细胞因子和T细胞亚群分化

第 四 军 医 大 学 FOURTH MILITARY MEDICAL UNIVERSITY 金伯泉 第四军医大学 第 四 军 医 大 学 FOURTH MILITARY MEDICAL UNIVERSITY 造血干细胞的分化过程  CD4+T细胞 (T)  CD8+T细胞 (T)  NK T细胞 (CD4 CD8; CD4+)   T细胞 (CD4 CD8; CD8+) CD4+T细胞亚群的分化与转录因子、趋化因子受体以及分泌细胞因子的关系 发育分化 趋化因子受体 产 生 所需细胞因子 和转录因子表达 细胞因子 正常免疫功能 异常时发生疾病 抗胞内病原体 过高引起器官特 (病毒、细菌 )免疫 异性自身免疫病 CD4+ 初始 T细胞 TGF- IL-2 抗原刺激 后 T细胞 CCR7 CXCR5 Th1 Th2 iTreg Th17 Tfh IFN- IL-2 LT CXCR3 CCR5 IL-4,5,10 IL-13,25 TGF- IL-35 IL-10 IL-17 IL-21 IL-22 CCR4,6 IL-21 IL-10 CXCR5 免疫负调节 过高或过低与肿瘤 和免疫耐受 或自身免疫病相关 抗胞外病原体 过高引起过敏性 (寄生虫 )免疫 炎症和哮喘 抗胞外细菌和 过高引起炎症性 真菌免疫和炎症 疾病 (EAE、 CIA等 ) 辅助 B细胞 过高引起抗体相关 产生抗体 自身免疫病 过低引起免疫缺陷 CrTh2 根据 King C(Annu Rev Immunol 2008)修改 Bcl-6 STAT-3 RORt Foxp3 GATA-3 STAT-6 T-bet Th1 Th2 TCR识别的配体 抗原肽 -MHCⅡ 类分子复合物 抗原肽 -MHCⅡ 类分子复合物 诱导分化的 关键细胞因子 IL-12、 IFN- IL-4 产生细胞因子 和其他效应分子 IFN-、 LT、 TNF- IL-2、 IL-3、 GM-CSF CD40L、 FasL IL-4、 IL-5 IL-10、 IL-13 IL-25 介导免疫应答类型 细胞免疫 体液免疫 免疫保护 胞内感染病原微生物 (如结核杆菌 ) 清除蠕虫等胞外病原体 参与病理应答 MS/EAE、 RA, IBD 哮喘等变态 反应性疾病 mDC TCR IFN- LT- Stat1 上调 T-bet基因 mDC TCR IL-13 IL-25 IL-4 IL-5 上调 GATA3基因 Stat6 上调 IFN-基因 Stat4 IL-12R1 上调 IL-12R2 IL-12R1/ 2 IFN- IL-12 Ⅰ 型病原体 胞内寄生菌 (如结核杆菌 ) IL-12 NK 上调 IL-18R T-bet+ Th1 IL-12 IL-18R Ⅱ 型病原体 (如蠕虫 ) IL-12R1 IL-4 上调 Th2 细胞因子基因 GATA-3 GATA-3+ Th2 NKT 嗜酸 /嗜碱 粒细胞 IL-12R1/ 2 IL-18 调节性 T细胞（ regulatory T cells, Treg） 分类： 天然发生的调节性 T细胞 (natural regulatory T cells, nTreg) 诱导性调节性 T细胞 (induced regulatory T cells, iTreg) 胸腺 nTreg CD4+ 初始 T细胞 细胞因子 iTreg 表型： CD4+ CD25+ GITR+ Foxp3+ 分泌 TGF-和 IL-10 GITR (glucocorticiod-induced TNFR family related protein) 分布： 占初始 CD4+ T细胞 5~10% 分化场所： 胸腺 (nTreg占胸腺成熟 CD4+ 的 5%左右 ) CD4+ 胸腺细胞与 TEC上 MHC II/自身肽 复合物发生高亲和力结合，需 IL-2 Foxp3是 nTreg 发育分化的关键转录因子 nTreg Foxp3是控制 Treg发育的关键调节因子 属于叉头框（ forkhead box, Fox）基因家族 Fox是一类在生物进化中保守的转录因 1989年在果蝇中发现第一个叉头框基因 现有 100多个 Fox家族成员，分为 FoxA~R17个亚族 FoxP3 表 人 Fox基因失活突变表型 基 因 突变表型 FOXC1 Axenfeld-Rieger综合征、青光眼、虹膜发育不全 FOXC2 淋巴水肿、双行睫毛 FOXE3 眼睛前部畸形、白内障 FOXL2 睑裂狭小－上睑下垂－内眦赘皮倒置（ BPES）；早产儿卵巢功能障碍 FOXE1 甲状腺发育不全、腭裂、内鼻孔闭锁、羊水过多、毛发变细 FOXN1 免疫缺陷、秃发、指甲营养不良 FOXO1 横纹肌肉瘤 FOXP2 发音和语言发育障碍 FOXP3 免疫调节障碍、多种内分泌病和肠病综合征（ IPEX） IPEX综合征： immunodysregulation, polyendocrinepathy, enteropathy, X-linxed syndrome Foxp3缺陷小鼠导致 