輔助性T細胞9的研究進展①

陳 靜 官 蘞 唐 琳 劉士明 周 涯 陳 超 徐 林

(遵義醫(yī)科大學(xué)免疫學(xué)教研室暨貴州省基因檢測與治療特色重點實驗室，遵義563099)

輔助性T細胞9(Thelper-9，Th9)是CD4+T細胞的一個新亞群，可由初始CD4+T細胞在轉(zhuǎn)化生長因子-β(Transforming growth factor-β，TGF-β)和白細胞介素-4(Interleukin-4,IL-4)的作用下誘導(dǎo)分化而來，特征性分泌IL-9。Veldhoen等[1]于2008年將其命名為Th9細胞，并將TGF-β和IL-4稱作“Th9分化條件”。此外，Th2細胞在TGF-β誘導(dǎo)下也可轉(zhuǎn)化為Th9細胞，體現(xiàn)了Th9細胞產(chǎn)生的復(fù)雜性。在小鼠，Th9細胞主要分泌IL-9與IL-10。與小鼠不同的是，人類Th9細胞主要分泌IL-9，不分泌IL-10[2]。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，Th9細胞及其相關(guān)因子在炎癥性疾病、自身免疫性疾病、腫瘤等多種疾病發(fā)生中發(fā)揮了重要作用。

1 Th9細胞的分化

1.1Th9細胞分化相關(guān)的細胞因子和膜分子 如前所述，包括TGF-β和IL-4在內(nèi)的多種細胞因子參與了Th9細胞的誘導(dǎo)分化過程。Veldhoen等[1]最初在研究中觀察到Th2細胞在TGF-β單獨誘導(dǎo)下可轉(zhuǎn)化生成Th9細胞，進一步研究發(fā)現(xiàn)，在Th2細胞分化早期，其可同時表達IL-4與IL-9，然而在TGF-β的作用下，細胞則進一步分化為Th9，而非Th2；然而，他們從TGF-β信號傳導(dǎo)缺陷(TGF-β受體Ⅱ敲出)小鼠中分離出原始CD4+T細胞，將其在TGF-β和IL-4存在的條件下培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)并未能誘導(dǎo)Th9細胞產(chǎn)生。Valérie等[3]則發(fā)現(xiàn)，初始CD4+T細胞也可在TGF-β和 IL-4條件下被誘導(dǎo)為Th9細胞，進一步提示TGF-β在Th9細胞誘導(dǎo)中關(guān)鍵作用。后續(xù)研究進一步顯示IL-10和IL-21等細胞因子，也參與Th9細胞的分化過程。Th9細胞可分泌細胞因子IL-21，而Ma等[2]則發(fā)現(xiàn)IL-21能有效促進人Th9細胞分泌IL-9，從而對其分化和功能發(fā)揮形成正反饋。Rajamanickam等[4]在慢性蠕蟲感染中的研究發(fā)現(xiàn)，Th9細胞比例增加與血清中IL-10和TGF-β的水平密切相關(guān)，且該現(xiàn)象在抗蠕蟲治療后可被逆轉(zhuǎn)，提示IL-10也參與Th9的產(chǎn)生，但其具體機制仍有待深入闡明。

除了上述的多種細胞因子以外，CD4+T細胞表達的膜分子也參與了Th9細胞的分化過程。OX40(Tumor necrosis factor receptor super family 4,TNFRSF4)是腫瘤壞死因子受體超家族成員中的T細胞共刺激分子，與表達在抗原遞呈細胞(Antigen presenting cell，APC)膜上的OX40L相互作用后，傳遞CD4+T細胞活化的共刺激信號，在T細胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用[5]。近來研究發(fā)現(xiàn)，OX40/OX40L相互作用對于CD4+T細胞高表達IL-9具有重要作用[6]。機制方面，Xiang等[6]新發(fā)現(xiàn)，OX40/OX40L軸主要是通過激活NF-κB途徑來促進Th9細胞分化，增加其IL-9的表達。此外，新進研究還顯示，Toll樣受體2(Toll like receptor 2，TLR2)在TGF-β和IL-4存在條件下也能促進Th9細胞的分化[7]。總之，Th9細胞的分化與細胞因子和膜分子密切相關(guān)，體現(xiàn)了不同CD4+T細胞亞群間分化的復(fù)雜性。

