细胞因子与自身免疫性疾病的关系
仲人前
关键词：细胞因子(cytokine)；自身免疫性疾病 细胞因子(cytokine)是一类由各种免疫细胞和非免疫细胞产生的具有生物活性的多肽或糖蛋白。通常所说的细胞因子包括淋巴细胞因子、单核细胞因子及其他细胞产生的细胞因子。自70年代末命名白细胞介素(IL)以来，众多的细胞因子被发现或重新命名，且随着分子生物学等相关学科的迅速发展，各种细胞因子的结构被相继阐明。细胞因子种类繁多，其生物学活性也复杂多样，对有关它们在机体正常状态的维持和不同疾病发生中的作用的研究报道也越来越多。
近几年对细胞因子参与自身免疫过程的机制，尤其是在T细胞介导的自身免疫性疾病中的作用，已有了较为深入的研究。转基因动物的建立更为分析细胞因子和T细胞介导的自身免疫性疾病的关系提供了有利的工具。
自身免疫性疾病的发病机制很复杂，但自身反应性T细胞、B细胞的激活，是自身免疫性疾病发病过程中一个必然的环节。因而，许多学者将自身免疫性疾病分为T细胞介导的、自身抗体介导的、及联合介导的自身免疫性疾病三种。B细胞激活后的重要产物——自身抗体已作为诊断自身免疫性疾病的标志物，而目前还没有常规检测自身反应性T细胞的特异性指标。T细胞产生的细胞因子的检测在一定程度反映了T细胞的活化程度。几种细胞因子的联合检测可反映不同辅助性T细胞(Th)亚群的活化，如γ干扰素(IFN-γ)、IL-2代表Th1细胞活性，IL-4、IL-6代表Th2细胞活性等。
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但众多的研究表明，细胞因子在自身免疫性疾病中的作用同样也是多方面的，这体现在不同的细胞因子参与着不同的自身免疫性疾病过程，同一种细胞因子在不同的自身免疫性疾病中作用也不尽相同。以下主要就其中几种细胞因子与T细胞介导的自身免疫性疾病关系的研究进展作一介绍，并对相关的问题作一展望。
一、细胞因子参与自身免疫性疾病的发生发展
1.IL-12：IL-12是一种诱导Th1型免疫反应的细胞因子，在T细胞介导的自身免疫病中起重要作用。在自身免疫性肺炎中，如个体发生感染时，抗原递呈细胞迅速产生IL-2，传递产生炎症免疫反应的信号，从而进一步诱发自身反应性T细胞的激活和Th1型分化，加重自身免疫性肺炎的病情。在鼠实验性自身免疫病模型中，如非肥胖性糖尿病(类似胰岛素依赖性糖尿病)、实验性变应性脑炎、实验性自身免疫性葡萄膜炎和胶原性关节炎，人为地使IL-12基因发生缺陷或用抗IL-12抗体处理后，这些动物的病情就会明显改善。
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有人认为，IL-12与自身免疫病的遗传易感性有关。一是因为自身反应性T细胞本身可诱导抗原递呈细胞产生IL-12；二是在有发生自身免疫病倾向的小鼠中，IL-12受体的β亚单位在自身抗原诱导表达到一定水平时，可促使自身反应性T细胞向Th1分化，从而产生破坏性的炎症反应。因此，在未发生感染时，IL-12的产生可能预示自身免疫反应的加剧。
IL-12是诱导Th1分化的细胞因子，但有时也可抑制炎症性自身免疫反应。如每日以外源性IL-12慢性刺激非肥胖性糖尿病小鼠，可使其糖尿病加剧；而间歇性的IL-12刺激可减轻甚至阻止胰岛素依赖性糖尿病效应。另外，IL-12可抑制实验性自身免疫性虹膜炎，可能由于过度诱导产生了IFN-α所致，后者可促使T细胞包括自身反应性T细胞的分化终止而死亡。
2.IFN-γ：IFN-γ在Balb/c小鼠并不直接损伤胰岛细胞，而是通过抗原递呈细胞来激活自身反应性T细胞，从而导致自身免疫性糖尿病。人为抑制抗原递呈细胞(如阻断C3受体)，就可防止转基因人胰岛素(Ins)IFN-γ Balb/c小鼠中胰岛素依赖性糖尿病病理效应。
