Th17 细胞及相关细胞因子在神经病理性疼痛中的研究进展*

徐清榜 姚尚龙

（1 华中科技大学同济医学院附属协和医院疼痛科，武汉430032；2 华中科技大学同济医学院附属协和医院 麻醉科，武汉430032）

国际疼痛学会 (International Association For the Study of Pain, IASP) 将神经病理性疼痛 (neuropathic pain, NP) 定义为“损伤或疾病直接影响躯体感觉系统引起的疼痛”[1]。据统计普通人群中10%患有神经病理性疼痛[2]。目前关于神经病理性疼痛发生机制尚不明确，既往认为神经损伤后的神经元改变、外周和中枢敏化是其重要的发病机制。最近研究表明神经病理性疼痛不仅仅体现在神经元的兴奋性改变，同时也涉及神经元、免疫细胞及相关细胞因子之间的相互作用[3]。当神经元发生损伤以后，躯体的感觉系统发生免疫炎症反应，释放多种免疫活性物质如细胞因子、趋化因子、神经营养因子等产生相应的链式反应，从而影响神经元的兴奋性和神经元中间的突触联系而发挥作用，进而导致神经病理性疼痛的发生与发展[4]。

T 淋巴细胞是主要的适应性免疫应答细胞，主要分为Th (T helper) 、Tc (T cytotoxic)、Tregs (Regulatory T cells) 细胞亚型。CD4+Th 淋巴细胞根据其分泌的细胞因子分为Th1、Th2、Th17 细胞。目前关于CD4+Th 淋巴细胞亚型与神经病理性疼痛的关系尚不清楚。有证据表明，Th 细胞通过分泌不同的细胞因子作用于细胞内的信号转导通路，表达不同的转录因子进而参与神经病理性疼痛的发生和发展。Th1 通过分泌促炎细胞因子导致疼痛的发生，而Th2 则根据其分泌的抗炎细胞因子参与到缓解疼痛过程中，尤其是Th1 与Th2 的失衡严重影响神经病理性疼痛发生、发展及转归[5]。

Th17 细胞是新近发现的CD4+Th 细胞，通过分泌多种细胞因子发挥作用，在免疫炎性反应中发挥着重要作用，在神经病理性疼痛的关注较少，本文就Th17 细胞及相关细胞因子在神经病理性疼痛中的研究进展作一综述，为未来神经病理性疼痛的治疗提供新的治疗靶点。

一、Th17 细胞分化

Th17 细胞是Th 细胞家族在2005 年发现的最新成员，因为与Th1 和Th2 表型不同，并且能特异性的产生IL (Interleukin)-17A，因此以Th17 命名。Th17细胞除了产生IL-17A，也会产生IL-17F、IL-21、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子 (Granulocyte-macrophage Colony Stimulating Factor, GM-CSF) 和IL-22，Th17细胞主要表达为维甲酸相关孤独受体γt (Retinoic acid receptor related orphan receptor γt, RORγt) 转录因子、趋化因子CCR (Chemokine Receptor) 6 以及凝集素CD161。其中IL-17 是其分泌的最重要的细胞因子，转化生长因子-β (transforming growth factor-β, TGF-β) 其诱导和分化最主要的细胞因子，IL-6、IL-21、IL-1β在Th17 细胞分化中也起着十分重要的作用[6]。

