輔助T細(xì)胞分化

1、Help T細(xì)胞的分化調(diào)控CD4+ Th細(xì)胞激活后分化為功能不同的Th1和Th2效應(yīng)細(xì)胞,Th1細(xì)胞分泌IL2、IFN、TNF等介導(dǎo)細(xì)胞免疫應(yīng)答、遲發(fā)型超敏反應(yīng)和器官特異自身免疫性疾病在宿主抗胞內(nèi)病原感染中起重要作用。Th2 細(xì)胞產(chǎn)生IL4、IL5、IL6、IL9、IL10、IL13等細(xì)胞因子介導(dǎo)體液免疫應(yīng)答、過敏性和感染性疾病在拮抗胞外病原體(如細(xì)菌、寄生蟲) 、B 細(xì)胞增殖分化以及哮喘病等方面具有重要作用。近年來，人們對初始CD4 +T細(xì)胞分化為Th1或Th2細(xì)胞的機(jī)制進(jìn)行了廣泛而深入的研究，已取得一些共同的認(rèn)識：雙信號刺激活化CD4+T細(xì)胞,活化信號傳向胞內(nèi)、啟動多條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,激活轉(zhuǎn)

2、錄因子、繼而轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到目的基因的啟動子區(qū)、促使原癌基因、細(xì)胞因子基因及其受體基因表達(dá)。細(xì)胞因子可經(jīng)自分泌和旁分泌作用促使T細(xì)胞克隆擴(kuò)增，之后分化為功能各異的Th1和Th2 效應(yīng)細(xì)胞，部分分化為記憶細(xì)胞。在Th細(xì)胞分化過程中,細(xì)胞因子被認(rèn)為是最主要的因素。1、TCR 和協(xié)同刺激信號1.1 TCR- CD3TCR與MHC：抗原肽復(fù)合分子的結(jié)合為T細(xì)胞激活所需的第一信號。TCR2CD3 激活后,CD3 的免疫受體酪氨酸活化基序( Immune receptor tyrosinebased activation motifs，ITAM) 可轉(zhuǎn)導(dǎo)胞外刺激信號。研究發(fā)現(xiàn),在無IL4和IL12的T細(xì)胞分

3、化早期,TCR 活化信號影響Th1PTh2 的分化決定:MEKPERK激活、Ca2 +流增加驅(qū)使T細(xì)胞向Th1 分化；PKC激活或鈣調(diào)磷酸酶部分阻斷則驅(qū)使T細(xì)胞向Th2分化。另外，弱TCR 活化信號能激活Ca2 +流信號誘導(dǎo)IL4合成，促使T細(xì)胞向Th2分化；強(qiáng)TCR活化信號可激活MAPK通路誘導(dǎo)IFN2合成，促使T細(xì)胞向Th1分化。TCR 觸發(fā)時間的長短也影響Th細(xì)胞的分化；IL12存在時，短暫的TCR觸發(fā)啟動Th1分化,長時間的TCR觸發(fā)則啟動Th2 分化。1.2 CD4CD4 為T細(xì)胞的輔助受體，在T細(xì)胞活化早期能與MHC類分子結(jié)合，并通過蛋白酪氨酸激酶LcK轉(zhuǎn)導(dǎo)信號，LcK缺失的CD4

4、+T細(xì)胞可出現(xiàn)Th2分化障礙,Tec家族激酶Rik 和Itk (Lck 下游分子)在Th2分化過程中亦起重要作用。1.3 CD28及其同系物CD28 與活化APC 上的B7.1 (CD80) 或B7.2(CD86)的結(jié)合為T細(xì)胞活化提供第二個信號。IL4、IL5 以及IL10的產(chǎn)生需要CD28 協(xié)同刺激,CD28能增加胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子NF-AT2 (nuclear factor of activated T cells 2)的累積,缺失時CD4 + T細(xì)胞僅分泌IFN。B7分子敲除的APC實驗研究亦證實IL4 的產(chǎn)生和Th2分化高度依賴于B7 ,而有實驗發(fā)現(xiàn)CD28能導(dǎo)致膜脂質(zhì)微小區(qū)域的重組和持續(xù)

