引用本文： 殷得莉, 劉岱, 田新瑞. 轉化生長因子-β1、調節性 T 細胞與支氣管哮喘 . 中國呼吸與危重監護雜志, 2017, 16(4): 414-416. doi: 10.7507/1671-6205.201604025 復制
支氣管哮喘（簡稱哮喘）是以慢性氣道炎癥、氣道高反應性、可逆性氣流受限及氣道重塑為主要特征的異質性疾病，具有多基因遺傳傾向，并與環境因素密切相關。哮喘的發生和發展由多種細胞和細胞組分參與，其發病機制目前可概括為氣道免疫-炎癥機制、神經調節機制以及二者間相互作用。轉化生長因子-β1（transforming growth factor-β1， TGF-β1）通過經典的 Smad 通路和非經典的 Smad 通路等在哮喘中發揮抗炎和促炎雙重作用。調節性 T 細胞（regulatory T cell，Treg）也與哮喘的發病密切相關，在分子水平通過產生抑制性細胞因子、引起代謝紊亂、表達具有靶向作用的表面分子、細胞溶解等機制發揮免疫抑制作用，在細胞水平直接或間接地抑制炎癥反應細胞的功能。可見，TGF-β1 和 Treg 細胞均在哮喘中發揮重要作用。本文就 TGF-β1、Treg 細胞在哮喘氣道炎癥及氣道重塑中的作用及相互影響做一綜述。
1 TGF-β1 在哮喘氣道炎癥及氣道重塑中的作用
TGF-β1 是轉化生長因子-β（TGF-β）的一個亞型，支氣管黏膜浸潤的炎癥細胞，如嗜酸性粒細胞、淋巴細胞、巨噬細胞，以及氣道壁的組織細胞包括成纖維細胞、上皮細胞、內皮細胞、平滑肌細胞，都能分泌 TGF-β1[1]。
1.1 TGF-β1 在哮喘氣道炎癥中的作用
TGF-β1 作為一種多效性細胞因子，具有抗炎和促炎雙重作用。在促炎反應中，TGF-β1 是強有力的趨化因子和（或）細胞激活劑。TGF-β1 促進氣道粒細胞、巨噬細胞、肥大細胞的聚集及活化，釋放炎性介質如白細胞介素（IL）-1、2、4、5、6、13，以及白三烯（leukotriene，LT）等，使氣道產生哮喘性炎癥改變[2-3]。另一方面，TGF-β1 通過抑制 Th1 和 Th2 細胞的免疫應答、促進 Treg 細胞的分化而發揮抗炎作用[4]。TGF-β1 還可通過經典的 Smad2/3 通路促進氣道成纖維細胞和平滑肌細胞釋放抑制性細胞因子，降低對炎性細胞的趨化和激活作用，減輕哮喘氣道炎癥反應。研究證實，哮喘患者急性發作期血清中 TGF-β1 明顯升高，且與病情的嚴重程度呈正相關，緩解期血清中仍存在 TGF-β1 的高表達[5]。在哮喘患者或哮喘動物模型的支氣管肺泡灌洗液、肺組織及痰液中都發現 TGF-β1 的表達明顯增加[6]。
1.2 TGF-β1 在哮喘氣道重塑中的作用
多種細胞與細胞因子參與哮喘性炎癥反應造成的氣道損傷與修復過程，導致氣道壁結構改變，發生氣道重塑，包括上皮完整性的缺失、基底膜增厚、上皮纖維化、黏液腺和杯狀細胞增生、平滑肌肥大以及血管增生。在哮喘氣道重塑中，TGF-β1 通過增加細胞外基質如 Ⅰ 型膠原、Ⅲ 型膠原、纖維連接蛋白以及蛋白聚糖的沉積，促進上皮纖維化，誘導成纖維細胞向肌成纖維細胞分化，并促進其增殖，導致細胞外基質過度合成和分泌，使基底膜增厚變硬[7]。