辅助性T细胞17细胞致病性分子调控机制研究进展

刘 悦，刘宏潇

(中国中医科学院广安门医院,北京 100053)

辅助性T细胞17(T helper cell 17,Th17)由多潜能CD4+T细胞分化而来，主要分泌细胞因子IL-17。Th17细胞既能以非炎症方式增强机体免疫防御，维持免疫稳态；又能具有“致病性”表型并广泛参与多种炎症性疾病的发生、发展。目前，在多种炎症性自身免疫性疾病如类风湿关节炎、脊柱关节病、干燥综合征、多发性硬化、哮喘等患者体内的血液和组织中发现有高表达的Th17及IL-17，其诱导发病的作用明确[1-3]。因此，深入探索Th17细胞致病性的分子调控机制，有助于为自身免疫性疾病的治疗提供新思路。

1 Th17细胞生物学特征

2005年，Park等[4]在实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)小鼠模型中发现一类主要分泌IL-17的新型CD4+T细胞亚群，Th17细胞因此被命名。该研究发现IL-17在调节趋化因子表达和组织炎症中发挥关键作用。自此，Th17细胞成为研究者们探索炎症性疾病的热点领域。

IL-17细胞因子家族包含六个成员，即IL-17A(亦称为IL-17)～IL-17F。IL-17A与IL-17F以同质二聚体形式存在，均为Th17所分泌，两者在氨基酸序列上具有高度同源性且生物学作用相似[5-6]。IL-17参与机体清除念珠菌和金黄色葡萄球菌等胞外真菌和细菌，并能抵抗卡氏肺囊虫等细胞外病原体感染[7-8]，在保护机体免疫防御机制中起积极作用。除了保护性作用，IL-17的高表达是Th17发挥致炎作用的主要效应途径。IL-17通过促进中性粒细胞的活化，促使其往炎症部位聚集，发挥致炎作用；并刺激单核细胞和树突状细胞释放更多炎症细胞因子，介导炎症在局部的浸润及组织损伤[9]；此外，IL-17能够与Th17细胞形成正反馈，发挥免疫放大作用，加重炎症反应。除了强大的致炎作用，IL-17还能够上调RNAKL表达，诱导破骨细胞分化，参与骨侵蚀[10]；增加基质金属蛋白酶(MMP)表达水平，驱动软骨损伤[11]。

2 Th17细胞功能的二分性

初始CD4+T细胞经抗原刺激后，活化、扩展并向Th1、Th2、Th17及调节性T细胞(regulatory T cell,Treg)4种亚群分化，其分化过程受不同的细胞因子及特征性转录因子的调控。不同于Th1、Th2及Treg亚群，维甲酸相关孤儿核受体(Retinoid-acid receptor-related orphan receptor γt，RORγt)是控制Th17细胞分化的特异性转录因子，由RORc基因编码。早期研究表明，IL-6联合转化生长因子β1(transforming growth factor β1，TGFβ1)激活RORγt的表达，促进初始CD4+T细胞向Th17分化偏移[12]。但是，由TGF-β1和IL-6刺激分化的Th17细胞因大量分泌抗炎因子IL-10不具有致病性，而进一步经过IL-23的刺激，IL-10产生受到抑制，IL-17分泌增多，Th17则获得致炎功能。IL-23不是Th17初始分化的必须因素，但被认为是抑制IL-10产生、维持Th17致病功能的重要因子[13]。IL-10的分泌与否成为区分非致病性Th17和致病性Th17的重要标志。研究者们进一步发现[14]，在TGF-β1缺失的情况下，IL-1β+IL-6+IL-23同样诱导Th17向致病性表型分化。信号转导和转录激活因子3(STAT3)在促使初始CD4+T细胞向Th17分化及维持Th17致病功能中也扮演重要角色。IL-6、TGF-β1、IL-23等信号的传导经由STAT3信号通路；活化的STAT3又可上调IL-23R的表达；STAT3亦能稳定RORγt的表达，在STAT3缺失的T细胞中，RORγt表达量明显下降[15]。