5、的酪氨酸磷酸化,但CD28介導(dǎo)Th2分化的分子機(jī)制目前尚不清楚。最近,Skapenko等發(fā)現(xiàn)記憶T細(xì)胞CD28 能啟動IL4基因轉(zhuǎn)錄,并激活PI3激酶、JNK-SAPK以及p38 MAP通路,CD28-B7誘導(dǎo)Th2分化要依賴于IL4的表達(dá)、p38 以及ERK-MAP通路的激活。因此,CD8可能可以放大誘導(dǎo)Th2分化的TCR 活化信號。CTLA4是CD28的同系物,表達(dá)于活化T細(xì)胞，與B7結(jié)合的親和力是CD28的10倍，缺乏CTLA4可出現(xiàn)多克隆T細(xì)胞激活增殖紊亂。CTLA4敲除T細(xì)胞能分泌高濃度IL4和IL5，提示CTLA4 在Th2分化誘導(dǎo)中起下調(diào)CD28的作用。誘導(dǎo)性協(xié)作刺激因子( in

6、ducible costimulator ,ICOS) 是近來發(fā)現(xiàn)的CD28同系物,亦表達(dá)于活化T細(xì)胞。與CD28 和CTLA4 不同的是, ICOS 不與B7結(jié)合,而與B7RP1 (B7 的同系物之一) 結(jié)合。ICOS缺失小鼠T細(xì)胞分泌的IL4明顯降低,而IFN未見異常。因此，ICOS 能潛在地調(diào)節(jié)T 細(xì)胞的分化發(fā)展。2、IL12眾多來源的IL4 能通過STAT6 誘導(dǎo)Th2分化,但最初驅(qū)使分化的IL4 源自何處,目前尚不清楚。IL4 基因定位于11號染色體,此部位還有IL5、IL13 基因。在IL4 和IL13 基因位點處發(fā)現(xiàn)了與Th2分化相關(guān)的幾個DNA 酶I高敏感位點,提示:在Th2分

7、化時伴隨有這些Th2型細(xì)胞因子基因位點的染色質(zhì)重組。已證實核小體上組蛋白的高乙酰基化與IL4、IL5、IL13等基因相關(guān),且這種Th2特異的高乙?；蕾囉赟TAT6 和GATA3 ,并伴隨IL4、IL13基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。目前在IL13 基因位點上游1. 6kbp處, 發(fā)現(xiàn)了一段保守的GATA3 反應(yīng)元件(GATA3 response element ,CGRE) 序列,它能與GATA3、組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶復(fù)合物以及RNA 聚合酶結(jié)合,并具有增強(qiáng)上述Th2 型細(xì)胞因子基因啟動子的作用。通過對IL4 基因啟動子的研究,亦發(fā)現(xiàn)多個與IL4 基因表達(dá)有關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子,如NFAT2AP1、GATA3、c

8、maf 以及JunB 等。另外, IL13 能與IL4 受體鏈結(jié)合,調(diào)節(jié)Th2 分化； IL26 能上調(diào)細(xì)胞因子信號抑制分子1 ( suppressor of cytokine signaling1 ,SOCS1) 表達(dá)而抑制Th1 分化,同時促進(jìn)活化CD4+T 細(xì)胞分泌IL4 誘導(dǎo)Th2 分化。3、轉(zhuǎn)錄因子 3.1 NF2ATNF2AT家族有5個成員:NF2AT1 (NF2ATp) 、NF2AT2 (NF2ATc) 、NF2AT3、NF2AT4、NF2AT5 ,均有高度保守的DNA 和鈣調(diào)磷酸酶結(jié)合位點。前4者位于胞漿中,NF2AT5 則位于胞核內(nèi)。鈣調(diào)磷酸酶磷酸化介導(dǎo)NF2AT 的核內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)

9、,而RasPRaf2MEK2ERK等蛋白激酶的激活使得NF2AT 與AP21 結(jié)合,形成NFAT2AP1復(fù)合物與DNA 結(jié)合。許多表達(dá)于活化T 細(xì)胞的基因啟動子或增強(qiáng)子處均存在NF2AT 結(jié)合位點,如IL2、IL4、IL25、IFN 等。敲除NF2AT2 的小鼠,IL4 等Th2 型細(xì)胞因子表達(dá)受抑制,呈現(xiàn)Th2 分化缺陷,敲除NF2AT1 或同時敲除NF2AT1 和NF2AT4 小鼠卻出現(xiàn)截然相反的結(jié)果。這說明NF2AT1、NF2AT2 能與IL4 啟動子的NFAT2AP1 位點結(jié)合,功能各異地調(diào)節(jié)IL24 轉(zhuǎn)錄。Porter 等報道, ERK1、JNK3、p38參與了NF2AT的磷酸化調(diào)節(jié)

