Th表達的細(xì)胞因子

1、Th表達的細(xì)胞因子作者:日期:Th2表達的細(xì)胞因子（如IL-4、IL-5、IL-9及IL-13）在其免疫應(yīng)答過程中發(fā)揮重要作用。近 年來,人們對IL-9在Th2型免疫應(yīng)答中作用給與了更多的關(guān)注。過去人們一直認(rèn)為IL-9屬于Th2類細(xì)胞因子，最近，在Nature Immunology上先后登載了兩篇獨立鑒定出 Th9 細(xì)胞（即分泌IL-9的Th細(xì)胞）的文章，可能為已有的 Th細(xì)胞亞群又添新成員。1 IL-9的結(jié)構(gòu)IL-9最初被認(rèn)為是一種 T淋巴細(xì)胞生長因子，人IL-9 mRNA 全長591 bp,小鼠IL-9 mRNA 全 長536bp。人和小鼠的IL-9基因結(jié)構(gòu)類似，均含5個外顯子，其蛋白質(zhì)水

2、平有55%的氨基酸同 源性。IL-9受體（IL-9R）屬共丫鏈的細(xì)胞因子受體家族，由一條特異性的a鏈（IL-9R a ）和一條丫鏈組成1。IL-9與其受體結(jié)合后，可激發(fā)JAK1、JAK3相互磷酸化，進而促使STAT磷酸化， 形成STAT1-STAT3異源二聚體、STAT1同源二聚體和 STAT5同源二聚體并進入細(xì)胞核內(nèi)，啟動一系列相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄表達，發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)作用2。2 IL-9的細(xì)胞來源2.1 Th2細(xì)胞 研究發(fā)現(xiàn)，小鼠Th2細(xì)胞亞群可分泌高水平的IL-9,IL-9的表達水平與 Th2細(xì)胞的擴增程度相關(guān)。Th2細(xì)胞亞群分泌IL-9的水平與IL-4正相關(guān)，阻斷IL-4后,Th2細(xì)胞表達 I

3、L-9的水平下降3。Chang等4報道，體外Th2細(xì)胞亞群共表達IL-4和IL-9,但體內(nèi)實驗尚 未證實Th2細(xì)胞亞群能同時表達IL-4和IL-9。2.2 Th9細(xì)胞 2008年底,Stockinger實驗室和 Kuchroo實驗室同時發(fā)現(xiàn)了一群新的效應(yīng)T細(xì)胞亞群Th9,以分泌細(xì)胞因子IL-9和IL-10為典型特征5,6。Th9細(xì)胞分泌IL-9受IL-25的調(diào)控,Angkasekwinai發(fā)現(xiàn)，小鼠哮喘模型中,IL-25能增強Th9細(xì)胞分泌IL-9,反之，阻斷IL-25 則降低IL-9的表達水平7。Wong8和Beriou9發(fā)現(xiàn)，許多細(xì)胞因子如IL-1 3、IL-6、IL-10、 IL-12、

4、IL-21、IFN- “和IFN- 3在體外能夠促進Th9細(xì)胞的分化。Chang等發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)Th9細(xì)胞分化的轉(zhuǎn)錄因子PU.1能夠促進Th9細(xì)胞分泌IL-94。此外，研究數(shù)據(jù)表明，另一轉(zhuǎn)錄因子 IRF4 （Inteferon regulatory factor 4）也會影響 Th9 細(xì)胞分泌 IL-9 的水平，Staudt等利用 siRNA 干擾Th9細(xì)胞表達IRF4,發(fā)現(xiàn)Th9細(xì)胞中IL-9的合成減少；ChIP結(jié)果顯示，IRF4能直接與Th9 細(xì)胞中IL-9基因的啟動子結(jié)合，促進IL-9基因的轉(zhuǎn)錄10。2.3 Th17細(xì)胞 PMA和Ionomycin共刺激后，小鼠源性Th17細(xì)胞能分泌細(xì)胞因子

5、IL-911。 體外培養(yǎng)條件下產(chǎn)生的小鼠 Th17細(xì)胞能共表達細(xì)胞因子 IL-9和IL-1712。人Th17細(xì)胞在 體外也分泌IL-9。不過Th17細(xì)胞表達IL-9是暫時的，成熟的Th17細(xì)胞表達分泌IL-9的能力 會逐漸下降。研究數(shù)據(jù)進一步顯示 ,IL-23能夠抑制小鼠體內(nèi)IL-9的合成，促進已分化的Th17 細(xì)胞進行再擴增12。2.4 Treg細(xì)胞 Treg細(xì)胞能否分泌IL-9有相反報道。Lu13和Liu報道14,體外純化的天 然的Foxp3+Treg和誘導(dǎo)性Foxp3+Treg細(xì)胞（nTreg和iTreg）以及小鼠同種異體耐受性移植物 中的 Foxp3+Treg 細(xì)胞均表達IL-9。但是