TGF-β1 發揮作用的途徑之一是非經典的 Smad 通路，該通路通過絲裂原激活的蛋白激酶（MAPK）途徑引起上皮間質轉化（EMT），在 α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）、結締組織生長因子（CTGF）、基質金屬蛋白酶（MMP）、組織金屬蛋白酶抑制物（TIMP）等的參與下使細胞外基質的產生和降解失衡，導致氣道壁結構和功能的改變，引起氣道重塑[4]。細胞外基質增多引起的基底膜厚度增加是哮喘氣道重塑的重要特征，上皮基底膜厚度與哮喘的嚴重程度相關[8]。研究發現哮喘患者氣道上皮及黏膜下 TGF-β1 的表達明顯增加，且與氣道基底膜厚度、成纖維細胞數目、哮喘發作的嚴重程度呈正相關[9]。這表明 TGF-β1 與氣道重塑密切相關，通過檢測血清、痰液、支氣管肺泡灌洗液中 TGF-β1 的含量，可了解氣道重塑的發生時間和進展程度。
2 Treg 細胞與哮喘氣道炎癥及氣道重塑
Treg 細胞作為一個獨特的 T 細胞群體具有強大的免疫抑制功能，這種作用既避免對病原體的過度免疫應答，同時又可誘導免疫耐受。Treg 細胞有兩大不同的 T 細胞亞群，即天然調節性 T 細胞（nature regulatory T cell，nTreg）和誘導型調節性 T 細胞（induced regulatory T cell，iTreg）。nTreg，即 CD4+ CD25+ Treg，其組成性高表達 CD25+ 和轉錄因子叉頭蛋白3（forkhead box protenin 3，Foxp3），因此又稱 CD4+ CD25+ Foxp3+ Treg。iTreg，其三個亞群分別是誘導 Foxp3 的 iTreg（Foxp3+ iTreg）、促進 IL-10 產生的 iTreg（IL-10+iTr1 cells）以及主要分泌 TGF-β 的 iTreg（TGF-β Th3 cells）。
2.1 Treg 細胞在哮喘氣道炎癥中的作用
Treg 細胞能夠直接或間接抑制幾乎所有類型促進過敏反應發生的細胞，包括 B 細胞、樹突細胞、T 細胞、效應細胞（肥大細胞和嗜堿性粒細胞）、嗜酸性粒細胞以及特異性的炎性組織細胞[10]。Treg 細胞作用于 B 細胞，促進抗原特異性 IgG4 的產生，抑制 IgE 的產生；Treg 細胞直接抑制 Th2、Th1、Th17 的活性，阻斷過敏反應中這些細胞產生的橋梁作用。Treg 細胞直接抑制 Th2 細胞活化，抑制 IL-4、IL-5、IL-10 和 IL-13 的產生，阻斷效應 T 細胞遷移到炎癥部位。Treg 細胞直接或間接抑制肥大細胞和嗜堿性粒細胞的激活和脫顆粒，并且影響嗜酸性粒細胞浸潤，以及通過分泌細胞因子影響其他效應 T 細胞進入炎癥部位。Treg 細胞在哮喘氣道炎癥中發揮作用的機制主要有以下四種：（1）產生抑制性細胞因子（IL-10、TGF-β、IL-35）；（2）引起代謝紊亂（CD25、cAMP、ADR2、HR2、CD39、CD73）；（3）表達對樹突細胞有靶向作用的表面分子（CTLA-4、PD-1、TGF-β、IL-10R）；（4）細胞溶解作用（顆粒酶 A、B）[11]。
哮喘患者外周血中 Treg 細胞的比例以及 Foxp3 mRNA 表達明顯降低[12]。大量研究發現在哮喘急性期，Treg 細胞的數量在循環、肺淋巴結和胸腺中顯著減少，氣道炎癥的發生與 Treg 細胞數量的減少以及肺淋巴結中細胞因子如 IL-4、TGF-β1、IL-10 的 mRNA 表達的降低密切相關[9]。哮喘患者輸注外源性 Treg 細胞，能顯著降低哮喘氣道炎癥反應，并明顯改善肺功能，而在非哮喘患者中未發現這種現象[13-14]。Treg 細胞在抑制哮喘氣道炎癥及氣道高反應性中發揮保護性作用。
