第三节　分泌IL-17的γδT细胞的相关研究进展

炎症是所有具有血管系统的生命个体，其组织与细胞对损伤性因素所产生的防御反应。除了由病原体感染导致炎症发生以外，其他很多复杂疾病，如自身免疫病、心血管疾病、神经退行性疾病、肥胖、恶性肿瘤、2型糖尿病以及很多遗传病等的发生发展均与慢性炎症密切相关。

促进和抑制炎症发生发展是免疫系统的固有功能，代表着机体清除异己，对抗损伤及进行修复的自然过程。炎症反应是典型的多细胞和多因子共同参与的过程，IL-17是一种重要的促炎性细胞因子，在机体的炎症反应中起着至关重要的作用。而除了Th17细胞以外，γδT细胞是IL-17的一个重要来源。由γδT细胞产生的IL-17似乎基本上不依赖于TCR的活化，而是通过细胞因子信号，特别是IL-23联合IL-1β和IL-18来促进的，其比Th17细胞产生的IL-17更早，更迅速，广泛的参与到很多疾病的发生与发展的过程中。近年来，围绕着分泌IL-17的γδT细胞(即IL-17+γδT)细胞，在其发育分化、表型界定和在疾病中的作用及机制的相关研究取得了很多成果。

一、IL-17+γδT细胞的发育分化及归巢的相关研究

人们普遍认为，γδT细胞在胎儿胸腺中发育到CD4-CD8-的DN2和DN3阶段时，开始获得不同的分泌IFN-γ，或者分泌IL-17的功能。然而这两种γδT细胞的分化阶段和功能的形成，以及两者之间的关系尚未明了。2014年，Shibata等人的研究发现，虽然分泌IFN-γ和分泌IL-17的γδT细胞在发育过程中共同经历了DN2阶段，但是只有分泌IFN-γ的γδT细胞经历了DN3阶段，而IL-17+γδT细胞却是直接从DN2阶段发育而来。单细胞分析显示，DN2细胞中含有多种不同的γδT细胞前体。这些不同的前体细胞有的能进一步发育成IL-17+γδT细胞，而有的则不能。如果将一种负责早期DN2细胞向晚期DN2细胞发育的锌指结构的转录因子失活，结果会导致完全没有成熟的IL-17+γδT细胞，而一个独特的高表达替代性锌指结构转录因子的IL-17+γδT细胞亚群却能顺利发育成熟［19］。这个研究揭示了两种分泌不同细胞因子的γδT细胞，它们的功能分化早在胚胎胸腺发育期已经决定了。

γδT细胞的发育和归巢高度依赖于独特的细胞因子网络的调节，有很多细胞因子和细胞因子受体参与其中。2015年，Colpitts等人报道了IL-15和其独特的受体IL-15Rα在IL-17+γδT细胞的发育过程中的重要作用。表型分析结果显示，IL-17+γδT细胞在发育过程中高表达CD44、表达IL-15Rα链和共用的γ链CD132，却不表达IL-2/15R β链(CD122)。令人惊奇的是他们发现IL-15Rα KO小鼠成年后外周和肠系膜淋巴结中的IL-17+γδT细胞数量增多，但是IL-15 KO小鼠没有类似的情况。新生小鼠胸腺细胞嵌合体实验表明，γδT细胞分泌IL-17的能力的限制依赖于胸腺细胞自身的IL-15Rα的表达。新生小鼠胸腺的分析还显示CD44低表达的IL-17+γδT细胞的前体细胞同样表达IL-15Rα，在缺失IL-15Rα信号通路的新生小鼠中数量增加，而不是缺失IL-15的新生小鼠。因此，他们得到以下结论：IL-15Rα信号是个体发育初期调节IL-17+γδT细胞在胸腺中发育的关键，并且对成年后IL-17+γδT细胞在外周的归巢产生持续的影响［20］。

