三型固有淋巴細(xì)胞對動物腸黏膜免疫的調(diào)節(jié)作用研究進(jìn)展

郭美薇，張海波，廖曉鵬，關(guān)瑋琨，黎力之*，郭冬生*

（1.宜春學(xué)院生命科學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，江西省高等學(xué)校硒農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，宜春市功能農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西宜春 336000；2.宜春學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院，江西宜春 336000）

腸黏膜免疫系統(tǒng)主要由腸道菌群、腸道消化液、腸黏膜上皮層、淋巴細(xì)胞等構(gòu)成，是機(jī)體重要免疫屏障，其在維持腸道微生物穩(wěn)態(tài)、抑制炎癥因子、參與機(jī)體免疫調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮重要作用[1-2]。在小腸黏膜固有層及上皮層中，分布著多種淋巴細(xì)胞，如T 細(xì)胞、B 細(xì)胞和固有淋巴樣細(xì)胞（Innate Lymphoid Cell，ILCs）等[2]。這些淋巴細(xì)胞共同維持小腸內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)。其中，ILCs 作為動物重要的固有免疫細(xì)胞，具有調(diào)節(jié)免疫、修復(fù)組織損傷及抵御外來病原體入侵等功能[3]。相較于T 細(xì)胞和B 細(xì)胞，ILCs 缺少特異性抗原受體，能迅速對入侵腸道的病原微生物進(jìn)行免疫反應(yīng)，在維持動物腸道穩(wěn)態(tài)中處于重要地位[4]。三型固有淋巴細(xì) 胞（Group 3 Innate Lymphoid Cell，ILC3）是ILCs的亞型，對腸黏膜免疫具有雙向調(diào)節(jié)作用，其分泌的白介素（IL）-22、IL-17 在維護(hù)機(jī)體腸道免疫系統(tǒng)中具有重要功能，而非正常激活I(lǐng)LC3 致使IL-22 過量分泌會加重動物腸道炎癥[4-5]。由此，ILC3 成為動物自身免疫的研究熱點(diǎn)，但目前較缺乏關(guān)于ILC3 調(diào)節(jié)腸黏膜免疫的系統(tǒng)綜述。因此，本文重點(diǎn)闡述ILC3 在動物腸黏膜免疫中的作用機(jī)理，為ILC3 在動物腸道疾病治療中提供新思路。

1 ILC3 來源

ILCs 功能類似于T 細(xì)胞，具有監(jiān)視腫瘤細(xì)胞、清除細(xì)菌病毒的作用，因此有學(xué)者認(rèn)為ILCs 即自然殺傷細(xì)胞（Natural Killer Cell，NK）[5]。近年來通過深入研究，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)ILCs 的發(fā)育途徑及作用機(jī)制與T 細(xì)胞有所區(qū)別，故將ILCs 定義為輔助性天然淋巴細(xì)胞[6]。根據(jù)ILCs 亞群分泌細(xì)胞因子及生物學(xué)功能不同等作用，將其分為6 類亞群，即NK、ILC1、ILC2、ILC3、組織淋巴誘導(dǎo)（Lymphoid Tissue Inducer，LTi）細(xì)胞和調(diào)節(jié)性固有淋巴細(xì)胞（Regulatory Innate Lymphoid Cells，ILCregs）[7]。

ILCs 分化為成熟亞群需要經(jīng)過多個步驟。普通淋巴細(xì)胞祖細(xì)胞在白介素3 調(diào)節(jié)核因子和DNA 轉(zhuǎn)換抑制因子-2 的介導(dǎo)下分化形成共同先天淋巴祖細(xì)胞（Common Innate Llymphoid Progenitors，CILP）[7]。CILP繼續(xù)向下游分化形成NK 祖細(xì)胞（NK Cell Progenitor，NKP）和淋巴樣前體細(xì)胞（Common Helper ILC Progenitor，CHILP）[8]。NKP 在轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子Tbet（T-box-family Transcription Factor）、脫中胚蛋白作用下分化形成NK 細(xì)胞[9]。LTi 細(xì)胞由CHILP 直接分化形成，而ILC1、ILC2、ILC3 是CHILP 表達(dá)早幼粒白血病鋅指轉(zhuǎn)錄因子后，分化形成的ILC 前體細(xì)胞（Helper ILC Progenitor，ILCP）[8-9]。ILCP 在T-bet、維甲酸相關(guān)孤兒受體（Retinoic acid-related Orphan Receptor，ROR）a、RORγT 等轉(zhuǎn)錄因子的作用下最終分化形成ILC1、ILC2和ILC3 3 個亞型[7]。

