Th表達的細胞因子

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

2、平有55%的氨基酸同 源性。IL-9受體（IL-9R）屬共丫鏈的細胞因子受體家族，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胞核內，啟動一系列相關基因轉錄表達，發(fā)揮相應的生物學作用2。2 IL-9的細胞來源2.1 Th2細胞 研究發(fā)現，小鼠Th2細胞亞群可分泌高水平的IL-9,IL-9的表達水平與 Th2細胞的擴增程度相關。Th2細胞亞群分泌IL-9的水平與IL-4正相關，阻斷IL-4后,Th2細胞表達 I

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

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

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

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

7、e小鼠的NKT細胞，在體外IL-2的刺激下能分泌IL-9;分泌IL-9的NKT細胞還能進一步分泌 IL-4、IL-5和IL-1317 。NKT細胞分泌的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細胞表達IL-9的能力降低，致使肺部肥 大細胞的募集減少18。NKT細胞轉化為鼻型 NKT淋巴瘤細胞后也會產生 IL-9,能夠維持細 胞的存活與生長。在淋巴瘤組織切片中發(fā)現了大量分泌IL-9的NKT淋巴瘤細胞浸潤，說明IL-9可能促進疾病的發(fā)展19。IL-9的免疫生物學功能現在看來,IL-9的免疫生物學功能有雙向性，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、目前研究認為，在超敏反應和自身免疫病中，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目前人們普遍認為,IL-9主要通過肥大細胞發(fā)揮效應，最新實驗顯示,T淋巴細胞和抗原提 呈細胞也是IL-9的效應靶細胞。3.1 肥大細胞肥大細胞是IL-9的主要效應細胞，現已明確IL-9對肥大細胞的免疫生物學作用具有時效性。IL-9缺陷的小鼠，其體內基礎肥大細胞數目正常，但在腸線蟲感染和EAE模型中無法招募和擴增肥大細胞11,20,說明前體肥大細胞的生長不需要IL-9的存在,IL-9只在感染時促進肥大細胞的募集和增殖。鼠中風或腸內感染時,IL-9

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

10、抗原提呈細胞Pilette等發(fā)現，專職APC是IL-9的效應細胞，IL-9能夠促進脂多糖誘導激活的巨噬細胞和單核細胞分泌TGF- 3，抑制巨噬細胞和單核細胞的突發(fā)性氧化作用，降低TNF- “的表達。Wu等24發(fā)現,IL-9能抑制APC誘導的Th1型免疫應答，經結核分枝桿菌提 取物處理的外周血單個核細胞加入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 超敏反應以前人們一直認為肺部超敏反應由Th2細胞主導。最新實驗證明，肺部超敏反應并非僅由Th2細胞介導，Th9細胞和NKT細胞也參與了此類疾病的發(fā)生發(fā)展。Th9細胞源性的IL-9能夠促進肥大細胞的

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細胞源性的IL-9能夠介導肥大細胞進入肺部病灶。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，但大多數免疫學家的實驗表明，在EAE及其它自身免疫病中,IL-9具有促炎作用。例如,過繼轉

12、移抗原誘導的Th9細胞能夠促進 EAE的炎癥反應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細胞 的數量增加9。4.3 寄生蟲感染腸道寄生蟲感染時,IL-9促進肥大細胞釋放趨化因子和炎性介質，募集嗜酸性粒細胞，促進腺體細胞分泌粘液，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細胞的免疫抑制作用 抑制宿主對移植皮膚的進行性免疫應答反應。Foxp+Treg細胞是分泌IL-9的主要細胞類型。IL-9通過肥大細胞的募集和脫顆粒來介導移植耐受30。IL 29的生物學功能IL29可作用于不同的炎癥細胞和組織細胞，產生不同的生物學效應。IL29既是一種T細胞生長因子，又可直接作用于 B細胞（可能為B1亞群），在Ig合成的調控中發(fā)揮重要的作用:它可通過抑制嗜酸性粒細胞的凋亡和促進IL25介導的嗜酸性粒細胞前體的成熟來增加組織中的嗜酸性粒細胞10 ;另外，IL29能增加肥大細胞表面 Fc e R I a的表達和產生炎癥介質

