Th17细胞及其分化调控机制研究进展

动物医学进展,2010,31(9):8992Pr ogress in Veterinary Medicine
T h17细
胞及其分化调控机制研究进展
滕素玲,郑世民*
(东北农业大学动物医学学院,黑龙江哈尔滨150030)
摘要:辅助性T 细胞17(T help cell 17,T h17)是2005年发现的能够分泌白细胞介素17的CD4+T
细胞,其与Th1、T h2、T regs 共同构成CD4+
T 细胞的4个亚群。

该细胞的分化受多种细胞因子和信号分子精细而复杂地调控。

转化生长因子(T GF )、IL 6、IL 23和ROR t 在Th17细胞的分化形成过程中起着积极的促进作用,而Socs3和Ets 1则抑制它的分化。

论文对Th17细胞及其分化调控机制的研究进展做一简要综述。

关键词:T h17细胞;白细胞介素17;分化调控
中图分类号:S852.4
文献标识码:A
文章编号:10075038(2010)09008904
从激活的T 细胞杂交瘤中克隆出小鼠细胞毒性T 淋巴细胞相关抗原8(CTLA 8)的cDNA 序列,并将其相关蛋白命名为白细胞介素17(interleu kin 17,IL 17)以来,IL 17基因相继在人、鸡、鸭、猪、
牛、马等动物中克隆成功,并对其生物学功能进行了
广泛研究,直到2005年产生IL 17的T h17细胞才被认识到是一种独特的CD4+T 细胞亚群。

收稿日期:20100311
基金项目:黑龙江省自然科学基金项目(C200841);黑龙江省教育厅项目(11511031)
作者简介:滕素玲(1983-),女,山东德州人,硕士研究生,主要从事畜禽免疫病理研究。

*通讯作者
[21]
孙朝辉,郑文玲,张
宝,等.基因芯片技术检测J 型肝炎病毒
的研究[J ].第一军医大学学报,2004,24(1):4449.
[22]
张
辉,杨晓洁,张
媛,等,基因芯片技术及其在病原微生物
检测和研究中的应用[J].动物医学进展,2009,30(12):100104.
[23]
张海燕,马文丽,李
凌,等.乙型脑炎病毒与黄热病病毒联合
诊断基因芯片的初步实验研究[J].中国现代医学杂志,2007,17(15):18111813.
[24]
周
斌,刘
祥,陈溥言.猪细小病毒分子诊断技术与基因工
程疫苗研究进展[J].畜牧与兽医,2007,39(2):5456.[25]
黎
喜,邱
文.流行性乙型脑炎的CT 诊断初探[J].影像诊
断与介入放射学,2005,14(3):143144.
[26]
Kalit a J ,Misra U K.C o m paris o n of C T s can and MRI findings in t he diagnosis of Japanes e en ceph alit is [J ].Neurol Sci,2000,174(1): 3.
Progress on Diagnosis of J apanese Encephalitis
PEI Guo shun 1
,FEN G Ruo fei
1,2
,H OU Lan xin
1
(1.Co l l eg e o f Lif e Science and Eng i neeri ng ,N ort hwest Uni versi ty f or Nat i o nal i ti es ,L anzh o u,Gansu,730030,China;
2.Key Lab orat ory of Stat e Et hnic Af f ai rs Comm i ssi o n f or Bi oengi neer in g ,Nort hwest Univer sit y f o r N ati onali t ies ,Lanzho u,Gansu,730030,China)
Abstr act:Japanese encephalitis is an insect borne disease harm seriously endangers the pig industry and hu man health,and causes large economic losses each year.In order to better control and prevention of this disease,timely diagnosis is particularly important.The diagnosis of Japanese encephalitis are virus isolation and identification,serological diagnostic technology and molecular biology technology and so on.each diag nostic technology has its advantages and disadvantages,so the appr opriate method of diagnosis should be selected should be selected basing on actual situation.The paper reviewed the principles and characteristics f ff y,f K y ;f ;;R;LIS o di erent diagnosis technolog and pr ospected the development vision diagnosiso Japanese encephalitis.e words:Japanese encephalitis immuno luorescence diagnosis PC E A
1Th17细胞概述
Th17细胞的发现起源于对鼠实验性自身免疫性脑炎(experimental autoimmune encephalitis, EA E)和胶原性关节炎(collagen induced arthritis, CIA)的研究。

