T細(xì)胞和B細(xì)胞及其細(xì)胞因子在炎癥性腸病中的作用研究進(jìn)展

李旭輝，肖煒明

(1.揚(yáng)州大學(xué)醫(yī)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009； 2.揚(yáng)州大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，江蘇 揚(yáng)州 225001)

隨著人們生活水平的提高，單純感染性疾病以及寄生蟲(chóng)病的發(fā)病率逐年下降，但少見(jiàn)的免疫系統(tǒng)及其相關(guān)性疾病的發(fā)病率卻逐年上升。炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)是一種免疫性疾病，我國(guó)IBD的發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)，發(fā)病人群以年輕人為主，多由胃腸道的慢性炎癥引起，主要臨床表現(xiàn)為腹痛、腹瀉、便血及體重減輕[1-2]。IBD的兩種類型，即潰瘍性結(jié)腸炎 (ulcerative colitis，UC)和克羅恩病(Crohn′s disease，CD)在起病模式、臨床表現(xiàn)、嚴(yán)重程度以及轉(zhuǎn)歸上存在差異，但這兩種亞型的發(fā)病機(jī)制中存在許多相同的風(fēng)險(xiǎn)因素，UC和CD共有的特征包括慢性炎癥和免疫炎癥反應(yīng)，UC和CD的發(fā)病機(jī)制涉及遺傳因素、腸道微生物組的變化以及免疫細(xì)胞及其分泌的細(xì)胞因子[3-4]。免疫系統(tǒng)失衡在IBD的發(fā)病過(guò)程中起關(guān)鍵作用，而免疫系統(tǒng)是人體抵抗外界侵襲的重要屏障，其平衡受諸多因素的調(diào)控。盡管IBD的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，但T細(xì)胞、B細(xì)胞及其分泌的細(xì)胞因子與IBD的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)?，F(xiàn)就T細(xì)胞、B細(xì)胞及其分泌的細(xì)胞因子在IBD中的作用予以綜述。

1 T細(xì)胞及其細(xì)胞因子

1.1輔助性T細(xì)胞(helper T cell，Th細(xì)胞)17和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，Tregs細(xì)胞) Th17作為一種新發(fā)現(xiàn)的CD4輔助T細(xì)胞亞群，可分泌促炎癥細(xì)胞因子白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-17。IBD的發(fā)病起初被認(rèn)為與Th1和Th2相關(guān)，但最近的研究表明，IBD的發(fā)病與Th17相關(guān)性更大，Th17與Th1、Th2在生物學(xué)方面的作用存在顯著差異[5]。研究表明，IL-17A、IL-21和IL-23在IBD患者腸道黏膜中的表達(dá)顯著增加[6]。這些增加的細(xì)胞因子及其分化產(chǎn)物與IBD的發(fā)生存在緊密的聯(lián)系[7]。細(xì)胞因子參與Th17細(xì)胞的形成，并在關(guān)鍵反應(yīng)中起重要作用：轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)和IL-6刺激初始T細(xì)胞分化為T(mén)h17細(xì)胞，Th17細(xì)胞的進(jìn)一步分化由IL-21和抗原及抗原呈遞細(xì)胞衍生的IL-23參與[8]。此外，IL-17A和IL-21可刺激成纖維細(xì)胞產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶，而基質(zhì)金屬蛋白酶是IBD組織損傷與修復(fù)過(guò)程中一種重要的蛋白酶[9]，在炎癥的恢復(fù)過(guò)程中發(fā)揮重要的作用。與Th17相關(guān)的細(xì)胞因子不僅在IBD的發(fā)生及發(fā)展中起促進(jìn)作用，某些細(xì)胞因子還對(duì)機(jī)體起保護(hù)作用，它們主要通過(guò)調(diào)控Th17的形成在IBD的發(fā)病過(guò)程中起作用。