10、,并能抑制NF2AT2的核轉(zhuǎn)運(yùn)。3.2 GATA23GATA23 屬于GATA 家族,表達(dá)于初始CD4+ T 細(xì)胞和朝Th2分化的Th0細(xì)胞,是Th2 分化調(diào)節(jié)的重要轉(zhuǎn)錄因子。過度表達(dá)GATA23 的轉(zhuǎn)基因小鼠T 細(xì)胞能表達(dá)IL4、IL5、IL6、IL10 和IL13 等Th2 型細(xì)胞因子mRNA，通過反義技術(shù)抑制GATA3 表達(dá),這些Th2 型細(xì)胞因子mRNA 的表達(dá)亦受抑制。然而,IL4 基因近側(cè)啟動子區(qū)并不存在GATA23 結(jié)合位點,因此有人認(rèn)為GATA23 可能是一個Th2 特異的增強(qiáng)子,或是作為一個局部控制區(qū)域(如在IL4、IL5、IL13 區(qū)域) 存在。在STAT6 敲除的T 細(xì)胞

11、中, GATA23 亦能誘導(dǎo)Th2 型細(xì)胞因子表達(dá),導(dǎo)致Th2 分化,并在IL4 基因定位處發(fā)現(xiàn)Th2 特異的DNA 酶I 高敏感位點;同時,GATA3 能與NF2AT 結(jié)合而誘導(dǎo)IL5 啟動子的活性。近來研究發(fā)現(xiàn)一種稱為FOG ( Friend of GATA) 的結(jié)構(gòu)分子,該分子表達(dá)于初始Th 細(xì)胞,起抑制GATA23 的作用。3.3 c2mafc2maf 是基本區(qū)域P亮氨酸拉鏈(basic region/leucine zipper) 轉(zhuǎn)錄因子,特異表達(dá)于Th2 細(xì)胞,是最早被克隆的Th2 特異性轉(zhuǎn)錄因子。以往認(rèn)為,c2maf激活后不影響其它Th2 型細(xì)胞因子的表達(dá),只是通過選擇性地與I

12、L24 近側(cè)啟動子結(jié)合,誘導(dǎo)IL24 表達(dá)促使Th2 分化。最近,哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn),c2maf 亦可通過IL22R(CD25) 介導(dǎo)但不依賴IL4 的途徑促使Th2 分化。c2maf 滅活或敲除時,Th2 分化和相應(yīng)細(xì)胞因子分泌照常進(jìn)行,推測可能與IL13的補(bǔ)償作用有關(guān)。3.4 T-betT-bet (亦稱T-box 21) 能激活I(lǐng)FN表達(dá),是新近發(fā)現(xiàn)的Th1 特異性轉(zhuǎn)錄因子。T-bet 能誘導(dǎo)IFN-等位基因染色質(zhì)重組和轉(zhuǎn)錄激活I(lǐng)FN-基因,亦能誘導(dǎo)IL12R2亞單位表達(dá),促使Th1 分化。若將T2bet導(dǎo)入已分化的CD4 Th2 細(xì)胞,出現(xiàn)IFN2分泌增強(qiáng),IL4、IL5 等Th

13、2 型細(xì)胞因子產(chǎn)生受阻,細(xì)胞朝Th1分化。研究發(fā)現(xiàn),T2bet 誘導(dǎo)的Th1 分化不依賴于IL12-PSTAT4 或IL18 , 但受IL4-PSTAT6 的抑制。然而,STAT 與T2bet 之間的關(guān)系目前尚不清楚。3.5 CPEBP 和JunB與c2maf 類似,CPEBP 家族成員(如CPEBP) 亦能與IL4 啟動子結(jié)合,是內(nèi)源性IL4 表達(dá)的潛在誘導(dǎo)因子。同時,CPEBP 亦能抑制IL22 和IFN-RNA 的合成,但不影響其它Th2型細(xì)胞因子。JunB 屬于c-jun轉(zhuǎn)錄因子家族,選擇性表達(dá)于Th2 效應(yīng)細(xì)胞,能與AP21 特異結(jié)合,激活I(lǐng)L-4 轉(zhuǎn)錄。JunB 介導(dǎo)的IL-4 表

