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白介素9在炎症性肠病中的作用
中华炎性肠病杂志, 2020,04(3) : 262-265. DOI: 10.3760/cma.j.cn101480-20190427-00052
摘要

白介素（IL）-9由极性状态的Th2细胞分泌，其表达受到多种信号因子的调节，与细胞因子微环境密切相关。IL-9与自身免疫性疾病、变态反应性疾病等密切相关。炎症性肠病（IBD）是一种病因尚不明确的肠道非特异性慢性炎症性疾病。研究发现肠黏膜免疫平衡失调与其发病密切相关，IL-9通过调节紧密连接相关蛋白的表达影响肠黏膜的屏障功能，从而参与IBD的病理生理过程。本文对IL-9在IBD中的作用进行综述。

引用本文: 张方, 董月美, 赵美华, 等.  白介素9在炎症性肠病中的作用 [J] . 中华炎性肠病杂志, 2020, 04(3) : 262-265. DOI: 10.3760/cma.j.cn101480-20190427-00052.
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炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）是一种慢性复发性肠道炎症，包括溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）和克罗恩病（Crohn′s disease，CD），临床表现主要为腹痛、腹泻、发热、黏液脓血便及体质量减轻，病理表现主要为肠道黏膜慢性炎症及溃疡形成。其确切发病机制尚不明确，目前研究认为，遗传易感性和免疫功能紊乱是主要危险因素。CD4+ T细胞是适应性免疫的主要效应细胞，可以分化形成多个T细胞亚群，分泌大量的细胞因子参与IBD的病理生理过程。白介素9（interleukin 9，IL-9）是新近发现的与Th2细胞亚群相关的细胞因子，在肺炎、蠕虫感染、变态反应性炎症、抗肿瘤免疫中均有作用。近些年的研究显示，IL-9在IBD的发生发展中也发挥重要的作用。本文就IL-9的来源、表达调控及其在IBD中的作用作一综述。

一、IL-9的生物学概述
1．IL-9的结构及基因定位：

IL-9最初在小鼠体内发现，被认为是一种T细胞生长因子，与IL-2、IL-4、IL-7、IL-15和IL-21均是共享γ链受体细胞因子家族成员。IL-9是一种相对分子质量为14 KDa的糖蛋白，包含144个氨基酸以及一段18个氨基酸的信号序列，阳性氨基酸残基比例较高，有4个N-连接糖基化位点。编码人类IL-9的基因位于5号染色体q31-35区，该区主要编码与Th2型细胞因子相关的基因，编码小鼠IL-9的基因位于13号染色体。人鼠IL-9的基因结构相似，包括5个外显子及4个内含子，其在核苷酸水平的同源性为69%，在蛋白水平的同源性为55%[1]。

2．IL-9的来源：

IL-9在肥大细胞（mast cell，MC）、辅助性T细胞（helper cell，Th）、自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）中均有表达，其中Th细胞是其主要来源[2]。Th细胞又称原始CD4+ T细胞，在胞外信号分子及信号传导与转录激活因子（signal transducers and activators of transcription，STAT）的共同作用下，原始CD4+ T细胞分化形成各个功能不同的亚群，包括Th1、Th2、Th17、调节性T细胞（regulatory cells，Tregs）等[3,4]（图1）。IL-4是Th2型细胞相关的细胞因子，转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）属于TGF超家族。IL-4单独存在可以诱导原始CD4+ T细胞向Th2型细胞分化，而TGF-β单独作用则可以分化形成Tregs。

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图1
CD4+ T细胞的不同分化途径IFN-γ为γ-干扰素；TGF-β为转化生长因子-β；STAT为信号传导及转录激活因子；IL-17RB为白细胞介素17受体B；IL为白细胞介素
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图1
CD4+ T细胞的不同分化途径IFN-γ为γ-干扰素；TGF-β为转化生长因子-β；STAT为信号传导及转录激活因子；IL-17RB为白细胞介素17受体B；IL为白细胞介素

