蔣學佩　吳小麗　黃智銘

溫州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院消化內科(325000)

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)是一種發(fā)生于胃腸道的慢性非特異性炎癥性疾病，包括潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis, UC)和克羅恩病(Crohn’s disease, CD)。IBD的發(fā)病機制尚未完全闡明，目前認為腸道黏膜免疫反應過度和功能紊亂是其發(fā)病的主要原因。已證實調節(jié)性T細胞(Treg細胞)數(shù)量減少或功能異常均會引發(fā)IBD，而輔助性T 細胞17(Th17細胞)及其分泌的細胞因子在IBD發(fā)病中亦發(fā)揮重要作用。本文就Treg細胞和Th17細胞在IBD治療中的作用作一綜述。

一、Treg細胞和Th17細胞

通常所說的Treg細胞即為CD4+CD25+Foxp3+Treg細胞，是維持免疫耐受的專職免疫調節(jié)細胞，可通過接觸抑制，釋放顆粒酶A、穿孔素，分泌抑制性細胞因子白細胞介素(IL)-10、轉化生長因子(TGF)-β、IL-35、可溶性纖維蛋白原樣蛋白2(sFGL2)等，發(fā)揮免疫抑制作用。此外，Treg細胞還可與IL-2結合，導致依賴IL-2的T細胞凋亡[1]。某些Treg細胞亞群可產(chǎn)生高水平的cAMP，抑制效應T細胞發(fā)揮其正常功能。Treg細胞分化及其功能受多種因子調控，其中Foxp3是維持Treg細胞免疫抑制功能的特異性轉錄因子，TGF-β1可調控Foxp3表達并影響Treg細胞功能，維甲酸可與TGF-β1共同上調Foxp3表達并促進Treg細胞分化。

通常所說的Th17細胞即為IL-17+CD4+T細胞，可介導炎癥反應，參與炎癥性疾病和自身免疫性疾病的發(fā)生、發(fā)展。然而IL-17單克隆抗體的臨床治療效果不佳，表明并非所有IL-17+Th17細胞均有致病性。Th17細胞對免疫平衡起有調節(jié)和保護作用：①分泌IL-17A，增強上皮細胞緊密連接，刺激腸上皮細胞分泌黏蛋白[2]；②分泌IL-22，激活STAT3和MAPK通路，促進抗菌肽和β防御素的釋放，維持腸道屏障結構和功能完整性；③IL-17+IL-10+Th17細胞具有黏膜保護功能。研究[3]表明Th17細胞在TGF-β1和IL-6誘導下不易引發(fā)自身免疫性疾病，而在TGF-β3和IL-6誘導下卻具有高度致病性。目前認為致病性Th17細胞還包括 IL-1β+IL-6+IL-23+Th17細胞、IL-17A+IFN-γ+Th17細胞、IL-22+IFN-γ+Th17細胞等[4]。

二、Treg細胞和Th17細胞在IBD發(fā)生、發(fā)展中的作用

1. Treg細胞在IBD發(fā)生、發(fā)展中的作用：研究表明IBD發(fā)生與Treg細胞減少或功能異常有關，效應T細胞因缺乏Treg細胞的免疫抑制調控作用，可引發(fā)腸道過度免疫反應，最終導致腸黏膜損傷。TGF-β、IL-2、IL-2R、IL-10等基因敲除小鼠可因Treg細胞減少而引起自發(fā)性結腸炎，其腸道表現(xiàn)出隱窩破壞、隱窩膿腫、黏膜下炎癥細胞浸潤等特征。條件性敲除小鼠CD4+T細胞上的TGF-β后，Treg細胞功能減弱，并引發(fā)嚴重的腸道炎癥。臨床研究[5]表明IBD患者外周血中的CD4+CD25+Treg細胞數(shù)量和Foxp3表達均明顯少于正常人，而腸系膜淋巴結和結腸固有層中CD4+CD25+Treg細胞浸潤；IBD患者外周血中抑制性細胞因子(如IL-10、sFGL2等)表達水平升高，并在炎癥緩解期逐漸恢復到正常水平，這可能是由Treg細胞被招募至炎癥部位發(fā)揮免疫調控作用所致。

