唐 潔 蒲姝陶

(綿陽市中心醫(yī)院 檢驗科， 四川 綿陽 621000)

輔助性T(T helper，Th)淋巴細(xì)胞亞群是機(jī)體適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵組分，包括了在分子特征、產(chǎn)細(xì)胞因子、效應(yīng)功能及組織分布上有所差異的一群細(xì)胞[1]。Th亞群細(xì)胞由胸腺CD4+Na?ve T細(xì)胞(純真T細(xì)胞)在不同強(qiáng)度抗原刺激因素、不同內(nèi)細(xì)胞因子及轉(zhuǎn)錄信號等誘導(dǎo)作用下進(jìn)一步分化而來，并根據(jù)分化過程中激活的轉(zhuǎn)錄因子、表達(dá)的不同細(xì)胞因子和歸巢受體而定義。目前研究較多的Th亞群主要是Th1、Th2、Th17、Treg、Th22、Th9和T濾泡輔助細(xì)胞(T follicular helper，Tfh)亞群[2,3]。Th細(xì)胞亞群是機(jī)體免疫系統(tǒng)重要的調(diào)節(jié)器，在適應(yīng)性免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)中，它們既參與細(xì)胞毒性細(xì)胞免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)，又介導(dǎo)B細(xì)胞依賴性抗體的產(chǎn)生，還能與固有免疫系統(tǒng)組分相互作用。研究顯示，與樹突狀細(xì)胞(dendritic cell，DC)接觸進(jìn)而產(chǎn)生的細(xì)胞因子決定了Th細(xì)胞亞群的分化方向[4]。Th細(xì)胞亞群是宿主免疫防御的關(guān)鍵因素，也是免疫介導(dǎo)疾病的主要驅(qū)動分子，其通過產(chǎn)生一系列細(xì)胞因子，參與感染、炎癥、過敏性疾病、自身免疫性疾病以及腫瘤等疾病的發(fā)生發(fā)展[2,5,6]。

細(xì)胞因子決定了Th亞群的分化方向，而分化的亞群細(xì)胞通過產(chǎn)生不同的細(xì)胞因子參與疾病進(jìn)展；各亞群之間保持平衡維持了機(jī)體健康狀態(tài)，失衡則將導(dǎo)致疾病狀態(tài)[6]。本文將就Th亞群特點、分化機(jī)制、效應(yīng)機(jī)制及其與臨床疾病的關(guān)系進(jìn)行綜述，以期了解Th細(xì)胞亞群的臨床價值。

1 Th細(xì)胞亞群的分化機(jī)制

1.1 Th1細(xì)胞

白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-12是Na?ve T細(xì)胞向Th1分化的關(guān)鍵因子，γ干擾素(interferon gamma，IFN-γ)也同樣發(fā)揮了重要的作用，并且IFN-γ還在消除IL-12促分化極化，維持亞群數(shù)量平衡方面發(fā)揮了作用[7]。機(jī)體感染細(xì)菌、真菌和病毒，均可誘導(dǎo)Na?ve T細(xì)胞分化為Th1。在DC細(xì)胞吞噬病原體后提取和遞呈抗原肽給T細(xì)胞時，即產(chǎn)生和分泌IFN-γ和IL-12，二者調(diào)動和協(xié)調(diào)機(jī)體固有免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答反應(yīng)的同時，也促使Na?ve T向Th1細(xì)胞分化。最初，Th1的分化主要依賴DC分泌的IFN-γ和IL-12，分別通過STAT 1和STAT 4信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄因子通路介導(dǎo)實現(xiàn)。隨后，分化出的Th1細(xì)胞在上述細(xì)胞因子及其胞內(nèi)信號通路作用下，激活調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子T-bet進(jìn)而產(chǎn)生大量的IFN-γ，二者相互作用的正反饋調(diào)節(jié)環(huán)路，產(chǎn)生Th1分化的級聯(lián)放大效應(yīng)[8]。在Th1分化后期，借助IL-12/STAT 4信號通路，Th1細(xì)胞膜表面IL-18Rα受體上調(diào)，進(jìn)一步促進(jìn)了IFN-γ的產(chǎn)生進(jìn)而分化出更多的Th1細(xì)胞。上述通過細(xì)胞因子及其信號通路促進(jìn)Th1細(xì)胞分化的過程，是不依賴于T細(xì)胞受體的，這種非抗原依賴的純細(xì)胞因子效應(yīng)途徑是Th1分化的重要機(jī)制。Th1主要產(chǎn)生IFN-γ，通過活化巨噬細(xì)胞介導(dǎo)機(jī)體細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)。

