顧 娜，劉洪斌

(天津市醫(yī)藥科學研究所，天津 300020)

肌體內(nèi)初始輔助性T細胞(CD4+T淋巴細胞)是一類在免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用的細胞，其激活后可分化為輔助性T細胞1(T helper cells，Th1細胞)、Th2細胞、輔助性濾泡T細胞(follicular T helper cells，Tfh)、Th17細胞和調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cells，Treg細胞)五個亞群。其中，介導炎性反應(yīng)的Th17細胞和介導免疫耐受的Treg細胞是近年來研究的熱點。二者在分化上相互關(guān)聯(lián)而功能上相互制約，生理情況下兩者處于動態(tài)平衡從而維持肌體穩(wěn)態(tài)，而兩者失衡則會引起肌體免疫應(yīng)答異常。本文就Th17/Treg免疫失衡在肺部疾病中的作用及研究進展進行簡要綜述。

1 Th17與Treg的生物學特性

1.1Th17 2005年研究人員在自身免疫性腦脊髓炎小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)一群不同于Thl、Th2及Treg的細胞亞群，因其高水平分泌白細胞介素17(IL-17)，故命名為Th17[1]。研究發(fā)現(xiàn)，Th17可分泌IL-17A/F、IL-6、IL-21、IL-22以及腫瘤壞死因子TNF-α和單核細胞趨化蛋白(MCP-1、MCP-2)等，其中，IL-17 是其分泌的主要效應(yīng)因子，可誘使上皮細胞、成纖維細胞、單核細胞、粒-巨細胞、內(nèi)皮細胞及淋巴細胞等分泌IL-6、IL-8、粒細胞巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)及細胞黏附分子1(CAM-1)，從而引起炎癥反應(yīng)并在自身免疫性疾病中發(fā)揮重要作用[2]。Th17 細胞還可特征性表達維甲酸相關(guān)孤兒受體-γt(RORγt)，是其特異性細胞轉(zhuǎn)錄因子。當肌體受到微生物入侵時，作為免疫衛(wèi)士的樹突狀細胞(DCs)及巨噬細胞會對這些外源物進行識別、加工并以正確的方式提呈給可識別的細胞，從而啟動初始T淋巴細胞介導的免疫應(yīng)答，隨之，其轉(zhuǎn)錄因子RORγt 驅(qū)動活化T細胞表達IL-23 受體，通過IL-23 信號通路活化轉(zhuǎn)錄活化因子3(STAT3)，促進Th17細胞的擴增及分泌炎性細胞因子[3]。研究發(fā)現(xiàn)，IL-6、轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)是Th17細胞分化最主要的調(diào)控因子，去除TGF-β基因或者抑制IL-6，可使Th17細胞分化減少，從而IL-17水平下調(diào)[4]。IL-23對于Th17細胞分化不是必要的，但是已分化的Th17細胞必須在其刺激下才可分泌IL-17，從而促進各種炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生[5]。而IL-2可通過STAT5信號通路抑制Th17細胞的分化[6]。

