多发性硬化症(MS)是一种由CD4+T细胞介导的,以中枢神经系统白质脱髓鞘炎症改变为主要表现的自身免疫病,迄今为止病因不明,实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)为多发性硬化症的动物模型。起初,研究者普遍认为,白细胞介导素(IL)-12诱导的辅助T细胞1(Th1)是多发性硬化症发生的主要原因。然而,近来一种新型的CD4+效应T细胞,即Th17细胞的发现动摇了Th1细胞在多发性硬化症中的核心地位。研究证实,Th17细胞才是多发性硬化症发病过程中的关键因素,该细胞由T细胞前体经IL-23诱导、转化生长因子(TGF)-β与IL-6协同调控分化而来,可分泌产生IL-17,维甲酸相关孤儿受体γ(ROR-γt)为其特异性转录因子。目前,各类报道从不同方面阐述Th17细胞在多种人类自身免疫性疾病中的重要作用,其中包括多发性硬化症,鉴于此,我们将对Th17细胞与多发性硬化症之间相关性进行综述。
经特异性抗原刺激,初始CD4+T细胞分化为不同的效应T细胞。根据产生细胞因子和生物功能的不同,可分为Th1、Th2及调节性T细胞(Treg)亚群:Th1细胞在清除细胞内感染方面发挥作用;Th2细胞在抗寄生虫等感染中行使功能;Treg细胞具有免疫调节或免疫控制等功能。虽然通过对上述3类T细胞免疫功能的分析,增强了免疫调节网络失衡是多种自身免疫性疾病发生的病理学基础这一认识,但还无法确切解释这些疾病的发病机制。Th17细胞的发现将有助于进一步揭示自身免疫性疾病发生的免疫学机制。
一、Th17细胞的生物学特性
Th17细胞最初被发现于EAE及其他自身免疫性疾病的研究中,在EAE小鼠的中枢神经系统中可检测到大量产生IL-17的CD4+T细胞,将此类细胞转入健康小鼠体内可同样可引发EAE,并且抗IL-17治疗时EAE可部分缓解。清除IL-23的功能可降低EAE小鼠体内IL-17+CD4+T细胞的比例,延缓疾病进程。除特异的产生IL-17,此细胞的另一明显特征是有别于其他Th细胞亚群的分化诱导条件,在分化过程中与其他Th细胞亚群之间存在相互拮抗的关系。因此,Th17细胞这一定义应运而生。此外,在分化过程中,CD4+T细胞表面可获得特异的趋化因子受体(CCR),如Th1细胞为CCR5+CXC趋化因子受体(CXCR)3+。Th17细胞亦表达特异的CCR,但稍显复杂。CCR2+CCR5-的记忆性CD4+T细胞产生大量的IL-17和少量的γ干扰素(IFN-γ),而CCR2+CCR5+细胞产生大量的IFN-γ和少量的IL-17,表明CCR2+CCR5-的记忆性CD4+T细胞属Th17细胞集系。另有研究发现,外周血中Th17细胞表现为CCR4+CCR6+[4,-5]。以上2种不同的Th17细胞群来自不同的炎性环境,期间的相关性有待进一步探讨,在Th17细胞表面上不同的CCR表达模式可以理解为在特异的炎性反应中Th17细胞聚集的基础。
二、Th17细胞的分化与调控
实验证实,在TGF-β和IL-6共同存在的条件下,两者协同可有效地诱导CD4+T细胞向Th17细胞分化。TGF-β基因敲除小鼠中Th17细胞数量减少,而转TGF-β基因小鼠Th17细胞的数量增加。尽管在Th17细胞集系形成中,IL-23不是Th17细胞分化的必需因子,但IL-23在维持Th17细胞的生存和增殖方面至关重要,IL-23基因敲除小鼠体内几乎不存在Th17细胞。此外,IL-21也在Th17细胞的分化中发挥作用。研究同时发现Th17细胞的分化与其他Th细胞会出现拮抗作用:如Th17细胞的分化可随阻断IFN-γ或IL-4信号而得到促进;但当CD4+T细胞在TGF-β单独存在的条件下,可被诱导产生诱导性Treg细胞(iTreg)而非产生Th17细胞,表明了Th17细胞与iTreg细胞间的交互关系。此外,维生素A代谢产物维甲酸也可在其中发挥调控作用。
