T细胞和B细胞及其细胞因子在炎症性肠病中的作用研究进展

李旭辉，肖炜明

(1.扬州大学医学院，江苏 扬州 225009； 2.扬州大学附属医院消化内科，江苏 扬州 225001)

随着人们生活水平的提高，单纯感染性疾病以及寄生虫病的发病率逐年下降，但少见的免疫系统及其相关性疾病的发病率却逐年上升。炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)是一种免疫性疾病，我国IBD的发病率呈逐年上升趋势，发病人群以年轻人为主，多由胃肠道的慢性炎症引起，主要临床表现为腹痛、腹泻、便血及体重减轻[1-2]。IBD的两种类型，即溃疡性结肠炎 (ulcerative colitis，UC)和克罗恩病(Crohn′s disease，CD)在起病模式、临床表现、严重程度以及转归上存在差异，但这两种亚型的发病机制中存在许多相同的风险因素，UC和CD共有的特征包括慢性炎症和免疫炎症反应，UC和CD的发病机制涉及遗传因素、肠道微生物组的变化以及免疫细胞及其分泌的细胞因子[3-4]。免疫系统失衡在IBD的发病过程中起关键作用，而免疫系统是人体抵抗外界侵袭的重要屏障，其平衡受诸多因素的调控。尽管IBD的发病机制复杂，但T细胞、B细胞及其分泌的细胞因子与IBD的发生、发展有关。现就T细胞、B细胞及其分泌的细胞因子在IBD中的作用予以综述。

1 T细胞及其细胞因子

1.1辅助性T细胞(helper T cell，Th细胞)17和调节性T细胞(regulatory T cells，Tregs细胞) Th17作为一种新发现的CD4辅助T细胞亚群，可分泌促炎症细胞因子白细胞介素(interleukin，IL)-17。IBD的发病起初被认为与Th1和Th2相关，但最近的研究表明，IBD的发病与Th17相关性更大，Th17与Th1、Th2在生物学方面的作用存在显著差异[5]。研究表明，IL-17A、IL-21和IL-23在IBD患者肠道黏膜中的表达显著增加[6]。这些增加的细胞因子及其分化产物与IBD的发生存在紧密的联系[7]。细胞因子参与Th17细胞的形成，并在关键反应中起重要作用：转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)和IL-6刺激初始T细胞分化为Th17细胞，Th17细胞的进一步分化由IL-21和抗原及抗原呈递细胞衍生的IL-23参与[8]。此外，IL-17A和IL-21可刺激成纤维细胞产生基质金属蛋白酶，而基质金属蛋白酶是IBD组织损伤与修复过程中一种重要的蛋白酶[9]，在炎症的恢复过程中发挥重要的作用。与Th17相关的细胞因子不仅在IBD的发生及发展中起促进作用，某些细胞因子还对机体起保护作用，它们主要通过调控Th17的形成在IBD的发病过程中起作用。

胸腺来源的Tregs细胞可在胸腺或外周发育，其主要作用是维持效应T细胞的平衡。 Tregs细胞的缺乏可引起多种疾病，包括自身免疫性疾病(1型糖尿病、系统性红斑狼疮、甲状腺炎、溶血性贫血)、过敏(皮炎、高免疫球蛋白E血症、食物过敏)以及IBD等[10-13]。Boehm等[14]在由葡聚糖硫酸钠诱导的肠炎模型中发现，叉头框蛋白3(forkhead box protein 3，Foxp3)缺陷小鼠与普通小鼠在肠炎反应中存在着差异，Foxp3缺陷小鼠的肠道炎症较对照组更加严重，推测可能由Foxp3缺陷使Tregs细胞缺失以及功能失调导致。Zhu等[15]的研究显示，儿童CD和UC患者外周血中CD4+Foxp3+Tregs占比较低；而成人和儿童IBD患者炎症组织和非炎症组织中均显示Tregs细胞数量增加[16]，且患者预后较差。推测，机体可能缺乏Tregs细胞的相关免疫功能或效应性T细胞对Tregs细胞并不敏感，而不是Tregs细胞数量不足导致免疫保护机制无法发挥作用。由于IBD患者外周血分离的Tregs细胞在体外呈现出抑制肠炎的作用，因此认为Tregs细胞体内缺乏是IBD的发病因素之一[16]。另一方面，其他自身免疫性疾病(如1型糖尿病和多发性硬化症)的发病机制与效应性T细胞和炎症环境的失衡有关[17]。目前所能观察到的实验结果均停留在表象相关方面，Tregs细胞在IBD中的作用机制仍需大量的研究加以说明。

