T淋巴细胞亚群与慢性阻塞性肺疾病关系的研究进展

潘新梅 罗维贵 曾叔兵

1右江民族医学院研究生学院，百色533000；2右江民族医学院附属医院呼吸内科，百色533000

在机体内，存在着不同发育阶段的T 淋巴细胞，机体免疫动态平衡的维持有赖于各种T 细胞亚群分泌的细胞因子及其信号通路的相互作用，外周血的各种T 细胞亚群的数值及比值是反映机体免疫状态的重要指标。COPD 是以持续性气流受限为特征的可以预防和治疗的疾病，其气流受限多呈进行性发展[1-2]，COPD 是一项重要的公共卫生挑战，目前是世界上第三大主要死因，2012年在全球范围内约有300万人因COPD 或其并发症而死亡。越来越多的研究证实，T 淋巴细胞及其细胞因子参与了COPD 的发生、发展、转归，T 淋巴细胞及其细胞因子在COPD 患者的气道炎症中扮演了重要角色。现对各T 淋巴细胞亚群参与COPD 疾病过程的相关研究进展作一综述。

1 T淋巴细胞亚群

骨髓多功能造血干细胞分化成淋巴样祖细胞，由血液循环进入胸腺并接受特异性抗原刺激发育为成熟T 细胞。初始Th0细胞受到抗原刺激而活化并分化为Th1、Th2、Th17、调节性T 细胞 (regulator y T cells，Tregs)等功能不同的亚群效应细胞，CD4+T 细胞被认为可以帮助抗体的合成，其主要功能是增强吞噬细胞介导的抗感染作用，因此被认为是辅助T 细胞，并且细胞之间可以在某些条件下相互转化，维持机体免疫平衡。

1.1 Th1细胞 细胞分化方向由多种因素决定，但决定因素是在抗原刺激时细胞所处的细胞因子环境。Th1细胞的产物干扰素γ (interferon-γ，IFN-γ)可作为自分泌生长因子，进一步促进细胞的增殖，形成正反馈系统。自然杀伤细胞产生的IFN-γ以及抗原递呈细胞产生的IL-27信号转导与转录激活因子1 (signal transducer and activator of transcription 1，STAT1)，被激活的STAT1与T 细胞抗原受体信号诱导转录因子，促进了细胞分泌IFN-γ，抗原递呈细胞产生的IL-12激活STAT1、STAT4和STAT5共同促进了Th1细胞的分化[3-4]。Th1细胞对机体细胞内病毒、细菌感染产生明显免疫效应，既可以辅助活化B 细胞产生抗体增强体液免疫应答，又能辅助T 淋巴细胞产生细胞免疫应答增强细胞免疫能力。Th1细胞可以分泌IL-2、IL-8、IFN-γ、肿瘤坏死因子α等细胞因子，在抗纤维化、抗增殖及免疫调节中发挥重要作用[5-6]。

1.2 Th2细胞 Th2细胞是主要参与体液免疫，抵御细胞外抗原并参加变态反应应答的CD4+T 细胞的另一个亚系，可分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-13等多种细胞因子，IL-4为其代表因子。在不同条件下，诱导Th2细胞分化的途径不同，IL-4/STAT6信号被认为是2 型反应的关键效应的必要条件，如嗜酸粒细胞的最佳诱导和迁移，以及B细胞类的转换和Ig E的产生[7]。人体存在负反馈调节维持免疫系统Th1/Th2的平衡，IFN-γ 可负向调节Th2，IL-4、IL-5可负向调节Th1，以维持机体正常的免疫功能[8]。现已证实，气道2型细胞因子活性的增加是哮喘的生物学机制，而使用糖皮质激素治疗可以有效减少2型气道炎症[9]。

