马 静 陈达凡 宛新建

上海交通大学附属第一人民医院消化科(200080)

Th17细胞在炎症性肠病发病中的作用*

马 静 陈达凡#宛新建

上海交通大学附属第一人民医院消化科(200080)

炎症性肠病(IBD)是一类慢性炎症性消化道疾病，包括克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)。IBD的病因和发病机制尚未完全明确，其中免疫功能紊乱在IBD发病中占据关键地位。Th17细胞是能特异性产生IL-17的CD4+T细胞，近年研究证实其在IBD异常免疫反应中发挥重要作用。本文就Th17细胞在IBD发病中的作用作一综述。

炎症性肠病； Crohn病； 结肠炎,溃疡性； Th17细胞； 白细胞介素17

炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)是一种病因和发病机制尚未完全明确的慢性炎症性消化道疾病，包括克罗恩病(Crohn’s disease,CD)和溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)。一般认为其发病机制是环境因素作用于遗传易感者后，机体在肠道菌群参与下启动异常免疫反应，导致肠黏膜屏障受损、炎性细胞浸润等病理改变，其中免疫功能紊乱在IBD发病机制中占有重要地位。活化的CD4+T细胞是介导肠黏膜异常免疫及其后续炎症的主要效应细胞。Th17细胞是能特异性产生白细胞介素(IL)-17的CD4+T细胞，近年研究已证实其在IBD异常免疫反应中发挥重要作用[1-2]。本文就Th17细胞在IBD发病中的作用作一综述。

一、Th17细胞概述

人体T细胞来源于胸腺，根据表型不同可分为CD4+和CD8+细胞两大亚群，根据免疫应答功能不同可分为Th细胞、细胞毒性T细胞(CTL细胞)和调节性T细胞(Treg细胞)。受到抗原刺激后，抗原呈递细胞(antigen-presenting cell,APC)及其分泌的细胞因子可诱导初始CD4+T细胞分化为Th1、Th2、Th17等细胞。其中，IL-6、转化生长因子(TGF)-β、IL-21、IL-1β和IL-23等细胞因子作用于相应的初始CD4+T细胞受体，通过上调Th17细胞增殖、分化过程中的关键转录因子(如STAT3、RORγt等)表达，共同促进初始CD4+T细胞分化为Th17细胞[3]。

Th17细胞可表达趋化因子受体6(CCR6)，并在CCR6配体CCL20作用下迁移至特定肠道组织靶点，通过分泌IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22等细胞因子发挥功能[4]。机体正常状态下，Th17细胞及其分泌的细胞因子在抵御体外病原体感染以及维持肠道免疫稳态中发挥重要作用；Th17细胞调节功能紊乱时，可诱导机体发生异常免疫反应，介导包括IBD在内的多种自身免疫性疾病的发生。

肠黏膜Th17细胞存在不同亚群，与Th1细胞、Treg细胞在功能上具有一定重叠性，这可能与肠道局部微环境以及细胞因子浸润等因素有关。研究[5]发现IBD患者肠黏膜Th17细胞可同时分泌IL-17以及Th1细胞的标记性细胞因子IFN-γ，或同时表达Treg细胞的特征性转录因子Foxp3。Th17细胞的这一特性可能在维持机体内环境稳态中发挥重要作用，但也为其靶向治疗的研究增加了难度。临床试验[6-7]已证实抗IL-17抗体可有效缓解银屑病(psoriasis)、类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)等多种疾病，但其用于治疗CD却无疗效。

二、Th17细胞分泌的细胞因子在IBD发病中的作用

1.IL-17与IBD：IL-17作为Th17细胞分泌的主要效应分子，可作用于其受体IL-17RA/IL-17RC，通过肿瘤坏死因子受体相关蛋白6(TRAF6)依赖途径促进NF-κB、MAPK信号通路激活，也可通过TRAF6非依赖途径维持不同mRNA分子稳定[8]。

IL-17异常表达在IBD发病中具有重要作用。S'lebioda等[9]发现IBD患者病变肠黏膜IL-17 mRNA水平明显上调；Gong等[10]发现UC患者外周血Th17细胞数量和IL-17表达均上升，且与疾病活动度相关，同时Treg细胞数量和TGF-β表达均下调，提示Th17/Treg免疫平衡在IBD发生、发展中具有重要意义。