最近研究表明人类Th17 细胞除能产生IL-17A 和转录因子RORγt，也能表达IL-23R，以及趋化因子受体CCR6、CCR3 和CCR4[7]。在IL-6 和TGF-β 的共同作用下，通过IL-21 或IL-23 稳定和扩增后，上调RORγt 的表达，促进原始CD4+T 细胞向Th17 细胞的分化。而IL-1β 和IL-6 激活后能够上调RORγt 的表达，但不能诱导原始CD4+T 细胞分化为Th17。Lee等[8]发现在TGF-β 缺失的情况下，IL-1β 和IL-23 在Th17 细胞分化过程中起着关键性的作用，IL-23 通过其受体能够上调IL-17A 和IL-22 的表达。另有研究表明，TGF-β 的存在并不是Th17 分化的必需条件，甚至有研究表明，TGF-β 能够抑制原始CD4+T 细胞向Th17 细胞的分化。在一项关于TGF-β 对Th1 和Th17的影响研究中表明，在给予TGF-β 干预以后，Th1 的增殖受到明显抑制，而Th17 并无明显变化，对Th17的影响可能是通过抑制T-bet 的表达进而对Th1 细胞的影响从而间接影响Th17 细胞内的生物学效应[9]。在外源性TGF-β 缺乏，IL-1β 和IL-23 存在的情况下，Th17 细胞来自于人脐带血CD161+CD4+T 细胞，表明TGF-β 虽然不能直接的对Th17 分化起着关键性的作用，但是却能通过抑制Th1 细胞间接的影响Th17 的分化[10]。低剂量的TGF-β 与IL-6 共同作用下可诱导原始CD4+T 向Th17 细胞分化，但高剂量TGF-β 可上调叉头样转录因子3 (FOXP3) 表达诱导Treg 细胞分化[8]。此外，有研究发现转录因子的调控也是Th17分化的十分重要的因素，目前已经发现至少六个转录因子是Th17 细胞分化的必备元件，这六个转录因子分别是信号转导与转录激活因子3 (Signal transducer and activator of transcription 3, STAT3)、RORγt、核受体RORα、干扰素调节因子4 (Interferon regulatory factor-4, IRF-4)、B 细胞活化转录因子 (B-cell activating transcription Factor, B-ATF) 与缺氧诱导因子1 (hypoxia inducible factor-1, HIF-1)，细胞因子Il-6、Il-21 和Il-23 均能诱导STAT3 的活性，STAT3 能够和RORγt 共同作用下诱导Th17 细胞分化进一步促进IL-17 和IL-21 的分泌，同时IRF-4 可通过活化RORγt 来促进Th17 细胞分化[11]。

二、Th17 细胞生物特性

Th17 细胞主要通过其对细胞因子的影响来发挥生物活性的。众所周知，Th17 细胞能够产生不同的细胞因子，包括IL-17A、IL-17F、IL-26、IL-22、IL-6 和TNF-α，这些细胞因子主要通过刺激不同的细胞如内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞和巨噬细胞产生趋化因子如CXCL1、 CXCL2、 CXCL5、CCL2 和CCL5，也可产生一氧化氮合成酶 (nitric oxide synthase-2, NOS-2)、金属蛋白酶 (metalloproteinase, MMP) 3、GM-CSF 以及致炎性细胞因子 (IL-1、IL-6 和TNF-α)，也可表达不同的转录因子 ROR γt、RORα 和STAT3。除了对细胞因子的影响之外，Th17 细胞也能通过其它途径来发挥重要的生物学效应。如PGE2活性增加影响Th17 分泌的IL-23/IL-17 进一步会导致炎症反应的加重，以其产生特异性的细胞因子如IL-17、IL-22、IL-17F 的及CCL20 而发挥着生物效应[12]。

