Th17細(xì)胞及白介素IL-17在系統(tǒng)性紅斑狼瘡發(fā)病機(jī)制中的作用*

朱廣婷 李 芳

(1.泰山醫(yī)學(xué)院，山東 泰安 271016； 2.泰山醫(yī)學(xué)院附屬泰山醫(yī)院風(fēng)濕免疫科，山東 泰安 271000)

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)是一種表現(xiàn)有多系統(tǒng)損害的慢性系統(tǒng)性自身免疫疾病，其血清具有以抗核抗體為代表的多種自身抗體。本病病程以病情緩解和急性發(fā)作交替為特點，可有多臟器(腎、中樞神經(jīng)等)損害。發(fā)病機(jī)制仍不明確，目前大部分學(xué)者認(rèn)為可能是T細(xì)胞刺激自身反應(yīng)性B細(xì)胞活化和功能分化，分泌自身抗體發(fā)揮致病作用；SLE患者體內(nèi)可能存在著輔助T淋巴細(xì)胞亞群(Helper T cell, Th)平衡失調(diào)。1986年，Momann和Coffman[1]根據(jù)細(xì)胞因子分泌的不同將CD4+T細(xì)胞分成Th1和Th2細(xì)胞。早期的研究表明，SLE可能是由Th2或者Th1和Th2聯(lián)合驅(qū)動的。而最近的研究發(fā)現(xiàn)了一種新的CD4+T細(xì)胞亞群，即Th17細(xì)胞，其分泌的細(xì)胞因子白介素17(interleukin-17，IL-17)和IL-21等，可介導(dǎo)炎性反應(yīng)和體液免疫，可能參與多種自身免疫性疾病。本篇綜述主要探討Th17細(xì)胞及分泌的主要細(xì)胞因子IL-17在SLE發(fā)病機(jī)制中可能的作用。

1 Th17細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)

實驗性自身免疫性腦脊髓炎(experimental allergic encephalomyelitis，EAE)和膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎(collagen-induced arthritis,CIA)是兩種典型的自身免疫病型，過去認(rèn)為此兩種疾病的發(fā)病機(jī)制與Th1細(xì)胞有關(guān)。在EAE模型中IFN-γ(Th1細(xì)胞分泌的主要細(xì)胞因子)和IFN-γ受體缺陷的小鼠病情反而加重，由此矛盾提示，EAE等器官特異性自身免疫疾病不僅有Th1細(xì)胞介導(dǎo)，還可能有另一個不同的T細(xì)胞亞群參與。此外研究還發(fā)現(xiàn)EAE 和CIA 的發(fā)病與IL-23密切相關(guān)，IL-23是IL-12家族一個新成員，由IL-12p40和IL-23p19亞單位組成，與IL-12共享IL-12p40亞單位[2]。后來進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)IL-23有利于產(chǎn)IL-17的T細(xì)胞的擴(kuò)增和增殖。在多個研究的基礎(chǔ)上，命名產(chǎn)IL-17的CD4+T細(xì)胞為Th17細(xì)胞，隨著對Th17細(xì)胞分化、轉(zhuǎn)錄及相關(guān)細(xì)胞因子等研究，表明它是一種不同于Th1和Th2細(xì)胞的T輔助細(xì)胞亞群。