1.2Treg 1995 年日本學者Sakaguchi 等[7]在一項嚙齒類動物實驗中首次發(fā)現(xiàn)一類具有負調(diào)節(jié)作用的T 淋巴細胞亞群，并稱其為CD4+CD25+Treg細胞。Treg細胞可以通過控制對自身抗原的免疫反應(yīng)來預(yù)防自身免疫性疾病的發(fā)生，同時能夠抑制免疫系統(tǒng)對外來抗原的應(yīng)答，從而減少T細胞介導的病理性免疫應(yīng)答。Treg主要分泌TGF-β、IL-10及IL-35等多種細胞因子，并通過抑制樹突狀細胞、NKT細胞、B細胞及巨噬細胞活化和增殖而在免疫耐受中發(fā)揮重要作用[8]。根據(jù)來源主要將其分為兩大類: 一類是由胸腺發(fā)育分化而來、主要通過細胞接觸機制發(fā)揮抑制功能的天然型Treg (nTreg)，另一類是在外周組織分化而來、主要通過IL-10、TGF-β等可溶性細胞因子發(fā)揮作用的誘導型Treg(iTreg)，其中nTreg 在CD4+T 細胞中大概占5%～10%，是體內(nèi)最多的一種Treg亞型[9]。細胞表面分子主要包括CD25 分子(IL-2 受體鏈， IL-2R)、細胞毒性T 淋巴細胞相關(guān)抗原-4(CTLA-4)、程序化死亡配體-1(PD-L1)、糖皮質(zhì)激素誘導的腫瘤壞死因子受體(GITR)及人類白細胞抗原-DR(HLA-DR) 等[10]。研究發(fā)現(xiàn)，免疫抑制性和免疫無能性是Treg細胞兩大功能特征。免疫抑制性表現(xiàn)為在經(jīng)過T細胞受體介導的信號刺激活化下抑制T淋巴細胞的增殖分化、細胞因子的產(chǎn)生及其免疫調(diào)節(jié)作用，而免疫無能性則表現(xiàn)在對IL-2、抗原呈遞細胞、IL-2特異性抗原等共刺激分子無反應(yīng)[11]。研究還發(fā)現(xiàn)，叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子3(Foxp3)是Treg特異性轉(zhuǎn)錄因子，可通過NF-κB阻斷多種炎性因子的表達，并可通過干擾轉(zhuǎn)錄活化T細胞核因子而下調(diào)IL-2、IL-4及IFN-γ合成，逆轉(zhuǎn)錄Foxp3可使初始型CD4+CD25-T細胞轉(zhuǎn)化為具備調(diào)節(jié)活性的Treg[12]。

2 Th17/Treg免疫平衡

兩者起源于同一類初始CD4+T 細胞，在細胞分化過程中相互制衡，功能上相互拮抗，在一定條件下還可以相互轉(zhuǎn)化。研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)化生長因子TGF-β和IL-6是連接二者的關(guān)鍵因子。其中，TGF-β單獨刺激時，初始T細胞可分化為Treg且TGF-β誘導表達的Foxp3可拮抗轉(zhuǎn)錄因子RORγt向Th17的轉(zhuǎn)化；而在TGF-β和IL-6 共同作用下，初始T細胞主要分化為Th17，并且IL-6可在一定程度上抑制Treg分化[13]。IL-6還可通過激活STAT3信號通路下調(diào)Foxp3表達并上調(diào)IL-23受體(IL-23R)，從而誘導Th17細胞分化并促進其發(fā)育[14]。另外，研究發(fā)現(xiàn)IL-6、IL-21 還可誘導已經(jīng)分化的Treg向Th17轉(zhuǎn)化，因此，IL-6有望成為治療多種自身免疫性疾病的重要靶點[15,16]。生理情況下，Th17相關(guān)的促炎反應(yīng)與Treg相關(guān)的抑炎反應(yīng)處于動態(tài)平衡狀態(tài)，二者的比例失衡與感染性疾病、癌癥以及自身免疫性疾病密切相關(guān)。