以往的观点认为，在IL-4及TGF-β的共同作用下，原始CD4+ T细胞分化形成能够分泌IL-9的T细胞亚群。与Th2型细胞不同的是，这一亚群可以诱发结肠炎及周围神经炎，被命名为Th9细胞[5]。目前有新的观点认为，分泌IL-9的细胞是Th2型细胞可逆转化形成的极性"Th9"细胞，转化过程与胞外细胞因子微环境密切相关[6,7]。在TGF-β及IL-4共同作用下，原始CD4+ T细胞向Foxp3+ Tregs细胞的分化过程被抑制，形成一群表达IL-9及IL-10的"Th9"细胞群。该群细胞是Th2细胞瞬时激活诱导产生的一个亚群——IL-9+ Th2细胞。大部分IL-9+ Th2细胞在静息状态下表达经典的Th2型细胞因子、转录因子以及趋化因子受体，比如IL-4、IL-5、IL-13、CCR4、CCR8；IL-4和IL-13表达量下降可瞬时激发IL-9表达，随着IL-4和IL-13的表达水平回升，IL-9的表达减弱。

3．IL-9的表达调控：

IL-4与TGF-β的平衡是促进原始CD4+ T细胞分化形成IL-9分泌相关的T细胞亚群的关键因素[5,6,7]。E26转录因子（E26 transformation specific，ETS）家族的转录因子PU.1是TGF-β的下游信号分子，转录因子GATA3与STAT6均是IL-4下游的信号分子，DNA结合抑制物Id3和干扰素调节因子4（interferon-regulatory factor 4，IRF4）与IL-4及TGF-β均有关，这些信号分子通过与IL-4和TGF-β的直接或间接作用调节IL-9的表达[8,9,10,11,12]。PU.1和IRF4直接与IL-9启动子结合，促进IL-9相关的Th细胞形成，Id3也可以直接与IL-9启动子结合，通过TAK1-Id3-E2A-GATA3途径调节IL-9的表达。IL-4通过IL-4-STAT6途径抑制TGF-β诱导的Foxp3+ Tregs细胞生成，而GATA3则直接与Foxp3结合，产生表达IL-9及IL-10的Foxp3- Th细胞。DNA酶hgd40则通过与GATA3基因结合抑制GATA3的表达，从而降低IL-9的表达。

OX40配体是肿瘤坏死因子超家族成员4（tumor necrosis factor receptor super family 4，TNFSF4），受体为表达于活化T细胞表面的OX40，通过NF-κB途径进行信号转导。在TGF-β存在的微环境中，OX40激活泛素连接酶TRAF6，活化下游的经典及非经典NF-κB途径，抑制CD4+ T细胞和Foxp3- T细胞向Tregs及Th17分化，使其形成表达IL-9的T细胞亚群[13]。

IL-1家族的IL-1α、IL-1β、IL-18及IL-33在IL-4缺失的情况下可与TGF-β相互作用促进IL-9的表达[14]。另一成员IL-36γ通过IL-36R-MyD88-NFκBp50信号通路抑制Foxp3相关的Tregs的发育，同时通过IL-2-STAT5和IL-4-STAT6途径促进IL-9相关的Th细胞的分化，从而上调IL-9的表达[15]。

在IL-4及TGF-β共存的情况下，表达IL-9的细胞可同时表达IL-17受体B（interleukin 17 receptor B，IL-17RB），IL-17RB是IL-25的受体，IL-25可以调节IL-9的表达[16]（图2）。

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图2
IL-9的表达IRF4为干扰素调节因子4；Id3为分化抑制因子3；PU.1为原致肿瘤基因；STAT为信号传导及转录激活因子；NF-κB为核因子κB；IL为白细胞介素；TGF-β为转化生长因子-β；TNFSF4为肿瘤坏死因子超家族成员4；IL-17RB为白细胞介素17受体B；TRAF6为肿瘤坏死因子受体相关分子6
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图2
IL-9的表达IRF4为干扰素调节因子4；Id3为分化抑制因子3；PU.1为原致肿瘤基因；STAT为信号传导及转录激活因子；NF-κB为核因子κB；IL为白细胞介素；TGF-β为转化生长因子-β；TNFSF4为肿瘤坏死因子超家族成员4；IL-17RB为白细胞介素17受体B；TRAF6为肿瘤坏死因子受体相关分子6

IL-9相关的T细胞亚群表达特征性的转录调节因子——过氧化物酶体增殖剂激活受体γ（peroxisome proliferators-activated receptor γ，PPAR-γ）与IL-9的表达密切相关。给予PPAR-γ阻断剂可以抑制IL-9的表达，并呈剂量依赖性，但是给予PPAR-γ激活剂并不能促进IL-9及其他Th2型细胞因子的表达[6]。

