综述:炎症性肠病中Th17/Treg平衡的调节:微生物、遗传调节因子在疾病调控中的作用

《Frontiers in Cell and Developmental Biology》:Th17/treg balance in Inflammatory Bowel Disease: the role of microbial, and genetic regulators in disease modulation

【字体: 时间:2026年04月08日 来源:Frontiers in Cell and Developmental Biology 4.3

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  本综述系统探讨了炎症性肠病(IBD)中Th17/Treg细胞失衡的关键作用及其调控机制。文章深入剖析了肠道微生物(如短链脂肪酸SCFAs)、饮食模式、代谢重编程(如mTOR/AMPK通路)及遗传因素(如IL-23R、CARD9基因变异)如何共同调节Th17(促炎)与Treg(调节性)细胞平衡,并指出针对此失衡的精准干预策略(如靶向疗法、菌群移植、饮食调整)代表了IBD治疗的新方向。

  
在健康肠道中,免疫细胞处于一种精妙的动态平衡之中。其中,辅助性T细胞17(Th17)与调节性T细胞(Treg)这对功能相反的细胞亚群,扮演着至关重要的“攻防”角色。然而,在炎症性肠病(Inflammatory Bowel Disease, IBD)——包括克罗恩病(Crohn's disease, CD)和溃疡性结肠炎(Ulcerative Colitis, UC)——患者体内,这种平衡被打破,导致了持续性的黏膜炎症和慢性组织损伤。
肠道菌群:免疫平衡的“总导演”
肠道微生物群并非只是简单的“住客”,它们是塑造局部免疫环境的关键“导演”。这张图谱清晰地展示了影响肠道Th17/Treg平衡的多元因素。一方面,以梭状芽孢杆菌(Clostridium)簇、普拉梭菌(Faecalibacterium prausnitzii)和双歧杆菌(Bifidobacterium)为代表的共生菌,是维持“和平”的“和平使者”。它们发酵膳食纤维产生的短链脂肪酸(SCFAs),如丁酸、乙酸和丙酸,是Treg细胞的强力“助推剂”。SCFAs通过激活G蛋白偶联受体(GPCRs)和抑制组蛋白去乙酰化酶(HDACs),促进Foxp3+Treg细胞的分化和功能,并诱导肠上皮细胞分泌TGF-β,共同维持免疫耐受。
另一方面,以分节丝状菌(SFB)和具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)为代表的病原菌或条件致病菌,则是煽动“战争”的“麻烦制造者”。它们通过激活树突状细胞(DCs)上的模式识别受体(如TLR2, TLR4, TLR9),促使细胞分泌IL-6、IL-23等细胞因子,驱动初始T细胞向促炎的Th17细胞分化,打破免疫平衡。
饮食与代谢:细胞命运的“能量开关”
细胞命运不仅受外界信号指挥,更由其内在的“能量工厂”运作模式决定。Th17和Treg细胞有着截然不同的“能量偏好”:Th17细胞高度依赖快速供能的糖酵解,而Treg细胞则偏爱更高效、更“低碳”的氧化磷酸化和脂肪酸β-氧化。因此,饮食可以直接“编程”免疫细胞。高热量饮食会激活mTOR通路,促进糖酵解,从而“喂养”Th17细胞,加剧炎症。反之,热量限制或特定饮食模式(如地中海饮食、生酮饮食)能激活AMPK通路,抑制mTOR,转而促进Treg细胞的发育,营造抗炎环境。微生物代谢产物,如多胺(特别是亚精胺)和N-乙酰谷氨酰胺,也被发现能通过诱导自噬、调控STAT信号通路等方式,促进Treg分化并抑制致病性Th17细胞,成为恢复免疫平衡的潜在“代谢调节剂”。
遗传与表观遗传:写在基因里的“ predisposition”
个体对IBD的易感性,部分被编码在基因里。遗传学研究揭示了多个关键基因变异如何“预设”了Th17/Treg轴的失衡风险。例如,IL-23受体(IL-23R)基因的某些变异(如R381Q)可通过削弱下游STAT3/STAT4信号,降低IBD患病风险,这使其成为重要的药物靶点。另一个关键基因CARD9,在识别真菌等病原体后,能通过形成CARD9-BCL10-MALT1(CBM)复合体激活NF-κB通路,促进IL-1β、IL-6、IL-23等细胞因子的产生,从而塑造有利于Th17分化的微环境。其不同变异可分别增加或降低IBD风险。
在基因之上,还有一层灵活的“表观遗传”调控。DNA甲基化、组蛋白修饰和microRNA等机制,在不改变DNA序列的情况下,决定基因的“开”与“关”,从而影响T细胞的分化与稳定性。例如,Treg细胞的特异性去甲基化区域(TSDR)的稳定去甲基化,是维持其功能所必需的。有趣的是,微生物代谢物(如SCFAs)本身也是强大的表观遗传调节剂,它们通过抑制HDAC直接影响染色质状态,将环境(菌群)与宿主的遗传调控紧密联系起来。
重塑平衡:从靶向治疗到生态疗法
面对IBD中失调的Th17/Treg轴,科学界和临床医学正在开发多管齐下的“再平衡”策略。该信息图汇总了旨在恢复Th17/Treg平衡的多种治疗策略。
  • 靶向生物制剂:直接靶向促炎通路是核心策略。抗肿瘤坏死因子-α(TNF-α)药物(如英夫利西单抗、阿达木单抗)、抗整合素药物(如维多珠单抗)以及靶向IL-12/23 p40亚基的乌司奴单抗(Ustekinumab)等,不仅能阻断炎症,还能重塑肠道菌群,增加SCFA产生菌,间接促进免疫平衡。需要注意的是,直接靶向IL-17A(如司库奇尤单抗)在克罗恩病中可能因破坏黏膜屏障而适得其反,凸显了靶点选择的重要性。
  • 微生物组干预:这是“治本”的生态学思路。特定益生菌(如大肠杆菌Nissle 1917、乳酸杆菌、长双歧杆菌)可通过增强Treg反应、抑制Th17炎症来缓解疾病。粪便菌群移植(FMT)则通过输入健康的、多样化的菌群生态系统,在部分活动性UC患者中成功诱导了内镜下缓解。饮食调整(如增加纤维、采用地中海饮食)则是可持续的、基础的菌群调节手段。
  • 细胞疗法与前沿探索:过继性细胞疗法是未来的前沿方向。正在探索的包括在体外用TGF-β扩增的自体Treg细胞回输,以及更具靶向性的工程化IL-23R嵌合抗原受体Treg细胞(IL-23R-CAR-Tregs),旨在精准抑制肠道局部的异常炎症。此外,姜黄素、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、白藜芦醇等植物化学物,也被发现具有调节Th17/Treg平衡的潜力,为药物开发提供了天然分子骨架。
总结与展望
IBD中的Th17/Treg失衡是微生物、代谢、饮食、遗传及表观遗传因素复杂交织的结果。未来的治疗范式正从单一的“阻断炎症”转向综合的“生态系统重建”。通过结合靶向生物制剂、个性化营养干预、精准菌群调节(如益生元、益生菌、FMT)以及创新的细胞疗法,多维度协同作用,旨在稳定地恢复以Treg为主导的免疫耐受环境,最终实现肠黏膜的深度愈合与疾病的长期缓解。这标志着IBD管理正在步入一个更为整合、更具预见性的精准医学新时代。
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