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同样，在髓碱性蛋白启动下，使IFN-γ在小鼠中枢神经系统中表达，则可造成脑白质的T细胞介导性炎症，一种类似于人多发性硬化症的自身免疫性疾病。
IFN-γ诱发自身免疫的机制尚不清楚，但有一点是很明确的，即IFN-γ可增强靶器官中抗原递呈细胞或非抗原递呈细胞(如肝细胞、甲状腺细胞)异常表达主要组织相容性复合物分子，促进或增加了对自身抗原的识别和提呈功能，激活自身反应性T细胞，从而诱发自身免疫性疾病，如自身免疫性肝炎、自身免疫性甲状腺炎。
3.IL-4和转化生长因子(TGF)-β：二者可通过以下几个途径抑制自身免疫性疾病的发生：(1)经转基因技术将IL-4或TGF-β特异性地表达在靶细胞中，抑制自身免疫性疾病的自发产生。如将IL-4和TGF-β表达在非肥胖性糖尿病小鼠的胰岛中，可阻止胰岛素依赖性糖尿病的发生；将IL-4表达在中枢神经系统中，可阻止SJL/J小鼠发生实验性变应性脑炎。(2)经转基因技术将IL-4或TGF-β特异性地表达在其他细胞而不是靶细胞中，或将人胰岛素启动子连接的IL-4或TGF-β(Ins-IL-4或Ins-IL-12)基因，转入非肥胖性糖尿病小鼠脾细胞，就可抑制非肥胖性糖尿病免疫缺陷小鼠产生类似胰岛素依赖性糖尿病的病理过程；(3)通过口服自身抗原如髓碱性蛋白，诱导髓碱性蛋白特异性T细胞产生TGF-β，可使SJL/J小鼠不出现实验性变应性脑炎；(4)来自胸腺(CD4+CD8-)或外周血(CD4+CD45RO-)的调节性T细胞通过分泌IL-4和TGF-β，也可抑制胰岛素依赖性糖尿病的发生。IL-4和TGF-β的这些抑制作用，可能是通过直接抑制Th1型自身反应性T细胞分化、激活而介导的。
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然而，有报道认为，象IL-4这类Th2型细胞因子，也可激活抗原递呈细胞，包括巨噬细胞和树突状细胞(DC)。如BDC 2.5-非肥胖性糖尿病小鼠中的转基因T细胞受体(TCR)，可识别未知的胰岛细胞抗原，然而由于其自身反应性T细胞未收到靶组织的活化信号，因而并不发生自身免疫病。经典的炎症途径产生IL-1、TNF和自由基，可被巨噬细胞产生的IFN-γ诱导，被IL-4抑制；然而非经典炎症细胞因子如IL-4，能诱导巨噬细胞激活的替代途径，增强其吞噬功能和组织相容性复合物Ⅱ类分子的表达水平。IL-4还能与粒单核细胞集落刺激因子(GM-CSF)协同促进DCs成熟。因此，在BDC2.5-IL-4转基因非肥胖性糖尿病小鼠的胰岛中，IL-4能促进巨噬细胞和DCs递呈自身抗原，激活DBC2.5T细胞克隆。
4.肿瘤坏死因子(TNF)：TNF可促进自身反应性T细胞的免疫耐受。在带转基因利什曼原虫抗原(LACK)特异性TCR的小鼠胰岛细胞，同时表达TNF和LACK，小鼠对LACK免疫的反应很弱，TCR转基因T细胞的激活数目减少，胰岛细胞的受损程度也明显减轻。在自身免疫性脱髓鞘疾病中，TNF也可作为抗炎症细胞因子而抑制疾病的发展。两者的确切机制尚不清楚。由于观察到自身反应性T细胞的细胞因子谱移向Th2型，因此可以认为是由于TNF对Th1型细胞的选择性抑制效应。TNF可诱导T细胞的凋亡，从而关闭不必要的免疫反应；TNF慢性刺激可影响T细胞的信号传导途径，削弱TCR信号传导。
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但TNF的作用有时也是双重的。在免疫反应的早期，TNF有促炎症作用，而较晚注射TNF可阻止非肥胖性糖尿病小鼠发生胰岛素依赖性糖尿病。在前4周的非肥胖性糖尿病小鼠注射TNF或早期通过胰岛转基因表达TNF，均可使胰岛素依赖性糖尿病恶化，这是由于TNF促进了抗原递呈细胞的自身抗原识别和提呈激活自身反应性T细胞而非直接损伤胰腺细胞；而在NOD小鼠的后期胰岛内转基因表达TNF，可下调自身反应性T细胞受体，减轻病情。
