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免疫细胞的家族成员-Th亚群

发布时间:2020-04-20 08:57 |  点击次数:

 
CD4T细胞是一群高度异质性细胞,自1986年Mosmann等揭开了Th1、Th2亚群的神秘面纱后,其他科学家又陆续发掘了Th3、Treg、Tr1、Tfh、Th17、Th9和Th22等CD4+ 辅助性T(Th)细胞亚群。Th各亚群之间相互协调,共同发挥免疫调节作用,维持机体稳态。Th细胞亚群比例及功能异常,会导致多种免疫系统性疾病及癌症等,因此Th细胞亚群一直是相关领域的研究热点。本文将对不同类型的Th细胞做一阐述,以便研究者更好的了解Th细胞亚群。
 
Th亚群分化图
 

01 Th1/Th2 

1986年Mosmann等[1]发表了一篇开创性文章,描述了CD4+Th细胞群是一个不均一的亚群,根据CD4+Th克隆产生细胞因子类别及其功能的不同,将其分为Th1和Th2两个亚群。
 
Th1细胞分泌IFN-γ, IL-2, TNF-α和LN-α等,介导巨噬细胞活化,杀伤胞内病原体,在细胞免疫中发挥作用。
Th2细胞分泌IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, IL-13, IL-25和IL-31等,介导嗜酸性粒细胞活化,对抗胞外病原体,在体液免疫中发挥作用,其功能是刺激B细胞增殖并产生抗体。
 
Th1和Th2细胞由Th0 (naïve T) 细胞极化而来。IFN-γ和IL-12可分别激活信号传感器STAT-1和STAT-4,诱导Th1极化。T-bet是其特征化转录因子。CD4和CXCR3的共表达是鉴别Th1细胞的表面marker。
 
诱导Th2细胞极化的是IL-4,当其激活STAT-6后,进一步诱导Th2细胞特征性转录因子GATA-3表达,从而促进Th2的极化。转录因子c-MAF通过IL-4依赖机制也可促进Th2的分化。CD4和CCR4的共表达是鉴别Th2细胞的表面marker。
 
Th1-Th2比例平衡共同维持机体稳态,一旦其比例失衡,将导致多种疾病的发生和发展。通常认为Th1及其分泌的细胞因子具有促炎功能;Th2及其分泌的细胞因子具有抑炎功能。在器官移植免疫排斥反应中发现,Th1型的细胞因子增高和Th2型细胞因子降低;而在免疫耐受中,情况刚好相反。在自身免疫性疾病中,Th1诱导发病,加重病情;而Th2阻止发病或减轻病情。在类风湿性关节炎 (RA)、1型糖尿病、莱姆病、多发性硬化 (MS)、慢性甲状腺炎中,Th1细胞比例及分泌的细胞因子占优势,与激活细胞免疫有关;在系统性红斑狼疮 (SLE)、硬皮病以及人类免疫缺陷病毒 (HIV) 感染中,Th2占主导作用。

在抗肿瘤免疫反应中,Th1细胞在对抗肿瘤免疫反应中起非常重要作用;而Th2细胞在促进肿瘤免疫反应中起非常重要作用。进展期肿瘤病人外周血中往往发现IL-2和IFN-γ分泌减少,IL-10分泌增多的情况,表明在肿瘤生长时Th2细胞占优势。现已发现非小细胞肺癌、直肠癌、卵巢癌、绒癌、黑色素瘤、胃癌、骨肉瘤、淋巴瘤、鼻咽癌等多种肿瘤与Th2细胞漂移有密切关系,且与肿瘤的恶性程度呈正相关。

 

02 Th3

 

1994年,Chen等[2]首次在口服抗原的小鼠肠系膜淋巴结中分离的一类分泌TGF-β1的调节性T细胞,该细胞是不同于Th1和Th2细胞的新的Th亚群,即Th3细胞。