1.3 Th17细胞 Th17是一类CD4+类效应T 细胞。因产生高水平的IL-17 被命名为Th17 细胞。还可分泌IL-23、IL-6和肿瘤坏死因子α等多种炎症因子。在树突状细胞、单核细胞等抗原呈递细胞作用下，IL-6协同低浓度的转化生长因子β (transfor ming gr owth factor-β，TGF-β)，激活双面非受体型酪氨酸 (Janus kinase-1，JAK1)，进而招募STAT3，活化的JAK1/STAT3 通路激活转录因子维甲酸相关孤核受体γt(retinoid acid-related or phanreceptorγt，RORγt)，并促使Th17细胞分泌IL-21[10]。在IL-6和IL-21协同作用下，产生IL-23 R、RORα和RORγt，使CD4+T细胞向Th17 细胞方向分化[11]。多项研究[12-14]认为Th17细胞及细胞因子在多种肺部疾病如急性肺损伤、支气管哮喘、肺纤维化等发挥重要作用。

1.4 Tregs Tregs数量在T 淋巴细胞占比不高，但因具有负向免疫调节功能，在调节自身免疫稳态方面作用显著。目前研究[15]认为，调控Tregs的分化主要涉及3条通路：(1)CD28分子传递的信号通路；(2)磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信号通路；(3)mTOR 调节Tregs的分化。转录因子 (forkheadbox p3，Foxp3)属于叉翼螺旋家族，是Tregs最具特异性的标志物和调节转录因子，Foxp3基因的遗传突变往往伴随着功能Tregs缺失，表明Tregs的发育、分化、生物学功能依赖于Foxp3的正常表达[16]。Tregs不仅能抑制炎症促进组织修复，还能控制免疫反应，Tregs具有细胞毒能力，可以抑制多种细胞增殖如抗原递呈细胞、自然杀伤细胞等，也可直接与各种免疫细胞直接接触然后通过分泌颗粒酶B和穿孔素直接将其溶解，维持机体正常的免疫耐受功能[17]。

2 T淋巴细胞亚群与COPD

2.1 Th1细胞与COPD COPD 被证实是受到免疫驱动的一种疾病，但具体机制尚未明确，既往认为哮喘的发病与Th1细胞密切相关，但随着研究的深入发现，COPD 与Th1细胞也有一定程度的联系。Th1细胞可以分泌IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-12、IL-13、TNF-β等，其中主要炎症介质是IFN-γ，引起机体炎症浸润及组织病理形态的改变，最终导致疾病的发生、发展[18-19]。众所周知，香烟烟雾中的IFN-γ驱动的炎症是COPD 免疫病理的主要诱因，IFN-γ主要由巨噬细胞和Th1细胞释放，它通过使巨噬细胞和T细胞偏向1 型反应而在促进炎症和组织损伤中起关键作用[20]。与健康对照组相比，COPD 患者外周血中IFN-γ是明显增多的，Th1细胞分泌的IFN-γ可以诱导COPD 患者体内基质金属蛋白酶12 (matrix met alloproteinase-12，MMP-12)和MMP-9的产生和释放，MMP 可降解肺实质内细胞外基质纤维蛋白、糖蛋白、黏蛋白等成分、基底膜的蛋白成分，并抑制α胰蛋白酶，使肺泡无效腔扩大，肺组织失去弹力，进而形成肺气肿，同时MMP-9 可引起炎症细胞的趋化反应，使大量炎症细胞聚集于血管壁，释放炎性因子，更加重气道局部的炎症反应，引起组织细胞浸润和组织破坏，从而降低患者的肺功能[21]。血管炎症和血管重塑是COPD 的重要病理特征，肺动脉平滑肌细胞是肺血管重塑的主要影响因素，脂多糖增强了Toll样受体4的表达，引起IFN-γ量的增加，进一步引起肺动脉平滑肌细胞的细胞表型转变，会引起炎症细胞聚集和炎症级联反应的扩增，并促进肺动脉平滑肌细胞的增殖和迁移，成纤维细胞的分化，并最终促进肺血管重塑[22]。与之相反的是，IFN-γ也表现出积极效果，高水平的IFN-γ可通过诱导巨噬细胞中的TGF-β减轻组织损伤，它通过激活吞噬作用并增强抗原呈递和一氧化氮的产生来诱导细菌清除，这是疾病恶化期间的重要防御机制[23]，故COPD 中IFN-γ的精确调节对于解决感染而不引起过度的炎症反应至关重要[24]。IL-2具有多种生物学功能，它能启动和激活早期肺特异先天性免疫和随后的抗原特异性适应性免疫，可以诱导Th1细胞、自然杀伤细胞增殖分化，增强细胞毒性和细胞毒性介质的表达以及细胞因子释放，特别是促进IFN-γ的产生，使炎症加剧[25]。