2 Th17細(xì)胞的分化

2.1 小鼠的Th17細(xì)胞的分化

近些年的研究[3]發(fā)現(xiàn)具有免疫調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)化生長因子-β( transforming growth factor-β,TGF-β)和促炎因子IL-6是Thl7細(xì)胞分化啟動所必需。同時有研究[4]報道了由Th17細(xì)胞分泌的IL-21(IL-2家族成員)，與TGF-β共同的促進(jìn)Th17細(xì)胞分化。Wei等[5]研究發(fā)現(xiàn)IL-21可與轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)和Th17細(xì)胞，形成STAT3-Th17-IL-21的自分泌環(huán)。在活化的T細(xì)胞中IL-6誘導(dǎo)IL-21的產(chǎn)生，此過程也需要STAT3的參與。目前在Th17分化中IL-6和IL-21的相互作用還不清楚。當(dāng)IL-6存在時，IL-21受體缺乏的小鼠體內(nèi)外Th17反應(yīng)性均降低，提示新形成的Th17細(xì)胞產(chǎn)生的IL-21在擴(kuò)增Th17細(xì)胞分化中發(fā)揮著作用。盡管IL-23不是Th17分化的必需因子，但可作用于已分化的Th17細(xì)胞，在穩(wěn)定Th17細(xì)胞中起調(diào)節(jié)作用。因此Estelle Bettelli等[6]認(rèn)為Th17細(xì)胞的分化需要三步：(1)IL-6和TGF-β共同啟動Th17的分化；(2)Th17產(chǎn)生的IL-21擴(kuò)大Th17反應(yīng)；(3) IL-23穩(wěn)定Th17表型。

2.2 人的Th17細(xì)胞的分化

人的Th17細(xì)胞的分化更復(fù)雜，有研究[7]認(rèn)為IL-1β和IL-6或是IL-1β和IL-23共同作用下，能更有效地使CD45RA+CD4+T分化成Th17細(xì)胞，因此可能是人的Th17細(xì)胞的分化因子。人Th17細(xì)胞的初始T細(xì)胞是根據(jù)CD45RA的表達(dá)從外周血單個核細(xì)胞分離出來的，目前新的研究報道TGF-β在人的Th17的分化中也是必需的。TGF-β在誘導(dǎo)孤獨核受體(orphan receptor c，RORc)(人的RORγt同系物)是必要的，但過量的TGF-β可以抑制其表達(dá)和功能。只有加入IL-6和IL-23或IL-21等細(xì)胞因子時，RORc才能消除抑制。從分子水平上分析，人和小鼠的Th17細(xì)胞分化條件似乎沒有什么不同。

3 Th17分化調(diào)節(jié)的分子機(jī)制

3.1 STAT3蛋白

STAT3是IL-17和IL-21產(chǎn)生的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子[5]。T細(xì)胞STAT3缺乏的小鼠，Th17分化障礙?；罨腟TAT3過表達(dá)可使IL-17分泌增加，可能是通過RORγt和RORα的表達(dá)來實現(xiàn)的，但是STAT3也可與IL-17和IL-21啟動子直接結(jié)合，因此IL-17的生成有賴于RORγt和STAT3共同作用。

3.2 RORγt和RORα

RORγt在IL-6和TGF-β存在時表達(dá)在已分化的Th17細(xì)胞上。在EAE小鼠中，T細(xì)胞缺乏RORγt則不能形成有效的Th17細(xì)胞，進(jìn)而延緩了EAE的進(jìn)展。RORγt促進(jìn)Th17分化的具體機(jī)制還不清楚。最近有報道認(rèn)為，與T-bet誘導(dǎo)IL-12Rβ2相似，RORγt也誘導(dǎo)IL-23受體表達(dá)，更準(zhǔn)確的是，IL-6介導(dǎo)STAT3和RORγt的活化，促進(jìn)Th17細(xì)胞產(chǎn)生IL-21，IL-21又能誘導(dǎo)IL-23受體表達(dá)，從而形成了Th17細(xì)胞對IL-23反應(yīng)。在這個模型中IL-6、IL-21和IL-23的共同參與促使Th17細(xì)胞分化。更新的報道證明Th17細(xì)胞分化是由RORγt和RORα共同介導(dǎo)調(diào)節(jié)的，兩者高表達(dá)在已分化的Th17細(xì)胞。這些轉(zhuǎn)錄因子任一個缺乏都可導(dǎo)致Th17細(xì)胞因子部分缺少，RORγt和RORα共同缺失則Th17細(xì)胞不能分化[8]。