非致病性Th17在稳定状态下聚集于肠道，是维持肠道黏膜屏障的完整性、增强组织稳态的关键调节因子[16]，而致病性Th17则在自身免疫性炎症中发挥重要驱动作用。因此，深入探索致病性Th17的分子调控网络，则有助于寻找治疗自身免疫性疾病的新的安全有效靶点，同时维持非致病性Th17细胞的完整性。

3 调控Th17致病性的因素

3.1细胞因子和转录因子的刺激

3.1.1IL-23与Blimp-1 如上所述，在CD4+T细胞的初始分化阶段，TGF-β1和IL-6通过STAT3信号通路激活RORγt表达，促进Th17细胞的分化。而由TGF-β1和IL-6介导的Th17需要在IL-23的刺激下才具有致病性。IL-23上调粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)的分泌，GM-CSF促进巨噬细胞等聚集，同时又能够诱导抗原提呈细胞产生IL-23等促炎细胞因子，放大炎症反应[17]。研究表明[18]，IL-23以STAT3依赖性方式诱导下游靶基因Blimp-1的表达。Blimp-1协同RORγt，并与STAT3、组蛋白乙酰转移酶p300共同结合于IL-23R、IL-17基因位点，诱导IL-23R表达，放大IL-23传导信号，并上调IL-17分泌水平，驱动Th17致炎功能。

3.1.2RORγt及其辅激活因子 转录因子在基因表达过程中无法独自发挥作用，RORγt通过与共激活因子或其他转录因子组成蛋白复合物，介导Th17致病功能的发挥。类固醇受体共激活因子3(SRC3)属于p160共激活子家族成员，是与转录激活有关的蛋白辅助因子，通过与转录因子结合，刺激基因表达。研究发现[19]，SRC3在介导Th17完成活化、分泌致炎因子IL-17中发挥重要作用。SRC3经其核受体相互作用结构域与RORγt结合，随后在其转录活化结构AD区招募组蛋白修饰酶p300和CARM-1,使靶基因IL-17染色质结构松散，暴露IL-17与RORγt-SRC3结合位点，开启RORγt-SRC3协同介导的IL-17转录进程。SRC3的缺失不改变Th17细胞数量，但显著下调IL-17A、IL-17F、IL-23R等Th17细胞效应因子及特异性基因的表达。抑制RORγt-SRC3复合物作用于IL-17基因启动子区域，可能是抑制Th17致病效应的重要途径。

Runx转录因子家族包含三个同源蛋白，即Runx1、Runx2和Runx3。研究表明[20]，沉默Runx1时可明显抑制IL-17的表达。Runx1和RORγt形成转录复合物，共同作用于IL-17启动子和增强子区域，增强IL-17的表达。当Runx1与RORγt共表达时，Th17细胞数量及IL-17分泌水平均显著上升。

3.1.3JunB JunB蛋白是AP-1转录因子家族的重要成员。研究发现[21]，JunB对于依赖IL-23所分化的致病性Th17的成熟和扩增至关重要。致病性Th17细胞中依赖IL-6和STAT3诱导的JunB，能够与其异源二聚体蛋白BATF、干扰素调节因子4(IRF4)共同结合于RORc、IL-17A、IL-23r基因位点并诱导它们表达。动物模型实验证明在JunB缺乏的T细胞中，小鼠无法产生自身免疫性脑脊髓炎(EAE)和结肠炎。而JunB的缺陷并不影响肠道非致病性Th17细胞的完整性。JunB有望成为调控Th17细胞致病性的重要靶点。

3.1.4TGF-β及其信号通路 TGF-β是具有多种生物学功能的内源性生长因子，包含三种同分异构体，即TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3。如前所述，TGF-β1联合IL-6并在IL-23刺激下介导Th17分泌IL-17，发挥致病功能。研究发现[22]，在IL-23缺失的情况下，TGF-β3与IL-6诱导的Th17细胞在EAE及结肠炎等自身免疫病中具有高致病性，此条件诱导下RORc、IL-17A、IL-23R表达明显上升。