T细胞在胸腺里发育成熟，胸腺上皮细胞为不同类型的T细胞的发育提供了一个特化的微环境。Nitta等人的研究关注了胸腺皮质区的上皮细胞在T细胞发育过程中的重要意义。他们用一个缺乏胸腺皮质区的上皮细胞的小鼠模型，研究发现这种小鼠缺失大量的胸腺细胞结构，同时观察到αβT细胞和NK细胞的发育受损。意外的他们还发现分泌IL-17的Vγ4和Vγ6 γδT细胞的发育受强烈影响，导致外周组织中由γδT细胞介导的炎症反应严重失调［21］。这一结果表明，胸腺皮质区的上皮细胞在塑造机体TCR免疫组库多样性方面非常重要，不仅仅是针对传统的αβT细胞，同样影响固有免疫样的IL-17+γδT细胞的发育。

协同刺激信号是T细胞活化信号中的不可分割的一部分。但是关于协同刺激信号在T细胞分化和功能方面的大部分研究都是针对传统的αβT细胞的，人们对于协同刺激信号在γδT细胞发育和分化方面的影响知之甚少。2016年发表在Oncotarget上的一篇最新的报道是有关可诱导的T细胞协同刺激因子(ICOS)在γδT细胞发育方面的作用。该研究发现，胸腺中未成熟Vγ2+CD45RBlowγδT前体细胞倾向于分化发育为IL-17+γδT细胞。该前体细胞表达ICOS，如果用ICOS抗体处理，会因为竞争性活化ICOS，彻底抑制胚胎胸腺中IL-17+γδT细胞的发育，而ICOS缺失小鼠胸腺、脾脏、淋巴结和皮肤中IL-17+γδT细胞均显著增加，从而对二硝基氟苯的敏感度增加［22］。该研究表明ICOS协同刺激信号能抑制分泌IL-17的Vγ2+γδT细胞在胸腺中的发育。

Notch信号在αβT和γδT细胞的发育和功能方面都具有很重要的调控作用，然而有关于Notch信号在T细胞维持中的作用仍然不清楚。Yoshikai的团队曾经发现Notch-Hes1信号通路与自然发生的IL-17+γδT细胞在胸腺中的发育有关，2015年，该团队进一步揭示了Notch信号轴在γδT细胞归巢中的作用。通过全基因组范围的筛选Notch蛋白的作用靶基因，他们发现：一个新的IL-7Rα的启动子区域能受到Notch-RBP-Jκ信号通路调控。组成性活化的Notch信号能在体内外诱导γδT细胞表达IL-7Rα，条件性敲除RBP-Jκ分子可抑制IL-7Rα的表达，选择性地降低外周IL-7RαhighIL-17+γδT细胞的数量。如果缺失IL-7Rα介导的信号，成年小鼠几乎没有IL-17+γδT细胞。此外，体外实验显示，外源IL-7也能选择地扩增IL-17+γδT细胞［23］。这表明，Notch-RBP-Jκ-IL-7Rα信号轴在IL-17+γδT细胞发育和归巢中发挥重要作用。

前髓细胞性白血病锌指结构蛋白(PLZF)对NKT细胞和分泌IL-4的γδ NKT细胞向效应型细胞方向分化具有调节作用。Lu等人研究发现，PLZF蛋白在IL-17+γδT细胞的发育和功能方面是不可或缺的。他们观察到，PLZF表达于胚胎来源的分别分泌IFN-γ和IL-17的Vγ5+和Vγ6+γδT细胞上。PLZF缺陷可特异地影响Vγ6+γδT细胞的功能性分化，直接导致成熟的CD27-CD44-表型的IL-17+γδT细胞数量减少。虽然Vγ5+γδT细胞的发育不依赖于PLZF，但是当它们在Skint-1突变的小鼠中被重编程成IL-17+γδT细胞时，它们的成熟同样需要PLZF的作用。PLZF缺陷小鼠的不成熟CD27+CD44-Vγ6+γδT细胞增殖受到抑制，导致它们分化为成熟的CD27-CD44+的IL-17+γδT细胞的数量减少［24］。