1.2Th9細胞分化相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子

1.2.1PU.1 研究證實，PU.1是Th9細胞的特異性轉(zhuǎn)錄因子。Th9細胞的分化依賴PU.1，其可調(diào)控Th2細胞產(chǎn)生IL-9，而對iTreg、Th17誘導(dǎo)產(chǎn)生IL-9作用不大。實驗表明PU.1缺陷的小鼠表達很少的IL-9，若在Th9細胞中上調(diào)PU.1可使IL-9大量分泌。同時，Th9細胞分化過程中所必需的TGF-β效應(yīng)則依賴于Smad途徑的激活和PU.1表達[8]。機制方面的研究顯示，PU.1可直接結(jié)合到IL-9啟動子區(qū)域，通過染色質(zhì)修飾方式來促進Th9細胞的分化；此外，PU.1還可干擾GATA結(jié)合蛋白3(GATA-binding protein 3，GATA3)與靶基因結(jié)合從而抑制 Th2 細胞分化，抑制除Th9細胞外的其他細胞亞型表型分子表達[9]。

1.2.2信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子6和GATA結(jié)合蛋白3 近來研究表明，在轉(zhuǎn)錄因子信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子6(Signal transducers and activators of transcription 6，STAT6)與GATA結(jié)合蛋白3(GATA binding protein 3，GATA3)缺失的小鼠中Th9細胞比例明顯降低，提示STAT6與GATA3在Th9細胞分化中的重要性。后續(xù)研究進一步發(fā)現(xiàn)，GATA3在Th9細胞分化中明顯增加，但當其成熟時，GATA3表達逐漸消失。機制方面的研究顯示，GATA3并不直接調(diào)控Th9細胞的誘導(dǎo)分化，而是GATA3通過下調(diào)Foxp3的水平間接參與Th9細胞的誘導(dǎo)分化[10]，當然該過程受上述轉(zhuǎn)錄因子PU.1的調(diào)節(jié)，即GATA3先抑制CD4+T細胞分化為Tregs，而PU.1則調(diào)控后期向Th9的分化。在STAT6缺陷的情況下，原始CD4+T細胞在IL-4和TGF-β存在的條件下，也不能分化為Th9細胞，反而高表達Foxp3[11]。這些研究提示，STAT6與GATA3參與Th9細胞的分化可能與它們通過抑制Foxp3的表達和IL-9的產(chǎn)生有關(guān)[10]。然而，STAT6和PU.1間的相互關(guān)系仍有待研究闡明。

1.2.3干擾素調(diào)節(jié)因子4 干擾素調(diào)節(jié)因子4(Interferon regulatory factor 4，IRF4)是新發(fā)現(xiàn)的Th9細胞轉(zhuǎn)錄因子，可被TCR信號誘導(dǎo)，但其也參與Th2與Th17細胞的分化。研究發(fā)現(xiàn)，IRF4基因剔除小鼠的CD4+T細胞不能分化為Th9細胞[12]；而IRF4調(diào)控Th9細胞中IL-9表達的機制較復(fù)雜，包括：IRF4協(xié)同堿性亮氨酸拉鏈轉(zhuǎn)錄因子(Basic leucine zipper transcription factor，BATF)協(xié)調(diào)調(diào)控IL-9表達，但該途徑依賴于STAT6的調(diào)節(jié)[13]；同時，IRF4還可通過EICE與PU.1結(jié)合，以及與TGF-β信號途徑分子smad2、smad3蛋白協(xié)同等方式調(diào)控Th9細胞的分化[14]。