胸腺來(lái)源的Tregs細(xì)胞可在胸腺或外周發(fā)育，其主要作用是維持效應(yīng)T細(xì)胞的平衡。 Tregs細(xì)胞的缺乏可引起多種疾病，包括自身免疫性疾病(1型糖尿病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、甲狀腺炎、溶血性貧血)、過(guò)敏(皮炎、高免疫球蛋白E血癥、食物過(guò)敏)以及IBD等[10-13]。Boehm等[14]在由葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的腸炎模型中發(fā)現(xiàn)，叉頭框蛋白3(forkhead box protein 3，F(xiàn)oxp3)缺陷小鼠與普通小鼠在腸炎反應(yīng)中存在著差異，F(xiàn)oxp3缺陷小鼠的腸道炎癥較對(duì)照組更加嚴(yán)重，推測(cè)可能由Foxp3缺陷使Tregs細(xì)胞缺失以及功能失調(diào)導(dǎo)致。Zhu等[15]的研究顯示，兒童CD和UC患者外周血中CD4+Foxp3+Tregs占比較低；而成人和兒童IBD患者炎癥組織和非炎癥組織中均顯示Tregs細(xì)胞數(shù)量增加[16]，且患者預(yù)后較差。推測(cè)，機(jī)體可能缺乏Tregs細(xì)胞的相關(guān)免疫功能或效應(yīng)性T細(xì)胞對(duì)Tregs細(xì)胞并不敏感，而不是Tregs細(xì)胞數(shù)量不足導(dǎo)致免疫保護(hù)機(jī)制無(wú)法發(fā)揮作用。由于IBD患者外周血分離的Tregs細(xì)胞在體外呈現(xiàn)出抑制腸炎的作用，因此認(rèn)為T(mén)regs細(xì)胞體內(nèi)缺乏是IBD的發(fā)病因素之一[16]。另一方面，其他自身免疫性疾病(如1型糖尿病和多發(fā)性硬化癥)的發(fā)病機(jī)制與效應(yīng)性T細(xì)胞和炎癥環(huán)境的失衡有關(guān)[17]。目前所能觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均停留在表象相關(guān)方面，Tregs細(xì)胞在IBD中的作用機(jī)制仍需大量的研究加以說(shuō)明。

綜上可見(jiàn)，Th17細(xì)胞主要在IBD的發(fā)病過(guò)程中起促進(jìn)作用，而Tregs細(xì)胞在IBD的發(fā)病過(guò)程中起保護(hù)作用。然而，近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，Th17細(xì)胞和Tregs細(xì)胞并非獨(dú)立存在，它們之間存在Th17/Tregs平衡系統(tǒng)，該平衡系統(tǒng)的紊亂對(duì)IBD的發(fā)生具有重要意義[18]。Th17/Tregs在正常條件下處于平衡狀態(tài)，然而，由于Th17細(xì)胞的過(guò)度增加以及Tregs細(xì)胞的減少，導(dǎo)致Th17/Tregs平衡紊亂，該平衡的破壞可導(dǎo)致腸黏膜損傷[18]。IL-6及低水平TGF-β可以刺激T細(xì)胞分化成Th17細(xì)胞，高水平TGF-β可以抑制Th17細(xì)胞產(chǎn)生，并促進(jìn)Tregs細(xì)胞產(chǎn)生，Th17細(xì)胞還可以抑制Tregs細(xì)胞的增殖[19]。可見(jiàn)，IL-16及TGF-β不僅參與Th17細(xì)胞的形成，還通過(guò)Th17細(xì)胞自身調(diào)控Tregs的增殖而影響Th17/Tregs平衡系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)IBD患者外周血中T細(xì)胞的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，IBD患者外周血中Th17細(xì)胞增加而Tregs細(xì)胞減少，表明Th17/Tregs平衡失調(diào)在IBD的發(fā)展和維持中起重要作用[18]。IBD是一種慢性免疫性炎癥疾病，反復(fù)損傷的腸道黏膜可在免疫失調(diào)的狀態(tài)下逐漸發(fā)展為IBD。