1.2 Th2細(xì)胞

促使Na?ve T細(xì)胞向Th2分化的細(xì)胞因子是IL-4，其通過STAT 6信號通路介導(dǎo)Th2細(xì)胞的分化，主要受轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子GATA3調(diào)控。這條控制細(xì)胞分化的信號通路也同Th1的STAT 1和STAT 4信號通路一樣，具有自我激活的正反饋調(diào)節(jié)效應(yīng)，表現(xiàn)為Th2分化的級聯(lián)放大反應(yīng)[9]。當(dāng)DC細(xì)胞表達(dá)配體Jagged-1時，就會觸發(fā)Na?ve T細(xì)胞產(chǎn)生IL-4。此外，研究發(fā)現(xiàn)，被蠕蟲感染的動物腸道中的肥大細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，以及肺上皮細(xì)胞均能產(chǎn)生IL-25，其能進(jìn)一步誘導(dǎo)動物Na?ve T細(xì)胞產(chǎn)生IL-4，進(jìn)而引發(fā)Th2極化[10]。Th2細(xì)胞可以產(chǎn)生IL-4、IL-5和IL-13，前兩者可誘導(dǎo)趨化、激活嗜酸性粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞，進(jìn)而導(dǎo)致組胺、前列腺素、白三烯等炎癥因子的觸發(fā)和釋放，這些炎癥因子作用于局部使血管擴(kuò)張和滲漏、支氣管收縮以及腸蠕動增強(qiáng)，即發(fā)生過敏反應(yīng)，此種類型的過敏反應(yīng)又稱為即時超敏反應(yīng)。即時超敏反應(yīng)對于消除腸道蠕蟲非常重要，實際上蠕蟲卵能夠強(qiáng)烈的誘導(dǎo)Th2分化[11]。Th2也參與機(jī)體變態(tài)反應(yīng)和過敏反應(yīng)，例如哮喘和過敏。

1.3 Th17細(xì)胞

Th17細(xì)胞系是近年來發(fā)現(xiàn)的獨立于Th1及Th2以外的新T細(xì)胞亞群，由Na?ve T細(xì)胞在IL-6和 轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor，TGF)-β作用下分化而來，該過程主要受STAT3、Smad信號通路和視黃酸受體相關(guān)孤兒受體RORγt等轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控[12]。此外還有其他一些細(xì)胞因子參與調(diào)節(jié)Th17 的生成，如IL-1β、TNF-α能夠增強(qiáng)IL-6和TGF-β對Th17的促分化作用，IL-23也在Th17的增殖和維持方面發(fā)揮了正向作用[13]；與此相反，Th1、Th2產(chǎn)生的細(xì)胞因子如IFN-γ和IL-4以及其他一些STAT1激活途徑生成的細(xì)胞因子如IL-27，均能抑制Th17的分化。Th17亞群本身以分泌IL-17家族細(xì)胞因子(主要是IL-17A及IL-17F)為特點，同時也能產(chǎn)生IL-22和粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF)，后者對中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞有趨化效應(yīng)。

1.4 Treg細(xì)胞

Treg細(xì)胞即調(diào)節(jié)T細(xì)胞(the regulatory T cell)，由Na?ve T在TGF-β單獨誘導(dǎo)作用下，主要通過轉(zhuǎn)錄因子Foxp3調(diào)控分化而來。Treg 和Th17兩個亞群相互對抗，若TGF-β和IL-6同時存在，Treg分化受抑，Th17會成為優(yōu)勢亞群。對Treg的免疫識別研究顯示，Treg細(xì)胞強(qiáng)表達(dá)CD4，同時表達(dá)CD25、CD127low和胞漿Foxp3，可以利用這些胞內(nèi)外標(biāo)志物對其識別和研究[14，15]。Treg細(xì)胞的穩(wěn)定性受其來源影響，一般來源于胸腺的Treg細(xì)胞較為穩(wěn)定；而來源于外周血經(jīng)TGF-β誘導(dǎo)而來的iTreg穩(wěn)定性欠佳。Treg的功能主要是維持免疫耐受，它可以通過細(xì)胞間接觸，釋放如IL-10、TGF-β等抑制性細(xì)胞因子的方式抑制效應(yīng)T細(xì)胞及抗原遞呈細(xì)胞的功能，從而發(fā)揮免疫抑制效應(yīng)[14, 15]。機(jī)體的Treg 和Th17保持著動態(tài)平衡以維持機(jī)體免疫自穩(wěn)。