IL-17可通过多种途径发挥促炎作用。IL-17可单独或与肿瘤坏死因子(TNF)-α协同作用于肠黏膜上皮细胞(intestinal epithelial cell,IEC)、上皮下成肌纤维细胞(subepithelial myofibroblast,SEMF)和中性粒细胞等，促进这些细胞分泌炎症介质、趋化因子和蛋白酶等多种效应分子，如TNF-α、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、IL-6、CXCL8、诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)和基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)等，诱发炎症级联反应，促进中性粒细胞募集、激活并迁移至靶组织，引起肠黏膜损伤。Friedrich等[11]的研究发现IL-17与TNF-α可协同激活NF-κB、ERK1/2、p38等信号通路，诱导肠神经内分泌细胞和杯状细胞分泌IL-17C，促进IEC表达Th17细胞趋化因子CCL20，提示肠神经内分泌系统与Th17细胞相关信号通路间存在交互作用，共同参与IBD发病。IL-17的促炎作用在动物结肠炎模型中得到进一步验证。王坤等[12]发现，三硝基苯磺酸(2，4，6-trinitrobenzene sulfonic acid,TNBS)诱导的结肠炎小鼠血清和肠黏膜中IL-17和钙卫蛋白表达均上调；IL-17RA敲除小鼠不易形成急性肠黏膜损伤[13]；IL-17敲除或抗IL-17抗体腹腔注射亦可缓解TNBS诱导的小鼠结肠炎症[14]。

IL-17在IBD发病中亦可发挥抑制炎症作用。多项动物结肠炎模型研究发现，通过抑制IL-17功能可诱发严重结肠炎[13,15]。然而应用抗IL-17A抗体(secukinumab)[7]和抗IL-17RA抗体(AMG 827)[16]治疗CD患者的临床试验因缺乏疗效甚至加重病情而终止。故IL-17在IBD发病中的作用仍有待进一步研究加以证实。

IL-17可通过多种途径抑制炎症：①IL-17可促进IEC增殖并分泌多种抗菌肽，加速肠黏膜损伤愈合，从而增强肠道屏障功能[17]。②IL-17可促进肠道IgA分泌，并可通过NF-κB、PI3K信号通路诱导IEC中多聚Ig受体(polymeric Ig receptor,pIgR)表达[18]。pIgR位于IEC基底面，是分泌型免疫球蛋白A(sIgA)跨上皮运输过程中的限速蛋白，其表达增加可促进sIgA分泌至肠腔发挥抗菌的作用。③IL-17可通过直接作用于其他效应T细胞亚群，发挥免疫调节作用。O’Connor 等[15]在T细胞诱导的小鼠结肠炎模型中发现，IL-17与Th1细胞表面受体结合后，可抑制Th1细胞分泌IL-23R、IFN-γ、IL-12Rβ2等促炎因子，进而抑制Th1细胞免疫功能。④IL-17可通过下调非典型M2型巨噬细胞亚群数量，发挥抑制肠道炎症作用。Nishikawa等[19]发现IL-17基因敲除小鼠肠黏膜固有层非典型M2型巨噬细胞亚群数量减少，引起IL-10、IL-1受体拮抗剂等抗炎介质分泌减少，进而导致小鼠结肠炎易感性增加。

上述研究表明，IL-17作为Th17细胞分泌的标记性细胞因子，在IBD发病中的作用及其机制十分复杂。抗IL-17A抗体和抗IL-17RA抗体治疗CD临床试验的失败提示我们应从更多角度制定针对IL-17的靶向治疗方案。Wedebye Schmidt等[20]发现，通过同时抑制IL-17A和IL-17F表达，可有效缓解T细胞移植诱导的小鼠肠道炎症，提示针对多个细胞因子的联合靶向治疗有望成为IBD治疗的新方向。

2.IL-17F与IBD：IL-17F作为IL-17家族成员之一，是Th17细胞分泌的另一种标记性细胞因子，其作用与IL-17不尽相同。IL-17F与IL-17结构相似，可作用于同一受体，却能产生不同效应，可能与受体亲和力差异以及下游信号通路不同有关，如IL-17F对IL-17RC亲和力高，而IL-17对IL-17RA亲和力高。

IL-17F可促使组织产生炎症介质、趋化因子和MMP等，诱导中性粒细胞迁移，加重肠黏膜损伤，参与IBD发病。Li等[21]通过纳入16项病例对照研究的meta分析表明，IL-17A和IL-17F基因多态性以及血清IL-17表达水平与UC易感性增加密切相关。Iboshi等[22]发现活动期UC患者病变肠黏膜中IL-17F mRNA高表达，且黏膜IL-17A/IL-17F比值与UC患者内镜评分显著相关。

葡聚糖硫酸钠(dextran sulfate sodium,DSS)诱导的小鼠结肠炎模型中，IL-17F基因敲除小鼠腹泻、黏液脓血便和体质量下降等肠道炎症症状减轻，且CCL2、CCL5等趋化因子mRNA表达显著下降，提示IL-17F具有促炎的作用[23]。Wedebye Schmidt等[20]发现IL-17F在T细胞移植诱导小鼠结肠炎模型的肠黏膜病变处表达上调，且同时阻断IL-17和IL-17F表达可有效缓解肠道炎症。IL-17F在IBD发病中的具体作用机制有待更多研究进一步阐明。

3.IL-21与IBD：IL-21是Th17细胞分泌的一种细胞因子，属于IL-2家族，其受体为γ链和IL-21R亚单位构成的异二聚体。Jiang等[24]发现，活动期IBD患者肠黏膜Th17细胞及其分泌的细胞因子(IL-17、IL-21、IL-22等)表达增加，可能在影响疾病活动度和黏膜损伤过程中发挥重要作用。Mao等[25]通过构建大鼠结肠炎模型发现，病变肠黏膜中IL-21表达上调，表明IL-21参与大鼠结肠炎发生过程。

