Treg细胞和Th17细胞在炎症性肠病治疗中的作用*

蒋学佩　吴小丽　黄智铭

温州医科大学附属第一医院消化内科(325000)

炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)是一种发生于胃肠道的慢性非特异性炎症性疾病，包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)和克罗恩病(Crohn’s disease, CD)。IBD的发病机制尚未完全阐明，目前认为肠道黏膜免疫反应过度和功能紊乱是其发病的主要原因。已证实调节性T细胞(Treg细胞)数量减少或功能异常均会引发IBD，而辅助性T 细胞17(Th17细胞)及其分泌的细胞因子在IBD发病中亦发挥重要作用。本文就Treg细胞和Th17细胞在IBD治疗中的作用作一综述。

一、Treg细胞和Th17细胞

通常所说的Treg细胞即为CD4+CD25+Foxp3+Treg细胞，是维持免疫耐受的专职免疫调节细胞，可通过接触抑制，释放颗粒酶A、穿孔素，分泌抑制性细胞因子白细胞介素(IL)-10、转化生长因子(TGF)-β、IL-35、可溶性纤维蛋白原样蛋白2(sFGL2)等，发挥免疫抑制作用。此外，Treg细胞还可与IL-2结合，导致依赖IL-2的T细胞凋亡[1]。某些Treg细胞亚群可产生高水平的cAMP，抑制效应T细胞发挥其正常功能。Treg细胞分化及其功能受多种因子调控，其中Foxp3是维持Treg细胞免疫抑制功能的特异性转录因子，TGF-β1可调控Foxp3表达并影响Treg细胞功能，维甲酸可与TGF-β1共同上调Foxp3表达并促进Treg细胞分化。

通常所说的Th17细胞即为IL-17+CD4+T细胞，可介导炎症反应，参与炎症性疾病和自身免疫性疾病的发生、发展。然而IL-17单克隆抗体的临床治疗效果不佳，表明并非所有IL-17+Th17细胞均有致病性。Th17细胞对免疫平衡起有调节和保护作用：①分泌IL-17A，增强上皮细胞紧密连接，刺激肠上皮细胞分泌黏蛋白[2]；②分泌IL-22，激活STAT3和MAPK通路，促进抗菌肽和β防御素的释放，维持肠道屏障结构和功能完整性；③IL-17+IL-10+Th17细胞具有黏膜保护功能。研究[3]表明Th17细胞在TGF-β1和IL-6诱导下不易引发自身免疫性疾病，而在TGF-β3和IL-6诱导下却具有高度致病性。目前认为致病性Th17细胞还包括 IL-1β+IL-6+IL-23+Th17细胞、IL-17A+IFN-γ+Th17细胞、IL-22+IFN-γ+Th17细胞等[4]。

二、Treg细胞和Th17细胞在IBD发生、发展中的作用

1. Treg细胞在IBD发生、发展中的作用：研究表明IBD发生与Treg细胞减少或功能异常有关，效应T细胞因缺乏Treg细胞的免疫抑制调控作用，可引发肠道过度免疫反应，最终导致肠黏膜损伤。TGF-β、IL-2、IL-2R、IL-10等基因敲除小鼠可因Treg细胞减少而引起自发性结肠炎，其肠道表现出隐窝破坏、隐窝脓肿、黏膜下炎症细胞浸润等特征。条件性敲除小鼠CD4+T细胞上的TGF-β后，Treg细胞功能减弱，并引发严重的肠道炎症。临床研究[5]表明IBD患者外周血中的CD4+CD25+Treg细胞数量和Foxp3表达均明显少于正常人，而肠系膜淋巴结和结肠固有层中CD4+CD25+Treg细胞浸润；IBD患者外周血中抑制性细胞因子(如IL-10、sFGL2等)表达水平升高，并在炎症缓解期逐渐恢复到正常水平，这可能是由Treg细胞被招募至炎症部位发挥免疫调控作用所致。

结肠中Treg细胞高度依赖肠道菌群存在，在无菌小鼠或清除肠道菌群的小鼠体内，Treg细胞显著减少；当以SPF级小鼠的排泄物喂养无菌小鼠时，后者结肠内Treg细胞明显增多[6]。研究表明梭状芽孢杆菌对Treg细胞的免疫活性发挥重要作用，高剂量梭状芽孢杆菌能显著激活Treg细胞，并对葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的实验性结肠炎具有保护作用。IBD患者肠道内梭状杆菌(尤其是普拉梭菌)数量以及外周血和肠道固有层中CD4+CD8+Treg细胞数量显著减少[7]。另外有文献[8]报道肠道微生物的代谢产物(如短链脂肪酸)可通过增加Treg细胞数量以及上调IL-10表达来缓解小鼠肠道炎症症状。

综上所述，Treg细胞及其分泌的抑制性细胞因子与IBD发生、发展密切相关，在维持肠道免疫平衡中起有重要作用。Treg细胞免疫抑制活性失调是IBD肠道黏膜损伤的主要原因。