3 Th17/Treg免疫失衡與肺部疾病

3.1支氣管哮喘 支氣管哮喘是由多種免疫細胞(如嗜酸性粒細胞、肥大細胞、T淋巴細胞、中性粒細胞、氣道上皮細胞等)和細胞組分參與的一種氣道慢性炎癥性疾病。主要表現(xiàn)為氣道的高反應(yīng)，廣泛多變的可逆性氣流受限，以及反復發(fā)作的喘息、氣急、胸悶或咳嗽等癥狀，常在夜間和(或)凌晨發(fā)作[17]。近年的研究發(fā)現(xiàn)，Th17/Treg免疫失衡在支氣管哮喘的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用。臨床研究證實，哮喘患者外周血單個核細胞(PBMC)內(nèi)Th17/Treg比列上調(diào)[18,19]，Th17及相關(guān)細胞因子(IL-17、IL-6、IL-21、IL-22)和特異性轉(zhuǎn)錄因子RORγt表達上調(diào)，嗜酸性粒細胞聚集浸潤，哮喘加重；而Treg相關(guān)細胞因子IL-10、TGF-β和特異性轉(zhuǎn)錄因子Foxp3表達下調(diào)[20]，前炎性細胞因子和趨化因子生成增多，氣道反應(yīng)增強。基礎(chǔ)實驗研究也證實，雞卵清蛋白致敏引起的哮喘小鼠外周血CD4+IL-17+占CD4+比例明顯升高，F(xiàn)oxp3+CD4+CD25+占CD4+比例明顯降低[21]；BALF內(nèi)IL-10、 TGF-β及Foxp3表達上調(diào)[22,23]；脾臟及肺組織內(nèi)Th17細胞占CD4+T細胞百分比上調(diào)而CD4+CD25+Treg細胞百分比下降，且TGF-β1 蛋白表達上調(diào)[24,25]，并且發(fā)現(xiàn)IL-17 的表達與哮喘的嚴重程度及氣道高反應(yīng)性密切相關(guān)。另有研究發(fā)現(xiàn)，支氣管哮喘模型中Th17/Treg免疫失衡機制與Notch信號通路密切相關(guān)。Notch家族是細胞生物發(fā)育過程中一類高度保守的、十分重要的跨膜信號蛋白，主要包括4種受體(Notch1-4)和5種配體(DLL1、DLL3、DLL4、Jagged1 和Jagged2)，其可通過這些受體和配體之間結(jié)合與相鄰細胞進行某些特定的信息交流，從而在細胞增殖、分化、凋亡中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，Notch信號通路通過調(diào)控Th17、Treg細胞分化及增殖參與肌體多種疾病的發(fā)生[26,27]。綜上所述，Th17細胞過度活化和Treg數(shù)目及功能下降是哮喘的免疫防病機制之一，針對二者失衡的研究為支氣管哮喘的新藥開發(fā)及臨床治療提供了新策略。

3.2慢性阻塞性肺疾病 慢性阻塞性肺疾病簡稱慢阻(COPD)，是一種常見的以持續(xù)性呼吸系統(tǒng)癥狀和氣流受限為特征的破壞性的慢性肺部疾病，巨噬細胞、T細胞、中性粒細胞等多種炎癥細胞參與其發(fā)病過程。目前認為，氧化性應(yīng)激、蛋白酶/抗蛋白酶失衡、炎性細胞及炎性介質(zhì)、細支氣管周和肺間質(zhì)纖維化是其主要發(fā)病機制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[28]。COPD主要影響肺實質(zhì)和外周氣道，從而引起不可逆的、漸進性的氣流受限。吸煙、遺傳因素、空氣污染及呼吸道感染等危險因素均可導致COPD。臨床研究發(fā)現(xiàn)，COPD患者外周血Th17水平高于健康者，與患者肺功能呈負相關(guān)，且與患者病情進展關(guān)系密切(急性加重期COPD患者外周血Th17水平明顯高于穩(wěn)定期COPD患者)[29,30]，并在COPD患者氣道重塑及肺血管重構(gòu)的發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用；而患者外周血內(nèi)Treg比例下降且肺組織內(nèi)Foxp3表達下調(diào)，甚至有學者認為這部分Treg存在功能缺陷?；A(chǔ)研究也證實，COPD大鼠體內(nèi)存在明顯的Th17/Treg失衡，且該失衡引起的相關(guān)細胞因子的表達與STAT3/5信號通路[31]、高遷移率族蛋白1(HMGB1)[32,33]及腫瘤轉(zhuǎn)移抑制蛋白TGF-β/BAMBI信號通路[34]密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，STAT3/5信號通路參與細胞的增殖、分化、凋亡以及免疫調(diào)節(jié)等許多重要的生物學過程。Th17細胞產(chǎn)生的IL-6、IL-21及IL-23等細胞因子可活化STAT3并驅(qū)使其轉(zhuǎn)移至細胞核內(nèi)，進而調(diào)節(jié)RORγt轉(zhuǎn)錄及Th17細胞的分化，而STAT5可直接與Foxp3結(jié)合從而調(diào)節(jié)Treg細胞的增殖及分化；具有促炎功能的核內(nèi)非組蛋白-HMGB1可由活化后的免疫細胞分泌釋放，與相關(guān)受體結(jié)合后促進炎癥因子生成并介導下游炎癥反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，COPD發(fā)生時，HMGB1與Th17和Treg細胞表面的晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(RAGE) 結(jié)合，可上調(diào)RORγt表達而下調(diào)Foxp3的表達，從而引起體內(nèi)Th17/Treg的失衡；骨形成蛋白和激活素的跨膜抑制劑(BAMBI)是轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)通路上的抑制型偽受體，其與TGF-βⅠ型受體競爭性結(jié)合配體與TGF-βⅡ型受體復合物，從而抑制TGF-β通路的信號傳導。研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β1可上調(diào)COPD患者支氣管黏膜內(nèi)BAMBI表達，進而調(diào)節(jié)RORγt和Foxp3轉(zhuǎn)錄表達，最終引起Th17/Treg的免疫失衡[35]。上述表明，Th17/Treg免疫失衡是COPD發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵因素，并為其臨床免疫治療提供新的依據(jù)。