1.5 Th22細(xì)胞

Th22是在對IL-22來源細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)的新CD4+T細(xì)胞亞群，起初被認(rèn)為是Th17的一個分支群，但實際上Th22是不同于Th17的一個獨立亞群。一項對Th22和經(jīng)典的Th17轉(zhuǎn)錄組比對分析結(jié)果表明，二者有超過600個差異基因表達(dá)，Th22轉(zhuǎn)錄組與以往被描述為“致病性Th17”細(xì)胞高度相似，以高表達(dá)IL-23R、STAT4和 T-bet等致病相關(guān)基因為特點，而經(jīng)典的Th17則與過去所謂的“非致病性Th17”類似[16]。IL-22是IL-10因子家族成員，通過作用于皮膚、呼吸道及消化道上皮細(xì)胞介導(dǎo)機(jī)體的皮膚粘膜屏障抗感染效應(yīng)。過去普遍認(rèn)為IL-22主要由Th17細(xì)胞產(chǎn)生，但Duhen等[17]在一項人類皮膚免疫的研究中發(fā)現(xiàn)，一群大量產(chǎn)生IL-22但不產(chǎn)生IL-17的非Th17細(xì)胞，即Th22細(xì)胞。上述研究均證實Th22細(xì)胞群的獨立性。Th22的誘導(dǎo)因子也是TGF-β和IL-6，但Na?ve T細(xì)胞發(fā)育為Th22還是Th17主要由TGF-β和IL-6的相對濃度決定。在高濃度IL-6和低濃度TGF-β環(huán)境下，Na?ve T細(xì)胞更易分化為Th22，反之則為Th17。借助IL-22、IL-13、TNF-α以及皮膚歸巢受體CCR10等細(xì)胞因子的產(chǎn)生，Th22主要在調(diào)節(jié)皮膚穩(wěn)態(tài)，參與呼吸道、消化道等腔道免疫保護(hù)，以及調(diào)控上皮組織免疫相關(guān)炎癥中起作用[18]。

1.6 Th9細(xì)胞

Th9細(xì)胞是一群以產(chǎn)生細(xì)胞因子IL-9為主要特點的輔助T細(xì)胞亞群，于20世紀(jì)80年代末首次被報道[19]。Th9的體內(nèi)誘導(dǎo)機(jī)制復(fù)雜，目前仍不十分明確，但體外實驗顯示，Th9主要由Na?ve T細(xì)胞在TGF-β和IL-4的作用下誘導(dǎo)分化而來，但僅有一小部分細(xì)胞對此種誘導(dǎo)敏感，因此Th9細(xì)胞群數(shù)量極少[20]。在僅有TGF-β或IL-4存在的情況下，Na?ve T細(xì)胞分化為Treg或Th2；而當(dāng)二者同時作用于Na?ve T細(xì)胞時，IL-4通過負(fù)調(diào)節(jié)FOX3轉(zhuǎn)錄因子抑制Treg分化，TGF-β又抑制Th2亞群分化，在同時抑制Treg和Th2分化機(jī)制下，Th9分化得以實現(xiàn)[21]。也有研究發(fā)現(xiàn)，有部分Th2通過自我關(guān)閉IL-4的表達(dá)而轉(zhuǎn)化為Th9，這說明Th2與Th9之間有著某種潛在的聯(lián)系[22]。與前述輔助性T細(xì)胞亞群都有明確的誘導(dǎo)信號通路不同，目前尚未發(fā)現(xiàn)Th9轉(zhuǎn)化相關(guān)特異性信號通路，故推測Th9的轉(zhuǎn)化是多條信號通路疊加參與的結(jié)果。目前已明確腫瘤壞死因子受體(tumor necrosis factor receptor，TNFR)超家族的共刺激分子，如Ox40、糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子受體(glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor，GITR)和死亡受體(death receptor，DR)3等參與了Th9的誘導(dǎo)分化過程[23]。