二、IL-9在IBD的作用

IBD确切病因目前尚不清楚，较多证据表明，免疫功能紊乱是其主要致病因素。CD4+ T淋巴细胞作为重要的免疫应答细胞，参与IBD的病理生理过程。IL-9是一种Th2细胞相关的细胞因子，可以调节淋巴细胞、肥大细胞以及上皮细胞功能，与结肠炎症的发生发展密切相关[17]。

研究发现，恶唑酮（oxazolone）诱导的结肠炎小鼠黏膜中表达IL-9的T细胞数量增加，IL-9缺失可以缓解炎症，并且IL-9抗体对结肠炎有治疗作用[18]。在三硝基苯磺酸（trinitron-benzene-sulfonic，TNBS）诱导的结肠炎小鼠模型中，敲除IL-9基因可以抑制炎症反应，同时检测其结肠黏膜紧密连接相关分子，发现闭合蛋白occludin的表达上调，密封蛋白claudin1的表达下调，但是成孔蛋白claudin2的表达量并无明显变化[19]。在葡聚糖硫酸钠（dextran sulfate sodium，DSS）诱导的结肠炎小鼠中，阻断IL-9可以逆转结肠炎症[20]，提示IL-9与实验性结肠炎相关并且可以调节紧密连接蛋白的表达。IL-1家族的IL-33及其受体ST2在UC患者及实验性结肠炎小鼠中表达异常[21]，而IL-33可以正向调控IL-9的表达[14]。

另一研究发现，UC患者结肠黏膜表达PU.1和IL-9的T细胞数量增加[18]，黏膜及血清中IL-9的表达量也明显增加，且与疾病活动度呈正相关[22]，与IL-9表达相关的因子（Irf4、Smad2、Smad3）mRNA含量也明显升高，并且IL-9+-CD4+淋巴细胞数量较健康对照组也有所增加[23]。另外，Defendenti等[24]分析43例IBD患者血清后发现，CD患者血清IL-9的水平与疾病严重程度相关。Feng等[25]的研究发现，CD患者血清IL-9的水平不仅与疾病严重程度相关，并且与英夫利西单克隆抗体（infliximab，IFX）临床疗效相关，血清IL-9水平的降低可以预测疾病的临床缓解和黏膜愈合。以上文献提示IL-9及其表达调控相关因子在UC及CD患者中均异常表达，IL-9与疾病严重程度相关，可以预测药物治疗效果。

在活动性UC患者的肠上皮细胞中可以观察到IL-9受体（interleukin 9 receptor，IL-9R）高表达，IL-9会抑制Caco-2单层上皮细胞的生长[18,26]，其作用靶点是位于肠上皮细胞的IL-9R。Li等[27]的研究进一步明确，IL-9是通过IL-9-miR21-CLDN8通路促进CD患者结肠黏膜炎症的发生。紧密连接相关的密封蛋白8（claudin8，CLDN8）是维持肠黏膜屏障功能的重要组成部分，IL-9可以上调miR21的表达，miR21抑制CLDN8的表达，使黏膜屏障受损，诱导炎症的发生。抗IL-9和抗miR21治疗均可以恢复结肠黏膜CLDN8表达水平，减轻TNBS诱导的结肠炎。Tian等[22]的研究还发现，IL-9可以抑制结肠上皮细胞伤口愈合能力及细胞因子信号转导抑制因子3（suppressor of cytokine signaling 3，SOCS3）的表达，提高STAT3的磷酸化水平，而SOCS3的过度表达也可以减轻IL-9的诱导效应。此外，IL-9还可以促进claudin2的表达，抑制claudin3和occludin的表达[22]。以上提示IL-9的作用靶点是肠上皮细胞的IL-9R，通过下游的信号通路调节紧密连接蛋白的表达，从而破坏肠黏膜屏障的完整性。

因此，在胞外及胞内各种信号分子的共同作用下，原始CD4+ T细胞分化形成可以分泌IL-9的T细胞亚群，IL-9与肠上皮细胞上的IL-9R结合，进一步激活下游的信号通路，调节肠上皮间紧密连接蛋白的表达，破坏肠黏膜机械屏障，从而诱导IBD的发生。