三、Th17 细胞及相关细胞因子与神经病理性疼痛

1. Th17 细胞与神经病理性疼痛

研究表明Th17 细胞通过其分泌的细胞因子IL-17以及相关细胞因子如IL-6、IL-8 等参与神经病理性疼痛的发生与发展。Thl7 细胞通过其产生的IL-17 作用于星形胶质细胞上的IL-17 的受体；另一方面IL-17又通过上调星形胶质细胞促炎因子的分泌，直接或间接增加伤害性神经元的兴奋性，参与了神经病理性疼痛的中枢敏化过程[13]。在大肠埃希氏菌感染的前列腺非肥胖糖尿病与C57BL/6 大鼠慢性盆腔痛模型研究中发现，非肥胖糖尿病大鼠与对照组相比，IL-17A 明显增加，Th17 相关的转录因子RORγt 在10 天左右也会明显增加，而IL-17A 在10 天左右增加的时候，其触诱发痛程度是逐渐加重的，这些证据充分表明了Th17参与了慢性盆腔痛的机制[14]。在IL-17 基因敲除的大鼠中痛觉过敏会明显减轻，胶质细胞激活也表明了外周神经元Th17 细胞参与了神经病理性疼痛的发生，然而对于中枢机制的研究中却没有得出相同的结论[15]。Draleau 等[16]在L5脊髓横断导致的神经病理性疼痛动物模型研究中发现，脊髓损伤前后Th17细胞百分比无明显差异，可能与脊髓中本身所含的Th17 细胞数量过少有关。而在许多临床试验中也发现Th17 细胞参与了神经病理性疼痛，Th17 与腰椎间盘突出症所导致的根性痛研究中发现，Th17 和IL-17与VAS 评分、PGE2都有着密切的相关性，病人术前与正常对照组相比，Th17 细胞的比例与IL-17 浓度会明显增加，可能为椎间盘突出的病人其Th17 和IL-17水平增高，PGE2产生可进一步诱导Th17 细胞分化，导致疼痛的发生[17]。另一项关于面部疼痛、外周神经病理性疼痛以及带状疱疹后遗神经痛研究中却发现，病人Th17 细胞百分比相对于健康人是减少的，RORγt mRNA 含量增加，IL-17 无明显变化，表明Th17 可能有其它的机制参与神经病理性疼痛的过程[18]。

2. IL-17 与神经病理性疼痛

IL-17 最初是从杂交后啮齿目动物激活的T 细胞CTLA8 转录因子中cDNA 中分离出来的，其受体有860 个氨基酸的片段，几乎分布在全身所有组织，也是研究最为广泛的细胞因子。IL-17 目前主要认为是致炎性细胞因子，主要是由Th17细胞产生，也可由中性粒细胞、细胞毒性T 细胞以及胶质细胞所分泌，在神经炎性免疫疾病中起着重要的作用。

最近研究中表明，IL-17 可以间接的导致损伤神经元区域的免疫细胞的招募，从而释放致炎性细胞因子，直接作用于背根神经节参与神经病理性疼痛的发生与发展。在大鼠坐骨神经结扎模型足底或椎管内给予IL-17 后可导致机械痛及热痛的产生，其机制可能与IL-17介导细胞因子TNF-α 和IL-1β的释放有关[19]。在CCI 模型中发现损伤神经元中IL-17 表达增加，尤其是在7 天左右达到高峰，T 细胞或者IL-17 基因敲除的大鼠，其机械痛及热痛均表现不明显；在SNL模型中也发现，IL-17 敲除大鼠在其损伤的坐骨神经和背根神经节，其T 细胞浸润和巨噬细胞减少，脊髓小胶质细胞和星形胶质细胞活性降低，同时致炎性细胞因子IL-6、TNF 以及INF-γ 均明显减少，表明IL-17 参与及维持着神经病理性疼痛，可能与胶质细胞的活性有关，也可能与IL-17 导致IL-6 减少有关[20]。在慢性压缩性损伤(CCI)，部分坐骨神经结扎(PSL)，完全坐骨神经横断(CST) 和神经周围炎症动物模型发现CCI 和神经炎动物模型在第3、5 和8 天时出现了明显的机械痛和热痛，PSL 的大鼠在第5 天和8 天后表现为机械疼痛，而CST 的大鼠则发生明显的感觉迟钝。3 天以后，仅在PSL 大鼠模型中的发现IL-17 水平显著增加，8 天以后，CCI、CST 和PSL 及神经炎模型中的神经元中的IL-17 水平显著升高，很可能与IL-17 在急性期疼痛的作用有限有关，但在发展为慢性神经病理性疼痛中起着重要的作用[21]。

综上所述，本文讨论了Th17 细胞及其相关细胞因子在神经病理性疼痛中的相互作用，这些研究为Th17 细胞及其细胞在神经病理性疼痛中提供了充分的证据，但是机制十分复杂，这需要我们进一步的研究，为神经病理性疼痛的免疫机制研究提供新的视角，也为神经病理性疼痛免疫性药物治疗提供新的靶点。