5.IFN-α：IFN-α在自身免疫性疾病中主要起抑制性作用。通过转基因技术，在非肥胖性糖尿病小鼠胰岛中表达IFN-α，能降低自身反应性T细胞对胰岛细胞的损伤，阻止胰岛素依赖性糖尿病的发生。在T细胞介导性自身免疫性疾病如实验性变应性脑炎中，如人为去除IFN-α，则可使病情恶化。
有关机制可能是通过IFN-α及其受体形成的复合物影响了TCR复合物信号传递，因而直接抑制自身反应性T细胞的增殖，也可能是通过IFN-α启动Bcl-2调节的自身反应性T细胞的凋亡，从而阻止自身免疫性疾病的发生。
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二、自身免疫性疾病中细胞因子水平的检测及其展望
能否将细胞因子作为自身免疫性疾病的诊断指标，还需作漫长的探讨，原因有：
1.细胞因子缺乏疾病特异性，由于不同疾病中相同细胞群激活，产生相同的细胞因子谱的变化，如在多数的T细胞介导的自身免疫性疾病中，主要以Th1细胞因子为主。
2.自身免疫性疾病常与其他病理状态同时存在，受到多种因素的影响，如病毒或细菌的感染，而后者本身对免疫系统有激活作用而影响细胞因子的产生。
3.细胞因子的作用往往是微环境性的(如糖尿病患者的胰岛)，血清或其他体液中细胞因子水平不能真正代表导致疾病发生时微环境内的真实情况，由于取材困难，不能客观检测微环境内细胞因子的水平。
4.目前检测细胞因子的方法有生物活性测定法、免疫测定法和分子生物学测定法，前者常以“指示细胞”的增殖、死亡或分化作为检测指标，而这些指标的变化常受其他细胞因子、细胞因子拮抗剂的影响。免疫测定法只是检测细胞因子的免疫原性，是否有生物活性却不得而知。分子生物学测定法有敏感、快速等优点，通常检测细胞因子的mRNA，但对mRNA后蛋白的翻译、修饰甚至生物学功能等方面不能反映出来。这些缺陷往往会影响检测的结果，不能代表单一的具有生物活性的细胞因子水平。这也是导致不同文献报道的结果相差悬殊的原因之一。
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已有大量文献报道，在系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎、自身免疫性肝炎、多发性肌炎、溃疡性结肠炎、子宫内膜异位症等自身免疫性疾病中，血清或关节滑膜液或淋巴细胞培养上清液中，炎症性细胞因子如IL-1、IL-2、IL-6及TNF的水平明显升高。但不同的报道由于标本采集、检测方法以及结果计算不同，同一种疾病的细胞因子含量或活性单位相差较大，有的高达10～100倍。
既然细胞因子参与着自身免疫性疾病的发病，也参与着抑制自身免疫性疾病的发生。细胞因子的检测对自身免疫性疾病的辅助诊断、疗效观察以及预后判断，起码在理论上讲，肯定是有意义的。这就需要在以下几个方面进行深入的探讨：
1.规范细胞因子检测标准化的制定，包括标本的种类与采集、检测的方法、相对统一的标准品或参考品，从而避免不同实验室检测的结果不同。
2.同时联合检测多种细胞因子，包括炎症性细胞因子、Th1型细胞因子、Th2型细胞因子。
3.动态观察细胞因子的变化，客观反映细胞因子在疾病的不同阶段所发挥的不同的作用。
4.进一步阐明不同细胞因子在自身免疫性疾病中的作用，包括在分子水平、蛋白水平、细胞水平直至整个机体水平。
作者单位：仲人前(200003 上海，第二军医大学长征医院全军临床免疫中心), http://www.100md.com