1.2細(xì)胞因子

1.2.1IL-10 IL-10是由各種細(xì)胞(包括單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞和B細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、上皮細(xì)胞和肥大細(xì)胞)分泌的重要的抗炎細(xì)胞因子[20]。IL-10可抑制腫瘤壞死因子-α的釋放，對(duì)維持胃腸道免疫穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要[21]。炎癥狀態(tài)下，炎癥因子的釋放可影響腸道免疫穩(wěn)態(tài)的維持。IL-10與IL-10受體結(jié)合，激活Janus激酶1和酪氨酸激酶2，導(dǎo)致信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3磷酸化、激活下游靶基因以及抗炎效應(yīng)物的表達(dá)，從而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[22]。這些由T細(xì)胞及其他免疫細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子激活特殊酶體調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，進(jìn)而調(diào)控腸道免疫穩(wěn)態(tài)。IL-10或IL-10受體缺失會(huì)對(duì)IBD產(chǎn)生重要的作用。IBD好發(fā)于青年人群，IL-10或IL-10受體缺失會(huì)引起IBD的發(fā)病提前，即早期發(fā)病的IBD[20]。早期發(fā)病的IBD的臨床表現(xiàn)較普通IBD更加嚴(yán)重，并且對(duì)免疫抑制治療表現(xiàn)出更差的療效。IL-10或IL-10受體缺失的早期發(fā)病IBD患者的診斷更加復(fù)雜，臨床表現(xiàn)嚴(yán)重，治療更加困難，患者常常表現(xiàn)為反復(fù)發(fā)作的血性腹瀉，體重減輕更明顯，生長(zhǎng)發(fā)育更加遲緩，肛周炎癥并常伴有膿腫、瘺管及肛裂[23]。由此可見(jiàn)，IL-10或IL-10受體的缺失會(huì)對(duì)IBD嚴(yán)重程度產(chǎn)生重要的影響。有研究指出，IL-10與其受體結(jié)合后可以介導(dǎo)Janus激酶1和酪氨酸激酶2的激活，影響信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，破壞腸道免疫穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而在IBD中發(fā)揮作用[22]。

1.2.2IL-9 最近，一種主要來(lái)自Th9細(xì)胞的炎癥細(xì)胞因子被認(rèn)為是介導(dǎo)炎癥疾病(包括哮喘和IBD)的重要炎癥因子[24]。Nalleweg等[25]發(fā)現(xiàn)，IL-9在UC的黏膜活檢中高表達(dá)，IL-9的表達(dá)水平與疾病活動(dòng)性相關(guān)；并通過(guò)調(diào)節(jié)腸屏障動(dòng)物模型的黏膜傷口愈合來(lái)改變腸道炎癥的發(fā)展。此外，細(xì)胞因子IL-9減弱了葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)小鼠的腸道炎癥[24-25]。這些研究表明，IL-9可能是IBD發(fā)病的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子之一。然而，這些研究主要著眼于IL-9在實(shí)驗(yàn)性腸炎模型和UC中的調(diào)節(jié)作用。CD傳統(tǒng)上被描述為T(mén)h1疾病，而UC被認(rèn)為是Th2疾病。然而，由于Th1、Th2相關(guān)細(xì)胞因子可能具有除特定功能之外的作用，故這種經(jīng)典范例最近受到了挑戰(zhàn)。最初將IL-9定義為T(mén)h2細(xì)胞因子是因?yàn)镮L-9參與了Th2偏向的免疫應(yīng)答。研究發(fā)現(xiàn)，CD患者的疾病嚴(yán)重程度與血清IL-9水平呈顯著正相關(guān)，IL-9水平下調(diào)可用來(lái)預(yù)測(cè)英夫利昔單抗的臨床療效[26]。研究者在分析了IL-9在CD患者結(jié)腸黏膜中的表達(dá)之后，發(fā)現(xiàn)CD患者血清IL-9水平升高；同時(shí)，采用免疫組織化學(xué)染色比較回腸和結(jié)腸標(biāo)本進(jìn)行IL-9表達(dá)的研究發(fā)現(xiàn)，回腸與結(jié)腸標(biāo)本中的IL-9表達(dá)無(wú)顯著差異，可見(jiàn)IL-9的表達(dá)僅與炎癥嚴(yán)重程度有關(guān)[27]。目前對(duì)IL-9在CD中作用機(jī)制的研究較少，IL-9參與CD的分子途徑仍有待闡明。小鼠實(shí)驗(yàn)表明，IL-9可體外靶向封閉蛋白8誘導(dǎo)腸上皮緊密連接屏障的損傷，并因此建立了抗IL-9療法，保護(hù)動(dòng)物免受三硝基苯磺酸誘導(dǎo)的結(jié)腸炎，并恢復(fù)黏膜封閉蛋白8表達(dá)水平的模型；此外，小鼠組織學(xué)評(píng)分也證實(shí)，IL-9加重三硝基苯磺酸誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠的炎癥水平[27]。由此可見(jiàn)，IL-9參與了IBD的發(fā)生、調(diào)控疾病的發(fā)展，并與炎癥嚴(yán)重程度相關(guān)。