3.3 IRF-4和IRF-4結(jié)合蛋白

干擾素調(diào)節(jié)因子(interferon regulatory factor 4，IRF-4)的轉(zhuǎn)錄因子在Th17細(xì)胞分化中其調(diào)節(jié)作用，通過調(diào)節(jié)RORγt的表達(dá)來調(diào)控IL-17的生成。在EAE模型中，IRF-4敲除的小鼠不能形成固定的Th17反應(yīng)，表現(xiàn)對疾病耐受。在IL-6和TGF-β存在下，IRF-4缺乏的T細(xì)胞不能上調(diào)RORγt，不能分化成Th17細(xì)胞。還發(fā)現(xiàn)IRF-4缺乏的T細(xì)胞中再次引入RORγt，也不能完全恢復(fù)這些細(xì)胞對IL-17的誘導(dǎo)，提示IRF-4或其下游的靶點可能與RORγt共同完成Th細(xì)胞向Th17細(xì)胞定型。IRF-4還可直接作用于IL-17的啟動子，表明IRF-4可以直接或間接的來調(diào)控IL-17的產(chǎn)生[19。此外，IRF-4也是IL-21的調(diào)節(jié)因子?，F(xiàn)在還發(fā)現(xiàn)了IRF-4相關(guān)的蛋白質(zhì)，命名為IRF-4結(jié)合蛋白(IRF-4-binding protein，IBP)。在無Th17的培養(yǎng)體系中，IRF-4上調(diào)IL-17和IL-21的表達(dá)。只有當(dāng)Th細(xì)胞暴露于適當(dāng)?shù)拇傺篆h(huán)境中IBP才在IL-17和IL-21產(chǎn)生的調(diào)節(jié)路徑中起關(guān)鍵作用。

4 Th17細(xì)胞因子和趨化因子受體

Th17細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子包括IL-7A(也稱IL-17)、IL-17F、IL-22和IL-21等。由于Th17細(xì)胞產(chǎn)生大量的IL-17A，此細(xì)胞因子介導(dǎo)了Th17細(xì)胞主要效應(yīng)。IL-17A屬IL-17家族，還包括IL-17B、C、D、F[10]。此外，Th17細(xì)胞還產(chǎn)生IL-17F，與IL-17A具即有相似的作用，誘導(dǎo)各種組織和細(xì)胞產(chǎn)生促炎因子、趨化因子和金屬蛋白酶，從而募集中性粒細(xì)胞至組織中。除了IL-17A和IL-17F，Th17細(xì)胞產(chǎn)生的其他效應(yīng)細(xì)胞因子IL-21和IL-22，雖不是Th17細(xì)胞特異的細(xì)胞因子，卻優(yōu)先表達(dá)于Th17細(xì)胞上。

Th17細(xì)胞還高表達(dá)IL-23受體(receptor,R)、IL-1R1和IL-18Rα。在Th17細(xì)胞上IL-18Rα的功能不清楚。IL-1R1對于IL-17的產(chǎn)生起關(guān)鍵的作用，在缺乏IL-1R1的小鼠，對EAE產(chǎn)生抵抗，可能與IL-17生成減少有關(guān)，這與人的Th17分化中需要IL-1是相一致。在趨化因子受體中，人的Th17細(xì)胞共表達(dá)趨化因子受體6(CCR6)和CCR4。

5 Th17細(xì)胞在宿主防御中的重要作用

G+、G-和抗酸桿菌及真菌均可激發(fā)實質(zhì)性的Th17反應(yīng)。細(xì)菌的酵母多糖、Dectin-1配體和細(xì)菌肽聚糖也能促進(jìn)T細(xì)胞產(chǎn)生IL-17。Th17參與免疫反應(yīng)的早期階段，可激發(fā)起更強的組織炎癥，參與清除Th1和Th2反應(yīng)不能清除的病原體。Th17產(chǎn)生的趨化因子將天然免疫和適應(yīng)性免疫相互聯(lián)系，在炎癥后期趨化其它Th亞群至感染部位。