二、IL-17+γδT细胞炎症反应在各种疾病中的作用与机制的相关研究

1.IL-17+γδT细胞与自身免疫病

众所周知，IL-17+γδT细胞与炎症引发的自身免疫性疾病密切相关，但其具体病理机制一直不清楚。Akitsu等研究了自身免疫性关节炎中IL-17+γδT细胞的作用机制。他们发现，在IL-1受体拮抗剂IL-1Ra缺失的小鼠中，自身免疫性关节炎的发展不仅依赖于CD4 T细胞，也同样依赖于IL-17+γδT细胞。活化的CD4 T细胞通过诱导CCL2的表达，引导γδT细胞浸润到关节中，趋化而来的CCR2+Vγ6γδT细胞分泌IL-17，导致关节局部炎症。由于IL-1Ra是γδT细胞表面IL-1R的天然拮抗剂，因此，在IL-1Ra敲除的小鼠中，这群CCR2+Vγ6γδT细胞高表达IL-1R，从而也更容易受到IL-1的诱导而分泌IL-17［25］。上述结果揭示了IL-17+γδT细胞和CD4 T细胞相互协同，促进自身免疫性疾病发生发展的机制。

在类风湿性关节炎中，IL-17被认为是引发关节部位炎症反应和导致关节损害的关键因子。有报道，雌性激素雌二醇能抑制实验性关节炎的进展。Adersson等用一系列的实验性类风湿性关节炎模型，包括胶原诱导性关节炎、抗原诱导性关节炎和胶原蛋白抗体诱导性关节炎，研究了雌二醇是否在疾病模型中对IL-17+γδT细胞产生影响。结果发现，雌二醇处理能降低受损关节中IL-17+γδT细胞的数量，同时，在关节引流淋巴结中IL-17+γδT细胞的数量也增加。这提示，雌二醇能阻止IL-17+γδT细胞从淋巴结向关节组织的移动，这与他们之前发现的雌二醇对Th17细胞的影响是一致的。同时，雌二醇对IL-17+γδT细胞的数量并没有影响，从而提示雌二醇对IL-17+γδT细胞有选择性调节作用［26］。

经典αβT细胞在淋巴结之间的循环需要鞘氨醇磷酸盐受体1(S1P1)。Maeda等人的研究旨在揭示γδT细胞是否有相似机制。结果显示，IL-17+γδT细胞在免疫稳态和炎症情况下，依赖S1P1从淋巴结移出。因此，如果抑制该过程，可能对临床上用芬戈莫德(首个可经口服给药的用于治疗复发缓解型多发性硬化症的新型免疫抑制剂)治疗复发缓解型多发性硬化症的疗效有更大帮助［27］。

2.IL-17+γδT细胞与病原体感染

除了自身免疫性疾病，一些细胞内感染，诸如利氏曼原虫感染，需要机体激活强有力的炎症反应，才能清除病原体。而在机体抗感染的炎症反应中，IL-17是一种对胞内和胞外感染同样有效的重要的促炎性细胞因子。但是，对于IL-17在抗寄生虫免疫中确切作用的相关报道结果一直非常矛盾，其调控免疫细胞相关信号通路的机制报道也十分有限。Sheel等人用利氏曼原虫感染的实验小鼠模型，发现肝脏中的IL-17在对寄生虫生长的早期有一个明显的抑制作用。在感染的第一周，γδT细胞被招募到肝脏中，它们主要是IL-17+γδT细胞。IL-17的一个重要的作用靶细胞是CCR2+的炎症性单核细胞。如果缺乏IL-17，肝内寄生虫的控制不依赖于NO的产生，而是依赖于超氧化物歧化酶的持续表达［28］。这一实验结果揭示，肝脏内的IL-17+γδT细胞通过分泌IL-17与单核细胞以及被感染的巨噬细胞相互作用，从而揭示了IL-17在抑制寄生虫感染免疫应答中的一种新作用机制。