2. Th17细胞在IBD发生、发展中的作用：活动性IBD患者肠道内Th17细胞及其相关细胞因子(IL-17A、IL-17F、IL-22、IL-26)和趋化因子(CCL20、IL-23R等)水平显著高于健康人群。研究[9]发现IBD患者(尤其是对糖皮质激素治疗耐受的IBD患者)肠道黏膜中IFN-γ+IL-17+CD4+T细胞增多，这类细胞被认为是具有致病性的Th17细胞。

三硝基苯磺酸(TNBS)诱导的IL-17A受体基因敲除小鼠结肠炎症状明显轻于正常小鼠，而通过阻断IL-17信号通路可缓解TNBS诱导的普通小鼠结肠炎症状。此外，对免疫缺陷小鼠注射初始CD4+T细胞和外源性IL-23，可导致小鼠发生更严重的结肠炎，并引起肠道IL-6、IL-17水平明显增加[10]。

IBD发生与肠道菌群失调关系密切。受肠道病原微生物感染的上皮细胞凋亡后可提供Toll样受体(TLR)配基和磷脂酰丝氨酸，激活树突细胞产生IL-6和TGF-β，从而促进Th17细胞增殖、分化并引起炎症因子失调和慢性炎症，最终导致肠道组织损伤并发生IBD[2,11]。

综上所述，Th17细胞及其分泌的细胞因子在肠道炎症发生中发挥重要作用，有望成为IBD治疗的新靶点。

三、Treg细胞与Th17细胞之间的平衡及其影响因素

Treg细胞和Th17细胞可在多种因素调控下相互转化，IL-6是决定初始CD4+T细胞分化为Treg细胞还是Th17细胞的关键因子。TGF-β单独存在时，可通过促进Foxp3表达，诱导初始CD4+T细胞分化为Treg细胞；而TGF-β和IL-6共同存在时则诱导初始CD4+T细胞分化为Th17细胞。维甲酸可在TGF-β调控下通过SMAD3通路诱导Foxp3表达并促进Treg细胞分化，亦可通过抑制IL-6和IL-23R表达，引起Th17细胞减少[12]。STAT3在Treg细胞和Th17细胞分化及其相互转化中扮演重要角色。T细胞中STAT3缺失可抑制Th17细胞的转录因子RORγt和RORα表达，导致T细胞中T-bet和Foxp3表达增加，使Th17细胞分化受阻；STAT3功能亢进时RORγt和RORα表达增加，引起Foxp3表达减少，促使CD4+T细胞分化为Th17细胞[13]。缺氧诱导因子(HIF)-1可诱导Foxp3发生泛素化或蛋白酶体降解，从而抑制Treg细胞分化；同时HIF-1可通过STAT3信号通路发挥对Th17细胞的正调控作用，并在IL-17A和IL-17F激活下维持Th17细胞的免疫应答[14]。研究[15-16]证实IL-15可通过激活STAT5信号通路来上调Foxp3表达，维持Treg细胞稳态；IL-15亦能负调控Th17细胞分化，抑制IL-17分泌，该过程与Th17转录因子Runx1和RORγt表达升高有关。研究[17]报道上皮细胞来源的IL-18通过抑制MyD88依赖的下游信号IL-1R，减少Th17细胞分化，而IL-18对Treg细胞分化无影响，并有助于维持Treg细胞功能，对抵抗肠道炎症起有重要作用。

四、调节Treg细胞和Th17细胞免疫应答在IBD治疗中的应用

Treg细胞可抑制效应T细胞的过度免疫应答，保护肠道组织免受损伤；Th17细胞主要位于肠道黏膜表面，保护宿主免受病原微生物入侵。两者相互制约，处于动态平衡，共同调节肠道免疫稳态。对Treg细胞和Th17细胞免疫应答的调控有望成为IBD治疗的新策略。

1. Treg细胞与IBD治疗：动物实验[18]表明当对免疫缺陷小鼠注射不含CD4+CD25+Treg细胞的效应T细胞后，小鼠肠道免疫反应过度激活，并发生严重的慢性结肠炎；当重新注射CD4+CD25+Treg细胞后，小鼠结肠炎症状得到缓解。Canavan等[19]发现从CD患者外周血中分离出的CD4+CD25+CD127loCD45RA+Treg细胞可在体外扩增并稳定表达Foxp3，且不具有分化为Th17细胞的潜能，同时可抑制来源于CD患者肠道固有层和肠系膜淋巴结的淋巴细胞功能，因此这类细胞有望成为自体Treg细胞移植治疗IBD的新手段，但具体疗效有待进一步研究证实。Desreumaux等[20]收集自体抗原特异性Treg细胞，经体外纯化后输入难治性CD患者体内，发现患者表现出较好的耐受性以及一定的量效关系。