1.2.4叉頭框蛋白1 新近研究顯示叉頭框蛋白1(Forkhead box protein O1，F(xiàn)oxo1)可增強Th9的分化與IL-9的分泌。Foxo1的功能受到其磷酸化的影響，F(xiàn)oxo1磷酸化后失去轉(zhuǎn)錄功能，與Th0、Th2相比，Th9中Foxo1磷酸化降低[15]，提示在Th9細胞中Foxo1的功能強于Th0、Th2細胞。Foxo1調(diào)控Th9細胞的分化是通過與各種轉(zhuǎn)錄因子相互作用而發(fā)揮效應(yīng)的。如，F(xiàn)oxo1可直接結(jié)合到iTreg、Th17、Th2和Th9細胞的IL-9啟動子上，促進細胞表達IL-9；并且，F(xiàn)oxo1缺失可以減少PU.1的表達，表明Foxo1可通過對PU.1的調(diào)節(jié)而影響Th9細胞分化；此外，F(xiàn)oxo1還可與IRF4結(jié)合而激活I(lǐng)RF4，從而發(fā)揮對Th9細胞分化的促進作用[13]。

2 Th9細胞與臨床疾病

2.1Th9細胞與腫瘤 近年來研究顯示，Th9細胞在腫瘤發(fā)生中的作用具有兩面性，涉及到其對免疫細胞和腫瘤細胞兩方面的效應(yīng)。趨化因子受體6(Chemokine receptor 6，CCR6)主要由朗漢斯細胞、記憶T細胞、B細胞、CD25+CD4+調(diào)節(jié)性T細胞表達[16]。Th9細胞可通過分泌的IL-9能刺激上皮細胞產(chǎn)生CCR6的配體CCL20，募集未成熟樹突狀細胞(immature dendritic cells，iDCs) 等抗原提呈細胞(APCs) 至腫瘤局部[17]，提呈抗原激活CD8+CTL以殺傷腫瘤細胞[18]。Th9細胞還可通過分泌的其他細胞因子間接抑制腫瘤生長，如，Th9細胞還可通過分泌的IL-21以激活NK、肥大等免疫細胞或促進Th17細胞分化，導(dǎo)致腫瘤細胞凋亡[19，20]；類似的，F(xiàn)a等[21]發(fā)現(xiàn)乳腺癌患者血液中Th9細胞升高，可通過IL-9和IL-21的表達促進CD8+T細胞的細胞毒性，參與抗腫瘤免疫。然而，阻斷IL-21能特異性抑制Th9細胞分化和功能，但不會直接影響腫瘤細胞的生長[22]，提示Th9細胞的抗腫瘤效應(yīng)主要是通過其分泌的細胞因子來實現(xiàn)的。

然而，Th9細胞分泌的IL-9也可促進腫瘤細胞的生長，體現(xiàn)其在腫瘤發(fā)生中作用的復(fù)雜性。如Tan等[23]研究表明Th9細胞在肝細胞癌(Hepatocellular carcinoma，HCC)中具有促進腫瘤生長的作用。Hoelzinger等[24]則進一步研究發(fā)現(xiàn)IL-9缺失的荷瘤小鼠生存時間比野生型荷瘤小鼠的生存時間長，并且清除野生型荷瘤小鼠體內(nèi)的CD4+T細胞或/和CD8+T細胞，均不能影響小鼠的腫瘤生長，提示Th9細胞可通過分泌的IL-9直接促進腫瘤細胞生長。并且Th9細胞還能通過對其他免疫細胞功能的影響，間接參與腫瘤發(fā)生。如，Xiao等[25]發(fā)現(xiàn)IL-9可增強Treg細胞與肥大細胞的免疫抑制作用，進而參與B淋巴細胞瘤的發(fā)生過程，并且IL-9還能抑制腫瘤細胞的凋亡，促進其增殖，同時降低腫瘤細胞對化療藥物的敏感性?？傊?，這些研究顯示Th9細胞在腫瘤發(fā)生中作用的復(fù)雜性，且確切機制仍待深入探討。