前炎性因子IL-17A在黏膜对抗感染、过敏和自身免疫的一系列反应中发挥重要的作用。γδT细胞是黏膜免疫中IL-17A的一个重要来源，然而IL-17+γδT细胞却没有得到很好的界定。Paget等人发现了一个高表达CD3的Vγ6Vδ1 γδ T亚群，它们具有效应记忆细胞的表型，活化后快速的产生IL-17A。这种细胞广泛的分布在肺脏和皮肤中，它们在肺炎球菌感染和皮肤炎症中，依赖于IL-23和NOD样受体及炎性小体依赖的IL-1β而快速应答，分泌IL-17A［29］。

许多报道显示，HIV感染患者体内Vδ1亚型的γδT细胞数量有所增加。Maher等人报道，HIV患者和念珠菌病患者外周血中循环的Vδ1亚型的γδT细胞数量增多，而这群细胞在体外通过分泌IL-17，应答白色念珠菌刺激。白色念珠菌能直接刺激Vδ1亚型的γδT细胞分泌IL-17，如果有DC存在，IL-17的分泌会大大增加。白色念珠菌能刺激DC细胞分泌的IL-1β、IL-6和IL-23，但是单独加入这些细胞因子不足以使Vδ1亚型的γδT细胞增殖，DC细胞与γδT细胞的直接接触与IL-23的存在，在白色念珠菌刺激γδT细胞分泌IL-17同等重要。IL-17在HIV和白色念珠菌感染中对机体起保护作用，而Vδ1 γδT细胞并没有受到HIV的感染。因此，在HIV患者CD4 T细胞被耗竭的情况下，Vδ1 γδT细胞成了IL-17的重要来源，在保护患者免受白色念珠菌感染中显得尤其重要［30］。

3.IL-17+γδT细胞与组织修复和再生

免疫应答除了在宿主抵抗外来病原体感染中发挥重要的作用以外，对机体组织的完整性维持以及受伤后的组织修复同样是重要的。在诸如骨折或肌肉损伤后，淋巴细胞在组织修复的过程中被招募到相关的损伤组织，发挥着重要的作用。然而，关于参与组织修复的特异性免疫细胞亚群和相关修复机制仍不清楚。最近研究发现，IL-17+γδT细胞可促进新骨生成和骨折的愈合。IL-17基因敲除小鼠因为缺乏成骨细胞，而使正常的骨修复过程受损。IL-17可通过刺激骨间质前体细胞分化成成骨细胞和刺激成骨细胞增殖，加速骨形成的过程［31］。这一发现揭示了IL-17+γδT细胞在骨组织再生中的新功能。

在肝脏再生的过程中，各种免疫细胞与再生生长因子协同作用。γδT细胞在很多情况下都在炎症诱导的损伤早期发挥作用，Rao等人研究了γδT细胞在肝脏再生中的作用。他们发现，部分肝切除以后会上调CCL20和C型凝集素的配体，招募和活化γδT细胞，促进其分泌IL-17。被招募来的γδT细胞在抗原提呈细胞的诱导下分泌IL-6，而在自然杀伤T细胞的作用下，其分泌IFN-γ受到抑制，从而促进肝细胞的增殖。如果缺失γδT细胞或C型凝集素，小鼠肝脏中将检测不到固有免疫细胞的浸润，同时会观察到肝脏再生过程减慢，原因是再生相关生长因子和细胞周期的调节因子的减少。相反地，如果外源的给予IL-17或者C型凝集素的配体，将加快再生过程［32］。该研究首次阐明了γδT细胞通过分泌IL-17，直接促进肝脏细胞的有丝分裂和促进肝内免疫细胞的再生，加快肝脏再生过程，而C型凝集素的配体在其中是不可缺少的。