IL-10主要由Treg细胞分泌并发挥抗炎作用。IL-10敲除和IL-10受体敲除小鼠可自发诱导结肠炎，且以可产生IL-10的肠道细菌喂养IL-10敲除小鼠后，小鼠肠道炎症有所缓解。此外，对结肠炎小鼠注射IL-10重组蛋白或过表达IL-10的T细胞，可缓解T细胞诱导的肠道炎症。Fedorak等[21]利用人重组IL-10来治疗轻-中度CD患者，结果显示低剂量重组IL-10蛋白能改善部分患者的临床症状和内镜下表现，具有较好的耐受性，且观察期间患者无明显不良反应发生。

2. Th17细胞与IBD治疗：Th17细胞及其相关效应分子在IBD发生中起有重要作用，针对这些效应分子和Th17细胞分化所需因子的中和抗体和重组抗体是IBD治疗的新方案。

IL-17是Th17细胞发挥炎症作用的主要效应分子，在不同结肠炎动物模型中针对IL-17的中和抗体和小分子抑制剂可表现出不同的治疗效果。相关临床试验[22]表明，IL-17A中和抗体苏金单抗(secukinumab)、IL-17A受体的中和抗体brodalumab对CD患者的疗效并不理想，且部分患者发生不良反应，这可能与肠道IL-17A作用较为复杂有关。然而，这些抗体在其他自身免疫性疾病(如银屑病)中具有较好疗效，这可能与IL-17A在不同脏器中的反应差异有关。Vidofludimus是一种新型口服免疫抑制剂，可通过抑制STAT3和NF-κB来下调IL-17A和IL-17F水平，在激素依赖的IBD患者中表现出较好的疗效、安全性和耐受性[23-24]。研究表明IBD的不同临床阶段IL-17A表达差异显著，急性期表达远高于慢性期，提示在IBD急性期采取IL-17A抗体治疗效果可能优于全病程治疗[22]。

IL-22是Th17细胞分泌的细胞因子之一，能通过激活肠上皮细胞的STAT3通路，促进上皮细胞增殖、分化并维持黏膜正常功能。研究[25]发现予结肠炎小鼠重组蛋白IL-22后，肠道炎症症状有所缓解，但目前尚无关于IL-22临床应用的报道。

IL-6和TGF-β共同启动Th17细胞的分化，而TNF-α可促进其分化。目前IL-6和TNF-α的重组单克隆抗体已在临床广泛应用。在动物模型中，重组抗IL-6抗体可通过抑制炎症因子释放、减少炎症细胞聚集以及促进T细胞凋亡，缓解结肠炎症症状。

PF-04236921是人源IL-6的单克隆抗体，一项纳入247例IBD的临床研究[26]显示服用该药的治疗组临床应答率和缓解率均优于安慰剂组，并呈一定的量效关系。抗TNF-α制剂主要通过降低炎症因子(包括Th17细胞相关的IL-17、IL-23、IL-6等)表达、增加Treg细胞数量、促进效应T细胞凋亡等途径，上调Treg细胞与效应T细胞的比值。英夫利西单抗(infliximab)与TNF-α特异性结合后可阻断后者与细胞表面受体结合，从而抑制炎症反应，快速诱导肠道黏膜T细胞凋亡，但该药仅对部分患者有效，可能与IBD分型以及多种炎症细胞因子有关[27]。

Th17细胞可通过自分泌IL-21，激活相关信号通路，促使T 细胞向Th17细胞分化。Fina等[28]证实IL-21受体阻断剂可缓解DSS诱导的小鼠结肠炎，而IL-21中和抗体可减少IBD患者固有层T细胞IL-17的分泌，提示针对IL-21的靶向治疗有望成为IBD治疗的新手段。

IL-23可上调其受体分子表达，促进IL-17A、IL-17F和IL-22产生，并在Th17细胞分化后期维持其表型稳定。IL-23是IL-12家族成员之一，包含p40和p19两个亚基，并与IL-12共用p40亚基。Briakinumab是重组IL-12p40的人源化IgG1γ单克隆抗体，一项纳入246例中-重度CD的临床试验[29]表明briakinumab治疗组患者诱导期和维持期的缓解率和应答率均远高于安慰剂组。优特克单抗(ustekinumab)是IL-12/IL-23 p40亚基的单克隆抗体，研究[30]表明其对中-重度活动性CD患者疗效显著，且在英夫利西单抗治疗后使用疗效更佳。此外，一项临床Ⅱ期试验表明，优特克单抗对TNF-α耐受的CD患者疗效较好，为难治性CD患者的治疗提供了新思路[31]。目前针对IL-23p19抗体的早期临床研究已开展，一项临床Ⅱ期试验显示其对包括CD在内的多种自身免疫性疾病均具有较好疗效[32]。

五、结语

Treg细胞和Th17细胞在维持肠道免疫稳态中发挥重要作用，调控两者平衡是治疗IBD的主要策略之一。然而Treg细胞、Th17细胞及其分泌的细胞因子受宿主和环境因素影响，可在不同条件下发挥多种效应。随着对Treg细胞和Th17细胞生物学功能及其作用机制研究的深入，将为IBD治疗提供新思路。

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