6 Th17細(xì)胞及IL-17與自身免疫性疾病

目前發(fā)現(xiàn)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者外周血血清和滑膜液中的IL-17水平明顯升高,進(jìn)一步的研究表明IL-17在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎早期發(fā)揮破壞作用[11]。使用IL-17特異性抗體后類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的病情會得到明顯緩解,因此采用IL-17拮抗劑治療RA有較好的臨床應(yīng)用價值[12]。又有研究發(fā)現(xiàn)銀屑病患者皮膚損害組織中IL-17、IL-23p19、IL-23p40 和IL-6 這四種細(xì)胞因子mRNA 的表達(dá)水平高于非皮膚損害組和健康對照組,非皮膚損害組高于健康對照組,提示Th17細(xì)胞因子在銀屑病的發(fā)病機(jī)制中可能起著重要的作用。在系統(tǒng)性硬化、系統(tǒng)性血管炎、腎病綜合征等自身免疫性疾病的研究結(jié)果均顯示Th17細(xì)胞在這些疾病的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。

7 Th17細(xì)胞及IL-17與SLE

7.1 Th17細(xì)胞及IL-17在小鼠的SLE模型的作用

目前的研究認(rèn)為Th17細(xì)胞是小鼠EAE和CIA主要的驅(qū)動者。最近的研究表明，IL-17和Th17細(xì)胞在某些小鼠的SLE模型中也發(fā)揮著作用。MRL/lpr狼瘡小鼠易于形成缺血損傷性炎癥的原因，可能是缺血再灌注后增強了IL-17介導(dǎo)的組織損傷所致。BXD2狼瘡小鼠模型，可自發(fā)形成關(guān)節(jié)炎、腎小球腎炎和自身抗體，在此小鼠血清IL-17和脾的Th17細(xì)胞數(shù)均升高。此外，這些小鼠B細(xì)胞上的IL-17RA上調(diào)。用IL-17競爭抑制劑處理小鼠或與IL-17RA-/-小鼠雜交后，BXD2小鼠自發(fā)形成依賴IL-17的生發(fā)中心。在年幼BXD2小鼠形成明顯的疾病之前，引入外源IL-17可以促進(jìn)生發(fā)中心的形成。用IL-17處理也可促進(jìn)IgM和IgG自身抗體的分泌，但是BXD2小鼠與IL-17RA-/-小鼠雜交可減少自身抗體的分泌。IL-17對生發(fā)中心和自身抗體的效應(yīng)與上調(diào)B細(xì)胞上的G蛋白信號Rgs13(regulator of G-protein signaling 13)和Rgs16調(diào)節(jié)子基因有關(guān)，減少了趨化因子遷移。這提示B細(xì)胞遷移能力的降低可以促進(jìn)其在生發(fā)中心的滯留。

另一狼瘡的小鼠模型，Ets-1(protein C-Ets-1)敲除的小鼠檢測出高滴度的IgM和IgG自身抗體，導(dǎo)致免疫復(fù)合物在腎小球沉積和局部的補體活化，還同時有肺和肝臟的炎癥。雖未檢測到IL-17，但在肺臟中可發(fā)現(xiàn)IL-17A、IL-17F和IL-22mRNA，與組織中的炎癥嚴(yán)重程度相一致的[13]。

在自發(fā)的狼瘡小鼠模型SNF1小鼠中，用核小體作為抗原刺激脾細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)有大量活化Th17細(xì)胞。在體內(nèi)，應(yīng)用免疫組化染色發(fā)現(xiàn)腎小球有Th17細(xì)胞浸潤。在SNF1小鼠模型中Th17細(xì)胞在疾病發(fā)病過程中是必需，因為低劑量的組胺肽可以促進(jìn)對核小體DNA的耐受，組胺肽治療也可以減少產(chǎn)IL-17的T細(xì)胞的數(shù)目[14]。