2.2 Treg 細胞在哮喘氣道重塑中的作用
Treg 細胞已被證明能夠抑制哮喘氣道炎癥的進展，然而在哮喘氣道重塑中的作用目前研究較少。Huang 等[15]用卵清蛋白誘導慢性哮喘小鼠模型，在小鼠模型的慢性階段過繼 Treg 細胞，發現 Treg 細胞有傾向性地表達 Notch 配體 DLL4 以及抗 DLL4 阻斷抗體，通過 DLL4-Notch 通路選擇性減少氣管、支氣管周圍以及肺實質中的血管數量，降低哮喘氣道重塑中血管的生成；而由過敏原引起的細胞外基質沉積、黏液上皮化生、肌細胞增生和血管擴張并不受 Treg 細胞的影響。
Th17 細胞/Treg 細胞平衡軸可能在哮喘氣道重塑中發揮重要作用[16]。上調 Treg 細胞的數量以及增加 Foxp3+ mRNA 的表達，可明顯減少炎癥細胞浸潤、黏液分泌、膠原蛋白沉積，減輕氣道重塑[17]。這可能與 CD4+ Foxp3+ Treg 細胞數量增加、樹突細胞減少以及 Th1、Th2、Th17 細胞的反應性降低有關[18]。
3 TGF-β1、 Treg 細胞 的相互作用與哮喘的發生發展
如前所述，TGF-β1 可以由多種細胞產生，其中包括主要分泌 TGF-β 的 iTreg（TGF-β Th3 cells）。Treg 細胞發揮免疫抑制作用的主要機制之一就是分泌抑制性細胞因子 TGF-β1、IL-10 等。而 TGF-β1 發揮抗炎作用主要是通過抑制炎癥細胞功能，促進 Treg 細胞增殖、分化，調節 Treg 細胞的免疫抑制功能。但二者在哮喘氣道炎癥和氣道重塑中相互作用目前尚未明確。
研究發現氣道高反應性可以完全由 Treg 細胞分泌的細胞因子 TGF-β1 所抑制，但通過哮喘模型證實這種抑制作用并非通過 TGF-β的信號通路作用于 T 細胞受體而產生或是 Treg 細胞本身的抑制作用[14]。此外，細胞因子 IL-10 是抑制氣道高反應性所必需的，在只有活化的 TGF-β1 而缺乏 IL-10 的情況下并不能產生這種保護作用，因此得出 Treg 細胞通過 TGF-β1 發揮免疫抑制作用依賴于 IL-10 的存在[14]。Wan 等[19]對促紅細胞生成素在哮喘中的抗炎機制進行研究，發現促紅細胞生成素能增加 M2 型巨噬細胞的數量，M2 型巨噬細胞分泌大量的 TGF-β1，通過 TGF-β受體信號通路使得 Foxp3 表達及 Treg 細胞數量增加，從而減輕哮喘的嚴重程度。研究發現 TGF-β1 是 Th17 細胞分化的啟動因子，并且是 Th17 分化所必需的，TGF-β1 數量的增加能夠顯著擴大 Th17 細胞介導的炎癥反應。Th17/Treg 細胞失衡在哮喘氣道炎癥和氣道重塑中的作用也逐漸得到證實[20]。TGF-β1、Treg 細胞在哮喘發病中相互作用是否通過 Th17 細胞實現，其具體的細胞學、分子學機制有待進一步研究。
4 結語
TGF-β1、Treg 細胞與哮喘發病密切相關。TGF-β1 可能是 Treg 細胞口服耐受產生的主要效應分子，在體內阻斷 TGF-β1 可去除其耐受作用并影響 Treg 細胞的產生，針對 TGF-β1 的靶向治療是目前哮喘研究的熱點。因此，進一步研究 TGF-β1、Treg 細胞及其相互作用對哮喘發病的影響，可對闡明哮喘發病機制以及尋找更有效的治療靶點提供新的思路。