6、，Veldhoen6和Elyaman12卻發(fā)現(xiàn)，體外培養(yǎng)時,Foxp3+Treg細(xì)胞不表達IL-9,健康供者器官中 Foxp3+Treg細(xì)胞也不表達IL-9。Treg細(xì)胞 表達IL-9還受到一些藥物和化學(xué)分子的調(diào)控，例如Hill等發(fā)現(xiàn)，體外實驗中維甲酸能負(fù)調(diào)Treg細(xì)胞表達IL-915。2.5 肥大細(xì)胞肥大細(xì)胞是分泌IL-9的主要細(xì)胞類型，已為人們所熟知。它通過自分泌IL-9的方式促進細(xì)胞表面的IgE發(fā)生交聯(lián)，啟動下游信號，引起肥大細(xì)胞脫顆粒并迅速釋放組胺和 IL-1 3等介質(zhì)，形成正反饋并進一步促進IL-9的分泌，進而促進免疫應(yīng)答中肥大細(xì)胞的生長和增殖16。2.6 NKT細(xì)胞研究表明na v

7、e小鼠的NKT細(xì)胞，在體外IL-2的刺激下能分泌IL-9;分泌IL-9的NKT細(xì)胞還能進一步分泌 IL-4、IL-5和IL-1317 。NKT細(xì)胞分泌的IL-9能促進氣道炎 癥的發(fā)生與發(fā)展，小鼠哮喘模型中，CD1d缺陷的NKT細(xì)胞表達IL-9的能力降低，致使肺部肥 大細(xì)胞的募集減少18。NKT細(xì)胞轉(zhuǎn)化為鼻型 NKT淋巴瘤細(xì)胞后也會產(chǎn)生 IL-9,能夠維持細(xì) 胞的存活與生長。在淋巴瘤組織切片中發(fā)現(xiàn)了大量分泌IL-9的NKT淋巴瘤細(xì)胞浸潤，說明IL-9可能促進疾病的發(fā)展19。IL-9的免疫生物學(xué)功能現(xiàn)在看來,IL-9的免疫生物學(xué)功能有雙向性，即它既能促進一些疾病的發(fā)生發(fā)展，又能抑制一些疾病的發(fā)展。

8、目前研究認(rèn)為，在超敏反應(yīng)和自身免疫病中，IL-9是一種 致病因子；而在寄生蟲感染和皮膚移植中,IL-9能促進機體清除病原體以及移植物免疫耐受的 形成。3目前人們普遍認(rèn)為,IL-9主要通過肥大細(xì)胞發(fā)揮效應(yīng)，最新實驗顯示,T淋巴細(xì)胞和抗原提 呈細(xì)胞也是IL-9的效應(yīng)靶細(xì)胞。3.1 肥大細(xì)胞肥大細(xì)胞是IL-9的主要效應(yīng)細(xì)胞，現(xiàn)已明確IL-9對肥大細(xì)胞的免疫生物學(xué)作用具有時效性。IL-9缺陷的小鼠，其體內(nèi)基礎(chǔ)肥大細(xì)胞數(shù)目正常，但在腸線蟲感染和EAE模型中無法招募和擴增肥大細(xì)胞11,20,說明前體肥大細(xì)胞的生長不需要IL-9的存在,IL-9只在感染時促進肥大細(xì)胞的募集和增殖。鼠中風(fēng)或腸內(nèi)感染時,IL-9

9、能夠誘導(dǎo)肥大細(xì)胞分泌TGF-3,作用于神經(jīng)元細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞，促進炎癥反應(yīng)21,22。需要強調(diào)的是，IL-9并不能直接促進肺部及腸道嗜酸性粒細(xì)胞的聚集和粘液的分泌，實際上，細(xì)胞因子IL-9是通過促進肥大細(xì)胞表面IgE的交聯(lián)，使IL-5和IL-13的分泌增加，進而促進嗜酸性粒細(xì)胞的聚集以及粘液的分泌 23。3.2 T細(xì)胞亞群 Th17細(xì)胞能通過自分泌IL-9的方式促進細(xì)胞的生長增殖 12;IL-9Ra缺 陷小鼠感染EAE后淇病灶部位Th17細(xì)胞減少11；實驗證明，IL-9雖不能促進Treg細(xì)胞生長 和增殖，卻能在體外增強 Foxp3+nTreg細(xì)胞對CD4+效應(yīng)T細(xì)胞的免疫抑制作用12。3.3