1.7 Tfh細(xì)胞

T濾泡輔助細(xì)胞(T follicular helper cells，Tfh)是一種特殊類型的CD4+T細(xì)胞，在生發(fā)中心反應(yīng)中發(fā)揮維持B細(xì)胞記憶和輔助B細(xì)胞產(chǎn)生抗體的作用。Tfh細(xì)胞主要特點為表達(dá)CXC趨化因子受體(CXC chemokine receptor，CXCR )5、誘導(dǎo)共刺激分子(induced costimulatory molecules，ICOS)、程序化死亡因子(programmed death factor，PD)-1、Bcl-6和IL-21[24]。Tfh的分化受Bcl-6 、 IRF4、 c-Maf、Batf以及 STAT3/5等主要轉(zhuǎn)錄因子參與的復(fù)雜轉(zhuǎn)錄網(wǎng)調(diào)節(jié)，其也可由其他效應(yīng)T細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來，例如在病毒感染期間Th1細(xì)胞就可轉(zhuǎn)化為Tfh細(xì)胞[24,25]。效應(yīng)T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為Tfh的具體機(jī)制尚不清楚。

2 Th細(xì)胞亞群功能與臨床疾病

2.1 Th1/Th2

Th1、Th2功能細(xì)胞亞群是最早被描述的輔助性T細(xì)胞亞群，在過去的數(shù)十年里得到了較為充分的研究。Th1主要參與細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)，通過產(chǎn)生高水平的IFN-γ，參與吞噬細(xì)胞的活化，通過調(diào)理吞噬作用以及補(bǔ)體固定抗體，在機(jī)體抗病毒或胞內(nèi)病原微生物感染以及消除腫瘤細(xì)胞中發(fā)揮用。此外Th1也介導(dǎo)機(jī)體炎癥反應(yīng)和遲發(fā)型超敏反應(yīng)，與一些自身免疫疾病，如自身免疫性腦炎和機(jī)體慢性炎癥反應(yīng)，如膠原相關(guān)關(guān)節(jié)炎和炎癥性腸病有關(guān)[26]。Th2主要介導(dǎo)體液免疫調(diào)節(jié)，通過促進(jìn)抗體的產(chǎn)生對抗胞外病原體(如寄生蟲感染)，并在過敏反應(yīng)的發(fā)生發(fā)展以及異種移植和妊娠過程中的免疫耐受方面發(fā)揮作用。Th1主要通過產(chǎn)生IFN-γ發(fā)揮其生理功能，Th2則主要產(chǎn)生IL-4發(fā)揮效應(yīng)。生理情況下二者相對穩(wěn)定，受到相互抑制和自分泌的轉(zhuǎn)錄和信號因子的調(diào)節(jié)。病理情況下穩(wěn)態(tài)打破，表現(xiàn)為某亞型優(yōu)勢參與疾病發(fā)展。

在病毒感染性疾病中，HBV感染所致慢性肝炎、活動性肝炎后肝硬化及慢性重癥肝炎等情況下常表現(xiàn)為Th1亞群優(yōu)勢[27]，而HCV隱匿性感染和HIV感染后AIDS進(jìn)展后期則以Th2應(yīng)答為主[28,29]。在細(xì)菌性膿毒血癥患者中，表現(xiàn)為Th2優(yōu)勢應(yīng)答的患者臨床進(jìn)展更快、死亡率更高[30]。在機(jī)體抗腫瘤免疫方面，適應(yīng)性免疫細(xì)胞中的Th細(xì)胞通過產(chǎn)生IFN-γ直接殺傷或招募激活NK或巨噬細(xì)胞等間接方式對抗腫瘤細(xì)胞，以Th1應(yīng)答為主的患者預(yù)后更好[31]。

2.2 Th17/Treg

Th17主要誘導(dǎo)機(jī)體的炎癥反應(yīng)，參與自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展。Treg則主要發(fā)揮免疫抑制作用，在機(jī)體免疫自穩(wěn)過程中意義重大，機(jī)體Treg不足將更容易發(fā)生自身免疫性疾病。正常情況下，Th17/Treg保持著動態(tài)平衡，在機(jī)體免疫防御、炎癥反應(yīng)和免疫耐受等方面發(fā)揮效應(yīng)。