经典的TGF-β信号通路由Smad家族蛋白介导。Smad蛋白是TGF-β受体作用的直接底物，负责将配体与受体作用的信号由胞浆传导至细胞核[23]。受体调节型Smad2、Smad3,共同调节型Smad4和抑制型Smad7参与TGF-β的信号传导。研究发现[24]，T细胞中三结构域33(Trim33)的缺乏使得CD4+T细胞中IL-17的分泌降低，而抗炎的IL-10分泌增多，小鼠的自身免疫性疾病EAE减轻。Trim33是转录因子中介子家族的一员，其诱导Th17细胞致炎功能的可能机制有：①Trim33参与TGF-β信号通路，被Smad2募集并结合RORγt形成转录复合物，促进下游IL-17的表达并抑制IL-10的分泌；②Trim33介导靶基因的染色质重塑。通过募集组蛋白修饰酶，松散染色质结构，增强IL-17的染色质可及性，促进基因转录；③Trim33具有E3泛素连接酶结构域，能够降解Smad4蛋白，从而抑制IL-10的分泌，促进Th17细胞的致炎功能。

3.2其他调节蛋白

3.2.1血清淀粉样蛋白A(SAA) SAA是一种急性时相反应蛋白，属于载脂蛋白家族中的异质类蛋白质。在炎症、感染、创伤等机体反应中，由细胞因子刺激在肝脏中合成。SAA家族包含SAA1-4四个成员。SAA可作为内源性配体诱导IL-23的表达[25]。研究显示[26]，在细胞因子IL-6的存在下，SAA可独立诱导初始CD4+T细胞向致病性Th17的分化。在炎症性肠病(IBD)患者的炎症组织中，观察到SAA1与SAA2 mRNA表达上升，肠道上皮及固有层细胞中SAA1与SAA2蛋白表达增加。SAA在Th17相关自身免疫病中的作用值得深入探索。

3.2.2巨噬细胞凋亡抑制因子(CD5L/AIM) CD5L由组织巨噬细胞分泌，在脂肪细胞的内吞作用下可结合胞浆脂肪酸合成酶，调节脂质合成。研究发现[27]，CD5L是Th17致病功能的负向调节分子。在体外用IL-1β+IL-6+IL-23诱导的致病性Th17细胞及从EAE小鼠模型中分离出的Th17中，均无CD5L表达；且CD5L缺失的小鼠较野生型小鼠表现出更严重的自身免疫性病变。CD5L的缺失不改变Th17的数量但会增加效应因子IL-17的表达，诱导Th17致病功能的发挥。CD5L对Th17致病功能的负调节作用机制可能是因为其改变了Th17细胞脂质组中的脂肪酸组成，限制了Th17细胞向致病性表型发展。

3.2.3Ras p21蛋白激活剂3(RASA3) 研究发现[28]，在致病性Th17分化过程中，RASA3的mRNA和蛋白表达水平明显上升。在RASA3缺陷型CD4+T细胞中，IL-17、IL-23R的表达均受损，而致病性Th17的负性调节因子CD5L和抗炎因子IL-10的水平升高。RASA3作为干扰素调节因子4(IRF4)和E3-泛素连接酶Cb1-b的桥接因子，能够促进IRF4和Cb1-b相互作用，促使IRF4泛素化降解。IRF4是Th2细胞生成的刺激因子，同时又以浓度依赖的方式在Th17分化和IL-17分泌中发挥关键作用[29]。当IRF4表达水平较低或受到抑制时，则会促进致病性Th17的分化[28]。RASA3通过促使IRF4降解，降低IL-4表达，抑制Th2细胞生成，从而增强致病性Th17分化。RASA3-IRF4-Cb1-b轴能够为Th17相关炎症性疾病提供研究方向。