3.3肺癌 肺癌是近年來我國乃至全世界發(fā)病率和病死率較高的惡性腫瘤之一，吸煙、大氣污染、電離輻射、肺部慢性感染及遺傳等均為其發(fā)病的危險因素。其中，非小細胞肺癌(NSCLC)在肺癌中占的比例高達80%。眾所周知，肺癌的發(fā)生發(fā)展和肌體免疫功能緊密相關(guān)。正常情況下，人體免疫系統(tǒng)具有免疫監(jiān)視功能，能及時識別并清除“異己”，從而消除促腫瘤因素的影響，發(fā)揮抗腫瘤免疫作用。而一旦促腫瘤因素與抗腫瘤免疫之間失去平衡，就會導致腫瘤的發(fā)生及快速進展。近年來，Th17 與Treg 細胞作為CD4+T淋巴細胞的兩大亞群在肺癌尤其是NSCLC的發(fā)生發(fā)展中的作用和相互關(guān)系備受關(guān)注。臨床研究發(fā)現(xiàn)，NSCLC患者外周血及BALF內(nèi)Th17和Treg的數(shù)量以及Th17/Treg比例均高于健康人群，且外周血內(nèi)Th17和Treg細胞的數(shù)量與臨床分期、肌體的荷瘤狀態(tài)、對化療的敏感性及預(yù)后密切相關(guān)[36，37]。研究人員發(fā)現(xiàn)，NSCLC患者及小鼠體內(nèi)IL-17所占的比例顯著上升，且與腫瘤微血管密度(MVD)及VEGF的表達成正相關(guān)，推測IL-17在腫瘤微環(huán)境中可通過JAK/STAT-1 信號傳導促進血管生成誘導物IL-6、IL-8 和VEGF 的產(chǎn)生，從而刺激成纖維細胞等表達促進血管生成的因子，誘導成纖維細胞和間質(zhì)細胞新生血管形成，促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展與浸潤轉(zhuǎn)移[38]，且有研究發(fā)現(xiàn)，IL-17也可通過NF-κB/ZEB1信號通路誘導上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化及ZEB mRNA和蛋白的表達，上調(diào)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化信號表型標記的波形蛋白和鈣黏素，刺激細胞定位ZEB的磷酸化，最終促進癌細胞遷移和侵襲[39]；而Treg 細胞數(shù)目增加或功能增強，可促進細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原4(CTLA-4)、糖皮質(zhì)激素誘導的腫瘤壞死因子受體(GITR)和程序性死亡受體1(PD-1)的高表達，并可相應(yīng)調(diào)節(jié)TGF-β、IL-6、IL-10及IL-17分泌，抑制CD4+/CD8+T細胞、DC細胞及NK細胞的產(chǎn)生和功能發(fā)揮，從而促進腫瘤細胞逃避免疫監(jiān)視(即導致腫瘤免疫耐受)，并促進肺癌的轉(zhuǎn)移及進展[40]?？傊琓h17/Treg細胞在NSCLC免疫微環(huán)境中是一個動態(tài)演變過程，兩者的比例失衡與Th17細胞、Treg細胞的分化、相關(guān)細胞因子的表達和調(diào)節(jié)作用及NSCLC 的發(fā)生發(fā)展均密切相關(guān)。