Th3细胞在粘膜免疫应答中分化而成,无明确的特异性转录因子,具体分化机制尚不明确,有待进一步研究。CD4和LAP的共表达,CD25和Foxp3不表达可用于鉴别Th3细胞。

 
Th3细胞主要通过分泌TGF-β,在外周免疫耐受中发挥重要作用,在炎症疾病中发挥免疫抑制功能。Oida等[3]在小鼠模型中发现CD25- LAP细胞能够抑制TGF-β依赖性肠炎的发生。此外,Th3细胞在肿瘤的发展过程中起一定的促进作用。Han等[4]研究发现肿瘤微环境中存在的CD4CD25- CD69Foxp3LAP+ 细胞通过分泌TGF-β可抑制T细胞增殖,为探究肿瘤免疫逃逸机制,提供了新思路。
 

03 Treg 

 

1995年Sakaguchi[5]等首次发现小鼠外周血5%-10%的CD4+ T细胞高表达CD25,提出了调节性T细胞的概念。根据Treg细胞的成熟部位不同可以将其分为两类:天然Treg细胞 (nTreg),由胸腺中正常T细胞成熟而来; 诱导Treg细胞 (iTreg),由外周T细胞诱导分化而来。


IL-2和TGF-β可在外周诱导iTreg细胞的分化,特异性转录因子Foxp3在其分化过程中发挥重要作用。通常认为CD4和CD25共表达的细胞为Treg细胞,Treg细胞主要分泌TGF-β和IL-10等,具有免疫抑制和免疫调节功能。在RA患者外周血单核细胞和滑液中发现,TNF-α通过诱导Foxp3去磷酸化,抑制Treg合成导致其数量减少;与健康组相比,SLA患者体内的Treg比率也显著降低;提示Treg数量及功能异常可能是自身免疫病异常发生发展的重要原因。

 
人们对 Treg 细胞在癌症中发挥的作用一直很感兴趣。大量研究发现 Treg 细胞能够抑制效应性T细胞增殖、分泌细胞因子,参与部分肿瘤的免疫逃逸,从而促进肿瘤的发生、发展。如Betts等[6]发现Treg细胞在致癌物诱导的肉瘤小鼠模型中会抑制肿瘤发展过程中的免疫监视;在子宫癌患者体内Treg细胞高表达,并且Treg细胞与子宫癌的发展与侵袭有关。但也有研究发现,Treg具有抑癌作用。Treg细胞能够以IL-10依赖的方式抑制Th17细胞,进而阻止小鼠模型中因慢性炎症引起的肠癌。Treg细胞的存在和密度还与良好的预后有关。有报道称在结肠腺癌中,瘤内具有高表达 Treg细胞的患者的预后较好。Treg细胞与不同癌症的关系较为复杂,有待深入研究。
 

04 Tr1  

1997年,Groux等[7]发现了一类由IL-10诱导产生的新的CD4+T亚群,该亚群能在体内抑制抗原特异性免疫反应并主动下调病理免疫应答,被称之为Tr1细胞。因Tr1细胞不表达Foxp3而区别于经典的Treg。
 

IL-27和IL-21协同作用,激活 STAT1, STAT3和c-MAF,共同促进Tr1细胞的分化。与Tr1细胞分化有关的转录因子还包括AHR、HIF1α、IRF1和BATF,但其特征性转录因子尚未明确。LAG-3, CD49b和CD226的共表达是现在鉴别这类细胞的表面marker。

Tr1细胞主要通过分泌IL-10发挥抑制功能,广泛参与到自身免疫病、移植物排异和肿瘤细胞免疫逃逸等T细胞应答介导的疾病中。Groux等[8]研究发现Tr1细胞能够抑制小鼠炎症性肠炎 (IBD) 疾病的进展。Cobbold等[9]发现在小鼠皮肤移植模型中,体外扩增的Tr1细胞可以防止皮肤移植排斥反应的发生,表明Tr1细胞在器官移植微环境中介导免疫耐受。与其他具有抑制作用的T细胞类似,Bergmann等[10]发现Tr1细胞在头颈部鳞状细胞癌患者外周血中被激活,可能作为免疫抑制的介质,从而促进肿瘤的进展。