长期以来,人们将CD4+T细胞分为Th1、Th2效应细胞和T regs调节细胞,并认为EA E和CIA是由IL12诱导的T h1类细胞介导。

然而,随着IL12家族新成员IL23的发现,T h1导致EAE和CIA的观点受到质疑。

IL12是由P40和P35两种亚基组成的异源二聚体;而IL23由P40和P19两种亚基组成,IL23与IL12共用P40亚基。

Cua D J等[1]研究发现,缺乏P19亚基(只缺乏IL23)或P40亚基(IL23和IL12同时缺乏)小鼠对EAE和CIA具有低抗性,而仅缺乏P35亚基(只缺乏IL12)小鼠对EAE和CIA依然易感,提示在器官特异性自体免疫性疾病中起关键作用的是IL23而非IL12。

随后,Langrish C L等[2]研究证实,IL23诱导产生的IL17可导致严重的EAE。

在EAE小鼠的中枢神经系统中可呈现大量产生IL17的CD4+T细胞浸润,将此类细胞转输给正常小鼠可诱发严重的EA E,但输入T h1细胞未见上述效应[3]。

进一步研究发现,IL17+T细胞与T h1、Th2、T regs细胞分化之间存在相互颉颃,IL17+T 细胞分化需要封闭促进T h1和T h2分化的因素。

因此,研究者认为,机体存在一种新的CD4+T细胞亚群,其具有IL23依赖性产生IL17,随即提出了Th17细胞的概念[4]。

Th17细胞主要通过分泌的细胞因子IL17、IL 21、IL22、IL26和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)等发挥生物学作用,其中最主要的效应因子是IL17,该细胞因子家族包括IL17(A~ F)6个成员。

研究最多的是IL17A,该细胞因子是一种促炎症性细胞因子,除激活的记忆性CD4+T 细胞表达IL17A外,单核细胞、中性粒细胞、酸性粒细胞、!T细胞、自然杀伤T细胞和CD8+T细胞也表达IL17A,但除CD4+T细胞,尚未发现上述其他细胞能释放可溶性的IL17A。

chIL17A (chicken IL17A)与哺乳动物IL17A有37%~ 46%的氨基酸同源性[5]。

Northern blot分析表明, IL17A在REV感染的鸡淋巴细胞系(CU205)和ConA刺激脾淋巴细胞中表达,不在其他鸡的细胞系或正常组织中表达,OS细胞表达IL的上清液,能诱导鸡胚成纤维细胞中IL6的产生,这提示IL在禽免疫中具有功能性角色[6]。

T细胞分泌IL发挥效应是通过其IL 17R来实现的,有研究发现IL17RA与其配体结合发生构象改变形成配体复合物,是IL17发挥作用的主要功能受体[7]。

另一种IL17超家族成员IL 17RC与IL17介导的信号转导有关。

IL17诱导的靶基因有IL1、T oll样受体配体和T oll IL1受体样信号域SEF IR。

IL17信号途径必须有T NF受体相关因子6(TRAF6)参与,而T RAF6和SET IR域衔接蛋白A ct1需要核因子(NF)B活化,说明IL17信号途径是依赖NF B的[8]。

此外, CCEAT/增强子结合蛋白(C/EBP),特别是C/ EBP和C/EBP!对靶基因表达有重要调节作用, IL17可明显增强C/EBP的活性,但机制未明。

IL 17RA与靶基因SEF IR中间环节不依赖Toll IL1受体衔接蛋白,但T oll IL1受体需要NF B、丝裂原活化蛋白激酶的活化及高水平的C/EBP、C/ EBP![9]。

在感染或炎症早期,IL17A通过有效介导中性粒细胞参与前炎症反应。

IL17A不但可诱导IL6、急性期反应蛋白(APP)、粒巨细胞集落刺激因子(G CSF)和前列腺素E2(PGE2)等表达,而且其与T NF有协同作用,放大或加强致炎效应。

IL17A 还可增加碱性成纤维细胞生长因子(basic fibro blast growth factor,bFGF)、肝细胞生长因子(hep atocyte growth factor,H GF)和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)等生长因子诱导的血管内皮细胞的生长,从而促进血管生成。

2T h17细胞的分化调控
初始CD4+T细胞接受抗原刺激后,在不同条件下可分化成不同亚型的T细胞,发挥不同的功能,如CD4+T细胞在IL12和IFN诱导下分化为T h1细胞,分泌IFN,参与细胞介导的免疫应答;在IL4诱导下分化为Th2细胞,分泌IL4、IL 5、IL13,参与体液免疫反应;在TGF单独诱导下分化为T regs细胞,分泌T GF,参与免疫调节;在T GF和IL6共同诱导下分化为T h17细胞,分泌IL17,参与炎症和自身免疫性疾病。