2.2 Th2细胞与COPD Th2细胞以分泌抗炎细胞因子为主，可分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10 及IL-13 多种细胞因子而发挥抗炎作用，对维持机体的平衡稳态至关重要。Jiang等[26]实验发现，与稳定COPD 组或健康对照组相比，AECOPD 组外周血中的Th2 细胞显著增加，同时Th2 细胞相关的细胞因子也显著增加，可能原因是Th2细胞反应增强时一方面会减弱机体对感染因子的保护防御机制，另一方面能够刺激炎性反应的增强，引起患者症状加重[27]。吸烟被认为是引起COPD 最重要的原因，但是近年来发现生物烟雾暴露同样会增加COPD 的患病风险[28]，吸烟和暴露于生物烟雾都会诱导促炎性介质的释放和T 辅助细胞的激活，暴露于生物烟雾的COPD 患者外周血中的IL-4血清浓度高于吸烟的COPD 患者的IL-4血清浓度，IL-4诱导B细胞类别转换为Ig E，该抗体的水平与支气管高反应性相关，检测COPD 患者血清中的Ig E浓度亦相应升高[29]。人们普遍认为哮喘主要是Th2 细胞介导的炎症性疾病，Ig E介导的对常见变应原的敏感性与哮喘的发病机制密切相关，但COPD 的患者中也检测到了对过敏原的Ig E 依赖的致敏作用，并且比非过敏性哮喘患者或对照组的致敏率更高，由此可以大胆推断Th2参与了过敏原诱发COPD 患者急性发作的过程[30]。吸入重组IL-4已显示可以诱导气道高反应性和气道嗜酸粒细胞聚集，可以证实部分COPD 患者中存在2型驱动的嗜酸粒细胞炎症，为该细胞因子在COPD 的病理生理中发挥重要作用提供了证据[19，31]。可以认为，Th2细胞在COPD 的发生中扮演着双重角色，一是起抗炎作用，二是参与了COPD 患者气道高反应的形成，平衡这两种的关系可能使COPD 患者从中获益。

2.3 Th17细胞与COPD Th17 细胞作为主要参与者之一，Th17细胞可分泌IL-17、IL-21、IL-23多种细胞因子，其中IL-17是COPD 发生、发展的重要炎症因子[32]。在动物模型中观察到，COPD 小鼠体内Th17 细胞数量以及IL-17是增加的，COPD 患者外周血及支气管肺泡灌洗液、支气管黏膜中Th17细胞、IL-17同样也是增多的，并且在急性加重期增高更为明显，与气流受限呈正相关[33]。高水平Th17细胞环境会增强气道上皮细胞对病毒和细菌感染的促炎性细胞因子反应，使促炎细胞因子mRNA 的表达增强，会导致病毒诱导的AECOPD 中的炎症加剧[34]。中性粒细胞在COPD 患者气道中广泛聚集，中性粒细胞向炎症区域的迁移可能主要由Th17 细胞相关的细胞因子介导，因为[35]已经证明IL-17 A、IL-17F和IL-22可诱导气道上皮细胞分泌CXCL8、CXCL5、粒细胞集落刺激因子和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子，增殖募集中性粒细胞。另有研究发现，IL-17通过刺激IL-6、IL-8及MMP-2等炎性因子促进气道黏液分泌增多和气道重塑，从而促进了气道狭窄的发生、发展，加重COPD 患者症状[36-37]，使用IL-17 受体阻断剂可以抑制COPD 患者的气道炎症，减轻患者症状，这可能成为治疗COPD 的新方法。COPD 部分患者存在明显营养不良、低体质量，可能原因是IL-17 通过抑制脂肪原转录因子、脂肪因子和参与脂质和葡萄糖代谢的分子的表达，作用于前脂肪细胞并抑制脂肪细胞分化，同时还作用于分化的脂肪细胞，降低了脂肪和葡萄糖的摄取，导致了COPD 患者营养不良的发生[38]。Th17细胞其他相关细胞因子也参与了COPD 各种并发症的发生，如IL-6是促进Th17细胞分化的促炎性细胞因子，已有研究表明IL-6参与了肺动脉高压的发生、发展，而COPD 伴肺动脉高压患者表现出更为活跃的Th17反应，可以认为Th17细胞在肺动脉高压也起着某种作用[14]。故抑制Th17细胞功能可能降低COPD 患者营养不良、肺动脉高压、肺源性心脏病的发生率。