14、達(dá)需要JNK激酶和c2maf 的協(xié)作,并能誘導(dǎo)分化中的Th2 細(xì)胞產(chǎn)生IL-5、IL-6 和IL-10。4、Th 細(xì)胞分化中的信號通路4.1 JAK-STATJAK-STAT 是細(xì)胞因子受體介導(dǎo)的主要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。IL-12 能通過STAT4 介導(dǎo)Th1 細(xì)胞分化, IL-4 可通過STAT6 介導(dǎo)Th2 細(xì)胞分化。然而,STAT 介導(dǎo)的目的基因尚不清楚,在IL-4 啟動子附近亦未發(fā)現(xiàn)STAT 結(jié)合位點。盡管STAT4 或STAT6 基因敲除實驗顯示IFN-或IL-4 依然正常分泌,但缺少STAT信號時GATA23、T-bet 以及細(xì)胞因子的表達(dá)則大受影響。推測STAT 與GATA23、c2m

15、af 、T2bet 等轉(zhuǎn)錄因子密切相關(guān),闡明這些內(nèi)在的聯(lián)系有助于搞清Th 細(xì)胞分化的分子機(jī)制。Bcl26 由于能與STAT6 競爭相同的結(jié)合位點,被認(rèn)為是Th2的負(fù)向調(diào)節(jié)因子。新近發(fā)現(xiàn)SOCS5 能通過與IL-4R 的相互作用,負(fù)向調(diào)節(jié)IL-4PSTAT6 通路,從而抑制Th2 分化。4.2 MAPK 哺乳動物的MAPK信號通路包括細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK) 、c-Jun N 端激酶(JNK)P應(yīng)激激活的蛋白激酶(SAPK) 、P38MAPK 以及ERK5PBMK1 四條途徑。每條通路均通過保守的三級酶促級聯(lián)反應(yīng)MAPKKKMAPKK(MKK) MAPK激活轉(zhuǎn)錄因子,調(diào)節(jié)特定基因的表達(dá)。ER

16、K位于癌基因Ras下游,Ras等不同激活信號通過Raf2MEK1 途徑激活ERK,通常稱Ras2ERK通路,包括ERK1 和ERK2。前已述及TCR 激活信號能激活MEKPERK,促使Th1分化。H2Ras 轉(zhuǎn)基因小鼠研究卻發(fā)現(xiàn),Ras2ERK通路經(jīng)非TCR 激活信號激活后,能上調(diào)JAK1激酶活性,促進(jìn)STAT6 酪氨酸磷酸化,并提示Ras-ERK與JAK-STAT通路之間存在交叉?？梢?Ras2ERK通路與Th 細(xì)胞分化的確切關(guān)系尚待研究。p38蛋白有4種亞型:p38-、p38-、p38-和p38-。MKK3、MKK6 是其主要的蛋白激酶,應(yīng)激或炎癥刺激等情況下可被激活。p38 激活后的直接

17、底物為MAPK激活的蛋白激酶(MAPKAPK)22P3 ,其目的基因啟動子中含有CRE 或能與CREBPATF 和AP21 家族相互作用敏感的反應(yīng)元件。p382、MKK3P6等轉(zhuǎn)基因動物實驗發(fā)現(xiàn)抑制p38MAPK 通路的激活,IFN2水平明顯下降。由于IFN2啟動子近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)功能性活化元件處存在c-junPATF2 結(jié)合位點以及一系列其它ATF結(jié)合位點,且近側(cè)IFN2元件攜帶c-junPATF2 結(jié)合位點, 呈現(xiàn)Th1 特異性。因此,p38MAPK通路可能通過激活I(lǐng)FN2 轉(zhuǎn)錄,促使Th1細(xì)胞分化。JNK亦是一種應(yīng)激激活的蛋白激酶,包括JNK1P2P3。激活的磷酸化級聯(lián)反應(yīng)為MEKK1 ,2

18、MKK4PSEK1 JNKPSAPK(MKK7 亦能激活JNK) 。JNKPSAPK能使c2jun、ATF22 等磷酸化并增加其轉(zhuǎn)錄活性,促進(jìn)c-fos、c-Jun、ATF22 調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。JNK2 基因敲除研究發(fā)現(xiàn)小鼠IFN2水平降低,Th1 免疫應(yīng)答缺陷,但Th2 免疫應(yīng)答不受影響。將IFN- 加入JNK2缺失的T 細(xì)胞中則能恢復(fù)上述缺陷,產(chǎn)生正常的Th1免疫應(yīng)答。JNK1 敲除的小鼠呈現(xiàn)強(qiáng)烈的Th2 免疫應(yīng)答,即使在Th1 條件下亦產(chǎn)生大量IL-4、IL-5 和IL10 等Th2 型細(xì)胞因子,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)JNK1 敲除小鼠核內(nèi)NF-AT2 水平上升,提示JNK1 能負(fù)向調(diào)節(jié)核內(nèi)NF2AT