IL-21与其受体结合后，主要通过激活JAK/STAT通路促进T细胞增殖、活化，诱导IFN-γ、IL-17等细胞因子分泌，在Th1、Th17细胞介导的免疫反应中发挥重要调节作用，并可抑制Treg细胞分化及其免疫调节功能。IL-21可刺激IEC和成纤维细胞等分泌趋化因子CCL20、MMP等。此外，IL-21可促进浆细胞分化以及抗体类别转换，促进IgA分泌，并诱导特定浆细胞亚群分泌颗粒酶B，发挥黏膜损伤作用[26-27]。IL-21基因敲除或应用IL-21R中和抗体的小鼠不易发生化学诱导性结肠炎，且无法上调肠道炎症过程中Th17细胞分泌的细胞因子表达[27]。Yeste等[28]的研究发现，IL-21可通过激活STAT3、RORγt、AhR等转录因子，促进黏膜T细胞分化并分泌IL-22，从而抑制黏膜炎症；与AhR基因缺失T细胞和IL-21R基因敲除T细胞相比，野生型T细胞移植至免疫缺陷小鼠后，小鼠不易发生DSS诱导性结肠炎。

上述研究表明，IBD发病时IL-21既可参与肠道炎症和黏膜损伤过程，又可发挥肠道保护作用，其具体作用机制仍需进一步研究加以阐明。

4.IL-22与IBD：IL-22是IL-10家族成员之一，可由Th17细胞分化后分泌。IL-22受体主要表达于IEC和SEMF表面，是由IL-22R1和IL-10R2构成的异二聚体。

研究[24]发现，IBD患者血清和病变肠黏膜处IL-22表达上升，且其表达水平与疾病活动度相关。IL-22与其受体结合后，主要通过激活JAK/STAT通路，促进杯状细胞分泌黏蛋白(如Muc-1、Muc-3、Muc-10、Muc-13等)，诱导Paneth细胞分泌抗菌肽(如S100蛋白家族、β-防御素家族、Reg蛋白家族等)，同时促进细胞增殖并上调抗凋亡基因表达(如c-myc、cyclin D1、Bcl-xL、Bcl-2等)，从而加速肠黏膜损伤修复。此外，IL-22可促进人IEC中紧密连接蛋白claudin-1 mRNA表达[29]，在维持人体肠道上皮完整性和免疫屏障功能稳态中发挥重要作用。Sabat等[30]发现，抑制IL-22表达可诱发严重结肠炎，而外源性补充IL-22后，小鼠结肠炎症状明显缓解，表明IL-22对肠道具有保护作用。Andoh等[31]的研究则表明IL-22通过激活SEMF的NF-κB和AP-1信号通路，上调IL-6、IL-8、IL-11等多种炎症介质和趋化因子表达，从而发挥促炎效应。

IL-22作为黏膜固有免疫与适应性免疫应答之间的连接桥梁，既能保护宿主抵御病原体入侵并修复病变组织，又有病理性损伤作用。IL-22分泌及其功能的调控已成为目前IBD发病机制研究的热点。

三、结语

Th17细胞在维持肠道免疫稳态中发挥重要作用，大量临床试验和动物实验研究已证实其功能异常在IBD发病中占据重要地位。Th17细胞可随时间迁移、细胞微环境变化以及机体疾病状态演变而发挥不同作用。IBD发病过程中，Th17细胞功能失调及其具体发生机制尚未完全明确。深入研究Th17细胞及其相关细胞因子的功能对阐明IBD的发病机制具有重要意义，Th17细胞有望成为IBD免疫学治疗的新靶点。

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(2017-05-02收稿；2017-05-19修回)

RoleofTh17CellsinPathogenesisofInflammatoryBowelDisease

MAJing,CHENDafan,WANXinjian.

DepartmentofGastroenterology,ShanghaiGeneralHospital,ShanghaiJiaoTongUniversitySchoolofMedicine,Shanghai(200080)

CHEN Dafan,Email:chendafan595@163.com

Inflammatory bowel disease (IBD) is a chronic inflammatory disease of the digestive tract,including Crohn’s disease (CD) and ulcerative colitis (UC).The cause and pathogenesis of IBD is not fully clear,and the disorder of immune function plays a key role in the pathogenesis of IBD.Th17 cells are CD4+T cells that can specifically produce IL-17.Recent studies have demonstrated that Th17 cells play an important role in the abnormal immune response of IBD.This article reviewed the role of Th17 cells in the pathogenesis of IBD.

Inflammatory Bowel Disease; Crohn Disease; Colitis,Ulcerative; Th17 Cells; Interleukin-17

10.3969/j.issn.1008-7125.2017.10.012

国家自然科学基金项目(81200278)

#本文通信作者，Email:chendafan595@163.com