另外，目前新观点认为，分泌IL-9的T细胞亚群是原始CD4+ T细胞在胞外细胞因子微环境发生变化时激活形成的一群"瞬时"细胞。在其形成过程中，会抑制其他T细胞亚群，比如Th17、Tregs的形成。因此，"Th9"细胞亚群的形成会导致其他T细胞亚群分化失衡，也会促进IBD的发展。

三、结语

目前免疫性疾病的治疗主要基于以往已知的Th1、Th2细胞亚群产生的细胞因子，但缺乏显著的临床疗效。因此，对其他T细胞亚群或细胞因子的研究也许可以为临床诊疗提供新的思路[28]。IL-9在结肠炎体外模型、UC及CD患者中表达均升高且与疾病活动度相关，其作用可能是损伤肠上皮屏障功能并且抑制组织修复能力。敲除IL-9基因或者给予IL-9抗体治疗均可以缓解结肠炎，提示IL-9可以作为治疗IBD的一个潜在靶点。

利益冲突
利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献
[1]
RenauldJC, GoethalsA, HoussiauF，et al. Human P40/IL-9. Expression in activated CD4+ T cells，genomic organization，and comparison with the mouse gene[J]. J Immunol，1990，144(11): 4235-4241.
[2]
NoelleRJ, NowakEC. Cellular sources and immune functions of interleukin-9[J]. Nat Rev Immunol，2010，10(10): 683-687. DOI: 10.1038/nri2848.
[3]
ReadKA, PowellMD, SreekumarBK，et al. In vitro differentiation of effector CD4+ T helper cell subsets[J]. Methods Mol Biol，2019，1960: 75-84. DOI: 10.1007/978-1-4939-9167-9_6.
[4]
PerumalNB, KaplanMH. Regulating IL-9 transcription in T helper cells[J]. Trends Immunol，2011，32(4): 146-150. DOI: 10.1016/j.it.2011.01.006.
[5]
SchmittE, BoppT. Discovery and initial characterization of Th9 cells：the early years[J]. Semin Immunopathol，2017，39(1): 5-10. DOI: 10.1007/s00281-016-0610-0.
[6]
MicosséC, von MeyennL, SteckO，et al. Human "TH9" cells are a subpopulation of PPAR-γ + TH2 cells[J]. Sci Immunol，2019，4(31): eaat5943. DOI: 10.1126/sciimmunol.aat5943.
[7]
VeldhoenM, UyttenhoveC, van SnickJ，et al. Transforming growth factor-beta 'reprograms’ the differentiation of T helper 2 cells and promotes an interleukin 9-producing subset[J]. Nat Immunol，2008，9(12): 1341-1346. DOI: 10.1038/ni.1659.
[8]
ChangHC, SehraS, GoswamiR，et al. The transcription factor PU.1 is required for the development of IL-9-producing T cells and allergic inflammation[J]. Nat Immunol，2010，11(6): 527-534. DOI: 10.1038/ni.1867.
[9]
StaudtV, BothurE, KleinM，et al. Interferon-regulatory factor 4 is essential for the developmental program of T helper 9 cells[J]. Immunity，2010，33(2): 192-202. DOI: 10.1016/j.immuni.2010.07.014.
[10]
NakatsukasaH, ZhangD, MaruyamaT，et al. The DNA-binding inhibitor Id3 regulates IL-9 production in CD4（+）T cells[J]. Nat Immunol，2015，16(10): 1077-1084. DOI: 10.1038/ni.3252.
[11]
DardalhonV, AwasthiA, KwonH，et al. IL-4 inhibits TGF-beta-induced Foxp3+ T cells and，together with TGF-beta，generates IL-9+ IL-10+ Foxp3（-）effector T cells[J]. Nat Immunol，2008，9(12): 1347-1355. DOI: 10.1038/ni.1677.
[12]
PoppV, GerlachK, MottS，et al. Rectal delivery of a DNAzyme that specifically blocks the transcription factor GATA3 and reduces colitis in mice[J]. Gastroenterology，2017，152(1): 176-192.e5. DOI: 10.1053/j.gastro.2016.09.005.
[13]
XiaoX, BalasubramanianS, LiuW，et al. OX40 signaling favors the induction of T（H）9 cells and airway inflammation[J]. Nat Immunol，2012，13(10): 981-990. DOI: 10.1038/ni.2390.
[14]