CD4+T细胞集系的形成受特异性转录因子调控,Th1细胞分化的转录因子为信号转导与转录激活因子(STAT)1、STAT4与特异性Th1淋巴细胞调控转录因子(T-bet);Th2细胞分化的转录因子为STAT6、肌腱膜纤维肉瘤癌基因(c-maf)和GATA结合蛋白(GATA)3。而ROR-γt是Th17细胞集系分化的关键转录因子。在TGF-β和IL-6共同刺激下,ROR-γt缺失的CD4+T细胞无法产生IL-17。在初始CD4+T细胞中,ROR-γt的异位表达可诱导IL-17转录。同时STAT3也是Th17细胞分化的重要转录因子。此外,被视为Th2细胞分化的重要转录因子干扰素调节因子(IRF)4,也参与ROR-γt调节Th17细胞分化过程。在其他相关的信号通路中,IL-2的STAT5通路、IL-27的STAT1信号通路抑制Th17细胞分化。
三、Th17细胞与多发性硬化症的相关性
1.多发性硬化症患者体内Th17细胞异常改变:Th17细胞作为关键性Th细胞亚群引起自身性免疫疾病发生的这一理论建立在对EAE模型的研究上,人类Th17细胞与之相比基本相似,但存在细微差异。人类Th17细胞分化需IL-1β而非TGF-β结合IL-6;IL-23同样发挥维持其生存并促进增殖的重要作用;特异性转录因子ROR-γt 在人类中的同源基因为RORC。研究表明,在多发性硬化症患者中IL-23/Th17轴会发生异常改变:首先,IL-23在多发性硬化症患者单核细胞分化的树突状细胞中的表达水平较健康对照组高;另一方面,与健康对照相比,MS患者脑脊液中IL-17浓度明显增高,IL-17的转录因子RORC在多发性硬化症病灶处也出现高表达;另外,多发性硬化症患者单个核细胞中IL-17mRNA水平表达升高,血清中的IL-17水平也出现上调,因此推测IL-23/Th17轴与多发性硬化症发病可能存在相关性。
2.Th17细胞引发多发性硬化症的可能机制:血脑屏障损伤及继发的渗透性增加与多发性硬化症严重程度相关,而大多数关于多发性硬化症中Th17细胞的研究均存在一个共同点,即Th17细胞在多发性硬化症病损区域形成的早期阶段非常活跃。基于以上两方面原因,研究者提出Th17细胞破坏血脑屏障引发多发性硬化症假说并通过实验给予证实,首先在多发性硬化症病灶区构成血脑屏障的血管内皮细胞上可检测到大量的IL-17受体,Th17细胞可选择性聚集,Th17细胞通过分泌穿孔蛋白、粒酶A及粒酶B,使细胞间紧密连接减少、血脑屏障被破坏、通透性增加、中枢神经系统出现炎性细胞浸润及炎症因子的释放而起病;其次,IL-17和IL-22可提高血脑屏障上皮细胞分泌CC趋化因子配体(CCL)2,为Th17细胞表达特异趋化因子CCR2的配体,借此提高Th17细胞穿过血脑屏障向多发性硬化症病损区迁移的移行能力。
3.Th17细胞与多发性硬化症的治疗:IFN-β是目前有效降低多发性硬化症复发的治疗药物,其确切机制尚未阐明。相关研究表明,CD4+T细胞是IFN-β作用的主要靶细胞,经IFN-β刺激,Th0细胞表面CD25表达上调,Treg细胞数量增高,同时Treg细胞内Bcl-xl蛋白表达升高,其凋亡倾向明显降低。另外,经过IFN-β治疗,IL-17特意转录子下调,其mRNA和蛋白表达水平随之降低,但IFN-β抑制Th17细胞分泌IL-17的治疗作用需Treg细胞同时存在,当从初始CD4+T细胞中去除Treg时,IFN-β介导的IL-17下调作用也随之失效。
尽管IFN-β对于多发性硬化症有一定的治疗效果,然而,Th17细胞在多发性硬化症中的致病作用将为今后的治疗带来新思路,围绕Th17细胞开展了许多有意义的尝试。应用抗IL-23抗体可有效抑制急性、复发性EAE。CCL2-CCR2为EAE发病的重要途径。对于多发性硬化症而言,CCL2在多发性硬化症病损区域上调,IL-17与IL-22可刺激人血脑屏障内皮细胞产生CCL2,因此,Th17细胞上的CCR2可作为治疗多发性硬化症的新靶点;应用抗体中和由Th17细胞分泌的IL-17也可有效的预防疾病的发生,并具一定的治疗作用。
综上所述,通过对Th17细胞研究表明,Th17细胞是真正的导致多发性硬化症的致病细胞,Th17细胞的分化需要TGF-β与IL-6的共同刺激,而IL-23对于维持Th17细胞生存、促进增殖起重要作用,此分化过程受ROR-γt的调控。以Th17细胞作为切入点,重新构建以Th17细胞为基础的多发性硬化症致病理论,并制定以针对性地抑制Th17细胞相关生物学效应为目的的治疗策略将成为今后多发性硬化症的研究方向。(来源:杨丹 张晶 付锦 《辅助T细胞17与多发性硬化的相关性》 中华神经科杂志 2010年5月 第43卷 第5期)