4.IL-17+γδT细胞与其他类型疾病

过敏性皮肤炎是一种由Th2细胞介导的炎症反应导致的皮肤疾病。虽然有一些研究检测到分泌IL-17的细胞数量在过敏性皮肤炎患者的外周血和受损皮肤组织中均有所增加，但是IL-17在疾病进程中的作用与机制仍然不明。2014年，Nakajima等人用IL-17缺失小鼠的过敏性皮炎模型，回答了这一问题。他们发现，在半抗原诱导的过敏性皮炎模型中IL-17缺失小鼠引流淋巴结中炎症反应，包括IL-4产生，以及半抗原特异性的IgG和IgE抗体的诱导产生，均较野生型小鼠受到明显的抑制。引流淋巴结中的Vγ4+γδT细胞和真皮中的Vγ5-γδT细胞是分泌IL-17的主要细胞。同时，他们用自发产生类似过敏性皮炎及伴随IgE抗体产生的小鼠模型同样获得了上述的结果。此外，研究还发现，在体外培养环境中加入IL-17能促进纯真T细胞向Th2细胞的分化［33］。Nakajima等人的研究结果表明，γδT细胞分泌的IL-17能够促进Th2细胞介导的炎症反应，因此，IL-17有望成为治疗过敏性皮炎的一个新靶点。

IL-17在炎症相关的肾病中也发挥着至关重要的作用。Peng等人的研究揭示了在阻塞性肾脏损伤中IL-17的主要来源包括γδT细胞和Th17细胞。它们分泌的IL-17促进了肾脏的纤维化。而IL-17敲除的小鼠成纤维细胞活化和胞外基质凝聚减少，减少阻塞性损伤中肾脏的纤维化程度，从而保护肾脏。进一步的机制研究揭示，IL-17敲除后，浸润的CD3+T细胞表达的趋化因子RANTES受到抑制，也显著抑制了肾小管周围因为阻塞引起的炎症反应。用抗RANTES的中和抗体能够显著抑制T细胞和巨噬细胞的浸润，减少胶原沉积［34］。该研究显示了IL-17通过调节RANTES介导的炎性细胞浸润，在肾纤维化病理进程中发挥的促进作用。而IL-17的来源，包括但不仅仅局限于IL-17+γδT细胞。

三、IL-17+γδT细胞介导的炎症与肿瘤发生和转移

肿瘤的发生、发展、转移离不开炎性的肿瘤微环境。炎症，特别是慢性炎症，是导致肿瘤发生和进展确切的因素之一。尽管炎症与肿瘤间存在着千丝万缕的联系，但是炎症中究竟是何种免疫应答机制影响肿瘤的发生与进展仍然不太清楚。在原发肿瘤局部，由肿瘤细胞诱发的炎症反应能调动各种免疫细胞浸润到肿瘤微环境中。有的细胞可抑制肿瘤生长，而有的细胞却能促进肿瘤发展与转移。γδT细胞也是这些免疫细胞中的一员，能浸润到很多类型的肿瘤组织中。人们起初认为，γδT细胞具有抗肿瘤作用，原因之一在于它能分泌大量以IFN-γ为代表的抗肿瘤细胞因子。而随着IL-17+γδT细胞的发现，有越来越多的实验证据表明，肿瘤微环境中浸润的γδT细胞是以分泌促炎症因子IL-17为主，在肿瘤的发生发展和转移的过程中起到一个关键的促进的作用，而并非抗肿瘤的作用。

2016年，Kimura等报道了IL-17A促进肿瘤发展的情况。该项研究使用了一个体内的低致瘤细胞在暴露在炎症环境中后获得恶性转移表型的模型，发现了IL-17A在肿瘤恶性程度逐步上升的过程中发挥重要作用—它维持了整个炎症的微环境。进一步研究发现，这个关键的IL-17A是由Vδ1T细胞分泌的。研究最后还发现，能调控Vδ1T细胞分泌IL-17A的重要分子是CD30［35］。这个研究揭示了表达CD30的、分泌IL-17A的Vδ1T细胞在引发炎症和构建肿瘤进展的微环境方面发挥着重要作用。

2014年，Rei等的工作阐释了一个IL-17依赖的，通过以γδT细胞为代表的淋巴系细胞和以腹腔巨噬细胞为代表的髓系细胞的相互作用产生的，炎症微环境促进肿瘤生长的机制。他们首先用一个卵巢癌的腹腔移植模型，发现γδT细胞首先在移植肿瘤的腹腔内积聚。这些γδT细胞主要分泌IL-17，促进肿瘤的生长；而IL-17和γδT细胞敲除的小鼠的肿瘤生长速度则明显降低。进一步研究发现，这群在肿瘤微环境中分泌IL-17的γδT细胞是CD27-Vγ6亚型，而非主要的Vγ1和Vγ4亚型。γδT细胞分泌的IL-17通过活化小腹腔巨噬细胞，直接促进卵巢癌细胞的增殖，进而促进肿瘤的生长［36］。