19、2 的水平,從而影響Th2 型細(xì)胞因子產(chǎn)生。4.3 NF-BPI-B正常情況下,NF2B 與其抑制因子I-B 存在于胞漿中。隨著上游激酶(NF-B誘導(dǎo)激酶或MEKK1) 的激活,I-B 激酶活化并出現(xiàn)I-B 蛋白磷酸化,導(dǎo)致它們與NF-B 分離并降解,而游離的NF2B則轉(zhuǎn)入胞核內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)激活目的基因。NF-B 因子在Th細(xì)胞分化中的作用研究目前剛起步。已有研究發(fā)現(xiàn),抑制NF2B 活性可阻斷GATA23 表達(dá)和Th2 型細(xì)胞因子產(chǎn)生。5、 結(jié)語細(xì)胞分化過程本質(zhì)上是細(xì)胞基因的按序表達(dá)和選擇性表達(dá)的結(jié)果,因此,細(xì)胞分化調(diào)控的基本規(guī)律就是基因表達(dá)調(diào)節(jié)。對于Th 細(xì)胞分化而言,最終表現(xiàn)為控制細(xì)胞應(yīng)答的有關(guān)基

20、因的活化與表達(dá),細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在此起了重要的中介作用。近幾年,Th 細(xì)胞分化機(jī)制研究進(jìn)展迅速,已認(rèn)識到TCR 活化信號、輔助受體以及細(xì)胞因子環(huán)境等因素共同介導(dǎo)了Th1PTh2 細(xì)胞的分化方向,并逐步深入到轉(zhuǎn)錄因子、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、基因調(diào)控水平。我們相信,Th 細(xì)胞分化的復(fù)雜性、調(diào)節(jié)的精確性以及信號通路和相關(guān)因子的交叉性等問題的最終闡明,必將給免疫性疾病的藥物治療帶來重大突破。相關(guān)通路指標(biāo)：T-Cell Activation: Regulators of T-Cell Activation: CD2, CD276, CD47, DPP4, CD3D, CD3E, CD3G, CD4, CD7, CD

21、80, CD86, CD8A, CD8B, FOXP3, ICOSLG, IRF4, LAG3, LCK, MAP3K7 (TAK1), MICB, NCK1, TNFSF14, VAV1. T-Cell Proliferation: CD28, CD3E, ICOSLG, IL1B, IL10, IL12B, IL18, NCK1, RIPK2, TNFSF14. T-Cell Differentiation: ADA, APC, BCL2, BLM, CD1D, CD2, CD27 (TNFRSF7), CD4, CD80, CD86, EGR1, IL12B, IL15, IL2, IR

22、F4, NOS2 (iNOS), PTPRC, SOCS1. T-Cell Polarization: CCL3, CCR1, CCR2, CCR3, CCR4, CCR5, CD274, CD28, CD4, CD40LG (TNFSF5), CSF2 (GM-CSF), CXCR3, CXCR4, IFNG, IL12A, IL12RB1, IL12RB2, IL18R1, IL2, IL4, IL4R, IL5, TGFB1. Regulators of Th1 and Th2 Development: CD2, CD40 (TNFRSF5), CD5, CD7, CSF2 (GM-CS

23、F), IFNG, IL10, IL12A, IL13, IL3, IL4, IL5, TLR2, TLR4, TLR9. Th1 & Th2 Differentiation: CD28, CD40 (TNFRSF5), CD40LG (TNFSF5), CD86, IFNG, IL12A, IL12B, IL12RB1, IL12RB2, IL18, IL18R1, IL2, IL2RA, IL4, IL4R, IL6.B-Cell Activation: Antigen Dependent B-cell Activation: CD28, CD4, CD40 (TNFRSF5),

24、CD40LG (TNFSF5), CD80, FAS (TNFRSF6), FASLG (TNFSF6), IL10, IL2, IL4. Other Genes involved in B-Cell Activation: ADA, CXCR5, ICOSLG, IL6, IL7, MS4A1, TGFB1. B-Cell Proliferation: BCL2, CD27 (TNFRSF7), CD40 (TNFRSF5), CD81, IL10, IL7, PTPRC. B-Cell Differentiation: ADA, AICDA, BLNK, CD27 (TNFRSF7), IL10, IL11, IL4, RAG1.Other Immune Cell Activation: Macrophage Activation: IL13,