Stonemason 譯

南京大學(xué)生命科學(xué)院 （江蘇南京，210093）

輔助性T細(xì)胞（TH細(xì)胞）接觸到抗原以后就會分化為效應(yīng)細(xì)胞,，分泌出高水平的干擾素-γ,、白介素-4（IL-4）、IL-10以及其它免疫調(diào)節(jié)因子,。TH細(xì)胞如何獲取并記憶新的基因表達(dá)模式是一個有待研究的領(lǐng)域,。這一過程十分復(fù)雜，其中細(xì)胞因子是主要的調(diào)節(jié)因素,。外界信號如何整合進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的程序,，正成為有關(guān)調(diào)節(jié)性發(fā)展的有趣問題。我們總結(jié)了關(guān)于TH細(xì)胞對外源性病原體反應(yīng)過程中的最新機(jī)制研究,。

免疫系統(tǒng)中的決定因素
T細(xì)胞受體（TCR）與適當(dāng)?shù)碾?MHC復(fù)合物結(jié)合后,，就產(chǎn)生克隆增殖，TH細(xì)胞迅速發(fā)生程序性的分化,。在慢性感染如寄生蟲感染中,，這一過程導(dǎo)致高度相似的免疫反應(yīng)。而在急性的免疫反應(yīng)中則表現(xiàn)出一種更有差異的反應(yīng),。
初始TH細(xì)胞在免疫反應(yīng)中能夠分化成至少兩群功能細(xì)胞--TH1細(xì)胞：分泌干擾素-γ（IFN-γ）和TH2細(xì)胞：分泌白介素-4（IL-4）,。因此，我們把IFN-γ和IL-4作為效應(yīng)細(xì)胞因子,。TH1細(xì)胞主要作用于細(xì)胞免疫,，而TH2細(xì)胞與細(xì)胞外免疫反應(yīng)有關(guān)。例如在控制寄生蟲的時候,，TH1細(xì)胞抵抗細(xì)胞內(nèi)的原蟲如利什曼原蟲和鼠弓形蟲,，而TH2細(xì)胞則抵抗腸道內(nèi)的寄生蟲。TH1細(xì)胞和TH2細(xì)胞除了在宿主防御系統(tǒng)中的保護(hù)作用外,，還和病理反應(yīng)有關(guān),。TH1細(xì)胞能介導(dǎo)器官特異性的自身免疫反應(yīng),，而TH2細(xì)胞參與了哮喘和變態(tài)反應(yīng)的病理過程。TH細(xì)胞對抗原反應(yīng)的最終組成決定了感染,、炎癥以及自身免疫反應(yīng)是有利的還是有害的,。
TH細(xì)胞發(fā)育成為成熟TH1細(xì)胞或TH2細(xì)胞的過程是一個有關(guān)發(fā)展性調(diào)控基因表達(dá)的有用模型。許多證據(jù)表明這一過程還有很多有待研究的地方,。大量因素影響到TH1或TH2的分化方向,。細(xì)胞因子IL-12和IL-4分別通過影響STAT-4或STAT-6來決定分化結(jié)果。也有人提出抗原劑量,、共刺激分子,、基因調(diào)節(jié)子以及其它非細(xì)胞因素在TH細(xì)胞的分化趨勢上起著重要作用。各個信號是如何影響分化的正是目前的研究熱點(diǎn)而且充滿了爭論,。
許多數(shù)據(jù)表明確實(shí)重要的轉(zhuǎn)錄因子對TH1細(xì)胞和TH2細(xì)胞的程序性基因表達(dá)有啟動作用,。例如，T-bet對TH1細(xì)胞的發(fā)育起著主要作用：誘導(dǎo)IFN-γ的編碼轉(zhuǎn)錄以及對生長因子IL-12的選擇性反應(yīng),。與此相對的,，鋅指結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子GATA3也對TH2細(xì)胞發(fā)育的一些--即使不是全部--主要因子有著重要影響，尤其是對TH2細(xì)胞因子群的轉(zhuǎn)錄能力有影響,，包括IL-13,、IL-4、IL-5的基因編碼,。