 

05 Tfh 

 

2000 年Schaerli等[11]初次在扁桃腺中发现了一类特殊的CD4+T细胞,其定位在淋巴滤泡中,具有辅助 B 细胞活化成熟的功能,被命名为 Tfh 细胞。Tfh可分泌多种细胞因子如IL-21, IL-6和IL-10等。
 

Tfh分化主要由IL-21介导,通过激活STAT3,作用于naïveT细胞,诱导其向Tfh分化。IL-6和IL-27对于IL-21依赖的Tfh的分化发挥重要的调节作用。BCL-6是Tfh细胞分化所必需的特异性转录因子。CD4和CXCR5的共表达是鉴别Tfh细胞的表面marker。
 

Tfh功能缺陷或者亢进都会导致机体免疫状态的紊乱。Tfh过表达会对B细胞产生过强的辅助信号,针对自身抗原反应的B细胞活化,分泌大量针对自身抗原的抗体,从而导致自身抗体介导的自身免疫性疾病。WU等[12]观察了40例SLA病人,发现SLA的发病机制可能与Tfh过表达,IL-21过量分泌,高滴度自身抗体等有关。在RA病人的血循环中,Tfh表达的免疫球蛋白超家族受体CD200大量地增加,提示了Tfh 与RA之间也有着重要的关系。

 
Tfh与恶性淋巴瘤尤其是外周T淋巴瘤 (PTCL) 和实体瘤的发生发展有着紧密的联系。Rodriguez 等[13]发现Tfh 的标记在原发性皮肤CD4+小/中型多形性T细胞淋巴瘤中表达,如 CXCL13, PD-1和 Bcl-6等,并且局部的环绕在皮肤B淋巴母细胞周围。
 

06 Th17  

 

2005年,董晨教授团队[14]和Harrington等[15]同时发现的辅助性Th17细胞,是一种主要分泌细胞因子IL-17的新型Th细胞亚群。
 

TGF-β是人Th17细胞发育所必需的生长因子,然而当仅有TGF-β存在的情况下,naïve T细胞则会极化为Treg细胞。只有TGF-β与IL-6同时存在,IL-6激活STAT3,TGF-β诱导Th17细胞特异性转录因子RORγt表达,naïve T细胞才向Th17极化。CD4和CCR6的共表达是鉴别Th17细胞的表面marker。
 

Th17高表达的IL-17A,可诱导其他炎症细胞因子和趋化因子到达炎症部位,导致组织细胞浸润和组织破坏,进而促进多种疾病的发生。在对实验性变态反应性脑脊髓炎 (EAE) 动物模型的研究中发现,相比Th1细胞,Th17细胞具有更高的致病性。临床研究发现,RA患者、SLE患者和银屑病 (PS) 患者体内均表达高水平IL-17A,而且循环的Th17细胞频率也显著增高,提示IL-17A在多种自身免疫性疾病的发展中起重要作用。
 

虽然Th17细胞在肿瘤微环境中普遍存在,但它们在肿瘤免疫中的作用是有争议的。在小鼠肿瘤模型和人癌症患者中,都曾观察到IL-17或Th17细胞介导的促肿瘤作用,该作用与其诱导产生的细胞因子及其作用相关。Tartour等[16]发现,IL-17 能在体外诱导宫颈癌细胞分泌细胞因子IL-6和IL-8,并促进宫颈癌细胞的体外增殖。IL-17还可通过广泛诱导血管生成因子 (如VEGF, PGE2) 提高肿瘤血管生成的能力。然而,越来越多的证据表明IL-17或Th17细胞能够发挥抗肿瘤免疫作用。有研究表明Th17细胞具有直接清除肿瘤细胞的作用,且该作用依赖于IFN-γ。Martinorozco等[17]发现,Th17细胞能够通过促进肿瘤特异性CD8T细胞活化从而起到间接的抗肿瘤作用。Th17细胞与肿瘤的关系也相当复杂。
 