1.2.3TGF-β1TGF-β由多種類型細(xì)胞產(chǎn)生，它是由整聯(lián)蛋白激活的免疫抑制細(xì)胞因子。TGF-β分為T(mén)GF-β1、TGF-β2和TGF-β3亞型[28]?；罨腡GF-β與TGF-βⅡ型受體結(jié)合，然后與TGF-βⅠ型受體形成復(fù)合物，而TGF-β復(fù)合物通過(guò)Smad經(jīng)典及非經(jīng)典依賴性途徑激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[29]。在Smad依賴的經(jīng)典途徑中，磷酸化的Smad2和Smad3與Smad4形成復(fù)合物，并進(jìn)入細(xì)胞核以調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄[30]。研究發(fā)現(xiàn)，特定細(xì)胞類型(如T細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞)中的TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)減少可導(dǎo)致小鼠模型中結(jié)腸炎的發(fā)生[29]。此外，特定的腸道微生物通過(guò)調(diào)節(jié)TGF-β的生成從而促進(jìn)免疫穩(wěn)態(tài)的形成。研究表明，UC患者未受累黏膜中TGF-β1的表達(dá)低于正常黏膜[31]。相反，TGF-β表達(dá)在活動(dòng)期的IBD患者中升高，特別是表現(xiàn)在固有層淋巴細(xì)胞中，例如，Ihara等[29]發(fā)現(xiàn)，TGF-β2和TGF-β3在活動(dòng)性UC和CD患者的固有層淋巴細(xì)胞中表達(dá)均升高。而且，腸上皮細(xì)胞可以產(chǎn)生含TGF-β的細(xì)胞外囊泡，可使IBD患者結(jié)腸組織中TGF-β水平升高，例如，Di Sabatino等[32]報(bào)道，CD患者的腸狹窄附近由肌成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的TGF-β升高。

1.2.4IL-23和IL-17 IL-23是一種異源二聚體細(xì)胞因子，也是IL-12家族的一員。IL-23由IL-23p19和IL-12的一個(gè)亞單位 p40通過(guò)二硫鍵組成。激活的單核巨噬細(xì)胞及樹(shù)突狀細(xì)胞(是腸黏膜固有層的主要組成部分)在炎癥反應(yīng)的時(shí)候產(chǎn)生IL-23，它可誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞分化為T(mén)h17，并且在增強(qiáng)Th17細(xì)胞效應(yīng)功能方面發(fā)揮重要作用[33]。IL-23不是Th17細(xì)胞的主要誘導(dǎo)因子，但在Th17細(xì)胞的擴(kuò)增及維持方面起重要作用。IL-23可結(jié)合IL-23受體，從而激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3/4，進(jìn)而調(diào)節(jié)IL-17A，IL-17F和IL-22的產(chǎn)生在分化的Th17細(xì)胞中發(fā)揮作用；此外，IL-23對(duì)維持Th17細(xì)胞存活起著關(guān)鍵作用[6]。Leppkes等[34]提取CD患者血中IL-17A和IL-17F等炎癥因子，并將這些炎癥因子注入重組激活基因1敲除小鼠體內(nèi)，誘發(fā)了更嚴(yán)重的腸炎。而通常重組激活基因1敲除小鼠無(wú)法產(chǎn)生成熟T細(xì)胞及B細(xì)胞，表明IL-17A和IL-17F在腸道炎癥中有高致病性作用。另一項(xiàng)由三硝基苯磺酸誘導(dǎo)的慢性IBD模型中，IL-17受體IL-17RA基因敲除小鼠結(jié)腸病變處CXC趨化因子配體2的表達(dá)減少，結(jié)腸病變處的中性粒細(xì)胞也相應(yīng)減少[35]。CXC趨化因子配體2被認(rèn)為是中性粒細(xì)胞的化學(xué)引誘物，可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞生成，而中性粒細(xì)胞在炎癥反應(yīng)中起保護(hù)作用，IL-17的參與減少了這種保護(hù)機(jī)制的產(chǎn)生，因而發(fā)揮了促進(jìn)炎癥反應(yīng)的作用。