支氣管哮喘（簡稱哮喘）是以慢性氣道炎癥、氣道高反應性、可逆性氣流受限及氣道重塑為主要特征的異質性疾病，具有多基因遺傳傾向，并與環境因素密切相關。哮喘的發生和發展由多種細胞和細胞組分參與，其發病機制目前可概括為氣道免疫-炎癥機制、神經調節機制以及二者間相互作用。轉化生長因子-β1（transforming growth factor-β1， TGF-β1）通過經典的 Smad 通路和非經典的 Smad 通路等在哮喘中發揮抗炎和促炎雙重作用。調節性 T 細胞（regulatory T cell，Treg）也與哮喘的發病密切相關，在分子水平通過產生抑制性細胞因子、引起代謝紊亂、表達具有靶向作用的表面分子、細胞溶解等機制發揮免疫抑制作用，在細胞水平直接或間接地抑制炎癥反應細胞的功能。可見，TGF-β1 和 Treg 細胞均在哮喘中發揮重要作用。本文就 TGF-β1、Treg 細胞在哮喘氣道炎癥及氣道重塑中的作用及相互影響做一綜述。
1 TGF-β1 在哮喘氣道炎癥及氣道重塑中的作用
TGF-β1 是轉化生長因子-β（TGF-β）的一個亞型，支氣管黏膜浸潤的炎癥細胞，如嗜酸性粒細胞、淋巴細胞、巨噬細胞，以及氣道壁的組織細胞包括成纖維細胞、上皮細胞、內皮細胞、平滑肌細胞，都能分泌 TGF-β1[1]。
1.1 TGF-β1 在哮喘氣道炎癥中的作用
TGF-β1 作為一種多效性細胞因子，具有抗炎和促炎雙重作用。在促炎反應中，TGF-β1 是強有力的趨化因子和（或）細胞激活劑。TGF-β1 促進氣道粒細胞、巨噬細胞、肥大細胞的聚集及活化，釋放炎性介質如白細胞介素（IL）-1、2、4、5、6、13，以及白三烯（leukotriene，LT）等，使氣道產生哮喘性炎癥改變[2-3]。另一方面，TGF-β1 通過抑制 Th1 和 Th2 細胞的免疫應答、促進 Treg 細胞的分化而發揮抗炎作用[4]。TGF-β1 還可通過經典的 Smad2/3 通路促進氣道成纖維細胞和平滑肌細胞釋放抑制性細胞因子，降低對炎性細胞的趨化和激活作用，減輕哮喘氣道炎癥反應。研究證實，哮喘患者急性發作期血清中 TGF-β1 明顯升高，且與病情的嚴重程度呈正相關，緩解期血清中仍存在 TGF-β1 的高表達[5]。在哮喘患者或哮喘動物模型的支氣管肺泡灌洗液、肺組織及痰液中都發現 TGF-β1 的表達明顯增加[6]。
1.2 TGF-β1 在哮喘氣道重塑中的作用
多種細胞與細胞因子參與哮喘性炎癥反應造成的氣道損傷與修復過程，導致氣道壁結構改變，發生氣道重塑，包括上皮完整性的缺失、基底膜增厚、上皮纖維化、黏液腺和杯狀細胞增生、平滑肌肥大以及血管增生。在哮喘氣道重塑中，TGF-β1 通過增加細胞外基質如 Ⅰ 型膠原、Ⅲ 型膠原、纖維連接蛋白以及蛋白聚糖的沉積，促進上皮纖維化，誘導成纖維細胞向肌成纖維細胞分化，并促進其增殖，導致細胞外基質過度合成和分泌，使基底膜增厚變硬[7]。TGF-β1 發揮作用的途徑之一是非經典的 Smad 通路，該通路通過絲裂原激活的蛋白激酶（MAPK）途徑引起上皮間質轉化（EMT），在 α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）、結締組織生長因子（CTGF）、基質金屬蛋白酶（MMP）、組織金屬蛋白酶抑制物（TIMP）等的參與下使細胞外基質的產生和降解失衡，導致氣道壁結構和功能的改變，引起氣道重塑[4]。