Ma等人的研究提供了IL-17+γδT细胞促进肝细胞癌生长的遗传学证据。他们发现，IL-17缺失小鼠显示出明显的肝细胞癌生长抑制，而全身性使用重组IL-17后，能重新促进肿瘤的生长。IL-17的这种肿瘤生长的促进作用主要表现为抑制以CD8 T细胞为主的抗肿瘤免疫反应。研究还发现，肿瘤微环境中IL-17主要来自于Vγ4γδT细胞。如果敲除Vγ4γδT细胞，同样能抑制肿瘤的生长。相关机制研究显示，IL-17能诱导肿瘤细胞表达CXCL5，而经由CXCL5/CXCR2的相互作用，趋化髓系来源的抑制细胞(MDSC)到达肿瘤局部。IL-17还能够加强MDSC对抗肿瘤免疫的抑制作用。肿瘤微环境中的MDSC能通过分泌IL-1β和IL-23，诱导分泌IL-17的γδT细胞，而IL-17反过来也促进MDSC分泌更多的IL-1β和IL-23，形成一个正反馈机制［37］。该研究澄清了肿瘤微环境中γδT细胞与MDSC及肿瘤细胞间通过IL-17相互调节对话的机制，阐明IL-17+γδT细胞在肿瘤微环境中的作用及相关机制。

Wu等的研究同样也发现了MDSC与γδT细胞在肿瘤微环境的相互作用。他们发现，在人结直肠癌发生与进展中起到关键促进作用的IL-17主要来源于固有免疫样的γδT细胞。病原微生物的入侵引发肠道黏膜上皮屏障遭到破坏，继而导致炎症性的DC的集聚和γδT细胞向分泌IL-17的功能亚型的极化。活化的炎症性DC诱导γδT细胞分泌IL-8、TNF-α、GM-CSF，同时伴随着免疫抑制性的MDSC的浸润。更重要的是，分泌IL-17+γδT细胞的浸润与肿瘤的发展阶段和其他临床病理特征成正相关［38］。Wu等和Ma等两个实验室均发现IL-17+γδT细胞在肿瘤发生发展中的关键促进作用，找到了IL-17+γδT细胞与MDSC相互作用的重要联系，从而将肿瘤引发的炎症反应和MDSC介导的肿瘤免疫抑制有机联系起来。

除了促进原发肿瘤的发生发展以外，免疫细胞被认为能调控肿瘤的恶性转移，在肿瘤微环境中发挥着重要的作用，然而免疫细胞在肿瘤细胞诱导的炎症反应中，调控微环境的精细机制还不清楚。2015年，一篇发表在Nature上的文章揭示了IL-17+γδT细胞介导的炎症微环境在肿瘤转移过程中的作用。Coffelt等人在小鼠的自发乳腺癌转移模型中观察到：肿瘤细胞通过引起系统性的级联炎症反应来达到转移的目的。具体发生过程是：由原发瘤部位炎症反应产生的IL-1β触发γδT细胞分泌IL-17A，导致系统性的，依赖于G-CSF的中性粒细胞的扩增和活化。这些由肿瘤诱导产生的中性粒细胞能抑制CD8杀伤性T细胞对肿瘤的细胞毒活性，从而帮助肿瘤细胞的转移。如果中和IL-17A或G-CSF，或者敲除γδT细胞，这种中性粒细胞在肿瘤部位的集聚和CD8 T细胞的抑制就会得到缓解。这种γδT细胞和中性粒细胞的缺失能大大降低肿瘤的肺脏和淋巴结的转移，但是对原位肿瘤的发展没有影响。因此，控制这条由肿瘤细胞发起的γδT细胞—IL-17—中性粒细胞反应轴，可能是一个控制肿瘤转移的新策略［39］。