Th17细胞在类风湿关节炎中的作用机制

【关键词】 Th17细胞；白介素17（IL17）；类风湿关节炎

　　类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是以对称性多关节病变为主要表现的慢性自身免疫性疾病。RA病因不明，自身免疫反应和细胞因子被认为在RA发病中具有重要的作用。目前辅助性T细胞(Th)根据产生细胞因子种类的不同分为4个亚群：Th1，Th3，Treg和Th17。Th17细胞是最近发现的一种不同于Th1和Th3的新型CD4+T细胞亚群，以分泌IL17，IL6，TNFα而不分泌IFNγ和IL4为特征［1，2］。
　　
　　本文就Th17/IL17在RA中的作用机制作一综述。

　　1 Th17细胞概述

　　Th17细胞的发现源于对实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)以及对胶原诱导的关节炎(collageninduced arthritis，CIA)的研究。传统上认为，上述两种自身免疫病是由Th1细胞介导的。新近研究发现，清除或中和Th1型细胞因子IFNγ或IL12的功能，并不能预防或减轻EAE和CIA疾病的进程，而中和IL23的功能则延缓了疾病的进程［3］。随后的研究证实IL23的缺失降低了体内IL17+T细胞的比例，并不影响IFNγ+T细胞的含量，认为IL23， IL17+T细胞与自身免疫病密切相关。IL17+ T细胞缺失可以使EAE等自身免疫病的发病受到抑制，认识到EAE的发病因素是IL17+T细胞而不是经典的Th1细胞。现已知IL17+ T细胞与Th1，Th3，Treg细胞分化之间存在相互拮抗的关系，封闭促进Th1及Th3分化的因素(如敲除IL4，IFNγ基因)有利于IL17+T细胞的分化。Th17细胞的分化受许多细胞因子的调控。在小鼠的体外实验模型中，TGFβ和IL6联合作用可以诱导Th17的分化［4］; IL1β和TNFα能够促进TGFβ和IL6诱导的Th17细胞的分化；IL12家族成员IL23能够促进Th17细胞的扩增和维持。但在体外，单独的IL23不能诱导Th17的分化，IL23只能作用于记忆CD4+T细胞，并使其分泌IL17［5］。Th1细胞和Th3细胞产生的细胞因子IFNγ和IL4能抑制多克隆刺激下Th17细胞的分化。目前证实Th17细胞的特异性转录调控因子为RORγt等［6］。Th17细胞分泌的细胞因子除了IL17(IL17A)外，还包括IL17F以及IL21，IL22，IL6，TNFα，因此Th17细胞被认为是一类重要的介导炎症反应的细胞［7，8］。

2 Th细胞的分化方向

　　选择性激活Th1或Th3细胞是许多免疫应答发生的关键所在，而初始T细胞向Th1或Th3分化完全取决于APC产生的细胞因子。初始CD4+T细胞在不同条件下分化为不同的Th亚群：在IL12和IFNγ诱导下分化为Th1细胞；在IL4诱导下分化为Th3细胞；在TGFβ和IL6诱导下分化为Th17细胞；在TGFβ单独诱导下分化为Treg细胞。在T细胞区，抗原提呈细胞（antigen presenting cells，APC）提呈抗原给Th0，同时分泌不同细胞因子，使Th0分化成Th1或Th3进入循环而左右获得性免疫应答的类型。研究表明，APC接受刺激的性质和微环境以及APC的起源是决定初始CD4+T细胞发生Th1或Th3应答的关键因素。IL12是APC的重要产物。IL12与Th表面IL12R结合，使Th0向Th1分化并分泌IFNγ，激活效应细胞的细胞毒及吞噬功能。APC分泌IL12促进T细胞产生IFNγ，而IFNγ反作用于APC促进其产生IL12。该正反馈机制可使机体短时间内就形成强大的细胞免疫应答。IL10能以Th依赖或不依赖两条途径抑制APC分泌IL12，并通过阻碍APC的早期成熟，抑制APC分泌IL12对APC自身的正反馈作用。IL23也由APC分泌，通过高亲和受体IL23R传导信号。IL23R存在于多种免疫细胞表面，如活化/记忆T细胞、NK细胞、树突状细胞、单核细胞、巨噬细胞等。与IL12R相反，IL23R在小鼠记忆CD4+T细胞中高度表达，而在幼稚T细胞中仅低水平表达，已知IL23对记忆性T细胞有选择性作用。在对P19-/-小鼠的研究中证实，IL23并不影响Th1的分化［9］。相反，IL23是诱导Th17细胞扩增和存活的关键因子。Th细胞的分化方向见图1［10］。

　　3 Th17/IL17的功能

　　Th17细胞是不同于Th1和Th3的一种致炎细胞系，Th17的发现开创了Th细胞的新纪元，弥补了Th1/Th3介导效应机制的不足，从而动摇了Th1/Th3模式，之后，Th1/Th3/Th17模式逐渐为人们所认识。目前辅助性T细胞根据产生细胞因子种类的不同分为4个亚群：Th1，Th3，Th17和Treg。Th1主要分泌IL2，IFNγ和TNFα，防御细胞内病原微生物的感染；Th3主要分泌IL4，IL5，IL13，防御寄生虫感染，并参与变态反应。Th1和Th3分别介导细胞免疫和体液免疫应答；Treg主要抑制自身免疫；Th17主要介导防御胞外病原微生物的感染，参与自身免疫和炎症反应。IL17是一种致炎因子，它可以通过诱导其他炎症细胞因子如IL6，TNFα以及趋化因子如MCP1，MIP2等的表达，介导炎症细胞到局部的浸润及组织损伤，通过不同机制发挥致炎作用［11］。IL17刺激炎症局部产生IL6，NO和PGE2，它也能与其他炎症因子（如IL1β，TNFα，IFNγ和CD40配体）相互协同作用上调基因表达和促进局部炎症发展。IL17通过趋化介质IL8、单核细胞趋化蛋白（MCP）-1和生长相关蛋白将中性粒细胞和单核细胞趋化到炎症局部。IL17还促进造血因子生成，如GCSF和GMCSF，促进血管新生。IL17可刺激人滑膜细胞产生GMCSF和PGE2。此外，IL17通过其他细胞因子增强诱导共刺激分子（如ICAM1等）的作用，在固有免疫和适应性免疫之间建立起桥梁［12］。IL17除上述作用，还能诱导软骨产生一氧化氮合酶，刺激产生基质金属蛋白酶（MMP）和抑制基质修复成分如蛋白聚糖和胶原，从而促进细胞外基质的损伤。