結腸中Treg細胞高度依賴腸道菌群存在，在無菌小鼠或清除腸道菌群的小鼠體內，Treg細胞顯著減少；當以SPF級小鼠的排泄物喂養(yǎng)無菌小鼠時，后者結腸內Treg細胞明顯增多[6]。研究表明梭狀芽孢桿菌對Treg細胞的免疫活性發(fā)揮重要作用，高劑量梭狀芽孢桿菌能顯著激活Treg細胞，并對葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導的實驗性結腸炎具有保護作用。IBD患者腸道內梭狀桿菌(尤其是普拉梭菌)數(shù)量以及外周血和腸道固有層中CD4+CD8+Treg細胞數(shù)量顯著減少[7]。另外有文獻[8]報道腸道微生物的代謝產(chǎn)物(如短鏈脂肪酸)可通過增加Treg細胞數(shù)量以及上調IL-10表達來緩解小鼠腸道炎癥癥狀。

綜上所述，Treg細胞及其分泌的抑制性細胞因子與IBD發(fā)生、發(fā)展密切相關，在維持腸道免疫平衡中起有重要作用。Treg細胞免疫抑制活性失調是IBD腸道黏膜損傷的主要原因。

2. Th17細胞在IBD發(fā)生、發(fā)展中的作用：活動性IBD患者腸道內Th17細胞及其相關細胞因子(IL-17A、IL-17F、IL-22、IL-26)和趨化因子(CCL20、IL-23R等)水平顯著高于健康人群。研究[9]發(fā)現(xiàn)IBD患者(尤其是對糖皮質激素治療耐受的IBD患者)腸道黏膜中IFN-γ+IL-17+CD4+T細胞增多，這類細胞被認為是具有致病性的Th17細胞。

三硝基苯磺酸(TNBS)誘導的IL-17A受體基因敲除小鼠結腸炎癥狀明顯輕于正常小鼠，而通過阻斷IL-17信號通路可緩解TNBS誘導的普通小鼠結腸炎癥狀。此外，對免疫缺陷小鼠注射初始CD4+T細胞和外源性IL-23，可導致小鼠發(fā)生更嚴重的結腸炎，并引起腸道IL-6、IL-17水平明顯增加[10]。

IBD發(fā)生與腸道菌群失調關系密切。受腸道病原微生物感染的上皮細胞凋亡后可提供Toll樣受體(TLR)配基和磷脂酰絲氨酸，激活樹突細胞產(chǎn)生IL-6和TGF-β，從而促進Th17細胞增殖、分化并引起炎癥因子失調和慢性炎癥，最終導致腸道組織損傷并發(fā)生IBD[2,11]。