14、 的量，使得肥大細胞對變應原作出反應11 ；除此之外,IL29還可誘導哮喘病人的中性粒細胞產生和釋放IL28 12 ,參與中性粒細胞引起的炎癥反應。對于組織細胞而言,IL29刺激上皮細胞而導致嗜酸性粒細胞和T淋巴細胞的浸潤13 ,誘導上皮細胞表達產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胞，通過促進嗜酸性粒細胞趨化因子的釋放來增加平滑肌細胞招募嗜酸性粒細胞的數量，通過促進IL28的釋放來招募更多的中性粒細胞，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在免疫應答初期就表達產生，IL29的增高使得腸內肥大細胞增生，IgE、IgG1量的升高，并促進鞭蟲從腸內排除。另外，大量研 究結果顯示，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6 。在哮喘病人體內，IL29作用于炎癥細胞和組織細胞 使淋巴細胞、嗜酸性粒細胞、肥大細胞的量增多，提高了 IgE的分泌量，增強了肥大細胞對變應原的反應，誘導粘蛋白的表達，并促進炎癥細胞分泌一些細胞因子參與炎癥反 應。隨著研究的進一步

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

17、分化呢？據研究發(fā)現，Th9細胞可由IL24聯合TGF 3刺激CD4 +初始T細胞而產 生，也可由TGF3作用于Th2細胞，由Th2轉分化而來3 。研究者發(fā)現,加入抗CD3、 抗CD28 mAb后，CD4 +初始T細胞在IL24和TGF 3存在的條件下，可“優(yōu)先”出現一群產 IL29的T細胞，若在此誘導條彳下再加入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，將CD4 +初始T細胞分別置于Th1、Th2、Th17或iTreg細胞的誘導條件下培養(yǎng)，并沒有IL29的產生，而在Th9細胞誘導 條件下（即IL24 + TGF 3 ） , IL

18、29的產生明顯上升，盡管有一小部分細胞表達FoxP3、IL24或IL217，但是沒有IL29和這些標志的雙陽性細胞。另外 ，這群分泌IL29的細胞群體不表達已 知的T細胞亞群分化發(fā)育所需的轉錄因子，包才T2bet、GATA23、Foxp3以及ROR 丫 t。這些研究結果均說明了這群產IL29的T細胞是不同于其他 Th細胞亞群的，可能為一群新的Th細胞亞群。為了證明這群分泌IL29的Th細胞的產生依賴 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 胞，分別在IL24聯合TGF 3的誘導條件下

19、培養(yǎng)，均不能產生IL29,這就進一步說明了這群分 泌IL29的Th細胞的產生依賴 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的反應性。盡管上述這些資料顯示可能存在著這樣一群Th9細胞亞群，但是至今仍未鑒定出能夠促進CD4 +初始T細胞分化為這一亞群的特有的轉錄因子。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TGF3可使Th2細胞轉分化為 Th9細胞。他們將攜帶IL242GFP報告基因小鼠的 CD4 +初始T 細胞在Th2誘導條件下培養(yǎng)，根據IL24和GATA23分選出Th2后，發(fā)

20、現這些Th2表達IL25, IL210,IL213,但不表達IL29。再將這些 Th細胞分別于Th1誘導條件（IL212）、Th2誘導條 件（IL24 +抗TGF 3 ）和Th9誘導條件下（TGF 3 ）培養(yǎng)后發(fā)現，Th2在Th1誘導條件下并未轉 化為Th1,這群細胞仍表達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細胞轉分化為Th9細胞。而唯一和Th2有關的細胞因子且 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細胞亦可 表達16 。IL210被認為可以促進IL29的產生，但是封閉IL210R并未對IL29的表達產生 負面的影響。一般認為GATA23參與IL210的轉錄調節(jié)，但在Th9細胞中并未測及 GATA23, 所以不管Th9細胞是從初始 T細胞分化而來，還是從Th2轉分化而來，我們并不清楚是否在 其中某一階段需要 GATA23的參與3 。而有人認為，Th9細胞雖然產生IL210,但未見 GATA23,可能是由于 TGF2 3的存在抵抗了 GATA23的產生4 。4. 2 Th9細胞的免疫調節(jié)效應目前研究表明，Th9細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)揮免疫調節(jié)作用的主要效應因子是IL29。在對抗腸道寄生蟲的免疫中，Th9細胞通過分泌IL29,使得腸內肥大細胞增殖，IgE、IgG1量的升高,刺激腸道肌肉 的收縮，從而促進蠕蟲從腸內排除。而對于過