2.4 Tregs与COPD Tregs是具有免疫抑制功能和参与免疫炎症反应并有特定生物标记Foxp3的CD4+T 细胞的一个亚类，在COPD 患者的气道中，Tregs的功能是作为分泌抗炎因子并募集其他抗炎细胞而存在[39]。TGF-β参与Tregs的分化和扩增，在维持免疫稳态方面起着免疫调节作用，在COPD 中也具有保护作用[40]。Tregs能够高水平表达IL-2受体，该受体能够与效应T 细胞竞争性的结合IL-2，从而抑制IL-2对其他T 细胞的刺激增殖作用，削弱T 细胞免疫应答功能从而抑制炎症反应，使COPD 患者免疫功能下降，容易合并感染，导致病情加重[41-42]。COPD的免疫发病机制与主要由Tregs介导的局部调节机制的失效有关，COPD 患者全身瘦素 (一种脂肪组织来源的促炎分子)增加，在高浓度瘦素会损害T 细胞参与糖酵解和生成Tregs的能力，糖酵解的损伤导致免疫反应失衡，导致自身免疫耐受丧失，这使炎症的效应T 细胞过度激活，从而导致肺功能的进行性下降[43-44]。Tregs在抑制免疫反应和减轻肺部炎症中起积极作用[45]，香烟烟雾诱导的COPD模型中Foxp3和TGF-β1的水平更高，表明Tregs的增加具有减轻外源性肺部感染和内源性气道炎症的作用，但是肺部炎症反应加剧表明Tregs的免疫抑制作用不能抑制炎症，表明Tregs不足[46]。而另一项临床研究[38]显示，中重度COPD 患者血清中与IL-17 A 和IL-22相关的Th17细胞因子较高，而Foxp3表达较低。Tregs增高表达可以介导肿瘤的免疫逃逸，促进肿瘤的进展，在肺癌中也是同样的作用，COPD 患者的非小细胞肺癌患病风险增加了2～4倍，并且找到可能是导致COPD 向非小细胞肺癌发展的关键mi RNA[47]，并且，Foxp3 Tregs在肿瘤基质浸润是非小细胞肺癌进展的早期事件，当肿瘤的浸润淋巴细胞高表达Foxp3时，预后更差[48-49]。故维持Tregs的正常功能可能成为治疗COPD 的重要方向。

3 小结

总之，Th1细胞释放炎性因子IFN-γ、IL-2 等使大量巨噬细胞聚集于气道和肺部，并释放MMP-2、MMP-9、MMP-12、组织蛋白酶K、组织蛋白酶L、组织蛋白酶S破坏肺实质、间质，导致肺气肿，使患者肺功能产生不可逆的下降。Th17细胞分泌的IL-17使大量中性粒细胞在肺部聚集，中性粒细胞分泌的弹性蛋白酶、组织蛋白酶G、蛋白酶、基质金属蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶使气道重塑，加重了气道的狭窄，也能加重COPD 患者营养不良、肺动脉高压的发生，使患者活动耐力下降。Th2 细胞、Tregs在COPD 的发生、发展中与Th1 和Th2 细胞起着相反作用，主要分泌抗炎因子起到抗炎作用，但当抗炎作用过度增强就会导致机体对微生物的防御作用减弱，也可能发生免疫逃逸，促使肺癌的发生。但目前研究仍存在争议，多数研究发现Th1、Th2细胞数量是增多的、功能是增强的，但少数研究中，Th1、Th2 细胞数量在COPD 患者的血清和肺部表现不同，具体原因尚不明确。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突