10、抗原提呈細(xì)胞Pilette等發(fā)現(xiàn)，專職APC是IL-9的效應(yīng)細(xì)胞，IL-9能夠促進脂多糖誘導(dǎo)激活的巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞分泌TGF- 3，抑制巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞的突發(fā)性氧化作用，降低TNF- “的表達。Wu等24發(fā)現(xiàn),IL-9能抑制APC誘導(dǎo)的Th1型免疫應(yīng)答，經(jīng)結(jié)核分枝桿菌提 取物處理的外周血單個核細(xì)胞加入IL-9后,IL-12和IFN- 丫的表達下降加入IL-9的封閉抗體,IL-12的表達增加4.1 超敏反應(yīng)以前人們一直認(rèn)為肺部超敏反應(yīng)由Th2細(xì)胞主導(dǎo)。最新實驗證明，肺部超敏反應(yīng)并非僅由Th2細(xì)胞介導(dǎo)，Th9細(xì)胞和NKT細(xì)胞也參與了此類疾病的發(fā)生發(fā)展。Th9細(xì)胞源性的IL-9能夠促進肥大細(xì)胞的

11、增殖并釋放IL-13,IL-13能夠進一步促進肺部粘液的分泌并引起氣道高反應(yīng)性；PU.1缺陷或PU.1和IL-25均缺限的小鼠氣道炎癥減輕4,7。NKT細(xì)胞源性的IL-9能夠介導(dǎo)肥大細(xì)胞進入肺部病灶。食物過敏時，Th2或Th9分泌的IL-9也會引起肥大細(xì)胞的增殖，并間接增強腸道的炎性浸潤25。4.2 自身免疫性疾病 小鼠EAE模型（實驗性自身免疫性腦脊髓炎模型）中,Th9和Th17細(xì)胞均能分泌IL-9 o特異性阻斷IL-9后,疾病進展減慢11,26。雖然Elyaman稱,IL-9能夠抑制 小鼠的炎癥反應(yīng)，但大多數(shù)免疫學(xué)家的實驗表明，在EAE及其它自身免疫病中,IL-9具有促炎作用。例如,過繼轉(zhuǎn)

12、移抗原誘導(dǎo)的Th9細(xì)胞能夠促進 EAE的炎癥反應(yīng)27;小鼠口服免疫耐受劑后，IL-9的水平降低，EAE的炎癥得到緩解28;此外，I型糖尿病患者血液中IL-9+Th17細(xì)胞 的數(shù)量增加9。4.3 寄生蟲感染腸道寄生蟲感染時,IL-9促進肥大細(xì)胞釋放趨化因子和炎性介質(zhì)，募集嗜酸性粒細(xì)胞，促進腺體細(xì)胞分泌粘液，加劇腸道浸潤，增強平滑肌的收縮，促進腸道寄生蟲的排 出29。鼠鞭蟲感染時，細(xì)胞因子IL-9促進寄生蟲排出腸腔，并有利于在局部組織形成肉芽腫包裹蟲卵。肺部寄生蟲（如曼森血吸蟲）感染時，IL-9缺陷小鼠肺部粘液的分泌量以及肥大細(xì)胞 的募集會顯著減少，而肉芽腫的形成不受影響20。4.4 皮膚移植耐受

13、 皮膚移植時，IL-9能夠加強移植物中 Foxp3+Treg細(xì)胞的免疫抑制作用 抑制宿主對移植皮膚的進行性免疫應(yīng)答反應(yīng)。Foxp+Treg細(xì)胞是分泌IL-9的主要細(xì)胞類型。IL-9通過肥大細(xì)胞的募集和脫顆粒來介導(dǎo)移植耐受30。IL 29的生物學(xué)功能IL29可作用于不同的炎癥細(xì)胞和組織細(xì)胞，產(chǎn)生不同的生物學(xué)效應(yīng)。IL29既是一種T細(xì)胞生長因子，又可直接作用于 B細(xì)胞（可能為B1亞群），在Ig合成的調(diào)控中發(fā)揮重要的作用:它可通過抑制嗜酸性粒細(xì)胞的凋亡和促進IL25介導(dǎo)的嗜酸性粒細(xì)胞前體的成熟來增加組織中的嗜酸性粒細(xì)胞10 ;另外，IL29能增加肥大細(xì)胞表面 Fc e R I a的表達和產(chǎn)生炎癥介質(zhì)