关键词：细胞因子(cytokine)；自身免疫性疾病 细胞因子(cytokine)是一类由各种免疫细胞和非免疫细胞产生的具有生物活性的多肽或糖蛋白。通常所说的细胞因子包括淋巴细胞因子、单核细胞因子及其他细胞产生的细胞因子。自70年代末命名白细胞介素(IL)以来，众多的细胞因子被发现或重新命名，且随着分子生物学等相关学科的迅速发展，各种细胞因子的结构被相继阐明。细胞因子种类繁多，其生物学活性也复杂多样，对有关它们在机体正常状态的维持和不同疾病发生中的作用的研究报道也越来越多。
近几年对细胞因子参与自身免疫过程的机制，尤其是在T细胞介导的自身免疫性疾病中的作用，已有了较为深入的研究。转基因动物的建立更为分析细胞因子和T细胞介导的自身免疫性疾病的关系提供了有利的工具。
自身免疫性疾病的发病机制很复杂，但自身反应性T细胞、B细胞的激活，是自身免疫性疾病发病过程中一个必然的环节。因而，许多学者将自身免疫性疾病分为T细胞介导的、自身抗体介导的、及联合介导的自身免疫性疾病三种。B细胞激活后的重要产物——自身抗体已作为诊断自身免疫性疾病的标志物，而目前还没有常规检测自身反应性T细胞的特异性指标。T细胞产生的细胞因子的检测在一定程度反映了T细胞的活化程度。几种细胞因子的联合检测可反映不同辅助性T细胞(Th)亚群的活化，如γ干扰素(IFN-γ)、IL-2代表Th1细胞活性，IL-4、IL-6代表Th2细胞活性等。
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但众多的研究表明，细胞因子在自身免疫性疾病中的作用同样也是多方面的，这体现在不同的细胞因子参与着不同的自身免疫性疾病过程，同一种细胞因子在不同的自身免疫性疾病中作用也不尽相同。以下主要就其中几种细胞因子与T细胞介导的自身免疫性疾病关系的研究进展作一介绍，并对相关的问题作一展望。
一、细胞因子参与自身免疫性疾病的发生发展
1.IL-12：IL-12是一种诱导Th1型免疫反应的细胞因子，在T细胞介导的自身免疫病中起重要作用。在自身免疫性肺炎中，如个体发生感染时，抗原递呈细胞迅速产生IL-2，传递产生炎症免疫反应的信号，从而进一步诱发自身反应性T细胞的激活和Th1型分化，加重自身免疫性肺炎的病情。在鼠实验性自身免疫病模型中，如非肥胖性糖尿病(类似胰岛素依赖性糖尿病)、实验性变应性脑炎、实验性自身免疫性葡萄膜炎和胶原性关节炎，人为地使IL-12基因发生缺陷或用抗IL-12抗体处理后，这些动物的病情就会明显改善。
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有人认为，IL-12与自身免疫病的遗传易感性有关。一是因为自身反应性T细胞本身可诱导抗原递呈细胞产生IL-12；二是在有发生自身免疫病倾向的小鼠中，IL-12受体的β亚单位在自身抗原诱导表达到一定水平时，可促使自身反应性T细胞向Th1分化，从而产生破坏性的炎症反应。因此，在未发生感染时，IL-12的产生可能预示自身免疫反应的加剧。
IL-12是诱导Th1分化的细胞因子，但有时也可抑制炎症性自身免疫反应。如每日以外源性IL-12慢性刺激非肥胖性糖尿病小鼠，可使其糖尿病加剧；而间歇性的IL-12刺激可减轻甚至阻止胰岛素依赖性糖尿病效应。另外，IL-12可抑制实验性自身免疫性虹膜炎，可能由于过度诱导产生了IFN-α所致，后者可促使T细胞包括自身反应性T细胞的分化终止而死亡。
2.IFN-γ：IFN-γ在Balb/c小鼠并不直接损伤胰岛细胞，而是通过抗原递呈细胞来激活自身反应性T细胞，从而导致自身免疫性糖尿病。人为抑制抗原递呈细胞(如阻断C3受体)，就可防止转基因人胰岛素(Ins)IFN-γ Balb/c小鼠中胰岛素依赖性糖尿病病理效应。