Th1、T h2和T regs的发育和分化分别受转录因子T bet、GA TA3和Forkhead家族蛋白3(Forkhead box pro tein3,Foxp3)等的特异性调控。

最近研究发现,孤核受体(, ROR)控制T细胞分化[]。

细胞因子对T细胞分化的调控
T细胞分化主要由诱导、扩增和稳定3个阶
90动物医学进展2010年第31卷第9期(总第207期)
C717A
17A
h1717
t orphan nuclear receptor gamma t t h1710
2.1h17
h17
段构成:首先是诱导阶段,由T GF和IL6启动。

TGF能通过细胞膜上的TGF t3RI/T GF BRII活化下游分子smad2/3/4;IL6能通过细胞膜上受体gp130/II6Ra活化下游分子信号转导和转录激活因子3(signal transducers and activators of transcrip tion3,STA T3)。

初始T细胞在炎性因子T GF
和IL6的作用下分化成Th17细胞。

Louten J 等[11]认为T GF和IL6虽然可促进Th17细胞的生成,使其产生IL17和IL10,结果却抑制了T h17细胞介导的病理效应,其可能原因是Th17细胞产生的IL10抑制由IL17引起的炎症和组织损伤。

在多发性硬化症小鼠模型中,IL10在限制T h17细胞驱动的炎症中发挥了重要作用。

H eo Y J等[12]研究发现,人自身免疫性疾病时,IL10抑制IL17和ROR t的表达,促进Foxp3的表达,表明IL10在自身免疫性疾病的治疗中可能发挥重要作用。

IL6同时上调IL21的表达。

有研究证实,在IL6缺失时,IL21可与T GF一同诱导Th17细胞的分化,提示IL21或许能够取代IL6诱导Th17细胞分化[13]。

其次是扩增阶段,由IL21介导。

后者在Th17细胞分化中发挥正反馈作用。

Wei L等[14]研究发现,IL21以ST AT3依赖形式由T h17细胞自分泌,STA T3能直接结合分泌型IL21的启动子,诱导T h17细胞再产生IL21,形成ST AT3 Th17IL21为循环的IL21自分泌环。

最后是稳定阶段,由IL23维持。

T GF、IL6、IL21和IL23可上调Th17细胞表面IL23R的表达。

初始CD4+ T细胞表面不表达IL23R,故IL23不能成为T h17细胞分化的启动因素。

IL23与其受体结合后通过激活JAK ST AT信号途径,引起Jak2、T yk2磷酸化,进而促进ST AT1、STAT3、STA T4和STAT5磷酸化。

其中,STAT3是IL23重要的信号转导分子,当STAT3缺陷时,IL23则失去诱导IL17的作用。

IL23可介导ST AT3的磷酸化,使STAT3激活,从而促进IL17的分泌但不产生IL10,此时Th17细胞具有强致病潜能。

表明IL23在介导效应性T h17细胞致病性过程中发挥关键作用。

Burgler S等[15]研究表明,人类T h17细胞的诱导阶段是由IL1联合IL6和IL23控制,而T GF 不是必需的,但也有报道[16],人类Th17细胞的分化需要低剂量的TGF。

人T h17细胞的分化条件与鼠类不同,两类T细胞在感染性、自身免疫性疾病中所发挥的作用是否相同,尚待进一步研究。

信号分子对T细胞分化的调控
N M等[]研究发现,IL6可直接作用于T细胞,通过信号转导gp130的酪氨酸残基诱导STA T3的激活并促进T h17细胞发育。

如果缺乏gp130ST AT3途径,则不能促进Th17细胞的分化,由此可见,IL6gp130STAT3途径对Th17细胞的分化是必需的。

阻断IL6gp130ST AT3可成为控制Th17细胞诱导的自身免疫疾病的有效措施。

STA T3可诱导下游转录激活因子ROR t的表达,ST AT3缺乏则使ROR t表达受损,而T细胞中Foxp3表达增加。

新近发现[18],T regs细胞表达的转录因子Foxp3通过直接与ROR t结合而抑制ROR t介导的IL17mRNA转录,从而影响T h17细胞的功能。

相反,STAT3功能亢进时ROR t表达增加,抑制Foxp3表达,进而抑制CD4+T细胞向Tregs分化,促进Th17细胞增殖[19]。

ROR t属于核激素受体超家族成员。

鼠ROR t基因位于3号染色体的Rorc位点。

ROR t 在分化成熟的Th17细胞中高表达,其通过启动染色体重塑机制,使其他因子与IL17启动子结合,从而诱导编码IL17A和IL17F基因的表达。

ROR 为另一个Th17细胞相关的转录因子,其可通过诱导IL17A和IL17F基因中的保守非编码序列2 (conserved noncoding sequence2,CNS2)促进T h17细胞分化。

