Tc17细胞在银屑病发病及复发机制中的进展①
2021-03-29胡星辛王秋月郝平生成都中医药大学成都610075
胡星辛 王秋月 罗 倩 郝平生 (成都中医药大学,成都610075)
银屑病是一种由遗传、环境及行为因素诱发的慢性复发性炎症性疾病,以红色丘疹、斑块伴银白色鳞屑为特征[1]。此病虽不会对生命构成威胁,但严重地影响患者的身心健康,降低了生活质量,世界卫生组织已将其列为影响人类健康的重要疾病之一,也是皮肤科领域重点研究与防治的疾病之一。
银屑病发病机制复杂,目前尚未阐明。由于银屑病的临床特点是鳞屑较厚,具有表皮增生的组织病理学特征,故认为银屑病是一种角质形成细胞的紊乱。但越来越多的银屑病病理生理学发现,角质形成细胞的分化和增殖受到干扰,可能是由于遗传易感患者的免疫细胞和角质形成细胞之间的相互作用所致[2]。在各种异常的免疫发病机制中,目前强调 Th1 细胞和 IL-23/Th17/IL-17 轴的作用,Th1、Th17为CD4+T细胞(辅助性T细胞)的效应亚群。在银屑病发病之初,细胞因子激活髓系树突状细胞,分泌 IL-12 和 IL-23,IL-12 诱导初始 T 细胞向 Th1 细胞分化,IL-23 对Th17 细胞的存活和增殖具有重要作用[3]。Th17 细胞主要分泌 IL-17、IL-22 等细胞因子,导致下游角质形成细胞增殖,增加血管生成介质和内皮黏附分子的表达,并导致免疫细胞渗入皮损[1]。已有研究IL-17 抑制剂可以有效治疗银屑病[4]。
但亦有研究发现,部分活化的CD8+T细胞(细胞毒性细胞)也有能分泌IL-17 的效应亚群,并参照Th17 细胞命名方式将其命名为细胞毒性T 细胞17(cytotoxic T cell,Tc17)[5]。随着越来越多的研究发现Tc17 细胞在银屑病皮损、外周血、关节液里均有高比例存在,与银屑病发病、病情进展及复发都存在联系,以下对Tc17细胞及其在银屑病中的作用做一综述。
1 Tc17细胞分化、调控及表型
Tc17 细胞是近年来发现的免疫应答过程中的一个独特的Tc 细胞亚群,不同于经典CTL 细胞(Tc1和Tc2细胞)分泌表达IFN-γ、颗粒酶和穿孔素等,对靶细胞有直接杀伤力;Tc17 细胞不表达或低表达这些细胞因子,主要分泌IL-17,同时也可分泌IL-22、IFN-γ、TNF-α、CCL20 等细胞因子[6-7]。IL-17 家族由6 个成员组成,即IL-17A 到IL-17F。其中研究最多的是IL-17A(文献中常直接表述为IL-17),IL-17A受体由多种细胞表达,包括上皮细胞、内皮细胞和成纤维细胞,可刺激诱导抗菌肽(antimicrobial pep‑tides,AMPs)和促炎细胞因子的产生[8]。
由于Tc17 细胞与Th17 细胞具有相似的细胞因子谱,为诱导或扩增Tc17细胞提供了理论基础。在人和小鼠体外培养研究中,TGF-β、IL-6 联合或不联合IL-1β、IL-21、IL-23、α-IFN-γ 等细胞因子可诱导Tc17细胞的分化[9]。TGF-β联合IL-21可将Tc1细胞向 Tc17 细胞转化[10]。此外,使用 IL-23 抑制剂会同时减少 Th17 和 Tc17 细胞局部浸润[11]。说明 IL-23对Th17 和Tc17 细胞分化都具有调控作用。IL-12和/或 TNF-γ 是 Tc17 细胞分化的重要负调控因子,在体内外阻断 IL-12 和/或 TNF-γ 可显著上调 IL-17+CD8+T细胞的数量[12]。
Tc17 细胞的关键转录因子是孤儿受体(reti‑noid-related orphan receptor γt,RORγt),诱导表达IL-17 基因。利用 RORγt 激动剂可增强 Tc17 的功能[13]。RORγt 调控 Tc17 细胞分化是通过直接靶向介导IL-17 的非编码序列-2(CNS-2)增强子区,在没有干扰素调节因子3(interferon regulatory factor 3,IRF3)的情况下,作用进一步增强[14]。Tc17 细胞的分化还依赖于信号转导和转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3),IL-6、IL-21、IL-23 激活 STAT3,上调RORγt 表达,同时STAT3 还诱导IL-21 和IL-23 的转录,进一步增加pSTAT3 的表达,最终促进Tc17 表型的稳定;而缺失STAT3的T细胞不表达Tc17标志IL-17和RORγt[15]。此外,IL-12 激活 STAT4,诱导 Tc17 细胞分泌 IFN-γ,同时IFN-γ 诱导细胞因子信号转导抑制因子3(sup‑pressor of cytokine Signaling 3,SOCS3)表达,SOCS3/STAT3 为负向调控通道,因此抑制IL-17 的产生,使IL-17与IFN-γ共同表达[16]。