TH2細(xì)胞是如何產(chǎn)生的
在效應(yīng)性T細(xì)胞的分化中,，TH2細(xì)胞的發(fā)育是細(xì)胞因子作用的第一個過程。IL-4很早就被認(rèn)為是促進(jìn)TH2細(xì)胞亞群分化的,。后來發(fā)現(xiàn)這一效應(yīng)是通過STAT-6的作用來發(fā)揮的,。STAT-6缺陷的小鼠其TH2細(xì)胞發(fā)育受到嚴(yán)重阻斷，表明STAT-6對TH2細(xì)胞發(fā)育是必需的,。
一些轉(zhuǎn)錄因子在TH2細(xì)胞中選擇性表達(dá),。如b-ZIP蛋白質(zhì)家族的c-MAF，最早被認(rèn)為是TH2細(xì)胞特異性的轉(zhuǎn)錄因子,，能夠調(diào)節(jié)IL-4的表達(dá),。轉(zhuǎn)基因小鼠表達(dá)c-MAF后促進(jìn)了TH2方向的分化趨勢，而c-MAF缺陷的小鼠有IL-4合成方面的選擇性缺陷,。其次,，TH2細(xì)胞特異性的轉(zhuǎn)錄因子GATA3最初被認(rèn)為是調(diào)節(jié)一系列的TH2細(xì)胞因子。IL-4通過STAT6能夠誘導(dǎo)GATA3的表達(dá)從初始T細(xì)胞中的低水平快速增加到TH2細(xì)胞中的高水平,。雖然利用基因打靶技術(shù)已經(jīng)證實(shí)TH2細(xì)胞的發(fā)育需要c-MAF和STAT6,，但還不能用該技術(shù)證明GATA3的必要性，因?yàn)镚ATA3對普通胸腺細(xì)胞的發(fā)育和胚胎的存活也是必需的,。GATA3能夠作用于IL-5增強(qiáng)子而c-MAF則作用于IL-4增強(qiáng)子,。GATA3在IL-4基因活化中的作用似乎與它誘導(dǎo)染色質(zhì)重塑的能力有關(guān),。
GATA3在轉(zhuǎn)基因表達(dá)或用逆轉(zhuǎn)錄病毒表達(dá)時顯示出對TH2細(xì)胞發(fā)育的強(qiáng)烈促進(jìn)作用。此外,，GATA3能在STAT6缺陷的T細(xì)胞上誘導(dǎo)TH2細(xì)胞的發(fā)育,，包括TH2細(xì)胞特異性因子的產(chǎn)生和c-MAF的表達(dá)等通常依賴于STAT6的因素。當(dāng)轉(zhuǎn)基因鼠表達(dá)發(fā)生突變的GATA3后降低了TH2細(xì)胞介導(dǎo)的呼吸道變態(tài)反應(yīng),。而且,，直接抗GATA3的反義寡聚核苷酸能夠抑制體內(nèi)的TH2細(xì)胞反應(yīng)，這進(jìn)一步說明了TH2細(xì)胞的發(fā)育需要GATA3,。
許多非TH2細(xì)胞特異性的轉(zhuǎn)錄因子也對TH2細(xì)胞因子，尤其是NFAT（活化T細(xì)胞核因子）家族的表達(dá)有調(diào)節(jié)作用,。TH2細(xì)胞因子基因上不同NFAT家族成員的彼此作用十分復(fù)雜,，而且這些轉(zhuǎn)錄因子的作用既有正向的又有負(fù)向的。一般而言,，這些因素在TH2細(xì)胞因子基因表達(dá)中的作用是在分化的TH2細(xì)胞通過TCR觸發(fā)后介導(dǎo)可誘導(dǎo)細(xì)胞因子的急性表達(dá),。
和STAT6相似，MEL18,，一種polycomb-group蛋白,，也能調(diào)節(jié)GATA3的表達(dá)。雖然polycomb-group蛋白通常是與基因位點(diǎn)的遺傳性沉默有關(guān),，MEL18卻似乎對GATA3的表達(dá)起著正調(diào)節(jié)作用,。所以MEL18的缺陷會導(dǎo)致GATA3和IL-4水平降低，而用逆轉(zhuǎn)錄病毒重新引入GATA3后可部分糾正IL-4的表達(dá)缺陷,。GATA3至少有兩個潛在的后轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子--鋅指蛋白FOG1和ROG,。FOG1的過度表達(dá)會抑制STAT6缺陷T細(xì)胞內(nèi)GATA3誘導(dǎo)的TH2細(xì)胞發(fā)育并且降低GATA3轉(zhuǎn)錄自活化的效率。ROG是作為一種GATA3作用蛋白分離出來的,；它的過度表達(dá)降低了GATA3的活性和TH2細(xì)胞因子的產(chǎn)生,。

