陳西 劉正霞 周萍 劉瑩 魯翔
作者單位:210011 江蘇省南京市,南京醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院老年醫(yī)學科(陳西,魯翔);210029 江蘇省南京市,南京醫(yī)科大學衰老與相關疾病研究重點實驗室(劉正霞,周萍,劉瑩)
冠心病是最常見的心血管疾病之一,在老年人群中有著高發(fā)生率、高死亡率。冠心病的基本病理改變是動脈粥樣硬化。研究普遍認為冠狀動脈粥樣硬化是一種慢性炎癥性疾病,涉及多種白細胞亞群和炎性細胞因子的相互作用,因此控制炎癥反應和免疫調(diào)節(jié)在冠心病的防治過程中極其重要[1]。
輔助性T細胞17(Th17)和調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)是CD4+T淋巴細胞在不同細胞因子和不同環(huán)境的作用下分化而成的不同亞群,是免疫系統(tǒng)的重要組成部分,在感染性疾病、自身免疫性疾病和惡性腫瘤中扮演著重要角色。近年來,這兩種細胞受到了研究者的高度關注,越來越多的證據(jù)表明Th17/Treg失衡與冠心病有關,可能成為治療冠心病或改善其預后的新靶點。
1.1 Th17的發(fā)現(xiàn)、分化及功能 2005年,Harrington等利用動物實驗發(fā)現(xiàn)了一種可以分泌IL-17的新型T細胞,并根據(jù)其分泌的細胞因子,將其命名為輔助性T細胞17(Th17)。研究發(fā)現(xiàn),Th前體細胞分化為Th17的過程中,不需要依賴于Th1細胞的轉錄因子T-bet、信號傳導及轉錄激活蛋白(STAT)4以及Th2細胞的轉錄因子STAT1、STAT6,進一步證明了Th17是CD4+T細胞中不同于Th1、Th2的一個特殊亞群[2]。
維甲酸相關孤兒核受體c(RORc)和STAT3是控制Th17分化的關鍵轉錄因子,并能夠誘導IL-17A、IL-17F等細胞因子的表達。當轉化生長因子β(TGF-β)和IL-6同時存在時,能夠促進活化的初始CD4+T細胞向Th17分化[3]。IFN-γ和IL-4則可以抑制Th17的分化過程[2]。IL-23雖然不參與Th17的早期分化,但他能參與維持Th17的存活及增殖,并刺激IL-17的產(chǎn)生,發(fā)揮免疫炎性作用[3]。
Th17細胞可以分泌IL-17、IL-6、IL-22等細胞因子,并主要通過IL-17發(fā)揮致炎作用,與類風濕性關節(jié)炎、多發(fā)性硬化癥、炎癥性腸病、變態(tài)反應性哮喘等自身免疫性疾病及細菌、病毒、真菌等所致多種感染性疾病有關[4]。
1.2 Treg的發(fā)現(xiàn)、分化及功能 1995年,Sakaguchi實驗組在切除小鼠胸腺后,發(fā)現(xiàn)小鼠發(fā)生了多器官的自身免疫性疾病,而通過外源性給予CD4+CD25+T細胞后,小鼠不再發(fā)生自身免疫功能障礙。說明該種細胞可以通過下調(diào)自身或非自身抗原的免疫應答來維持自我耐受,具有免疫抑制作用。實驗組將之命名為T調(diào)節(jié)細胞,即Treg[5]。
叉頭螺旋轉錄因子p3(Foxp3)是Treg關鍵的轉錄因子,也被認為是Treg的標志性分子,對維持Treg的免疫抑制功能至關重要[6]。Treg的分化也與TGF-β有關,當TGF-β單獨存在時,CD4+T細胞主要向Treg分化,而非Th17。
Treg可以分泌TGF-β、IL-10、IL-35等細胞因子,在控制慢性炎癥、抑制自身免疫病、限制炎癥相關癌癥的發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用[7];但另一方面,Treg也可能與腫瘤的免疫逃逸有關[8]。