综上可见，Th17细胞主要在IBD的发病过程中起促进作用，而Tregs细胞在IBD的发病过程中起保护作用。然而，近年来研究发现，Th17细胞和Tregs细胞并非独立存在，它们之间存在Th17/Tregs平衡系统，该平衡系统的紊乱对IBD的发生具有重要意义[18]。Th17/Tregs在正常条件下处于平衡状态，然而，由于Th17细胞的过度增加以及Tregs细胞的减少，导致Th17/Tregs平衡紊乱，该平衡的破坏可导致肠黏膜损伤[18]。IL-6及低水平TGF-β可以刺激T细胞分化成Th17细胞，高水平TGF-β可以抑制Th17细胞产生，并促进Tregs细胞产生，Th17细胞还可以抑制Tregs细胞的增殖[19]。可见，IL-16及TGF-β不仅参与Th17细胞的形成，还通过Th17细胞自身调控Tregs的增殖而影响Th17/Tregs平衡系统。通过对IBD患者外周血中T细胞的检测发现，IBD患者外周血中Th17细胞增加而Tregs细胞减少，表明Th17/Tregs平衡失调在IBD的发展和维持中起重要作用[18]。IBD是一种慢性免疫性炎症疾病，反复损伤的肠道黏膜可在免疫失调的状态下逐渐发展为IBD。

1.2细胞因子

1.2.1IL-10 IL-10是由各种细胞(包括单核细胞、巨噬细胞、T细胞和B细胞、树突状细胞、上皮细胞和肥大细胞)分泌的重要的抗炎细胞因子[20]。IL-10可抑制肿瘤坏死因子-α的释放，对维持胃肠道免疫稳态至关重要[21]。炎症状态下，炎症因子的释放可影响肠道免疫稳态的维持。IL-10与IL-10受体结合，激活Janus激酶1和酪氨酸激酶2，导致信号转导及转录激活因子3磷酸化、激活下游靶基因以及抗炎效应物的表达，从而发挥免疫调节作用[22]。这些由T细胞及其他免疫细胞分泌的细胞因子激活特殊酶体调节信号转导，进而调控肠道免疫稳态。IL-10或IL-10受体缺失会对IBD产生重要的作用。IBD好发于青年人群，IL-10或IL-10受体缺失会引起IBD的发病提前，即早期发病的IBD[20]。早期发病的IBD的临床表现较普通IBD更加严重，并且对免疫抑制治疗表现出更差的疗效。IL-10或IL-10受体缺失的早期发病IBD患者的诊断更加复杂，临床表现严重，治疗更加困难，患者常常表现为反复发作的血性腹泻，体重减轻更明显，生长发育更加迟缓，肛周炎症并常伴有脓肿、瘘管及肛裂[23]。由此可见，IL-10或IL-10受体的缺失会对IBD严重程度产生重要的影响。有研究指出，IL-10与其受体结合后可以介导Janus激酶1和酪氨酸激酶2的激活，影响信号转导，破坏肠道免疫稳态，进而在IBD中发挥作用[22]。