07 Th9 

 

2008年,Veldhoen等[18]和Dardalhon等[19]先后发表了两篇独立鉴定出分泌IL-9的“Th9”细胞的文章,可能为已有的Th细胞亚群又添新成员。在小鼠中,Th9 细胞主要分泌 IL-9与IL-10。与小鼠不同的是,人类Th9细胞主要分泌IL-9,不分泌 IL-10。
 

Th9细胞可在TGF-β和IL-4存在的条件下由naive T细胞分化而来,也可由TGF-β作用于Th2细胞,由Th2转分化而来。Th9是一个独立的细胞亚群,还是Th2细胞亚群中的一个分支,有待进一步研究。研究发现Th9细胞分化过程受多种转录因子 (GATA3, STAT6和IRF4等) 的调控,但特征性转录因子尚不明确,也无特征性鉴定mark。
 

在哮喘病人、皮炎患者及SLE患者体内均发现了高表达的Th9细胞,表明Th9细胞不仅参与了过敏性疾病及自身免疫病的发生过程,且还可能是相关疾病临床监测的新靶标。

 
Th9细胞在肿瘤发生中的作用具有两面性,一方面Th9细胞可分泌IL-9, IL-21以激活 NK细胞、肥大细胞等免疫细胞活化或促进Th17细胞分化,导致肿瘤细胞凋亡;另一方面IL-9还能抑制肿瘤细胞的凋亡,促进其增殖,同时降低肿瘤细胞对化疗药物的敏感性[20]。
 

08 Th22 

 

Th22细胞是Duhen等[21]和Trifari等[22]在2009年分别报道的一类与皮肤功能相关的,新的Th细胞亚群。Th22主要分泌IL-22, IL-13等细胞因子,表达CCR6, CCR4和CCR10等趋化因子。
 

Th22细胞可由IL-23,IL-6和TNF-α共同诱导naïve T细胞分化而来,芳香烃受体(AHR) 是Th22细胞分化过程中的关键转录因子。

 
Th22细胞在多种炎症性疾病中发挥作用,其功能主要是通过IL-22实现的。IL-22能介导角质细胞增殖和上皮细胞再生,对皮肤表皮的重塑具有重要作用。Ps患者患者血清中IL-22的水平显著高于正常人,且与疾病的严重程度成正相关,提示角化过度,与IL-22的过表达有关。IL-22作为一种促炎因子,还参与了过敏性哮喘、RA和MS等的发病过程。然而有研究发现Th22细胞在IBD和EAE中起保护作用。此外,IL-22还是宿主抵抗病毒的重要因素,能够发挥抗HIV的作用。
 

09 Th亚群分化用抗体及细胞因子 

 
 

10 Th亚群鉴定用抗体及辅助产品  

 
 
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11 参考文献  

 

1. Mosmann, T.R., et al., (1986) Two types of murine helper T cell clone. I. Definition according to profiles of lymphokine activities and secreted proteins. J. Immunol. 136,