1.3 Th17與Treg相互平衡 現(xiàn)階段的研究普遍認為Th17與Treg具有相反的功能,Th17可以促進炎癥反應,而Treg則具有抑制炎癥的作用,參與維持自我耐受[9]。這兩種細胞在機體內(nèi)存在著一定的平衡,協(xié)同維持免疫環(huán)境的穩(wěn)定。
細胞因子的種類和濃度是影響Th17、Treg之間平衡的最重要因素。當機體處在穩(wěn)定狀態(tài),沒有受到外界環(huán)境炎癥刺激時,TGF-β會抑制效應T細胞的增殖,促進Treg分化,維持機體的免疫耐受;但當機體出現(xiàn)炎癥或感染時,免疫系統(tǒng)會產(chǎn)生大量的IL-6,抑制Treg表達,介導機體的炎癥反應。另外,當TGF-β濃度較低時,IL-6和IL-21能協(xié)同作用,使Foxp3表達降低,RORc表達上調(diào),促進Th17細胞分化[10],而高濃度的TGF-β則抑制IL-23受體表達,有利于Foxp3+Treg細胞分化[11]。
除了細胞因子信號,有報道稱微小RNA、T細胞受體信號、共刺激信號、Foxp3穩(wěn)定性、代謝產(chǎn)物、腸道菌群、解耦聯(lián)蛋白等很多因素都能影響CD4+T細胞的分化方向,進而影響Th17和Treg之間的平衡[12-15]。
臨床上,有研究組對冠心病病人和健康人進行對照,發(fā)現(xiàn)冠心病病人外周血中Th17含量及其相關轉錄因子和細胞因子的水平均較健康人高,Treg細胞卻較健康者低,說明冠心病的發(fā)生與Th17/Treg比值失衡有關[16]。
另有研究組根據(jù)冠脈狹窄程度和病變進展情況對冠心病病人進行嚴重程度分級,結果發(fā)現(xiàn)病變越嚴重的病人,Th17/Treg比值越高[17]。對于急性冠脈綜合征(ACS)病人而言,相較于穩(wěn)定型心絞痛病人,Th17/Treg比值升高。尤其在比較了血清中氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)、hs-CRP、脂蛋白a[Lp(a)]、肌酸激酶同工酶質(zhì)量(CK-MBmass)和Th17/Treg比值5個指標后,發(fā)現(xiàn)Th17/Treg比值對ACS和急性心肌梗死的預測特異性和敏感性最高,提示Th17/Treg比值與斑塊的不穩(wěn)定性有關,該比值越高,斑塊破裂的可能性越大[18]。
Th17/Treg比值還與冠心病病人的預后密切相關。在對冠脈支架植入術后病人的隨訪調(diào)查中發(fā)現(xiàn),相較于無病變進展的病人,新發(fā)冠狀動脈狹窄>50%的病人Th17/Treg比值較高[19]。在對急性心肌梗死介入治療后并發(fā)心源性休克(CS)病人的生存預后進行分析,發(fā)現(xiàn)28 d內(nèi)死亡的CS病人比存活>28 d的病人,體內(nèi)的Th17水平更高,Treg細胞的水平更低,入院時Th17/Treg比值>0.33是CS病人28 d內(nèi)死亡的獨立預測因子[20]。
總之,多項臨床調(diào)查和研究表明,冠心病病人中存在Th17/Treg比例失衡,并且Th17/Treg失衡與冠心病的發(fā)生、發(fā)展及預后均有關。
3.1 高遷移率族蛋白B1(HMGB1) HMGB1是一種強大的促炎介質(zhì),在冠心病病人體內(nèi)顯著升高。其既可直接作用于Th17、Treg細胞來調(diào)控其分化和功能,也可以通過其他免疫細胞間接誘導Th17/Treg平衡失調(diào)[16]。