　　4 Th17细胞在类风湿关节炎中的作用机制

　　一般认为Th1细胞功能失调可引起严重炎症反应并诱导产生多种自身免疫病。然而， 作为Th1效应分子的IFNγ缺陷鼠或IFNγR缺陷鼠无IFNγ信号，仍可发生自身免疫病，甚至对自身免疫病更易感。这说明除Th1细胞外还有另一种Th细胞亚群参与诱导自身免疫病。新近证实这是一种能特异性产生IL17的Th细胞亚群，被命名为Th17细胞。Th17代表一类不同于Th1或Th3的CD4+Th细胞亚群，具有很强的促炎症作用，并与多种自身免疫病的发生和发展有关［13］。目前Th17/IL17在RA中的作用主要来自动物实验数据。实验证明正常鼠关节内注射IL17引起了类似RA的病理改变，局部过多的IL17明显加重了CIA。IL17阻断剂拮抗缺乏IL1R鼠能完全中断炎症性关节炎的自然病程，而缺乏IL17的鼠不患CIA。IL12p35-/-小鼠对CIA易感，而IL12p40-/-和 IL23p19-/-小鼠对CIA抵抗［14］。RA患者的血清、关节腔滑液以及关节滑膜活检过程中，均发现存在IL17以及IL23p19，而在骨性关节炎中则较少发现［15，16］。RA患者的滑膜液中IL17水平明显提高，RA滑膜培养后能自身分泌IL17。 IL17可以上调软骨细胞及滑膜成纤维细胞基质金属蛋白酶(MMP1/3/13)的表达，增强聚合素酶（aggrecanas， 亦称蛋白聚糖酶）和胶原酶活性，IL17增加关节软骨细胞iNOS表达和NO产量，与TNFα有协同作用。 IL17联合TNFα或IL1β协同增加软骨细胞和成骨细胞PGE2的合成，上调COX2的表达。IL17刺激、活化滑膜细胞及巨噬细胞，增加破骨细胞分化因子基因表达，诱导破骨细胞祖细胞向成熟破骨细胞分化，促进软骨蛋白多糖及胶原降解，抑制软骨细胞蛋白多糖的合成［17］。IL17还可以通过NFκB和PI3K/Akt依赖的途径诱导RA患者关节滑液中的成纤维细胞分泌IL6，IL8和血管内皮生长因子［18］，在RA滑膜成纤维细胞中上调IL23的表达［17］，而成纤维细胞可以使T细胞分泌更多的IL17［15］。此外，还发现IL17在关节腔滑膜中的mRNA表达水平可以预示损伤的程度［19］。

　　总之，由Th17分泌的IL17增强了RA关节的胶原破坏和重新合成，增强了RA骨质以及关节软骨的破坏。然而Yamada等［20］的研究发现RA患者关节滑膜Th17数量不增加，而且与病情活动指数（DAS28）不相关；出人意料的是同一患者的滑膜Th17数量比外周血单核细胞（PBMC）中的明显减少。与之相反，滑膜Th1数量比PBMC要丰富得多，提示RA关节滑膜中Th1而不是Th17占优势。另一个与预期相反的结果是：Brentano等［21］比较了RA和OA的滑液和滑膜组织IL23的表达， 结果IL23p19在RA滑膜表达非常丰富，而不表达于OA；p19最主要表达于滑膜衬里层和侵蚀部位，但是这些部位没有IL23的表达；相对应地，RA滑液和血清可溶性IL23测不出或呈低水平。这些临床研究结果似乎暗示Th17在RA的发病机制中并不占优势。最近有研究表明，IL17受体途径在将急性滑膜炎转变为慢性破坏性关节炎中起了关键作用［22］。目前临床研究与动物实验结果存在不一致，甚至存在矛盾的现象，这对我们进一步理解RA的发病机制提出了新的挑战。Th1与Th17在RA的滑膜炎症中谁占优势？他们之间是相互竞争还是协同的关系？外周血和滑膜组织的Th17数量及IL17在不同病程中表达有何差异？这些问题均有待进一步研究。

　　5 结 语

　　Th17细胞的发现是对Th1/Th3平衡理论的补充和发展。Th17细胞作为一群新发现的CD4+效应T细胞，其生物学特性愈来愈被重视。Th17细胞在免疫调控中的作用规律和与Th1效应细胞的关系等仍有待进一步明确。目前倾向于认为Th17细胞及Th1细胞在发挥效应的过程中存在合作或协同关系。Th17细胞产生迅速，可能在炎症的急性期发挥作用，而Th1细胞则在延长或促进后期组织炎症反应方面发挥主导作用。Th17细胞与RA发病关系密切，以Th17/IL17为靶点的药物治疗将为RA的防治提供新的思路。

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