在機(jī)體細(xì)菌和真菌感染后，Th17能通過直接產(chǎn)生GM-CSF招募和激活中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞，或間接誘導(dǎo)患者CSF和CXCL8發(fā)揮抗感染作用，而在特應(yīng)性皮炎、克羅恩病、牛皮癬和多發(fā)硬化癥的患者中發(fā)現(xiàn)升高的Th17，均提示其參與了自身免疫性疾病和炎癥反應(yīng)[13]。研究對Th17在腫瘤免疫方面的作用結(jié)論不一，患者的轉(zhuǎn)歸與腫瘤類型有關(guān)，有可能成為未來腫瘤免疫治療的靶點[32]。而Treg則是明確的腫瘤免疫障礙成分，是腫瘤細(xì)胞免疫逃逸的重要幫兇。在腫瘤發(fā)生早期，Treg通過直接抑制實體瘤局部的免疫效應(yīng)細(xì)胞幫助腫瘤進(jìn)展；在腫瘤發(fā)生后期，Treg通過自身系統(tǒng)上調(diào)，抑制機(jī)體對轉(zhuǎn)移瘤的免疫效應(yīng)，促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。因此，減少Treg細(xì)胞和控制其功能以增加抗腫瘤免疫應(yīng)答是腫瘤免疫治療領(lǐng)域潛在的靶點[33]。機(jī)體Th17/Treg相互作用調(diào)節(jié)，維持機(jī)體免疫穩(wěn)態(tài)，在疾病狀態(tài)下二者調(diào)節(jié)失衡，疾病則表現(xiàn)出進(jìn)展?fàn)顟B(tài)。如在腫瘤患者中表現(xiàn)出Treg優(yōu)勢的患者更易復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移[33]。在細(xì)菌性膿毒血癥患者中，外周血Treg細(xì)胞升高、Th17減少者更易進(jìn)展為創(chuàng)傷性休克[34]。

2.3 Th22、Th9和Tfh細(xì)胞

Th22主要通過產(chǎn)生IL-22發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。IL-22是IL-10家族成員，通過作用于上皮細(xì)胞、胰腺細(xì)胞、肝細(xì)胞和某些類型的成纖維細(xì)胞，介導(dǎo)宿主防御侵襲性病原體。在炎癥性腸病、哮喘、系統(tǒng)性硬化癥和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等自身免疫病或過敏性疾病中均可見IL-22的升高，但效應(yīng)不一，既可能抑制炎癥反應(yīng)，也可能促進(jìn)疾病進(jìn)展，這取決于內(nèi)環(huán)境和疾病階段[35,36]。此外有研究報道在腫瘤患者中也觀察到Th22和其效應(yīng)分子IL-22的變化，提出其可能是未來腫瘤免疫治療的潛在靶點[37]。

Th9通過IL-9主要參與自身免疫性疾病和過敏性疾病的發(fā)生發(fā)展[38]。IL-9在免疫系統(tǒng)中具有許多重要的功能，它促進(jìn)T細(xì)胞和肥大細(xì)胞的存活和增殖，刺激多種細(xì)胞因子的產(chǎn)生，并調(diào)節(jié)B細(xì)胞的反應(yīng)，其在抗腫瘤中也有一定作用[39,40]。Th9細(xì)胞也能產(chǎn)生IL-10和IL-21，但其功能尚待闡明。

Tfh與其他T輔助細(xì)胞亞群不斷遷移出淋巴結(jié)生發(fā)中心區(qū)不同，它駐留原處發(fā)揮維持B細(xì)胞記憶和輔助B細(xì)胞產(chǎn)生抗體的效應(yīng)，CXCR5受體可能與此有關(guān)，其也是Tfh獨特的免疫標(biāo)志物[24]。目前Tfh與其他淋巴亞群的關(guān)系尚不清楚，還需要更多研究。

3 小結(jié)

在不同刺激因素或細(xì)胞因子作用下，胸腺CD4+Na?ve T 細(xì)胞分化為不同的Th亞群，這些亞群進(jìn)一步分泌不同細(xì)胞因子產(chǎn)生多種免疫效應(yīng)(見圖1)。生理狀態(tài)下，機(jī)體內(nèi)的Th細(xì)胞亞群保持著動態(tài)平衡，維持正常免疫調(diào)節(jié)功能。當(dāng)感染、炎癥、腫瘤等疾病發(fā)生時，Th亞群受到抗原刺激，在細(xì)胞因子作用下亞群分化平衡被打破，免疫調(diào)節(jié)功能失調(diào)，疾病進(jìn)展；經(jīng)過治療，亞群平衡恢復(fù)，疾病好轉(zhuǎn)(見表1)。通過對亞群表面標(biāo)志物和其產(chǎn)生的細(xì)胞因子的檢測，能夠了解健康和疾病狀態(tài)下亞群的分布狀態(tài)，有助于疾病診斷，病情的嚴(yán)重程度和療效判斷。積極開展淋巴細(xì)胞亞群在不同疾病狀態(tài)下的深入研究，對于深入認(rèn)識疾病發(fā)展規(guī)律以及新治療策略的探索極具意義。

表1 Th亞群與臨床疾病