2. Chen Y., et al., (1994) Regulatory T cell clones induced by oral tolerance:suppression of autoimmune encephalomyelitis. Science. 265(5176):1237–40. 3. Oida T., et al., (2003) CD4+CD25- T cells that express latency-associated peptide on the surface suppress CD4+CD45RBhigh-induced colitis by a TGF-beta-dependent mechanism. J Immunol. 170(5):2516–22. 4. Han Y., et al., (2009) CD69+ CD4+ CD25- T cells, a new subset of regulatory T cells, suppress T cell proliferation through membrane-bound TGF-beta 1. J Immunol. 182(1):111–20. 5. Sakaguchi S., et al., (1995) Immunologic self-tolerance maintained by activated T cells expressing IL-2 receptor alpha-chains(CD25).Breakdown of a single mechanism of self- tolerance causes various autoimmune diseases[J]. Journal of Immunology, 155( 3) : 1151-1164. 6. Betts G., et al., (2007) The impact of regulatory T cells on carcinogen-induced sarcogenesis[J]. British J Cancer, 96( 12) : 1849-1854. 7. Groux H., et al., (1995) A CD4+ T-cell subset inhibits antigen-specific T-cell responses and prevents colitis. Nature. 389(6652):737–42. 8. Groux H., et al., (1997) A CD41 T-cell subset inhibits antigen-specific T-cell responses and prevents colitis. Nature. 389: 737–742. 9. Cobbold SP., et al., (2003) Regulatory T cells and dendritic cells in transplantation tolerance: molecular markers and mechanisms. Immunol Rev . 196: 109–124. 10. Bergmann C., et al., (2007) Expansion of human T regulatory type 1 cells in the microenvironment of cyclooxygenase 2 overexpressing head and neck squamous cell carcinoma. Cancer Res . 67: 8865–8873. 11. Schaerli P., et al., (2000) Cxc Chemokine Receptor 5 Expression Defines Follicular Homing T Cells with B Cell Helper Function [J]. J Exp Med, 2000, 192(11): 1553-62. 12. Wu HY., et al., (2008) Nasal anti-CD3 antibody ameliorates lupus by inducing an IL-10-secreting CD4+CD25-LAP+regulatory T cell and is associated with down-regulation of IL-17+CD4+ICOS+CXCR5+ follicular helper T cells[J]. Immunol,181( 9) : 6038. 13. Rodriguez Pinilla S M., et al., (2009) Primary cutaneous CD4+ small/medium-sized pleomorphic T-cell lymphoma expresses follicular T-cell markers [J].Am J Surg Pathol, 33(1):81-90. 14. Park H., et al., (2005) Distinct Lineage of CD4 T Cells Regulates Tissue Inflammation by Producing Interleukin 17 Nat Immunol, 6 (11), 1133-41 15. Harrington LE., et al., (2005) Inerleukin 17 pro-ducing CD4+effector T cells develop via a lineage distinct from the T helper type 1 and 2 lineages [J]. Nat Immunol, 6 ( 11): 1123-1132. 16. Tartour E., et al., (1999) Interleukin 17,a T-cell derivedcytokine,promotes tumorigenicity of human cervical tumors in nude mice [J].Cancer Res, 1999, 59(15):3698-3704. 17. Martinorozco N., et al., (2009) T Helper 17 cells promote cytotoxic T tell activation in tumor immunity [J]. Immunity,31(5):787-798. 18. Veldhoen M., et al., (2008) Transforming Growth Factor-Beta 'Reprograms' the Differentiation of T Helper 2 Cells and Promotes an Interleukin 9-producing Subset[J].Nat immunol, 9 (12): 1341- 1346. 19. Dardalhon V., et al., (2008) IL-4 Inhibits TGF-beta-induced Foxp3+ T Cells And, Together With TGF-beta, Generates IL-9+ IL-10+ Foxp3(-) Effector T Cells [J]. Nat Immunol, 9(12): 1347- 1355. 20. Lv X., et al., (2016) Interleukin-9 promotes cell survival and drug resistance in diffuse large B-cell lymphoma [J]. J Exp Clin Cancer Res, 35( 1) : 106. 21. Duhen T., et al., (2009) Production of interleukin 22 but not interleukin 17 by a subset of human skin-homing memory T cells.[J]. Nat Immunol, 10 (8), 857-63 22. Trifari S., et al., (2009) Identification of a Human Helper T Cell Population That Has Abundant Production of Interleukin 22 and Is Distinct From T(H)-17, T(H)1 and T(H)2 Cells.[J]. Nat Immunol, 10 (8), 864-71