UyttenhoveC, BrombacherF, van SnickJ. TGF-beta interactions with IL-1 family members trigger IL-4-independent IL-9 production by mouse CD4+ T cells[J]. Eur J Immunol，2010，40(8): 2230-2235. DOI: 10.1002/eji.200940281.
[15]
HarusatoA, AboH, NgoVL，et al. IL-36γ signaling controls the induced regulatory T cell-Th9 cell balance via NFкB activation and STAT transcription factors[J]. Mucosal Immunol，2017，10(6): 1455-1467. DOI: 10.1038/mi.2017.21.
[16]
AngkasekwinaiP, ChangSH, ThapaM，et al. Regulation of IL-9 expression by IL-25 signaling[J]. Nat Immunol，2010，11(3): 250-256. DOI: 10.1038/ni.1846.
[17]
GoswamiR, KaplanMH. A brief history of IL-9[J]. J Immunol，2011，186(6): 3283-3288. DOI: 10.4049/jimmunol.1003049.
[18]
GerlachK, HwangY, NikolaevA，et al. TH9 cells that express the transcription factor PU.1 drive T cell-mediated colitis via IL-9 receptor signaling in intestinal epithelial cells[J]. Nat Immunol，2014，15(7): 676-686. DOI: 10.1038/ni.2920.
[19]
GerlachK, McKenzieAN, NeurathMF，et al. IL-9 regulates intestinal barrier function in experimental T cell-mediated colitis[J]. Tissue Barriers，2015，3(1-2): e983777. DOI: 10.4161/21688370.2014.983777.
[20]
KimHS, ChungDH. IL-9-producing invariant NKT cells protect against DSS-induced colitis in an IL-4-dependent manner[J]. Mucosal Immunol，2013，6(2): 347-357. DOI: 10.1038/mi.2012.77.
[21]
PastorelliL, GargRR, HoangSB，et al. Epithelial-derived IL-33 and its receptor ST2 are dysregulated in ulcerative colitis and in experimental Th1/Th2 driven enteritis[J]. Proc Natl Acad Sci U S A，2010，107(17): 8017-8022. DOI: 10.1073/pnas.0912678107.
[22]
TianL, LiY, ZhangJ，et al. IL-9 promotes the pathogenesis of ulcerative colitis through STAT3/SOCS3 signaling[J]. Biosci Rep，2018，38(6): BSR20181521. DOI: 10.1042/BSR20181521.
[23]
ShohanM, Sabzevary-GhahfarokhiM, BagheriN，et al. Intensified Th9 response is associated with the immunopathogenesis of active ulcerative colitis[J]. Immunol Invest，2018，47(7): 700-711. DOI: 10.1080/08820139.2018.1486411.
[24]
DefendentiC, Sarzi-PuttiniP, SaibeniS，et al. Significance of serum Il-9 levels in inflammatory bowel disease[J]. Int J Immunopathol Pharmacol，2015，28(4): 569-575. DOI: 10.1177/0394632015600535.
[25]
FengT, ChenB, LiL，et al. Serum interleukin 9 levels predict disease severity and the clinical efficacy of infliximab in patients with Crohn′s disease[J]. Inflamm Bowel Dis，2017，23(10): 1817-1824. DOI: 10.1097/MIB.0000000000001172.
[26]
NallewegN, ChiriacMT, PodstawaE，et al. IL-9 and its receptor are predominantly involved in the pathogenesis of UC[J]. Gut，2015，64(5): 743-755. DOI: 10.1136/gutjnl-2013-305947.
[27]
LiL, HuangS, WangH，et al. Cytokine IL9 triggers the pathogenesis of inflammatory bowel disease through the miR21-CLDN8 pathway[J]. Inflamm Bowel Dis，2018，24(10): 2211-2223. DOI: 10.1093/ibd/izy187.
[28]
DengY, WangZ, ChangC，et al. Th9 cells and IL-9 in autoimmune disorders：pathogenesis and therapeutic potentials[J]. Hum Immunol，2017，78(2): 120-128. DOI: 10.1016/j.humimm.2016.12.010.
　
　
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