綜上所述，Th17細胞及其分泌的細胞因子在腸道炎癥發(fā)生中發(fā)揮重要作用，有望成為IBD治療的新靶點。

三、Treg細胞與Th17細胞之間的平衡及其影響因素

Treg細胞和Th17細胞可在多種因素調控下相互轉化，IL-6是決定初始CD4+T細胞分化為Treg細胞還是Th17細胞的關鍵因子。TGF-β單獨存在時，可通過促進Foxp3表達，誘導初始CD4+T細胞分化為Treg細胞；而TGF-β和IL-6共同存在時則誘導初始CD4+T細胞分化為Th17細胞。維甲酸可在TGF-β調控下通過SMAD3通路誘導Foxp3表達并促進Treg細胞分化，亦可通過抑制IL-6和IL-23R表達，引起Th17細胞減少[12]。STAT3在Treg細胞和Th17細胞分化及其相互轉化中扮演重要角色。T細胞中STAT3缺失可抑制Th17細胞的轉錄因子RORγt和RORα表達，導致T細胞中T-bet和Foxp3表達增加，使Th17細胞分化受阻；STAT3功能亢進時RORγt和RORα表達增加，引起Foxp3表達減少，促使CD4+T細胞分化為Th17細胞[13]。缺氧誘導因子(HIF)-1可誘導Foxp3發(fā)生泛素化或蛋白酶體降解，從而抑制Treg細胞分化；同時HIF-1可通過STAT3信號通路發(fā)揮對Th17細胞的正調控作用，并在IL-17A和IL-17F激活下維持Th17細胞的免疫應答[14]。研究[15-16]證實IL-15可通過激活STAT5信號通路來上調Foxp3表達，維持Treg細胞穩(wěn)態(tài)；IL-15亦能負調控Th17細胞分化，抑制IL-17分泌，該過程與Th17轉錄因子Runx1和RORγt表達升高有關。研究[17]報道上皮細胞來源的IL-18通過抑制MyD88依賴的下游信號IL-1R，減少Th17細胞分化，而IL-18對Treg細胞分化無影響，并有助于維持Treg細胞功能，對抵抗腸道炎癥起有重要作用。

四、調節(jié)Treg細胞和Th17細胞免疫應答在IBD治療中的應用

Treg細胞可抑制效應T細胞的過度免疫應答，保護腸道組織免受損傷；Th17細胞主要位于腸道黏膜表面，保護宿主免受病原微生物入侵。兩者相互制約，處于動態(tài)平衡，共同調節(jié)腸道免疫穩(wěn)態(tài)。對Treg細胞和Th17細胞免疫應答的調控有望成為IBD治療的新策略。

1. Treg細胞與IBD治療：動物實驗[18]表明當對免疫缺陷小鼠注射不含CD4+CD25+Treg細胞的效應T細胞后，小鼠腸道免疫反應過度激活，并發(fā)生嚴重的慢性結腸炎；當重新注射CD4+CD25+Treg細胞后，小鼠結腸炎癥狀得到緩解。Canavan等[19]發(fā)現(xiàn)從CD患者外周血中分離出的CD4+CD25+CD127loCD45RA+Treg細胞可在體外擴增并穩(wěn)定表達Foxp3，且不具有分化為Th17細胞的潛能，同時可抑制來源于CD患者腸道固有層和腸系膜淋巴結的淋巴細胞功能，因此這類細胞有望成為自體Treg細胞移植治療IBD的新手段，但具體療效有待進一步研究證實。Desreumaux等[20]收集自體抗原特異性Treg細胞，經(jīng)體外純化后輸入難治性CD患者體內，發(fā)現(xiàn)患者表現(xiàn)出較好的耐受性以及一定的量效關系。

IL-10主要由Treg細胞分泌并發(fā)揮抗炎作用。IL-10敲除和IL-10受體敲除小鼠可自發(fā)誘導結腸炎，且以可產(chǎn)生IL-10的腸道細菌喂養(yǎng)IL-10敲除小鼠后，小鼠腸道炎癥有所緩解。此外，對結腸炎小鼠注射IL-10重組蛋白或過表達IL-10的T細胞，可緩解T細胞誘導的腸道炎癥。Fedorak等[21]利用人重組IL-10來治療輕-中度CD患者，結果顯示低劑量重組IL-10蛋白能改善部分患者的臨床癥狀和內鏡下表現(xiàn)，具有較好的耐受性，且觀察期間患者無明顯不良反應發(fā)生。