細胞外基質增多引起的基底膜厚度增加是哮喘氣道重塑的重要特征，上皮基底膜厚度與哮喘的嚴重程度相關[8]。研究發現哮喘患者氣道上皮及黏膜下 TGF-β1 的表達明顯增加，且與氣道基底膜厚度、成纖維細胞數目、哮喘發作的嚴重程度呈正相關[9]。這表明 TGF-β1 與氣道重塑密切相關，通過檢測血清、痰液、支氣管肺泡灌洗液中 TGF-β1 的含量，可了解氣道重塑的發生時間和進展程度。
2 Treg 細胞與哮喘氣道炎癥及氣道重塑
Treg 細胞作為一個獨特的 T 細胞群體具有強大的免疫抑制功能，這種作用既避免對病原體的過度免疫應答，同時又可誘導免疫耐受。Treg 細胞有兩大不同的 T 細胞亞群，即天然調節性 T 細胞（nature regulatory T cell，nTreg）和誘導型調節性 T 細胞（induced regulatory T cell，iTreg）。nTreg，即 CD4+ CD25+ Treg，其組成性高表達 CD25+ 和轉錄因子叉頭蛋白3（forkhead box protenin 3，Foxp3），因此又稱 CD4+ CD25+ Foxp3+ Treg。iTreg，其三個亞群分別是誘導 Foxp3 的 iTreg（Foxp3+ iTreg）、促進 IL-10 產生的 iTreg（IL-10+iTr1 cells）以及主要分泌 TGF-β 的 iTreg（TGF-β Th3 cells）。
2.1 Treg 細胞在哮喘氣道炎癥中的作用
Treg 細胞能夠直接或間接抑制幾乎所有類型促進過敏反應發生的細胞，包括 B 細胞、樹突細胞、T 細胞、效應細胞（肥大細胞和嗜堿性粒細胞）、嗜酸性粒細胞以及特異性的炎性組織細胞[10]。Treg 細胞作用于 B 細胞，促進抗原特異性 IgG4 的產生，抑制 IgE 的產生；Treg 細胞直接抑制 Th2、Th1、Th17 的活性，阻斷過敏反應中這些細胞產生的橋梁作用。Treg 細胞直接抑制 Th2 細胞活化，抑制 IL-4、IL-5、IL-10 和 IL-13 的產生，阻斷效應 T 細胞遷移到炎癥部位。Treg 細胞直接或間接抑制肥大細胞和嗜堿性粒細胞的激活和脫顆粒，并且影響嗜酸性粒細胞浸潤，以及通過分泌細胞因子影響其他效應 T 細胞進入炎癥部位。Treg 細胞在哮喘氣道炎癥中發揮作用的機制主要有以下四種：（1）產生抑制性細胞因子（IL-10、TGF-β、IL-35）；（2）引起代謝紊亂（CD25、cAMP、ADR2、HR2、CD39、CD73）；（3）表達對樹突細胞有靶向作用的表面分子（CTLA-4、PD-1、TGF-β、IL-10R）；（4）細胞溶解作用（顆粒酶 A、B）[11]。
哮喘患者外周血中 Treg 細胞的比例以及 Foxp3 mRNA 表達明顯降低[12]。大量研究發現在哮喘急性期，Treg 細胞的數量在循環、肺淋巴結和胸腺中顯著減少，氣道炎癥的發生與 Treg 細胞數量的減少以及肺淋巴結中細胞因子如 IL-4、TGF-β1、IL-10 的 mRNA 表達的降低密切相關[9]。哮喘患者輸注外源性 Treg 細胞，能顯著降低哮喘氣道炎癥反應，并明顯改善肺功能，而在非哮喘患者中未發現這種現象[13-14]。Treg 細胞在抑制哮喘氣道炎癥及氣道高反應性中發揮保護性作用。