人Tc17 细胞有几个特异性的表面分子,其中CD161 是Tc17 细胞表型分子标志物。CD161HighCD 8+T 细胞具有与17 型表型相似的分子模式,包括其受体功能和迁移所必需的分子,如IL-17、IL-22、RORC、IL-23R 和 CCR6,但不是所有的 CD161HighCD 8+T 细胞都产生 IL-17[17]。此外,IL-17+CD8+T 细胞还具有记忆表型,研究发现IL-17+CD8+T 可表达CD69、CD103、CXCR3、CXCR6等记忆细胞表面分子[18-20]。
2 Tc17细胞的特征
最近有研究观察到银屑病关节炎内滑膜Tc17和Tc1 群体之间广泛共享T 细胞克隆,两者之间的转录谱有明显重叠,由此认为Tc17 和Tc1 细胞可能具有共同的血统,引发了这些亚群之间可塑性的问题[19]。Tc1 细胞产生IFN-γ,并具有较高的细胞毒能力,而Tc17 细胞细胞毒性较低,但具有增强的自我更新能力。与Tc1 细胞相比,体外产生的Tc17 细胞不表现出细胞毒作用,当Tc17细胞转移到受体小鼠中时,Tc17 细胞持续存在于次级淋巴器官,呈现与中央记忆T 细胞一致的再循环行为,并可以转变为IL-17A 阴性的 Tc1 表型[21]。用 IL-12 培养 IL-17AEGFP(增强绿色荧光标记的IL-17A)小鼠的幼稚CD8+T 细胞内可产生IFN-γ 细胞亚群,证实IL-17+IFN-γCD8+T 细胞可以在体内来源于IL-17+CD8+T细胞[16]。
此外,Tc17 细胞分泌的细胞因子具有异质性。一项研究利用IL-17A-YFP(黄色荧光蛋白标记的IL-17A)小鼠观察了同种异基因干细胞移植后7 d和21 d CD8+YFP+T 细胞的体内细胞因子谱[22]。第 7 天细胞因子谱异质性,IL-13、IL-22、TNF-α、GM-CSF 和IFN-γ 表达,IL-10 微量表达;第 21 天 CD8+YFP+细胞具有促炎细胞因子谱,以共表达 IFN-γ、TNF-α 和GM-CSF 为主。因此,这决定了Tc17 不仅有促炎作用,还具有细胞毒性。
3 Tc17 细胞及其细胞因子在银屑病发病机制中的作用
Tc17 细胞是近几年发现的CD8+T 细胞的一个亚型,越来越多的研究发现其在自身免疫性疾病、炎症性疾病、肿瘤中都具有重要作用。银屑病发病机制复杂,尚不完全清楚,但已知遗传、环境、免疫因素参与了银屑病的发病。其中T细胞及其细胞因子介导的炎症应答在银屑病发病中扮演着重要角色。Tc17 细胞不仅能分泌强大的促炎因子IL-17,还有IFN-γ、IL-21、IL-22 等细胞因子,均在银屑病进展中发挥了作用。但是由于银屑病易复发的特点,促使我们不断探寻银屑病发病及复发的机制,为临床治疗提供更好的思路。
有研究发现Tc17细胞大量存在于银屑病皮损、外周血及关节炎滑液里,且与银屑病临床严重程度成正相关。且银屑病皮损中表皮Tc17 细胞含量比真皮高[7,19,23]。Tc17 细胞主要分泌促炎因子 IL-17,银屑病中最活跃的IL-17 细胞因子是IL-17A 和IL-17F[24]。IL-17A的效力大约是IL-17F的10~30倍,因此在银屑病的发病机制中起着关键作用[25]。IL-17A可与IL-17F 具有协同促进角质形成细胞的过度增殖,抑制角质形成细胞的分化,诱导抗菌肽、促炎细胞因子(IL-1β、TNF-α、IL-6 等)和趋化因子(CCL20、CXCL1、CXCL3 等)产生[26-27]。与 IL-17 密切相关的细胞因子是IL-23,近几年由于对IL-23/IL-17 轴在银屑病炎症反应机制中的深入研究,使我们对银屑病治疗模式发生了转变。IL-23是Th17细胞和Tc17细胞的重要调节因子。有研究发现小鼠缺乏IL-23导致银屑病样皮损的发展减弱,并降低了IL-17A、IL-17F 和IL-22(均为IL-23/IL-17 途径的一部分)的水平[28]。目前针对IL-23、IL-17A的抑制剂在临床中运用,其中有两种针对IL-17A 的单克隆抗体,称为司库奇尤单抗和依奇珠单抗,治疗银屑病关节炎及中度到中重度银屑病效果甚好[29]。