1.2.2IL-9 最近，一种主要来自Th9细胞的炎症细胞因子被认为是介导炎症疾病(包括哮喘和IBD)的重要炎症因子[24]。Nalleweg等[25]发现，IL-9在UC的黏膜活检中高表达，IL-9的表达水平与疾病活动性相关；并通过调节肠屏障动物模型的黏膜伤口愈合来改变肠道炎症的发展。此外，细胞因子IL-9减弱了葡聚糖硫酸钠诱导小鼠的肠道炎症[24-25]。这些研究表明，IL-9可能是IBD发病的关键调节因子之一。然而，这些研究主要着眼于IL-9在实验性肠炎模型和UC中的调节作用。CD传统上被描述为Th1疾病，而UC被认为是Th2疾病。然而，由于Th1、Th2相关细胞因子可能具有除特定功能之外的作用，故这种经典范例最近受到了挑战。最初将IL-9定义为Th2细胞因子是因为IL-9参与了Th2偏向的免疫应答。研究发现，CD患者的疾病严重程度与血清IL-9水平呈显著正相关，IL-9水平下调可用来预测英夫利昔单抗的临床疗效[26]。研究者在分析了IL-9在CD患者结肠黏膜中的表达之后，发现CD患者血清IL-9水平升高；同时，采用免疫组织化学染色比较回肠和结肠标本进行IL-9表达的研究发现，回肠与结肠标本中的IL-9表达无显著差异，可见IL-9的表达仅与炎症严重程度有关[27]。目前对IL-9在CD中作用机制的研究较少，IL-9参与CD的分子途径仍有待阐明。小鼠实验表明，IL-9可体外靶向封闭蛋白8诱导肠上皮紧密连接屏障的损伤，并因此建立了抗IL-9疗法，保护动物免受三硝基苯磺酸诱导的结肠炎，并恢复黏膜封闭蛋白8表达水平的模型；此外，小鼠组织学评分也证实，IL-9加重三硝基苯磺酸诱导的结肠炎小鼠的炎症水平[27]。由此可见，IL-9参与了IBD的发生、调控疾病的发展，并与炎症严重程度相关。

1.2.3TGF-β1TGF-β由多种类型细胞产生，它是由整联蛋白激活的免疫抑制细胞因子。TGF-β分为TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3亚型[28]。活化的TGF-β与TGF-βⅡ型受体结合，然后与TGF-βⅠ型受体形成复合物，而TGF-β复合物通过Smad经典及非经典依赖性途径激活细胞内信号转导[29]。在Smad依赖的经典途径中，磷酸化的Smad2和Smad3与Smad4形成复合物，并进入细胞核以调节靶基因的转录[30]。研究发现，特定细胞类型(如T细胞和树突状细胞)中的TGF-β信号转导减少可导致小鼠模型中结肠炎的发生[29]。此外，特定的肠道微生物通过调节TGF-β的生成从而促进免疫稳态的形成。研究表明，UC患者未受累黏膜中TGF-β1的表达低于正常黏膜[31]。相反，TGF-β表达在活动期的IBD患者中升高，特别是表现在固有层淋巴细胞中，例如，Ihara等[29]发现，TGF-β2和TGF-β3在活动性UC和CD患者的固有层淋巴细胞中表达均升高。而且，肠上皮细胞可以产生含TGF-β的细胞外囊泡，可使IBD患者结肠组织中TGF-β水平升高，例如，Di Sabatino等[32]报道，CD患者的肠狭窄附近由肌成纤维细胞产生的TGF-β升高。

1.2.4IL-23和IL-17 IL-23是一种异源二聚体细胞因子，也是IL-12家族的一员。IL-23由IL-23p19和IL-12的一个亚单位 p40通过二硫键组成。激活的单核巨噬细胞及树突状细胞(是肠黏膜固有层的主要组成部分)在炎症反应的时候产生IL-23，它可诱导CD4+T细胞分化为Th17，并且在增强Th17细胞效应功能方面发挥重要作用[33]。IL-23不是Th17细胞的主要诱导因子，但在Th17细胞的扩增及维持方面起重要作用。IL-23可结合IL-23受体，从而激活信号转导及转录激活因子3/4，进而调节IL-17A，IL-17F和IL-22的产生在分化的Th17细胞中发挥作用；此外，IL-23对维持Th17细胞存活起着关键作用[6]。Leppkes等[34]提取CD患者血中IL-17A和IL-17F等炎症因子，并将这些炎症因子注入重组激活基因1敲除小鼠体内，诱发了更严重的肠炎。而通常重组激活基因1敲除小鼠无法产生成熟T细胞及B细胞，表明IL-17A和IL-17F在肠道炎症中有高致病性作用。另一项由三硝基苯磺酸诱导的慢性IBD模型中，IL-17受体IL-17RA基因敲除小鼠结肠病变处CXC趋化因子配体2的表达减少，结肠病变处的中性粒细胞也相应减少[35]。CXC趋化因子配体2被认为是中性粒细胞的化学引诱物，可诱导中性粒细胞生成，而中性粒细胞在炎症反应中起保护作用，IL-17的参与减少了这种保护机制的产生，因而发挥了促进炎症反应的作用。