2. Th17細胞與IBD治療：Th17細胞及其相關效應分子在IBD發(fā)生中起有重要作用，針對這些效應分子和Th17細胞分化所需因子的中和抗體和重組抗體是IBD治療的新方案。

IL-17是Th17細胞發(fā)揮炎癥作用的主要效應分子，在不同結腸炎動物模型中針對IL-17的中和抗體和小分子抑制劑可表現(xiàn)出不同的治療效果。相關臨床試驗[22]表明，IL-17A中和抗體蘇金單抗(secukinumab)、IL-17A受體的中和抗體brodalumab對CD患者的療效并不理想，且部分患者發(fā)生不良反應，這可能與腸道IL-17A作用較為復雜有關。然而，這些抗體在其他自身免疫性疾病(如銀屑病)中具有較好療效，這可能與IL-17A在不同臟器中的反應差異有關。Vidofludimus是一種新型口服免疫抑制劑，可通過抑制STAT3和NF-κB來下調IL-17A和IL-17F水平，在激素依賴的IBD患者中表現(xiàn)出較好的療效、安全性和耐受性[23-24]。研究表明IBD的不同臨床階段IL-17A表達差異顯著，急性期表達遠高于慢性期，提示在IBD急性期采取IL-17A抗體治療效果可能優(yōu)于全病程治療[22]。

IL-22是Th17細胞分泌的細胞因子之一，能通過激活腸上皮細胞的STAT3通路，促進上皮細胞增殖、分化并維持黏膜正常功能。研究[25]發(fā)現(xiàn)予結腸炎小鼠重組蛋白IL-22后，腸道炎癥癥狀有所緩解，但目前尚無關于IL-22臨床應用的報道。

IL-6和TGF-β共同啟動Th17細胞的分化，而TNF-α可促進其分化。目前IL-6和TNF-α的重組單克隆抗體已在臨床廣泛應用。在動物模型中，重組抗IL-6抗體可通過抑制炎癥因子釋放、減少炎癥細胞聚集以及促進T細胞凋亡，緩解結腸炎癥癥狀。

PF-04236921是人源IL-6的單克隆抗體，一項納入247例IBD的臨床研究[26]顯示服用該藥的治療組臨床應答率和緩解率均優(yōu)于安慰劑組，并呈一定的量效關系?？筎NF-α制劑主要通過降低炎癥因子(包括Th17細胞相關的IL-17、IL-23、IL-6等)表達、增加Treg細胞數(shù)量、促進效應T細胞凋亡等途徑，上調Treg細胞與效應T細胞的比值。英夫利西單抗(infliximab)與TNF-α特異性結合后可阻斷后者與細胞表面受體結合，從而抑制炎癥反應，快速誘導腸道黏膜T細胞凋亡，但該藥僅對部分患者有效，可能與IBD分型以及多種炎癥細胞因子有關[27]。

Th17細胞可通過自分泌IL-21，激活相關信號通路，促使T 細胞向Th17細胞分化。Fina等[28]證實IL-21受體阻斷劑可緩解DSS誘導的小鼠結腸炎，而IL-21中和抗體可減少IBD患者固有層T細胞IL-17的分泌，提示針對IL-21的靶向治療有望成為IBD治療的新手段。

IL-23可上調其受體分子表達，促進IL-17A、IL-17F和IL-22產(chǎn)生，并在Th17細胞分化后期維持其表型穩(wěn)定。IL-23是IL-12家族成員之一，包含p40和p19兩個亞基，并與IL-12共用p40亞基。Briakinumab是重組IL-12p40的人源化IgG1γ單克隆抗體，一項納入246例中-重度CD的臨床試驗[29]表明briakinumab治療組患者誘導期和維持期的緩解率和應答率均遠高于安慰劑組。優(yōu)特克單抗(ustekinumab)是IL-12/IL-23 p40亞基的單克隆抗體，研究[30]表明其對中-重度活動性CD患者療效顯著，且在英夫利西單抗治療后使用療效更佳。此外，一項臨床Ⅱ期試驗表明，優(yōu)特克單抗對TNF-α耐受的CD患者療效較好，為難治性CD患者的治療提供了新思路[31]。目前針對IL-23p19抗體的早期臨床研究已開展，一項臨床Ⅱ期試驗顯示其對包括CD在內的多種自身免疫性疾病均具有較好療效[32]。