2.2Th9細胞與過敏性炎癥疾病 研究發(fā)現(xiàn)，Th9細胞分泌的IL-9可促進支氣管上皮細胞表達嗜酸性粒細胞及T細胞趨化因子，介導(dǎo)嗜酸性粒細胞和肥大細胞等免疫細胞的富集，加重呼吸道炎癥；此外，IL-9還可增強IL-4介導(dǎo)B細胞分化及IgE的表達，且影響活化T細胞與肥大細胞的增殖，從而促進過敏炎癥的發(fā)生[26]。并且，IL-9基因敲減小鼠的過敏性鼻炎(Allergic rhinitis，AR)癥狀被明顯改善，提示針對Th9細胞的免疫治療可能是過敏性炎癥疾病的新治療策略之一[26，27]。周晴等[28]研究表明Th9細胞在哮喘病人外周血中高表達，對哮喘病人的病情評估具有價值。新近，Hamza等[29]發(fā)現(xiàn)臨床上特異性皮炎患者的IL-9與PU.1的基因表達水平顯著升高，并與IgE水平呈正相關(guān)，可通過監(jiān)控IL-9與PU.1基因水平變化分析特異性皮炎的發(fā)展進程，提示Th9細胞不僅參與了過敏性疾病的發(fā)生過程，且還可能是相關(guān)疾病臨床監(jiān)測的新靶標。

2.3Th9細胞與系統(tǒng)性紅斑狼瘡 系統(tǒng)性紅斑狼瘡(Systemic lupus erythematosus，SLE)是一種慢性自身免疫性疾病，原因不明，多系統(tǒng)臟器受累，臨床和血清表現(xiàn)多樣，主要影響育齡婦女[30]。Ouyang等[31]研究發(fā)現(xiàn)SLE患者血清IL-9的mRNA和蛋白水平均明顯高于健康對照組，且Th9細胞百分比也明顯升高；進一步分析發(fā)現(xiàn)Th9細胞的百分率與SLE疾病活動指數(shù)顯著相關(guān)，且經(jīng)過糖皮質(zhì)激素或甲基強的松龍治療后，血清IL-9的水平降低，提示Th9細胞不僅參與SLE的發(fā)生，還可作為臨床療效的重要指標。然而，Th9細胞參與SLE發(fā)生的確切機制還有待研究闡明。

3 小結(jié)

近年來，關(guān)于Th9細胞的研究取得了重要進展，包括新近還發(fā)現(xiàn)Th9細胞可能在HIV發(fā)生中也發(fā)揮重要作用[32，33]；此外，Tregs細胞可通過結(jié)扎糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的TNFR相關(guān)蛋白(Glucocorticoid-induced TNFR-related protein，GITR)等分子促進Th9細胞產(chǎn)生[34，35]，以及轉(zhuǎn)錄因子IRF-1也參與Th9細胞分化過程[36]；并且，外周血中Th9細胞的比例變化，還可作為腫瘤臨床治療效果的生物標志物[37，38]等，這些研究不僅顯示Th9細胞分化的復(fù)雜性，且提示其在相關(guān)臨床疾病發(fā)生中的重要作用。

然而，關(guān)于Th9的研究還有許多科學(xué)問題仍待深入闡明，比如：Th9細胞與不同CD4+T細胞亞群的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系如何？IL-4在Th9分化中的作用和機制又如何？Th9細胞在不同腫瘤中發(fā)揮的作用與腫瘤的微環(huán)境間是否存在關(guān)系？Th9細胞在自身免疫病發(fā)生中的作用機制又如何？總之，這些科學(xué)問題的深入闡明必將為探討Th9細胞的生物學(xué)功能以及最終詮釋免疫應(yīng)答中復(fù)雜的免疫細胞網(wǎng)絡(luò)和臨床相關(guān)疾病診治提供新的思路。