2 B細(xì)胞及調(diào)節(jié)性B細(xì)胞

B細(xì)胞是來(lái)源于骨髓的多能干細(xì)胞，這些多功能干細(xì)胞進(jìn)入法氏囊后，逐步分化為有免疫潛能的B細(xì)胞，并在此處分化成熟。分化成熟后的B細(xì)胞再由法氏囊分泌，隨后進(jìn)入脾臟、淋巴結(jié)，受抗原刺激后分化增殖為漿細(xì)胞、合成抗體，進(jìn)而發(fā)揮體液免疫的功能。機(jī)體發(fā)出的外源刺激信號(hào)刺激B細(xì)胞后，可使其產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子或抗炎細(xì)胞因子，并誘導(dǎo)炎癥或抗炎反應(yīng)。特異性B細(xì)胞亞群可對(duì)自身免疫反應(yīng)具有調(diào)節(jié)作用，CD19+CD25+B細(xì)胞具有調(diào)節(jié)反應(yīng)的作用，CD19+CD25+B細(xì)胞在小鼠中占所有外周血B細(xì)胞的30%，并且可以有效地將肽呈遞給Th細(xì)胞[36]。在人類中，只有高水平CD25+的B細(xì)胞可以最終發(fā)育為調(diào)節(jié)性B細(xì)胞(regulatory B cells，Bregs細(xì)胞)。B細(xì)胞受體、CD40、Toll樣受體等可增加Bregs細(xì)胞的調(diào)節(jié)功能。在一項(xiàng)小鼠研究中，Ochoa-Repáraz等[37]使用細(xì)菌刺激脾B細(xì)胞獲得CD5+CD1d+表型，這類B細(xì)胞可使IL-10表達(dá)增高，并且能夠顯著抑制實(shí)驗(yàn)性IBD發(fā)展，通過(guò)抗原刺激、Toll樣受體2/4途徑激活CD5 CD1d+B細(xì)胞具有保護(hù)性作用，研究者認(rèn)為這種特異性B細(xì)胞參與了自身免疫調(diào)節(jié)。

Bregs細(xì)胞是一類可以抑制免疫應(yīng)答并可分泌IL-10的B細(xì)胞亞群，Bregs細(xì)胞可通過(guò)直接接觸和間接接觸來(lái)發(fā)揮其免疫效應(yīng)。Sattler等[38]通過(guò)向IL-10缺陷及野生型小鼠腹膜內(nèi)注射IL-33的對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，B細(xì)胞相似細(xì)胞對(duì)腸道黏膜炎癥疾病具有重要的保護(hù)作用。Bregs細(xì)胞通過(guò)分泌IL-10可抑制CD4+T細(xì)胞向Th1、Th17細(xì)胞分化，同時(shí)可抑制Th1、Th17細(xì)胞的活化和分化，并促使CD4+T細(xì)胞向Tregs細(xì)胞轉(zhuǎn)化[39]。此外，Bing等[40]通過(guò)對(duì)比UC患者及健康對(duì)照組的血清學(xué)指標(biāo)及組織學(xué)差異指出，UC患者的外周血中Bregs/Th17呈上升趨勢(shì)，表明IL-10/IL-17在UC患者中呈升高趨勢(shì)，這說(shuō)明Bregs細(xì)胞和Th17細(xì)胞參與了UC的發(fā)生和發(fā)展，Bregs/Th17比率和IL-10/IL-17比率可作為UC的預(yù)后標(biāo)志物。因此，與Th17細(xì)胞及其分泌的相關(guān)細(xì)胞因子在IBD中扮演重要角色一樣，Bregs細(xì)胞通過(guò)調(diào)節(jié)IL-10參與IBD發(fā)病，這為未來(lái)的研究提供新思路。

3 小 結(jié)

IBD的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，Th17/Tregs的平衡在IBD患者慢性腸炎的誘導(dǎo)和維持中起重要作用；IL-10 在IBD的發(fā)病中起保護(hù)性作用；IL-9的表達(dá)與炎癥嚴(yán)重程度有關(guān)；TGF-β在活動(dòng)的IBD患者中表達(dá)升高；IL-17具有雙向調(diào)節(jié)作用；IL-23通過(guò)促進(jìn)IL-17分泌，發(fā)揮其在IBD病程中的重要作用。除了適應(yīng)性免疫，固有免疫也在IBD的發(fā)病機(jī)制中起直接作用。B細(xì)胞及Bregs細(xì)胞通過(guò)產(chǎn)生的細(xì)胞因子在IBD的發(fā)病中起重要作用。隨著IBD發(fā)病率的逐年上升，臨床上將會(huì)遇到越來(lái)越多的IBD患者，這些基于免疫基礎(chǔ)的研究除了可以為臨床醫(yī)師診斷提供依據(jù)外，還為新的免疫相關(guān)性藥物提供了理論基礎(chǔ)，將大大有利于IBD的診斷及治療。