五、結語

Treg細胞和Th17細胞在維持腸道免疫穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用，調控兩者平衡是治療IBD的主要策略之一。然而Treg細胞、Th17細胞及其分泌的細胞因子受宿主和環(huán)境因素影響，可在不同條件下發(fā)揮多種效應。隨著對Treg細胞和Th17細胞生物學功能及其作用機制研究的深入，將為IBD治療提供新思路。

1 Mayne CG, Williams CB. Induced and natural regulatory T cells in the development of inflammatory bowel disease[J]. Inflamm Bowel Dis, 2013, 19 (8): 1772-1788.

2 Gálvez J. Role of Th17 Cells in the Pathogenesis of Human IBD[J]. ISRN Inflamm, 2014, 2014: 928461.

3 Lee Y, Awasthi A, Yosef N, et al. Induction and molecular signature of pathogenic TH17 cells[J]. Nat Immunol, 2012, 13 (10): 991-999.

4 Li J, Doty AL, Tang Y, et al. Enrichment of IL-17A+IFN-γ+and IL-22+IFN-γ+T cell subsets is associated with reduction of NKp44+ ILC3s in the terminal ileum of Crohn’s disease patients[J]. Clin Exp Immunol, 2017, 190 (1): 143-153.

5 Dong X, Ye X, Chen X, et al. Intestinal and peripheral fibrinogen-like protein 2 expression in inflammatory bowel disease[J]. Dig Dis Sci, 2014, 59 (4): 769-777.

6 Shale M, Schiering C, Powrie F. CD4(+) T-cell subsets in intestinal inflammation[J]. Immunol Rev, 2013, 252 (1): 164-182.

7 Sarrabayrouse G, Bossard C, Chauvin JM, et al. CD4CD8αα lymphocytes, a novel human regulatory T cell subset induced by colonic bacteria and deficient in patients with inflammatory bowel disease[J]. PLoS Biol, 2014, 12 (4): e1001833.

8 Smith PM, Howitt MR, Panikov N, et al. The microbial metabolites, short-chain fatty acids, regulate colonic Treg cell homeostasis[J]. Science, 2013, 341 (6145): 569-573.

9 Ramesh R, Kozhaya L, McKevitt K, et al. Pro-inflammatory human Th17 cells selectively express P-glycoprotein and are refractory to glucocorticoids[J]. J Exp Med, 2014, 211 (1): 89-104.

10Sarra M, Pallone F, Macdonald TT, et al. IL-23/IL-17 axis in IBD[J]. Inflamm Bowel Dis, 2010, 16 (10): 1808-1813.

11Owaga E, Hsieh RH, Mugendi B, et al. Th17 Cells as Potential Probiotic Therapeutic Targets in Inflammatory Bowel Diseases[J]. Int J Mol Sci, 2015, 16 (9): 20841-20858.

12Hall JA, Grainger JR, Spencer SP, et al. The role of retinoic acid in tolerance and immunity[J]. Immunity, 2011, 35 (1): 13-22.

13Huang G, Wang Y, Chi H. Regulation of TH17 cell differentiation by innate immune signals[J]. Cell Mol Immunol, 2012, 9 (4): 287-295.

14Dang EV, Barbi J, Yang HY, et al. Control of T(H)17/T(reg) balance by hypoxia-inducible factor 1[J]. Cell, 2011, 146 (5): 772-784.

15Tosiek MJ, Fiette L, El Daker S, et al. IL-15-dependent balance between Foxp3 and RORγt expression impacts inflammatory bowel disease[J]. Nat Commun, 2016, 7: 10888.

16Pandiyan P, Yang XP, Saravanamuthu SS, et al. The role of IL-15 in activating STAT5 and fine-tuning IL-17A production in CD4 T lymphocytes[J]. J Immunol, 2012, 189 (9): 4237-4246.

