趋化因子的诱导浸润引起。

Th22细胞表达趋化因子CCR6、CCR4 和CCR10,并分泌多种效应因子(如IL-22、IL-6、IL-1β等)，但Th22细胞不分泌IL-17和IFN-γ[33]。已有研究证实[34]，人CD4+初始T细胞在浆细胞样树突细胞、TNF-α和IL-6的共同刺激下,可以促进其向Th22细胞亚群增殖分化。虽然TGF-β细胞因子在Th17细胞的增殖分化中起到促进作用, 但Th22细胞在TGF-β细胞因子作用下，不但没有促进其增殖分化，反而抑制Th22细胞的增殖[35]。研究认为Th22细胞可能导致人类恶性肿瘤的免疫反应[36-40]。恶性腹水中和恶性肿瘤区域汇集了大量的CD4+CD25+Treg细胞，而在恶性肿瘤的引流淋巴结中很少发现。然而，IL-22在其中的确切功能尚不清楚[41]。

研究显示[42-43]，IL-22细胞因子主要是通过调节STAT1信号通路，降低ERK 1/2和AKT磷酸化水平抑制恶性肿瘤的生长。IL-22细胞因子在肝癌微环境的过度表达还可以抑制细胞凋亡，导致肿瘤的生长，并通过活化STAT3通路促进肿瘤的转移。恶性胸腔积液的研究表明[44]，Th22细胞在恶性胸水的比例明显比其配对外周血高，而IL-22细胞因子在恶性胸水中的浓度也比其配对外周血的浓度高；该研究还发现，IL-22细胞因子不仅能促使A549细胞黏附到胸腔间皮细胞, 而且还可以明显地增强肺癌细胞系A549的增殖分化以及迁移。

可见，Th9细胞、Th22细胞与Th17细胞之间通过彼此间的相互影响，在肿瘤免疫的调节中发挥协同作用，共同参与了人类恶性肿瘤的发生和发展。

5 展 望

总而言之，Th9细胞、Th17细胞和Th22细胞是近几年来确认的新的CD4+T淋巴细胞，每种细胞都可以分泌特定的效应因子。Th9细胞、Th22细胞和Th17细胞之间是可塑的，他们在合适的条件下通过某些细胞因子的作用可以彼此影响和相互转化。这些Th细胞亚群之间的相互影响，很有可能共同参与了人类恶性肿瘤的发生和发展。目前，对Th9细胞在恶性肿瘤中的发生发展的研究还较少，Th9细胞及其分泌的主要效应因子在肿瘤发生发展中的机制仍需进一步研究；而Th9细胞对恶性肿瘤细胞增殖、凋亡、浸润、黏附、转移的影响，及其在Th细胞亚群之间的相互调节作用等也需要深入的研究，以便为恶性肿瘤的干预治疗寻找合适的细胞靶点。