2 ILC3 對動物腸黏膜免疫的調(diào)控作用

ILC3 主要定植于小腸黏膜固有層，在轉(zhuǎn)錄因子RORγt 的作用下，ILC3 在細(xì)胞表面表達(dá)NKp46，產(chǎn)生IL-17、IL-22、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（Granulocyte-macrophage Colony Stimulating Factor，GM-CSF）及γ干擾素（Interferon-γ，IFN-γ）等細(xì)胞因子[10]。這些細(xì)胞因子作用于腸上皮細(xì)胞（Intestinal Epitheliel Cells，IEC），增強(qiáng)IEC 固有免疫，修復(fù)上皮損傷組織及加強(qiáng)腸道對病原體的免疫應(yīng)答[11]。另外，在抗原提呈細(xì)胞和組織細(xì)胞分泌的IL-1β和IL-23 刺激下，ILC3 可活化細(xì)胞因子IL-22、IL-17、GM-CSF 及IFN-γ[11-12]。其 中，IL-22 和IL-17 作 為ILC3 的特征性細(xì)胞因子，在黏膜相關(guān)淋巴組織發(fā)育和維持腸道菌群穩(wěn)態(tài)中起著關(guān)鍵作用[12]。IL-17 可通過調(diào)節(jié)緊密連接蛋白維持和保護(hù)腸黏膜IEC，維持腸內(nèi)穩(wěn)態(tài)[13]。IL-17 還能刺激IEC 和內(nèi)皮細(xì)胞分泌趨化因子，誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞分化影響機(jī)體對炎癥的免疫反應(yīng)[14]。IL-22 參與黏膜免疫，對侵入腸道的病毒和真菌具有屏障作用，同時抑制腸道菌群中有害菌定植[15]。在用檸檬酸桿菌感染小鼠并誘發(fā)小鼠腸炎模型中，IL-22 能阻止檸檬酸桿菌感染并促進(jìn)損傷黏膜的修復(fù)，維持腸道環(huán)境穩(wěn)態(tài)的作用[15]。然而，也有研究表明過量IL-22 促使動物發(fā)生結(jié)直腸癌，說明IL-22 還具有促炎作用[16]。腸道菌群誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生IL-1β，促進(jìn)ILC3 產(chǎn)生GM-CSF，刺激巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞分泌IL-10 和維甲酸，同時調(diào)節(jié)單核巨噬細(xì)胞功能以促進(jìn)腸黏膜中調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞平衡[7]。然而，炎癥性腸?。↖nflammatory Bowel Disease，IBD）患者體內(nèi)GM-CSF 在結(jié)腸的富集程度高于健康對照組，尤其是在腸道病變區(qū)域，GM-CSF 的表達(dá)顯著增加，表明GMCSF 具有促炎作用，參與IBD 的發(fā)展[16]。

此外，ILC3 還通過腸道菌群間接對腸道免疫產(chǎn)生作用。IEC 中杯狀細(xì)胞分泌黏液形成黏液層，黏蛋白為高度糖基化蛋白，其側(cè)鏈上的重要糖基為L-巖藻糖[17]。L-巖藻糖殘基在巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶（Fucosy ltransferase，F(xiàn)ut）催化下，通過α1-2 連接到糖基末端β-D-半乳糖殘基，生成巖藻糖，其是多種腸道共生菌的碳源及營養(yǎng)來源[18]。腸道菌群產(chǎn)生的信號刺激ILC3分泌IL-22，上調(diào)Fut 中分泌型基因Fut2表達(dá)，對巖藻糖基化進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)腸道防御與協(xié)調(diào)能力[19]。部分IL-22 還可誘導(dǎo)IEC 巖藻糖基化與淋巴毒素LTα協(xié)同作用，增強(qiáng)腸道屏障功能[17]。另外，IL-22、IL-17及GM-CSF 促 進(jìn)IEC 產(chǎn)生抑菌凝集素REGIIIβ和REGIIIγ，清除黏附于小腸上皮的病原菌，有利于動物在免疫早期抵御病原體，提高機(jī)體防御能力[20]。在敲除IL-22基因的小鼠模型中，REGIIIβ及REGIIIγ在生成上受到抑制，導(dǎo)致腸道共生菌移位及腸道免疫系統(tǒng)紊亂[20]。綜上所述，ILC3 參與腸道中巖藻糖的生成，對腸道微生物產(chǎn)生營養(yǎng)調(diào)控作用，其分泌的IL-22 促進(jìn)IEC 抗菌肽的生成，清除定植在腸道的病原體，改善腸道微生物環(huán)境。