17Harrison OJ, Srinivasan N, Pott J, et al. Epithelial-derived IL-18 regulates Th17 cell differentiation and Foxp3+Treg cell function in the intestine[J]. Mucosal Immunol, 2015, 8 (6): 1226-1236.

18Mottet C, Uhlig HH, Powrie F. Cutting edge: cure of colitis by CD4+ CD25+ regulatory T cells[J]. J Immunol, 2003, 170 (8): 3939-3943.

19Canavan JB, Scottà C, Vossenk?mper A, et al. Developinginvitroexpanded CD45RA+ regulatory T cells as an adoptive cell therapy for Crohn’s disease[J]. Gut, 2016, 65 (4): 584-594.

20Desreumaux P, Foussat A, Allez M, et al. Safety and efficacy of antigen-specific regulatory T-cell therapy for patients with refractory Crohn’s disease[J]. Gastroenterology, 2012, 143 (5): 1207-1217. e1-e2.

21Fedorak RN, Gangl A, Elson CO, et al. Recombinant human interleukin 10 in the treatment of patients with mild to moderately active Crohn’s disease. The Interleukin 10 Inflammatory Bowel Disease Cooperative Study Group[J]. Gastroenterology, 2000, 119 (6): 1473-1482.

22Fitzpatrick LR. Inhibition of IL-17 as a pharmacological approach for IBD[J]. Int Rev Immunol, 2013, 32 (5-6): 544-555.

23Fitzpatrick LR, Small JS, Doblhofer R, et al. Vidofludimus inhibits colonic interleukin-17 and improves hapten-induced colitis in rats by a unique dual mode of action[J]. J Pharmacol Exp Ther, 2012, 342 (3): 850-860.

24Herrlinger KR, Diculescu M, Fellermann K, et al. Efficacy, safety and tolerability of vidofludimus in patients with inflammatory bowel disease: the ENTRANCE study[J]. J Crohns Colitis, 2013, 7 (8): 636-643.

25Lindemans CA, Calafiore M, Mertelsmann AM, et al. Interleukin-22 promotes intestinal-stem-cell-mediated epithelial regeneration[J]. Nature, 2015, 528 (7583): 560-564.

26Danese S, Vermeire S, Hellstern P, et al. 764 Results of Andante, a Randomized Clinical Study With an Anti-IL6 Antibody (PF-04236921) in Subjects With Crohn’s Disease Who Are Anti-TNF Inadequate Responders[J]. Gastroenterology, 2016, 150 (4): S155.

27Kim DH, Cheon JH. Pathogenesis of Inflammatory Bowel Disease and Recent Advances in Biologic Therapies[J]. Immune Netw, 2017, 17 (1): 25-40.

28Fina D, Sarra M, Fantini MC, et al. Regulation of gut inflammation and th17 cell response by interleukin-21[J]. Gastroenterology, 2008, 134 (4): 1038-1048.

29Panaccione R, Sandborn WJ, Gordon GL, et al. Briakinumab for treatment of Crohn’s disease: results of a randomized trial[J]. Inflamm Bowel Dis, 2015, 21 (6): 1329-1340.

30Feagan BG, Sandborn WJ, Gasink C, et al; UNITI-IM-UNITI Study Group. Ustekinumab as Induction and Maintenance Therapy for Crohn’s Disease[J]. N Engl J Med, 2016, 375 (20): 1946-1960.

31Yang J, Sundrud MS, Skepner J, et al. Targeting Th17 cells in autoimmune diseases[J]. Trends Pharmacol Sci, 2014, 35 (10): 493-500.

32Gaffen SL, Jain R, Garg AV, et al. The IL-23-IL-17 immune axis: from mechanisms to therapeutic testing[J]. Nat Rev Immunol, 2014, 14 (9): 585-600.