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同样，在髓碱性蛋白启动下，使IFN-γ在小鼠中枢神经系统中表达，则可造成脑白质的T细胞介导性炎症，一种类似于人多发性硬化症的自身免疫性疾病。
IFN-γ诱发自身免疫的机制尚不清楚，但有一点是很明确的，即IFN-γ可增强靶器官中抗原递呈细胞或非抗原递呈细胞(如肝细胞、甲状腺细胞)异常表达主要组织相容性复合物分子，促进或增加了对自身抗原的识别和提呈功能，激活自身反应性T细胞，从而诱发自身免疫性疾病，如自身免疫性肝炎、自身免疫性甲状腺炎。
3.IL-4和转化生长因子(TGF)-β：二者可通过以下几个途径抑制自身免疫性疾病的发生：(1)经转基因技术将IL-4或TGF-β特异性地表达在靶细胞中，抑制自身免疫性疾病的自发产生。如将IL-4和TGF-β表达在非肥胖性糖尿病小鼠的胰岛中，可阻止胰岛素依赖性糖尿病的发生；将IL-4表达在中枢神经系统中，可阻止SJL/J小鼠发生实验性变应性脑炎。(2)经转基因技术将IL-4或TGF-β特异性地表达在其他细胞而不是靶细胞中，或将人胰岛素启动子连接的IL-4或TGF-β(Ins-IL-4或Ins-IL-12)基因，转入非肥胖性糖尿病小鼠脾细胞，就可抑制非肥胖性糖尿病免疫缺陷小鼠产生类似胰岛素依赖性糖尿病的病理过程；(3)通过口服自身抗原如髓碱性蛋白，诱导髓碱性蛋白特异性T细胞产生TGF-β，可使SJL/J小鼠不出现实验性变应性脑炎；(4)来自胸腺(CD4+CD8-)或外周血(CD4+CD45RO-)的调节性T细胞通过分泌IL-4和TGF-β，也可抑制胰岛素依赖性糖尿病的发生。IL-4和TGF-β的这些抑制作用，可能是通过直接抑制Th1型自身反应性T细胞分化、激活而介导的。
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然而，有报道认为，象IL-4这类Th2型细胞因子，也可激活抗原递呈细胞，包括巨噬细胞和树突状细胞(DC)。如BDC 2.5-非肥胖性糖尿病小鼠中的转基因T细胞受体(TCR)，可识别未知的胰岛细胞抗原，然而由于其自身反应性T细胞未收到靶组织的活化信号，因而并不发生自身免疫病。经典的炎症途径产生IL-1、TNF和自由基，可被巨噬细胞产生的IFN-γ诱导，被IL-4抑制；然而非经典炎症细胞因子如IL-4，能诱导巨噬细胞激活的替代途径，增强其吞噬功能和组织相容性复合物Ⅱ类分子的表达水平。IL-4还能与粒单核细胞集落刺激因子(GM-CSF)协同促进DCs成熟。因此，在BDC2.5-IL-4转基因非肥胖性糖尿病小鼠的胰岛中，IL-4能促进巨噬细胞和DCs递呈自身抗原，激活DBC2.5T细胞克隆。
4.肿瘤坏死因子(TNF)：TNF可促进自身反应性T细胞的免疫耐受。在带转基因利什曼原虫抗原(LACK)特异性TCR的小鼠胰岛细胞，同时表达TNF和LACK，小鼠对LACK免疫的反应很弱，TCR转基因T细胞的激活数目减少，胰岛细胞的受损程度也明显减轻。在自身免疫性脱髓鞘疾病中，TNF也可作为抗炎症细胞因子而抑制疾病的发展。两者的确切机制尚不清楚。由于观察到自身反应性T细胞的细胞因子谱移向Th2型，因此可以认为是由于TNF对Th1型细胞的选择性抑制效应。TNF可诱导T细胞的凋亡，从而关闭不必要的免疫反应；TNF慢性刺激可影响T细胞的信号传导途径，削弱TCR信号传导。
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但TNF的作用有时也是双重的。在免疫反应的早期，TNF有促炎症作用，而较晚注射TNF可阻止非肥胖性糖尿病小鼠发生胰岛素依赖性糖尿病。在前4周的非肥胖性糖尿病小鼠注射TNF或早期通过胰岛转基因表达TNF，均可使胰岛素依赖性糖尿病恶化，这是由于TNF促进了抗原递呈细胞的自身抗原识别和提呈激活自身反应性T细胞而非直接损伤胰腺细胞；而在NOD小鼠的后期胰岛内转基因表达TNF，可下调自身反应性T细胞受体，减轻病情。