2.2 Treg 細胞在哮喘氣道重塑中的作用
Treg 細胞已被證明能夠抑制哮喘氣道炎癥的進展，然而在哮喘氣道重塑中的作用目前研究較少。Huang 等[15]用卵清蛋白誘導慢性哮喘小鼠模型，在小鼠模型的慢性階段過繼 Treg 細胞，發現 Treg 細胞有傾向性地表達 Notch 配體 DLL4 以及抗 DLL4 阻斷抗體，通過 DLL4-Notch 通路選擇性減少氣管、支氣管周圍以及肺實質中的血管數量，降低哮喘氣道重塑中血管的生成；而由過敏原引起的細胞外基質沉積、黏液上皮化生、肌細胞增生和血管擴張并不受 Treg 細胞的影響。
Th17 細胞/Treg 細胞平衡軸可能在哮喘氣道重塑中發揮重要作用[16]。上調 Treg 細胞的數量以及增加 Foxp3+ mRNA 的表達，可明顯減少炎癥細胞浸潤、黏液分泌、膠原蛋白沉積，減輕氣道重塑[17]。這可能與 CD4+ Foxp3+ Treg 細胞數量增加、樹突細胞減少以及 Th1、Th2、Th17 細胞的反應性降低有關[18]。
3 TGF-β1、 Treg 細胞 的相互作用與哮喘的發生發展
如前所述，TGF-β1 可以由多種細胞產生，其中包括主要分泌 TGF-β 的 iTreg（TGF-β Th3 cells）。Treg 細胞發揮免疫抑制作用的主要機制之一就是分泌抑制性細胞因子 TGF-β1、IL-10 等。而 TGF-β1 發揮抗炎作用主要是通過抑制炎癥細胞功能，促進 Treg 細胞增殖、分化，調節 Treg 細胞的免疫抑制功能。但二者在哮喘氣道炎癥和氣道重塑中相互作用目前尚未明確。
研究發現氣道高反應性可以完全由 Treg 細胞分泌的細胞因子 TGF-β1 所抑制，但通過哮喘模型證實這種抑制作用并非通過 TGF-β的信號通路作用于 T 細胞受體而產生或是 Treg 細胞本身的抑制作用[14]。此外，細胞因子 IL-10 是抑制氣道高反應性所必需的，在只有活化的 TGF-β1 而缺乏 IL-10 的情況下并不能產生這種保護作用，因此得出 Treg 細胞通過 TGF-β1 發揮免疫抑制作用依賴于 IL-10 的存在[14]。Wan 等[19]對促紅細胞生成素在哮喘中的抗炎機制進行研究，發現促紅細胞生成素能增加 M2 型巨噬細胞的數量，M2 型巨噬細胞分泌大量的 TGF-β1，通過 TGF-β受體信號通路使得 Foxp3 表達及 Treg 細胞數量增加，從而減輕哮喘的嚴重程度。研究發現 TGF-β1 是 Th17 細胞分化的啟動因子，并且是 Th17 分化所必需的，TGF-β1 數量的增加能夠顯著擴大 Th17 細胞介導的炎癥反應。Th17/Treg 細胞失衡在哮喘氣道炎癥和氣道重塑中的作用也逐漸得到證實[20]。TGF-β1、Treg 細胞在哮喘發病中相互作用是否通過 Th17 細胞實現，其具體的細胞學、分子學機制有待進一步研究。
4 結語
TGF-β1、Treg 細胞與哮喘發病密切相關。TGF-β1 可能是 Treg 細胞口服耐受產生的主要效應分子，在體內阻斷 TGF-β1 可去除其耐受作用并影響 Treg 細胞的產生，針對 TGF-β1 的靶向治療是目前哮喘研究的熱點。因此，進一步研究 TGF-β1、Treg 細胞及其相互作用對哮喘發病的影響，可對闡明哮喘發病機制以及尋找更有效的治療靶點提供新的思路。