Scurfy小鼠，表现为自身 免疫性炎症性疾病 Foxp3基因敲除小鼠胸腺和外周淋巴结中 nTreg 明显减少 CD4+T细胞 CD44和 CD69表达水平升高 IL-2、 IL-4、 IL-10和 IFN-大量分泌 AML1/ Runx1 IL-2, IFN- CD25, CTLA-4, GITR 非 Treg IL-2, IFN- Treg NFAT AML1/ Runx1 NFAT Foxp3 CD4+ ： 在胸腺中为 TCR与 MHC II/自身肽结合的辅助受体 CD25： 组成性表达，活化后 ，保持 nTreg对 IL-2的高反应性； IL-2在维持 nTreg细胞 Foxp3和 CD25表达，以及发育 存活和发挥免疫抑制作用发挥关键作用 Foxp3: 调控 Treg分化 (需胞内染色 ) CTLA-4 (CD152)： 活化后 ，参与负调控 GITR: 高表达，参与负调控 CD44hi(ECMR-III)： 与细胞黏附、淋巴细胞归位有关 mTGF-： 与靶细胞 TGF-R结合，诱导免疫抑制 CD127/IL-7R (作为 Treg分选的标记 )  活化 ： 需要抗原刺激，所需抗原剂量低，比特异性相同 初始 T细胞所需抗原浓度低 10~100倍 (转基因动物 模型 ), 可被 imDC (CD80/CD86lopMHClo) 所激活 需要共刺激信号 (CD28, CD80/CD86, CD40, LFA-1)  增殖： IL-2 GITR和 TLRs 抗原非特异性  MHC 非限制性 广谱抑制 (包括抗原刺激的 CD4+ 、 CD8+T和 多克隆刺激剂活化 CD4+、 CD8+ T以及 其他免疫细胞 ) 调节特点： 分泌 TGF-、 IL-10和 IL-35等抑制性细胞因子 TGF-: 直接介导免疫抑制作用 使反应 T细胞对 Treg抑制作用更加敏感 维持 Treg本身 Foxp3表达和发挥抑制作用 细胞 -细胞直接接触的抑制作用 (CTLA-4、 GITR) Treg-DC： 竞争初始 T细胞与 DC接触 下调 DC的 CD80/CD86表达 , 降低 APC功能 mTGF-结合 TGF-R，启动 Smad途径 粒酶或穿孔素依赖机制： 杀伤或灭活反应性 T细胞 Treg 初始 T细胞 杀伤和灭活 穿孔素 粒酶途径 mTGF- TGF-R B7 CTLA-4 CD28 TGF- Foxp3 TGF- IL-35 IL-10 DC ConditionedDC Smad途径 不活化 TGF- B7 CD28 1 2 自身反应 性 T细胞 负调控 Treg免疫抑制作用机制 初始 T iTreg (CD4+ CD25+ Foxp3+) TGF-、 IL-35和 IL-10 TGF-、 IL-2、 RA 抗原刺激 初始 T Th3 (CD4+ Foxp3+) TGF- TGF- 口服抗原 初始 T Tr1 (CD4+ Foxp3) IL-10、 TGF- IL-10 抗原刺激 Th3和 Tr1  iTreg ？ iDC TCR IL-10 TGF- IL-35 上调 Foxp3基因 Smads Foxp3+ Tregs 靶细胞 初始 CD4+ T细胞 免疫调节 (免疫抑制 ) TGF- TGF- R 疾病 治疗原则 治疗措施 器官移植排斥 自身免疫病和 过敏性疾病 促进 Treg， 抑制免疫应答 Foxp3基因转导细胞 体外扩增特异性 Treg后 输注患者体内 肿瘤 感染性疾病 抑制 Treg， 促进免疫应答 去除 TIL中 Treg回输患者 (ex vivo) 针对 CTLA-4、 CD25或 GITR mAb的阻断作用 ,Foxp3 RNAi 用 Foxp3基因转染 DC作为疫苗诱 导 Foxp3特异性 CTL反应，抑制 表达 Foxp3肿瘤 Treg Th17  命名： 2005年 ， 主要分泌 IL-17的 CD4+效应 T细胞  表型： CD4+ CCR4+ CCR6+ IL-23R+， IL-17(IS)  诱导： TGF-、 IL-6和 IL-23诱导初始 T细胞分化为 Th17 RORt是 调控 Th17分化的关键转录因子  效应： 分泌 IL-17、 IL-21和 IL-22 抗胞外细菌和真菌免疫 过高引起炎症性疾病 (EAE、 CIA、 MS、 IBD) IL-17家族成员 分子量（ kDa） 全长 (aa) 染色体定位 与 IL-17A 同源性 (%) 主要产生或表达细胞和组织 IL-17A 35 155 6p12 100 Th17 IL-17B 41 180 5q3234 29 胰腺、小肠、胃、脊髓 IL-17C 40 197 16q24 23 睾丸、胸腺、脾、前列腺 IL-17D 52 202 13q12.11 25 骨骼肌、神经细胞、前列腺、 静止 T细胞 IL-17E(IL-25) 34 161 14q11.2 17 大脑、肺、睾丸 IL-17F 44 153 6p12 55,40(a) Th17 (a) IL-17F两种异型与 IL-17A同源性程度不同 mDC TCR I。