ILC3 對腸黏膜的負(fù)面調(diào)控主要體現(xiàn)在其對腸道炎癥的促進(jìn)作用。用幽門螺旋桿菌構(gòu)建的IBD 小鼠模型中，發(fā)現(xiàn)其結(jié)腸中ILC3 有增殖現(xiàn)象，結(jié)腸病變部位的IL-17、IFN-γ等細(xì)胞因子數(shù)量較其他腸段顯著增多，表明ILC3 參與IBD 發(fā)生和發(fā)展[14]。在IBD 小鼠模型腸道隱窩中發(fā)現(xiàn)，GM-CSF 作用于IL-23R，通過在病變區(qū)域積累GM-CSF，維持ILC3 介導(dǎo)的腸道炎癥[16]。ILC3的細(xì)胞因子通過協(xié)同作用加重腸道炎癥，特異性中和IL-22 后，不影響炎癥程度，同時中和IL-22 和IL-17 后，炎癥程度減輕，表明IL-22 和IL-17 在腸道炎癥中或具有協(xié)同作用，致使炎癥加劇[12]。所以，ILC3 的過度活化可破壞腸道屏障，引發(fā)腸道病理損傷。

3 ILC3 對動物腸黏膜免疫的調(diào)控機(jī)理

3.1 ILC3 對動物腸黏膜免疫的正向促進(jìn)作用 ILC3 表達(dá)的游離脂肪酸受體2（Free Fatty Acid Receptor 2，F(xiàn)far2），是一種G 蛋白偶聯(lián)受體，對細(xì)菌代謝物短鏈脂肪酸（Short Chain Fatty Acid，SCFA）敏感，可上調(diào)RORγt 表達(dá)，增加結(jié)腸淋巴組織中的ILC3 數(shù)量，是ILC3 調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[21]。Ffar2 作用于IL-22 促進(jìn)腸道IEC 修復(fù)，并調(diào)節(jié)小腸黏膜抗菌肽分泌，阻止病原菌入侵及抑制炎癥發(fā)生[21]。當(dāng)Ffar2與配體結(jié)合后，激活蛋白激酶B（Protein Kinase B，AKT）信號，通過AKT 傳導(dǎo)至信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3 信號通路上調(diào)ILC3 表達(dá)，增加IL-22 的分泌，進(jìn)而提高IEC 免疫水平[22]。當(dāng)ILC3 細(xì)胞膜上缺乏Ffar2時，降低ILC3 增殖及IL-22 分泌量，致使IEC 巖藻糖基化等功能受損，抗菌肽分泌不足，增加病菌感染及發(fā)生腸道炎癥的風(fēng)險[23]。在動物生產(chǎn)中，利用Ffar2 調(diào)節(jié)ILC3 增殖量，促進(jìn)腸道免疫功能從而提高動物生產(chǎn)效率還有待進(jìn)一步研究。

ILC3 通過芳香烴受體（Aryl Hydrocarbon Receptor，Ahr）信號保護(hù)腸道屏障及維持腸道菌群動態(tài)平衡[24]。Ahr 對ILC3 發(fā)揮腸黏膜免疫功能起重要作用，其存在于IEC、巨噬細(xì)胞、B 細(xì)胞、T 細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞中，是一種依賴配體的轉(zhuǎn)錄因子[24]。Ahr 與RORγt 協(xié)同介導(dǎo)ILC3 生成，進(jìn)而增加IL-22 濃度，維持腸道屏障穩(wěn)態(tài)[25]。缺失Ahr 的小鼠腸道內(nèi)ILC3 發(fā)育受損，IL-22的表達(dá)量顯著低于正常小鼠，引起分節(jié)絲狀桿菌擴(kuò)張，導(dǎo)致結(jié)腸炎發(fā)生[26]。此外，ILC3 與巨噬細(xì)胞通過調(diào)節(jié)GM-CSF，促進(jìn)單核吞噬細(xì)胞功能與上皮祖細(xì)胞增殖，維持腸內(nèi)穩(wěn)態(tài)[27]。腸道環(huán)境穩(wěn)定時，ILC3 分泌正常水平的IL-22，在腸道黏膜表層發(fā)揮清除病原體及阻止腸道菌群的異位作用，從而抑制炎癥T 細(xì)胞反應(yīng)，維持腸黏膜系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)[28]。雖然ILC3 需要通過Ahr 與IL-22 位點(diǎn)結(jié)合才能正常表達(dá)IL-22，但該調(diào)控的轉(zhuǎn)錄機(jī)制尚不清楚，有待進(jìn)一步探究，Ahr 與RORγt 協(xié)同作用的機(jī)制也在探索中。