2 B细胞及调节性B细胞

B细胞是来源于骨髓的多能干细胞，这些多功能干细胞进入法氏囊后，逐步分化为有免疫潜能的B细胞，并在此处分化成熟。分化成熟后的B细胞再由法氏囊分泌，随后进入脾脏、淋巴结，受抗原刺激后分化增殖为浆细胞、合成抗体，进而发挥体液免疫的功能。机体发出的外源刺激信号刺激B细胞后，可使其产生促炎细胞因子或抗炎细胞因子，并诱导炎症或抗炎反应。特异性B细胞亚群可对自身免疫反应具有调节作用，CD19+CD25+B细胞具有调节反应的作用，CD19+CD25+B细胞在小鼠中占所有外周血B细胞的30%，并且可以有效地将肽呈递给Th细胞[36]。在人类中，只有高水平CD25+的B细胞可以最终发育为调节性B细胞(regulatory B cells，Bregs细胞)。B细胞受体、CD40、Toll样受体等可增加Bregs细胞的调节功能。在一项小鼠研究中，Ochoa-Repáraz等[37]使用细菌刺激脾B细胞获得CD5+CD1d+表型，这类B细胞可使IL-10表达增高，并且能够显著抑制实验性IBD发展，通过抗原刺激、Toll样受体2/4途径激活CD5 CD1d+B细胞具有保护性作用，研究者认为这种特异性B细胞参与了自身免疫调节。

Bregs细胞是一类可以抑制免疫应答并可分泌IL-10的B细胞亚群，Bregs细胞可通过直接接触和间接接触来发挥其免疫效应。Sattler等[38]通过向IL-10缺陷及野生型小鼠腹膜内注射IL-33的对比实验发现，B细胞相似细胞对肠道黏膜炎症疾病具有重要的保护作用。Bregs细胞通过分泌IL-10可抑制CD4+T细胞向Th1、Th17细胞分化，同时可抑制Th1、Th17细胞的活化和分化，并促使CD4+T细胞向Tregs细胞转化[39]。此外，Bing等[40]通过对比UC患者及健康对照组的血清学指标及组织学差异指出，UC患者的外周血中Bregs/Th17呈上升趋势，表明IL-10/IL-17在UC患者中呈升高趋势，这说明Bregs细胞和Th17细胞参与了UC的发生和发展，Bregs/Th17比率和IL-10/IL-17比率可作为UC的预后标志物。因此，与Th17细胞及其分泌的相关细胞因子在IBD中扮演重要角色一样，Bregs细胞通过调节IL-10参与IBD发病，这为未来的研究提供新思路。

3 小 结

IBD的发病机制复杂，Th17/Tregs的平衡在IBD患者慢性肠炎的诱导和维持中起重要作用；IL-10 在IBD的发病中起保护性作用；IL-9的表达与炎症严重程度有关；TGF-β在活动的IBD患者中表达升高；IL-17具有双向调节作用；IL-23通过促进IL-17分泌，发挥其在IBD病程中的重要作用。除了适应性免疫，固有免疫也在IBD的发病机制中起直接作用。B细胞及Bregs细胞通过产生的细胞因子在IBD的发病中起重要作用。随着IBD发病率的逐年上升，临床上将会遇到越来越多的IBD患者，这些基于免疫基础的研究除了可以为临床医师诊断提供依据外，还为新的免疫相关性药物提供了理论基础，将大大有利于IBD的诊断及治疗。