5.IFN-α：IFN-α在自身免疫性疾病中主要起抑制性作用。通过转基因技术，在非肥胖性糖尿病小鼠胰岛中表达IFN-α，能降低自身反应性T细胞对胰岛细胞的损伤，阻止胰岛素依赖性糖尿病的发生。在T细胞介导性自身免疫性疾病如实验性变应性脑炎中，如人为去除IFN-α，则可使病情恶化。
有关机制可能是通过IFN-α及其受体形成的复合物影响了TCR复合物信号传递，因而直接抑制自身反应性T细胞的增殖，也可能是通过IFN-α启动Bcl-2调节的自身反应性T细胞的凋亡，从而阻止自身免疫性疾病的发生。
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二、自身免疫性疾病中细胞因子水平的检测及其展望
能否将细胞因子作为自身免疫性疾病的诊断指标，还需作漫长的探讨，原因有：
1.细胞因子缺乏疾病特异性，由于不同疾病中相同细胞群激活，产生相同的细胞因子谱的变化，如在多数的T细胞介导的自身免疫性疾病中，主要以Th1细胞因子为主。
2.自身免疫性疾病常与其他病理状态同时存在，受到多种因素的影响，如病毒或细菌的感染，而后者本身对免疫系统有激活作用而影响细胞因子的产生。
3.细胞因子的作用往往是微环境性的(如糖尿病患者的胰岛)，血清或其他体液中细胞因子水平不能真正代表导致疾病发生时微环境内的真实情况，由于取材困难，不能客观检测微环境内细胞因子的水平。
4.目前检测细胞因子的方法有生物活性测定法、免疫测定法和分子生物学测定法，前者常以“指示细胞”的增殖、死亡或分化作为检测指标，而这些指标的变化常受其他细胞因子、细胞因子拮抗剂的影响。免疫测定法只是检测细胞因子的免疫原性，是否有生物活性却不得而知。分子生物学测定法有敏感、快速等优点，通常检测细胞因子的mRNA，但对mRNA后蛋白的翻译、修饰甚至生物学功能等方面不能反映出来。这些缺陷往往会影响检测的结果，不能代表单一的具有生物活性的细胞因子水平。这也是导致不同文献报道的结果相差悬殊的原因之一。
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已有大量文献报道，在系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎、自身免疫性肝炎、多发性肌炎、溃疡性结肠炎、子宫内膜异位症等自身免疫性疾病中，血清或关节滑膜液或淋巴细胞培养上清液中，炎症性细胞因子如IL-1、IL-2、IL-6及TNF的水平明显升高。但不同的报道由于标本采集、检测方法以及结果计算不同，同一种疾病的细胞因子含量或活性单位相差较大，有的高达10～100倍。
既然细胞因子参与着自身免疫性疾病的发病，也参与着抑制自身免疫性疾病的发生。细胞因子的检测对自身免疫性疾病的辅助诊断、疗效观察以及预后判断，起码在理论上讲，肯定是有意义的。这就需要在以下几个方面进行深入的探讨：
1.规范细胞因子检测标准化的制定，包括标本的种类与采集、检测的方法、相对统一的标准品或参考品，从而避免不同实验室检测的结果不同。
2.同时联合检测多种细胞因子，包括炎症性细胞因子、Th1型细胞因子、Th2型细胞因子。
3.动态观察细胞因子的变化，客观反映细胞因子在疾病的不同阶段所发挥的不同的作用。
4.进一步阐明不同细胞因子在自身免疫性疾病中的作用，包括在分子水平、蛋白水平、细胞水平直至整个机体水平。
作者单位：仲人前(200003 上海，第二军医大学长征医院全军临床免疫中心), http://www.100md.com