前文提到,Tc17 细胞具有可塑性,在适当的极化条件下可转化为Tc1 细胞,分泌IFN-γ,发挥细胞毒作用。研究观察到银屑病患者外周血中IFN-γ 浓度显著高于健康人[30]。IFN-γ 刺激银屑病髓系树突状细胞产生趋化因子CCL20,使Tc17 细胞向皮损内迁移;同时树突状细胞分泌的IL-1 和IL-23 扩增了局部的 Tc17 细胞群,诱导其分泌 IL-17、IFN-γ 和IL-22[31]。IL-22 具有促进角质形成细胞增殖的作用,因此可诱导角质形成细胞产生抗菌肽,并诱导棘皮病的发生。IL-17、IFN-γ 和 IL-22 协同作用,促进树突状细胞和角质形成细胞产生IL-1、IL-23、CCL20 等,从而导致了Tc17 细胞的募集,促进角质形成细胞和Tc17细胞的增殖。
4 Tc17细胞在银屑病复发中的作用
临床发现银屑病的皮损随着治疗而消退,但停止治疗后容易在相同位置复发,有的复发是渐进性的,但有的是快速且严重的。在银屑病原皮损消退区域复发可能提示其复发与某个“免疫记忆”有关。组织常驻记忆T(tissue resident memory T,TRM)细胞是近年来研究发现的记忆T细胞亚群,存在于皮肤、肠道、肺和生殖道等上皮屏障组织中,具有在组织中长期存活及低迁徙的独有特性,与炎症性疾病(银屑病、特应性皮炎等)复发有密切关系[32]。因此,有研究者建议将TRM细胞作为银屑病固定性皮损和复发性皮损的致病细胞[33]。
TRM细胞进入外周组织涉及以下几个阶段:分化形成、趋化迁徙、长期驻留与存活,在这几个阶段有许多信号轴与细胞因子参与,TRM细胞趋化迁徙至周围靶组织,是仅依赖于趋化因子的过程,而TRM细胞在外周组织的长期驻留则与CD69、CD49a、CD103等有关。
研究观察到在银屑病病情临床缓解后,Tc17 细胞仍存在曾经涉及的银屑病皮损中[34]。STEEL[19]等对银屑病关节炎患者(psoriatic arthritis,PsA)关节源性CD8+T 细胞进行TRM细胞表型筛选时发现,CD69+CD103+CD8+T细胞群包含最高频率的IL-17A,其次是CD69+或CD103+单表达细胞;此外Tc17 细胞还表达趋化因子受体CXCR6,由此可说明Tc17细胞是PsA 的发炎滑膜关节中TRM细胞池的一部分。另KAZUO 等[20]发现银屑病皮损表皮中CD103+TRM细胞绝大部分是CD8+T 细胞,主要是表达CD69,具有皮肤归巢潜能,与棘皮症相关,并且其数量与角质形成细胞增殖平行;同时发现CD8+CD103+TRM细胞比CD8+CD103−T 细胞更频繁地产生 IL-17A。CD103 和整合素β7 亚基组成的异二聚体分子(αEβ7)是表皮角质形成细胞表达的E-钙黏蛋白(一种细胞黏附分子)的配体,通过αEβ7和E-钙黏蛋白结合作用而将TRM细胞驻留在上皮组织中[35]。CD69 参与 TRM细胞保留的主要机制是抑制S1PR1受体的表达,CD8+TRM细胞缺乏S1PR1 的表达,而S1PR1 的强制表达或CD69的基因缺失阻止了TRM细胞在外周组织中的驻留[36-37]。CHEN 等[32]将含 CD8+CD69+TRM细胞(由银屑病患者皮损组织中分离出)的培养上清液经皮内注射到银屑病小鼠模型(由咪喹莫特诱导)中,可以显著地重新激活银屑病样组织学表型(例如,炎症浸润和表皮增生)。然而,也有研究发现在人皮肤上皮细胞中,CD8+CD49a+TRM细胞分泌 IFN-γ,而CD8+CD49a−TRM细胞分泌 IL-17,认为 CD49a 的表达是CD8+TRM细胞在人上皮屏障中的特异性[18]。总的来说,Tc17 细胞作为银屑病相关TRM细胞中的一部分在银屑病复发中具有重要作用,但是Tc17细胞在银屑病TRM细胞群中的占比多少还不清楚,其具体机制也在研究中。
综上,银屑病发病机制复杂,但临床及实验数据都证明T细胞在银屑病发病机制中的作用。Tc17细胞是主要分泌IL-17的新CD8+T细胞亚群,同时还可分泌IFN-γ、IL-22 等共同发挥作用。近年来Tc17细胞在银屑病中的存在被不断证实,其分泌的细胞因子在银屑病发病机制中具有重要作用。更重要的是银屑病中的Tc17 细胞具有TRM细胞表型。TRM细胞因其长期存活及低迁徙的独有特性已成为银屑病复发机制研究新方向。深入研究Tc17 细胞在银屑病发病及复发中的具体机制,为梳理银屑病复杂机制提供新的思路,对银屑病复发问题具有重要意义。