ROR单独缺失对IL17产生的影响极其微弱,但ROR t和ROR联合缺乏可完全消除IL17的表达,从而大大降低EAE等自身免疫性疾病的发生[20]。

ROR t和ROR可能以共表达方式诱导未致敏T细胞向Th17细胞的分化。

此外,芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor,AH R)以配体依赖方式联合ROR t促进T h17细胞的分化;干扰素调节因子4(interferon r egulatory factor 4,IRF4)和Runx1与TCR相互作用上调ROR t 表达,直接诱导IL17的转录。

研究发现,细胞因子信号蛋白抑制因子3(sup pressor of cytokine signaling proteins3,Socs3)可通过影响ST AT3的磷酸化,负向调节Th17细胞的分化。

Socs3是细胞因子依赖性的STAT3磷酸化的重要调控因子。

Chen Z等[21]在对缺乏Socs3的T细胞研究中发现,Socs3缺乏时,IL23依赖性的STA T3酪氨酸磷酸化水平得到明显增强,进一步研究发现,缺乏Socs3情况下,IL6、IL21、IL23等与T细胞正调节有关的细胞因子作用明显增强。

因此,S3的作用机制可能是限制ST T3的磷酸化过程,抑制ST T3与IL F启动子的结合,从而抑制T细胞的产生。

M等[]的研
91
滕素玲等:Th17细胞及其分化调控机制研究进展
h17
2.2h17
ishihara17h17
ocs A
A17A/
h17oisan J22
究表明,Ets 1是T h17细胞分化的一个负向调节因子;Ets 1缺陷的T h 细胞比野生型细胞分化更多的Th17细胞,其原因是由于Ets 1缺陷,使IL 2低表达,从而对Th17细胞分化的抑制作用减弱,下游STAT 5磷酸化途径缺失。