3.3表观遗传调控机制

3.3.1DNA甲基化 DNA甲基化是由s-腺苷甲硫氨酸(SAM)提供甲基、DNA甲基化转移酶(DNMT，包括DNMT1，DNMT3a和DNMT3b)催化完成的化学修饰。通常情况下，在哺乳动物中DNA甲基化主要发生在多数基因启动子区域的CpG岛上，即DNA甲基化转移酶催化基因CpG岛并选择性添加甲基，引起DNA甲基化，使某些区域DNA构象变化，调控基因表达。低甲基化激活基因的转录，而高甲基化抑制基因的转录[30]。

人体健康状态下，Th17及Treg细胞亚群处于相互牵制的平衡状态，共同发挥免疫保护功能，维持机体免疫稳态。Foxp3是控制Treg细胞发育和功能的关键转录因子。研究发现[31]，TNF受体2(TNFR2)通过维持Foxp3基因座处CpG去甲基化水平参与Foxp3表观遗传调控机制，间接调控致病性Th17分化。TNFR2在Treg的生成及活性调节中起重要作用，通过降低Foxp3基因座处CpG甲基化水平，维持Foxp3的表达，促进Treg分化。在炎症刺激下，TNFR2表达下降，Foxp3的活性降低，而RORγt、IL-17分泌显著增加，Treg亚群向致炎性Th17转化。TNFR2调节DNA甲基化的具体机制有待进一步研究。

3.3.2组蛋白修饰 组蛋白在修饰酶作用下，其N端能够被共价修饰，包括甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化修饰等。组蛋白修饰可以影响染色质的构象以及染色质与生物分子的亲和性，从而参与基因转录调控、DNA复制与损伤修复等生物过程。

组蛋白H3亚基第27位赖氨酸(H3K27)以三甲基化修饰结构(H3K27me3)存在时，染色质结构变得紧密，基因转录被抑制[32]。JMJD3属于组蛋白去甲基化酶，主要负责去除H3K27的甲基化修饰。当JMJD3与IL-17基因启动子区域H3K27位点结合时，能够下调H3K27me3水平，使染色质结构松散，暴露IL-17与转录复合物结合位点，解除IL-17基因沉默，促进其分泌。研究发现[33]，Th17细胞中JMJD3呈高表达时，IL-17基因启动子区域H3K27位点呈去甲基化状态，三甲基化水平明显下降，IL-17分泌增多；而在JMJD3敲除的Th17细胞中，H3K27me3水平显著升高，IL-17表达减少。

组蛋白去乙酰化酶(HDACs)与组蛋白乙酰基转移酶(HATs)共同调控组蛋白乙酰化的动态平衡。RORγt转录辅激活子SRC3的转录活化结构AD区通过募集组蛋白乙酰转移酶p300到IL-17基因启动子区域，p300特异性乙酰化组蛋白H3[34]，通过其溴结构域识别并结合组蛋白H3 N-末端，并将带有负电荷的乙酰基从乙酰辅酶A转移到组蛋白H3 N-端赖氨酸残基上，中和组蛋白所带有的正电荷，削减组蛋白H3与IL-17的相互作用，从而使IL-17解螺旋，促进IL-17转录和分泌[19]。

3.3.3miRNA修饰 研究发现[35]，致病性Th17细胞中存在高表达的mir183c，mir183c靶向抑制Foxo1，而Foxo1能够通过抑制IL-1R的表达而负向调节致病性Th17的分化。强直性脊柱炎患者血清中存在高表达的mir-146a，其分泌水平的上升可以促进IL-6、IL-23等促炎因子的表达，从而诱发致病性Th17的分化，mir-146a有望作为强直性脊柱炎诊断及发病中的重要生物标记[36]。