14、 的量，使得肥大細(xì)胞對變應(yīng)原作出反應(yīng)11 ；除此之外,IL29還可誘導(dǎo)哮喘病人的中性粒細(xì)胞產(chǎn)生和釋放IL28 12 ,參與中性粒細(xì)胞引起的炎癥反應(yīng)。對于組織細(xì)胞而言,IL29刺激上皮細(xì)胞而導(dǎo)致嗜酸性粒細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的浸潤13 ,誘導(dǎo)上皮細(xì)胞表達產(chǎn)生粘蛋白在炎癥的發(fā)生中有一定的作用14 ;同時，IL29還可作用于平滑肌細(xì)胞，通過促進嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子的釋放來增加平滑肌細(xì)胞招募嗜酸性粒細(xì)胞的數(shù)量，通過促進IL28的釋放來招募更多的中性粒細(xì)胞，從而在炎癥的發(fā)生發(fā)展中起了重要的作用15 。IL 29與疾病的關(guān)系（1）寄生蟲感染:IL29在對抗寄生蟲感染中起著重要的作用。有研究指出，IL29可增強機

15、體對抗鼠鞭蟲感染的抵抗力。在這項研究中,IL29在免疫應(yīng)答初期就表達產(chǎn)生，IL29的增高使得腸內(nèi)肥大細(xì)胞增生，IgE、IgG1量的升高，并促進鞭蟲從腸內(nèi)排除。另外，大量研 究結(jié)果顯示，對于不同種類的腸道線蟲的感染,IL29的重要性及其貢獻程度是不一樣的。但目前對于IL29具體的作用機制尚不十分清楚，仍需進一步探討。（2）哮喘：大量研究表明，IL29和支氣管哮喘有關(guān)6 。在哮喘病人體內(nèi)，IL29作用于炎癥細(xì)胞和組織細(xì)胞 使淋巴細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞的量增多，提高了 IgE的分泌量，增強了肥大細(xì)胞對變應(yīng)原的反應(yīng)，誘導(dǎo)粘蛋白的表達，并促進炎癥細(xì)胞分泌一些細(xì)胞因子參與炎癥反 應(yīng)。隨著研究的進一步

16、發(fā)展，還認(rèn)為IL29在AHR和哮喘表型中起了重要的作用，甚至認(rèn)為IL29可作為哮喘活動期的標(biāo)志。鑒于 IL29在變應(yīng)性炎癥中的作用，通過阻斷IL29 可能會成為治療變應(yīng)性疾病的一種途徑。4 CD4+ Th細(xì)胞新亞群：Th9細(xì)胞最新研究發(fā)現(xiàn),IL29主要是由一群新的 CD4 + Th細(xì)胞所 分泌的，由于此群細(xì)胞不同于 Th1、Th2、Th17和Treg細(xì)胞,有學(xué)者稱之為 Th9細(xì)胞3（圖 1）。下面就該群細(xì)胞的誘導(dǎo)分化及免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)進行闡述。thtIMFAJ圖1 CD4+ T細(xì)胞亞群及分化示意圖4. 1 Th9細(xì)胞的誘導(dǎo)產(chǎn)生和分化Th9細(xì)胞是一種新型的 CD4 +效應(yīng)T細(xì)胞，那么如何誘導(dǎo)其產(chǎn)生和

17、分化呢？據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，Th9細(xì)胞可由IL24聯(lián)合TGF 3刺激CD4 +初始T細(xì)胞而產(chǎn) 生，也可由TGF3作用于Th2細(xì)胞，由Th2轉(zhuǎn)分化而來3 。研究者發(fā)現(xiàn),加入抗CD3、 抗CD28 mAb后，CD4 +初始T細(xì)胞在IL24和TGF 3存在的條件下，可“優(yōu)先”出現(xiàn)一群產(chǎn) IL29的T細(xì)胞，若在此誘導(dǎo)條彳下再加入IL29,可使IL29mRNA的表達量進一步升高，這表明了 IL29自分泌正反饋機制的存在。進一步研究發(fā)現(xiàn)，將CD4 +初始T細(xì)胞分別置于Th1、Th2、Th17或iTreg細(xì)胞的誘導(dǎo)條件下培養(yǎng)，并沒有IL29的產(chǎn)生，而在Th9細(xì)胞誘導(dǎo) 條件下（即IL24 + TGF 3 ） , IL