相反，有些小鼠模型研究表明Th17并不是狼瘡形成所必需的。例如，銜接蛋白Act1對于通過IL-17RA給NF-κB發(fā)信號是很關(guān)鍵的。但是Act1-/-小鼠可形成嚴(yán)重的狼瘡樣自身免疫疾病。在Act1缺乏的小鼠，狼瘡的形成似乎是由B細(xì)胞驅(qū)動的，因為Act1-/-敲除的小鼠B細(xì)胞數(shù)目增加和生存能力增強。但是Act1信號蛋白不僅參與了IL-17R信號命令，還參與了CD40和B淋巴細(xì)胞刺激因子(B cell aactivating factor，BAFF)受體下游的信號命令，因此它在調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)上具有雙向性。在另一狼瘡樣自身免疫的小鼠，細(xì)胞質(zhì)分子伴侶熱休克蛋白gp96在細(xì)胞表面表達(dá)，在此模型顯示了IL--23并不是自身免疫必需的。由于Th17的活性是由IL-23控制的，有可能IL-17和Th17也并不是此狼瘡模型必需的。

7.2 IL-17/Th17在人的SLE的作用

許多研究表明在人的狼瘡發(fā)病機(jī)制中，T細(xì)胞來源的細(xì)胞因子發(fā)揮潛在的作用，只有最近的數(shù)據(jù)表明IL-17在狼瘡中有作用。2000年，Wong等[15]報道了在36例中國SLE患者與18例健康者相比，血清IL-17水平明顯升高。但是，未能檢測到IL-17與疾病嚴(yán)重程度存在顯著相關(guān)(通過SLEDAI評估)。與健康者相比，SLE患者產(chǎn)IL-17PBMCs比例很高。確實，大約25%～30%SLE患者IL-17升高，血清的IL-17的濃度與血清IL-6水平、抗組胺和抗胰島素及類風(fēng)濕因子抗體水平相關(guān)。雖然這些實驗只是初步的研究，但是均表明了IL-17和Th17在人SLE進(jìn)程中都有潛在的作用。

另一方面，某些學(xué)者不認(rèn)為IL-17在SLE中發(fā)揮作用。如Kurasawa等[16]報道了24例日本狼瘡患者血清IL-17無升高。此外，由漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(plasmacytoid dendritic cell，pDC)分泌的IFN-α可以阻斷人的外周血單個核細(xì)胞IL-17和IL-23分泌。由于許多SLE患者IFN-α升高，表明在這些患者中限制了IL-17的分泌。相似的情況同樣存在于小鼠中，有許多的證據(jù)不支持IL-17在SLE中的作用。

目前許多國內(nèi)外研究表明在小鼠的模型和SLE患者中IL-17和Th17細(xì)胞在疾病的進(jìn)程中發(fā)揮著作用，但也有證據(jù)表明Th17并不是疾病發(fā)生必需的。眾所周知SLE發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜，IL-17在SLE發(fā)病機(jī)制中的確切作用還未定論，可能與腎臟等臟器損害有關(guān)。不同的患病人群和模型中，發(fā)病機(jī)制可能不同。這也打開了篩選IL-17升高的SLE患者用抗IL-17的抗體治療以阻止器官損害的可能性。

8 前景及展望

關(guān)于SLE患者Th亞群平衡的偏離方向至今尚未定論，現(xiàn)在Th1/Th2模式在被不斷更新充實, 其中最重要是Th17亞型的補充，目前已經(jīng)有更多的研究表明Th17亞型與自身免疫性疾病密切相關(guān)，深入研究Th17細(xì)胞的分化、生理和病理功能以及調(diào)控機(jī)制，有助于我們對T細(xì)胞免疫應(yīng)答的機(jī)制的理解和認(rèn)識，對IL-17/Th17在治療自身免疫疾病中具有理論和實際意義。對Th17細(xì)胞誘導(dǎo)自身免疫病研究打開了T細(xì)胞生物學(xué)作用的新篇章,更重要的是對器官特異性自身免疫病的治療開辟了新思路。

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