3.4肺纖維化 肺纖維化(PF)是一種病因復雜，發(fā)病機制尚不十分明確的肺部間質(zhì)性疾病，近年來發(fā)病率、病死率均逐年增高。其主要病理改變?yōu)槌衫w維細胞增殖及大量細胞外基質(zhì)聚集并伴炎癥損傷、組織結(jié)構(gòu)破壞。近年來研究認為，肺纖維化發(fā)展過程主要包括三個環(huán)節(jié)：肺泡的免疫和炎癥反應(yīng)、肺實質(zhì)損傷和受損肺泡修復(纖維化)，其中Th17 細胞、Treg 細胞及Th17/Treg 細胞的平衡與肺纖維化發(fā)生發(fā)展之間的關(guān)系已成為醫(yī)學關(guān)注的焦點。臨床研究發(fā)現(xiàn)，肺纖維化病人外周血內(nèi)Th17細胞功能亢進，Th17/Treg比例失衡[41]，從而引起Th1、Th2功能障礙，最終導致肺部膠原纖維的沉積；基礎(chǔ)研究也發(fā)現(xiàn)，肺纖維化動物體內(nèi)Th17細胞比例明顯下降，而Treg細胞比例升高，Th17/Treg 比值增大[42]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，Th17細胞可分泌IL-17、IL-22等與肺纖維化相關(guān)的細胞因子，參與成纖維細胞增殖、肺泡上皮細胞EMT(上皮向間充質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化)、膠原合成和炎癥細胞分子分泌等過程，進而促進肺纖維化的發(fā)生、發(fā)展[43]。而Treg細胞在PF中也發(fā)揮重要作用，其可通過調(diào)控Th17、CD4+CD28-T、 CD4+CD28+T 及CD8+T 細胞亞群的數(shù)量及功能，并可通過下調(diào)肺組織內(nèi)NKT細胞分泌產(chǎn)生IFN-γ，而IFN-γ作為抑制纖維化的細胞因子是影響PF病情進展的重要因素[44]；也有研究發(fā)現(xiàn)，PF動物體內(nèi)抑制性細胞因子IL-35的水平與Treg呈正相關(guān)而與IL-17和Th17/Treg呈負相關(guān)，IL-35是IL-12家族中最新識別的成員，主要由nTreg產(chǎn)生，是由α和β鏈組成的異源二聚體蛋白，其在T細胞增殖活化和細胞因子產(chǎn)生方面發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。IL-35可通過上調(diào)IFN-γ的表達而抑制TGF-β 受體下游效應(yīng)器的磷酸化，從而阻斷TGF-β 的與其受體的結(jié)合，又因TGF-β是促進Th17分化的重要細胞因子，因此最終可導致Th17的分化受到抑制[45]。上述表明，Th17、Treg和IL-35有望成為PF研究的靶點，并為其臨床治療提供新的方向和思路。

綜上所述，Th17/Treg失衡是多種肺部疾病發(fā)生發(fā)展的重要原因之一，但具體機制尚不明確。隨著基礎(chǔ)免疫學對Treg、Th17細胞研究的不斷深入，以Treg、Th17 及其相關(guān)因子和信號通路為靶點的藥物，以及對該兩種細胞不同調(diào)節(jié)因子的干預(yù)，將為多種肺部常見疾病提供新的臨床治療手段。