18、29的產(chǎn)生明顯上升，盡管有一小部分細(xì)胞表達FoxP3、IL24或IL217，但是沒有IL29和這些標(biāo)志的雙陽性細(xì)胞。另外 ，這群分泌IL29的細(xì)胞群體不表達已 知的T細(xì)胞亞群分化發(fā)育所需的轉(zhuǎn)錄因子，包才T2bet、GATA23、Foxp3以及ROR 丫 t。這些研究結(jié)果均說明了這群產(chǎn)IL29的T細(xì)胞是不同于其他 Th細(xì)胞亞群的，可能為一群新的Th細(xì)胞亞群。為了證明這群分泌IL29的Th細(xì)胞的產(chǎn)生依賴 TGF 3和IL24,研究者采用分離自缺失 TGF 3 RH小鼠（CD4dn TGF 3 Rn”小鼠）和STAT6 - / -小鼠的CD4 +初始T細(xì) 胞，分別在IL24聯(lián)合TGF 3的誘導(dǎo)條件下

19、培養(yǎng)，均不能產(chǎn)生IL29,這就進一步說明了這群分 泌IL29的Th細(xì)胞的產(chǎn)生依賴 TGF 3和IL24。這是由于 CD4dn TGF 3 RD小鼠和 STAT6 - / - 小鼠分別失去了對 TGF 3和IL24的反應(yīng)性。盡管上述這些資料顯示可能存在著這樣一群Th9細(xì)胞亞群，但是至今仍未鑒定出能夠促進CD4 +初始T細(xì)胞分化為這一亞群的特有的轉(zhuǎn)錄因子。所以這種想法目前還只是一種推測。除了上述這種觀點，研究者進一步研究發(fā)現(xiàn)TGF3可使Th2細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為 Th9細(xì)胞。他們將攜帶IL242GFP報告基因小鼠的 CD4 +初始T 細(xì)胞在Th2誘導(dǎo)條件下培養(yǎng)，根據(jù)IL24和GATA23分選出Th2后，發(fā)

20、現(xiàn)這些Th2表達IL25, IL210,IL213,但不表達IL29。再將這些 Th細(xì)胞分別于Th1誘導(dǎo)條件（IL212）、Th2誘導(dǎo)條 件（IL24 +抗TGF 3 ）和Th9誘導(dǎo)條件下（TGF 3 ）培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，Th2在Th1誘導(dǎo)條件下并未轉(zhuǎn) 化為Th1,這群細(xì)胞仍表達IL24和GATA23,幾乎沒有T2bet。而Th2在TGF 3培養(yǎng)條件下， Th2的細(xì)胞因子（IL24, IL25, IL213 ） 和GATA23的表達缺失，取而代之的是IL29的表達上 升。從而說明了 TGF3可使Th2細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為Th9細(xì)胞。而唯一和Th2有關(guān)的細(xì)胞因子且 繼續(xù)表達的是IL210,但IL210不是Th

21、2所特有的，在特定的條件下，Th1和Th17細(xì)胞亦可 表達16 。IL210被認(rèn)為可以促進IL29的產(chǎn)生，但是封閉IL210R并未對IL29的表達產(chǎn)生 負(fù)面的影響。一般認(rèn)為GATA23參與IL210的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，但在Th9細(xì)胞中并未測及 GATA23, 所以不管Th9細(xì)胞是從初始 T細(xì)胞分化而來，還是從Th2轉(zhuǎn)分化而來，我們并不清楚是否在 其中某一階段需要 GATA23的參與3 。而有人認(rèn)為，Th9細(xì)胞雖然產(chǎn)生IL210,但未見 GATA23,可能是由于 TGF2 3的存在抵抗了 GATA23的產(chǎn)生4 。4. 2 Th9細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)目前研究表明，Th9細(xì)胞可能在抗寄生蟲免疫和過敏性疾病中起著重要的作用。其發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用的主要效應(yīng)因子是IL29。在對抗腸道寄生蟲的免疫中，Th9細(xì)胞通過分泌IL29,使得腸內(nèi)肥大細(xì)胞增殖，IgE、IgG1量的升高,刺激腸道肌肉 的收縮，從而促進蠕蟲從腸內(nèi)排除。而對于過