3.4环境因素的诱导-高盐高糖饮食 血清糖皮质激素激酶1(SGK1)是IL-23信号传导下游的重要节点。研究表明[37]，盐浓度的增加可诱导SGK1的表达，SGK-1能够磷酸化Foxo1，促使IL-23R表达，且依赖于IL-23刺激分化的致病性Th17细胞会进一步提高SGK1活性。SGK1在促进致病性Th17分化和维持其表型稳定中发挥重要作用。此外，高盐饮食同样可以导致肠道微生物组成发生变化，抑制乳酸杆菌数量，乳酸杆菌的代谢物吲哚-3-乳酸具有抑制Th17过度分化的作用，因而乳酸杆菌数量减少的同时伴有血液中促炎性Th17细胞的高表达[38]。另有研究显示[39]，高葡萄糖摄入导致Th17细胞大量分化，并加速了小鼠IBD和EAE疾病的恶化。高糖环境促使线粒体ROS增加，从而活化TGF-β，诱导Th17细胞的异常分化。证明了高糖饮食同样增加了罹患组织炎症和自身免疫病的风险。

以上结果提示，不良的饮食习惯在破坏免疫稳态，诱导自身免疫病中扮演重要角色，减少日常饮食中盐、糖的摄入有助于预防和治疗Th17相关自身免疫病。

4 靶向Th17/IL-17的治疗

针对以Th17/IL-17炎症轴为靶点药物的临床疗效证实了此途径在自身免疫性疾病发病机制中的关键作用。针对IL-17A的单克隆抗体Secukinumab(苏金单抗)对缓解强直性脊柱炎及以银屑病关节炎患者临床症状，改善其生活质量有显著功效，且在临床实验中安全性受到认可[40]。同样获得全球批准的Tildrakizumab可以选择性靶向抑制IL-23 p19亚基，从而封闭IL-23/Th17/IL-17炎症轴，该药经2项Ⅲ期临床实验证明能显著控制中度至重度斑块型银屑病病情，提高患者治疗满意度[41]。此外，Brodalumab(布罗达单抗)是一种人IgG2抗体，可靶向IL-17A(IL-17RA)受体，抑制IL-17RA介导的炎症反应，在红皮病型及脓疱型银屑病治疗中取得了良好疗效[42]。未来更深入的研究应着眼于调控Th17致病功能的分子网络机制，以期发现更多安全有效的靶点，造福更多患者。

中医药具有多靶点、多通路的治疗优势，在调节机体免疫平衡，抑制炎症反应中作用显著。研究发现，清营汤可通过抑制IL-23、STAT3、RORγt表达，缓解Th17引起的免疫反应，改善银屑病患者皮损状况和生活质量[43]。右归丸通过抑制IL-23p19表达从而降低IL-17分泌水平，缓解小鼠EAE炎症反应[44]。中药制剂新风胶囊功擅健脾益气，在下调IL-17表达的同时，还能够促进抗炎因子IL-10的分泌，能够显著改善干燥综合征(SS)大鼠的相关症状[45]。清热强脊颗粒能够抑制去甲基化酶JMJD3活性，上调甲基转移酶EZH2表达，促进H3K27位点发生三甲基化，从而调节Th17的异常分化，有效缓解强直性脊柱炎炎症反应[46]。此外，中药单体如黄芩苷、黄连素、苦参碱[47-49]在干预Th17分化、控制炎症发生中同样起到重要作用。

5 小结与展望

Th17作为一种新型CD4+细胞亚群一经发现就一直是人们深入探索相关疾病的新热点。Th17致炎功能的发挥是多种调控因素影响的结果，该分子调控网络为自身免疫性疾病的治疗提供了新思路和新方法。目前的研究多局限于对Th17分化及效应因子IL-17的抑制，而单纯的抑制Th17分化会忽略Th17的免疫保护作用。未来研究应进一步完善Th17致病功能的分子调控网络，在保护人体正常免疫防御功能的前提下，从不同水平的分子信号途径干预Th17致炎活性，为炎症性自身免疫性疾病的治疗提供新的靶点和视角。同时，中医药抗炎机制的基础研究也可以此为着眼点，结合现代分子生物实验技术，为中医药在自身免疫病治疗中的作用与优势提供理论基础与科学内涵，加速中医药现代化发展。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。