Bozza S 等
[23]
认为,
TollIL 1R8(TIR8)在IL 1信号依赖的致炎性Th17细胞反应的活化中也起负向调节作用。

3展望
Th17细胞亚群的发现,弥补了T h1/T h2介导
效应机制的不足,丰富了细胞免疫和体液免疫应答调控机制。

对T h17细胞分化及调控机制的深入研究有助于加深对自身免疫疾病的认识,而这种细胞亚类也有潜在成为炎症疾病治疗的新靶标,并为新型免疫抑制药物的研发提供新思路。

另外,人类Th1细胞与Th17细胞在发育上的相关性还有待确定,经典的T h1细胞途径能否对T h17细胞亚群的病理活化起到抑制作用还有待进一步探讨。

参考文献:
[1]
C ua
D J,Sherlock J ,Chen Y,et al.Int erleu kin 23rat h er t han i nt erleukin 12is th e crit ical cytok ine for au t o im mune inflam m at ion o f t he brain[J].Nat u re,2003,421(6924):744748.[2]Lan grish C L,Chen Y,B l umen sch ein W M ,et al.IL 23d rives a pat hogenic T cel l p o pu lat ion t hat induces aut oimmun e i nfl amm at ion[J].J Exp Med ,2005,201(2):233240.[3]何
英,郑长青,林
艳,等.T h17细胞的生物学效应及研究
进展[J ].现代生物医学进展,2009,9(9):17691772.
[4]
H arringt on L E,Hat t o n R D,Man g an P R,et al.Int erleu kin 17producing CD4+effect or T cel ls develop via a l ineage dis t inct from t h e T helper ty pe 1and 2l ineages[J].Nat Im mu n o l ,2005,6(11):11231132.
[5]郑玉姝,赵朴,赵宏坤,等.鸟类、哺乳类及水生动物促炎性白细胞介素的比较[J].动物医学进展,2006,27(6):2933.[6]徐永莉,红宁,黄勇,等.鸡白介素的分子生物学和应用研究进展[J ].动物医学进展,2007,28(6):5760.
[7]Gaffen S L,Kram er J M,Yu J J ,et al.T he IL 17cyt okin e family[J].Vit am Horm ,2006,74:255282.
[8]戴新贵,姚咏明,艾宇航.辅助性T 细胞17的研究进展[J].生理科学进展,2008,39(4):307313.
[9]
K ramer J M ,H anel W,Shen F,et al.78diss ect ing t he IL 17recept or:Ident ifi cat ion of a pre ligand ass embl y domain (PLAD)and l igand bindin g sit e in IL 17R A [J ].Cyt okin e,
2007,39(1):22.
[10]
Vanov I I,McK enzie B S,Zh o u L,et al.Th e orph an nuclear recept o r R OR t direct s t he different iat ion program of proin flam mat ory IL17+T h elper cell s [J ].Cell,2006,126(6):11211133.
[11]
Lout en J,Boniface K,de Waal Mal efyt R.Development and funct ion of T H 17cells in healt h and di sease [J ].J Allergy Clin Imm unol,2009,123(5):10041011.
[12]
H eo Y J ,Joo Y B,Oh H J ,et al.IL 10sup pres ses Th 17cell s and promot es regul at ory T cell s in t he CD4+T cell po p ulat ion of rheumat o id art hrit is pat ient s [J].Immun ol L et t ,2010,127(2):150156.
[13]
Mont el eone G,Pallone F,Macdonald T T.Int erleu kin 21:a criti cal regul at or of t he bal ance b et ween effect or and regulat o ry T cell respon ses [J].T ren ds Imm unol,2008,29(6):290294.
[14]
Wei L,Laurence A,Elias K M.IL 21is produced by Th 17cell s and dr ives IL 17product ion i n a ST AT3dependen t m an ner[J].B i o l Ch em,2007,282(48):3460534610.
[15]
B u rgler S,Ouaked N,Bass in C,et al.Different iat ion an d funct ional analys is o f human T(H )17cel ls[J].J All ergy Clin Immu nol,2009,123:588595.
[16]
Vel dhoen M,H o cking R J,At kins C J,et al.TGF in t he co n text o f an inflammat o r y cyt o k ine m ilieu support s de novo different iat ion of IL 17producing T cells [J ].Immu nit y,
2006,24(2):179189.
[17]Nish ihar a M,Ogura H,U eda N,et al.IL 6g p 130ST AT 3in direct s t he devel o pm ent of IL 17+Th wit h a minimum effect on at of T reg t h e s teady st eady st at e[J].Int Immun o l ,
2007,19(6):695702.
[18]
Chi yama K,Yos hida H,Wakabayashi Y,et al.Fo x p3inhib it R OR gammat m ediat ed IL 17A m RNA t rans crip ti o n t hrough direct int eract ion wit h R OR gamm at [J ].J B i o l Ch em,2008,283(25):1700317008.
[19]吴莉.T h17细胞分化机制研究新进展[J ].中国免疫学杂志,2009,25(4):277381.
[20]
Yang X O,Pappu B P,Nuriev a R,et al.T h elpr 17lineage different iat ion is programmed by orphan n uclear recept ors R OR alp ha and R OR gam ma t [J].Immun ity,2008,28(1):2939.
[21]Chen Z,Laurence A,Kanno Y,et al.Select ive regulat ory funct ion of So cs3in t h e format ion o f IL 17s ecr et ing T cells [J].P Nat l Acad Sci U SA,2006,103(21):81378142.
[22]
Moisan J,Gr ennin gloh R ,Bet t ell i E,et al.Et s 1is anega t ive regu lat or of T h17different iat ion[J].J Exp Med,2007,204(12):2825628235.
[23]
Bozza S,Zelan t e T ,Moret t i S,et ck of Toll IL 1R 8exacerbat es T h17cell res ponses in fungal in fect ion[J].J Im mun o l ,2008,180(6):40224031.
Progress on Th17Cell and Regulative Mechanism for Its Differentiation
TENG Su ling,ZH ENG Shi min
(Co l l ege o f Vet eri nary Medi ci ne,Nort heast Ag ri cu lt ural Uni ver s i t y ,H arbin,H eil ongj iang ,150030,Chi na)
Abstr act:T help 17(T h17)cell,which was first found in 2005and is characterized by the release of interleu kin (IL)17,constitutes four subtypes of CD4+T cells together with Th1,Th2and regulatory T (T regs)cells.T h17cell differ entiation is regulated by a variety of cytokines and signaling molecules.T GF ,IL 6,IL 23and ROR t play an important role in promoting Th17cell s differentiation,while Socs3and Ets 1I ,T f ff z K y T ;;ff 92
动物医学进展2010年第31卷第9期(总第207期)
inbitit the process.n this paper research advances in h17cell and r egulative mechanism or its di erenti ation were summari ed.
e words :h17cell inter leukin 17di er entiation and r egulation。