3.2 血紅素氧合酶-1(HO-1) HO-1是血紅素降解過程中的限速酶,具有抗活性氧、抗炎、保護內(nèi)皮細胞等功能,研究發(fā)現(xiàn)HO-1在冠心病病人體內(nèi)表達增加。HO-1與Treg細胞的表達上調(diào)有關,能促進細胞因子TGF-β的分泌,抑制IL-6分泌,上調(diào)的Treg又進一步抑制Th17細胞的生成[21]。
3.3 oxLDL oxLDL是LDL發(fā)生過氧化反應后的產(chǎn)物,具有高度炎性和免疫原性,能進一步加重內(nèi)皮細胞損傷。但另有研究發(fā)現(xiàn),oxLDL可以特異性地與人T淋巴細胞上的CD69結合,通過激活NR4A核受體抑制Th17細胞的發(fā)育,促進Treg的分化[22],這項機制可能對冠心病病人的自我保護有益。
3.4 其他因素 對于ACS病人而言,Th17細胞的轉錄因子STAT3可以通過干擾Treg細胞的轉錄因子STAT5與Foxp3位點的結合來抑制Treg細胞基因表達的能力,抑制Treg的功能[23]。另外,在ACS病人中存在經(jīng)Fas/FasL途徑誘導的Treg細胞凋亡,而Th17卻不通過此途徑凋亡,F(xiàn)as/FasL凋亡途徑也可能是促進Th17/Treg失衡的重要因素[24]。
Th17細胞分泌的IL-17A能增強單核細胞的黏附能力,增加內(nèi)皮細胞上的血小板黏附和滾動,促進動脈斑塊的形成。IL-17A還可以致敏人類巨噬細胞和樹突狀細胞,誘導炎癥介質(zhì)和促炎因子的上調(diào),加劇炎癥反應,同時增加斑塊破壞分子,提高斑塊的不穩(wěn)定性。
對于Treg在冠心病中的有益作用目前有多種解釋。首先,Treg可以通過調(diào)節(jié)基因表達,促進M1促炎型巨噬細胞向M2抗炎型巨噬細胞轉化,減少炎性細胞對內(nèi)皮的浸潤[25]。其次,Treg細胞可以降低斑塊中巨噬細胞和脂質(zhì)的含量,抑制金屬蛋白酶對細胞外基質(zhì)的代謝,并增加平滑肌細胞和膠原的含量,使斑塊趨于穩(wěn)定[26-27]。另外,Treg分泌的細胞因子也能有效抑制動脈粥樣硬化進程。TGF-β和IL-10對Th的免疫激活具有抑制作用,可以減少炎性細胞的積聚和膠原蛋白的降解。IL-35不僅可以抑制多種CD4+效應T細胞及巨噬細胞,促進Treg的增殖,調(diào)節(jié)細胞因子的表達[28],還可以抑制內(nèi)皮細胞激活,減少血管內(nèi)皮損傷[29],有效抑制血管炎性反應。
臨床上已發(fā)現(xiàn)多種藥物可通過改善Th17/Treg失衡來治療冠心病。強化他汀類藥物治療已被證明可以改善ACS病人Th17/Treg失衡,這可能與他汀類藥物能夠增加ACS病人Treg細胞的數(shù)量,并提高其抑制功能有關[30]。在中醫(yī)藥研究方面,安宮牛黃丸(ANP)可通過降低轉錄因子RORγt和增加轉錄因子Foxp3的表達水平來糾正Th17/Treg失衡,對早期動脈粥樣硬化的ApoE-/-小鼠具有保護作用[31]。另外,養(yǎng)陰清熱活血方(YQHP)能調(diào)節(jié)經(jīng)高脂飲食和熱休克蛋白(HSP65)皮下感染而產(chǎn)生動脈粥樣硬化的ApoE-/-小鼠的外周血Th17/Treg比值和炎癥相關細胞因子,研究認為這可能與抑制IL-6-p-STAT3信號、恢復IL-2-p-STAT5信號有關[32]。
綜上,冠心病病人體內(nèi)普遍存在Th17/Treg失衡,主要表現(xiàn)為比值升高,并與冠心病的嚴重程度呈正相關。進一步明確Th17、Treg和冠心病之間的相互關聯(lián)及作用機制,并維持Th17/Treg平衡可能成為冠心病研究的新方向。