3.2 ILC3 對動物腸黏膜免疫的負(fù)調(diào)節(jié)作用 ILC3 對腸黏膜免疫的負(fù)調(diào)節(jié)作用主要體現(xiàn)在控制IL-22 分泌，IL-22 非正常分泌可對機(jī)體造成影響[29]。非正常激活I(lǐng)LC3，導(dǎo)致IL-22 過量分泌，誘發(fā)IEC 產(chǎn)生中性粒細(xì)胞趨化因子，致使中性粒細(xì)胞積聚[30]。中性粒細(xì)胞在腸道內(nèi)遷移可破壞細(xì)胞連接蛋白，使IEC 間產(chǎn)生微小間隙，損壞腸道屏障，導(dǎo)致腸道菌群紊亂及腸黏膜免疫功能失調(diào)，加重腸道炎癥[6-7]。此外，ILC3 與輔助性T 細(xì)胞17（T helper cell 17，Th17）均可分泌IL-17 和IL-22。在腸道菌群紊亂等自身免疫反應(yīng)強(qiáng)烈時，在ILC3 分泌IL-22 的基礎(chǔ)上，Th17 大量分泌IL-22，使IL-22 生成量超過動物體內(nèi)正常水平，會促進(jìn)結(jié)腸上皮增殖，刺激黏膜異常增生，從而誘導(dǎo)結(jié)腸炎發(fā)生[31-32]。然而，IL-22 結(jié)合蛋白作為IL-22 重要調(diào)節(jié)因子，其缺乏會導(dǎo)致腫瘤發(fā)生幾率升高，表明IL-22 調(diào)節(jié)因子缺失，致使IL-22 分泌失常，是導(dǎo)致腸黏膜發(fā)生病理變化的原因之一[33]。綜上所述，ILC3 與Th17 均可分泌IL-17 和IL-22，二者功能上的相似是否會導(dǎo)致適應(yīng)性免疫過度激活，而造成動物機(jī)體損害，這需要進(jìn)一步探究ILC3 與Th17的關(guān)系。

研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群可協(xié)調(diào)ILC3 與ILC1 之間相互轉(zhuǎn)換的比例，當(dāng)兩者轉(zhuǎn)換不平衡時引發(fā)克羅恩?。–rohn’s Disease，CD）[34]。在正常情況下，ILC1和ILC3 協(xié)同作用，二者均分泌IFN-γ作用于腸黏膜[35]。然而發(fā)生腸道炎癥時，ILC3 下調(diào)RORγt，促進(jìn)T-bet表達(dá)，IFN-γ分泌量增加，過量IFN-γ使腸道炎癥發(fā)生或加重[36]。對于這一情況，ILC 調(diào)節(jié)細(xì)胞迅速增殖并分泌IL-10，抑制ILC1 和ILC3 的過度活化以緩解腸道炎癥[37]。研究表明，當(dāng)ILCreg 特異性缺失的小鼠模型發(fā)生ILC1 和ILC3 過度活化時，其腸道炎癥加重[38]。小鼠中ILC3 分泌IL-17 過多，則易發(fā)生腸道炎癥[39-40]。而ILC3 向ILC1 轉(zhuǎn)換是否有其他誘因還需探索。

4 總結(jié)與展望

近年來ILC 作為細(xì)胞領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其生物學(xué)功能不斷被發(fā)掘。其中，ILC3 的正向促進(jìn)作用對動物維持腸道菌群平衡和調(diào)節(jié)腸黏膜免疫具有重要意義，但其對機(jī)體的致炎性導(dǎo)致腸道炎癥加重甚至引發(fā)癌癥，關(guān)于如何在動物機(jī)體內(nèi)平衡ILC3 分泌的細(xì)胞因子使其發(fā)揮保護(hù)作用，值得進(jìn)一步探究。關(guān)于ILC3 還有許多問題有待解決：①ILC3 對機(jī)體致炎性的作用機(jī)制需更加深入研究，明確ILC3 對其他疾病的控制手段；②目前研究主要集中在小鼠模型，而對其他動物研究尚少，在今后的研究中可探究ILC3 對動物生產(chǎn)的作用；③ILC3與Th17 細(xì)胞在細(xì)胞功能上的相似是否為動物機(jī)體在免疫細(xì)胞功能的冗余；④ILC3 在腸黏膜免疫中的促炎性作用能否通過藥物或其他手段得到有效的控制；⑤探索ILC3 與各種疾病的相關(guān)性，將為疾病控制與治療提供新思路。因此，利用更為綜合的分析手段深入研究ILC3 在腸黏膜免疫中的作用機(jī)制，可為調(diào)節(jié)腸道菌群及治療腸道炎癥提供新策略。