TH1細(xì)胞是如何產(chǎn)生的
最近T-bet被證實(shí)是TH1細(xì)胞特異性因子，能夠誘導(dǎo)IFN-γ的產(chǎn)生,。作為轉(zhuǎn)錄因子T-box家族的一員,，T-bet似乎表達(dá)在發(fā)育中及定型了的TH1細(xì)胞上。它除了促進(jìn)IFN-γ的表達(dá)外,，還與IFN-γ編碼基因的染色質(zhì)重塑有關(guān),，誘導(dǎo)IL-12受體β2亞基的表達(dá)并且穩(wěn)定它的自身表達(dá)--通過內(nèi)在的自接觸環(huán)路或IFN-γ信號通路中的自分泌效應(yīng)。雖然CD4+和CD8+細(xì)胞,，甚至NK細(xì)胞都表達(dá)T-bet,，但是CD8+細(xì)胞似乎不像CD4+細(xì)胞和NK細(xì)胞那樣依賴T-bet來產(chǎn)生高水平的IFN-γ。盡管如此,，T-bet在體內(nèi)TH1細(xì)胞發(fā)育中的重要作用還是被證實(shí)了：通過敲除T-bet的小鼠對利什曼原蟲激發(fā)的靈敏性和對變態(tài)性氣管反應(yīng)的易感性能反映出來,。
T-bet如何誘導(dǎo)IFN-γ的表達(dá)仍是研究熱點(diǎn),。最近報道了T-bet和HLX之間的基因相互作用。HLX基因似乎在TH1細(xì)胞發(fā)育中表達(dá),，雖然與T-bet相比它的表達(dá)誘導(dǎo)處于較低水平,。HLX的轉(zhuǎn)錄似乎是T-bet活性作用的結(jié)果。而且HLX蛋白似乎與T-bet蛋白相互作用,，共同介導(dǎo)了IFN-γ的表達(dá),。HLX在體內(nèi)的作用還未能研究清楚，因?yàn)镠LX敲除的小鼠在胚胎發(fā)育期就死亡了,。
在初始T細(xì)胞中IFN-γ信號通路似乎通過STAT1介導(dǎo)誘導(dǎo)了T-bet的表達(dá),。雖然STAT1似乎是T-bet生成的主要因子，但能夠活化STAT1的IFN-I好象并不能誘導(dǎo)T-bet轉(zhuǎn)錄,。T-bet蛋白是否能夠自活化T-bet基因的轉(zhuǎn)錄還不清楚,。有證據(jù)顯示表位T-bet誘導(dǎo)T-bet的內(nèi)源表達(dá)，表明確實(shí)有自活化存在,；但是同時也觀察到自分泌的IFN-γ信號如缺失就會導(dǎo)致T-bet的內(nèi)源表達(dá)降低,，說明同樣存在一個外分泌的機(jī)制。由于現(xiàn)在研究還集中在細(xì)胞發(fā)育的早期階段,，很可能在稍晚的時間會出現(xiàn)從STAT依賴性通路向自激活通路的轉(zhuǎn)變,。最后還發(fā)現(xiàn)STAT1缺陷的細(xì)胞能發(fā)育為TH1細(xì)胞，可能是由于少量T-bet的表達(dá)不依賴于IFN-γ,，而TH1細(xì)胞在發(fā)育過程中對T-bet的依賴是條件性的,。這后一種可能性是由于Lpr自身免疫病小鼠的CD4+T細(xì)胞在缺失T-bet的情況下仍能分泌出大量IFN-γ,，表明機(jī)體對T-bet的需要是有彈性的,。因此目前還不知道非STAT1依賴性的TH1細(xì)胞是起源于替代性的外界信號還是活化T細(xì)胞的自身特性。

IFN-γ編碼基因的急性轉(zhuǎn)錄
在最終分化的TH1細(xì)胞中,，IFN-γ重復(fù)序列的表達(dá)可通過兩條途徑發(fā)生--TCR結(jié)合或細(xì)胞因子（IL-12和IL-18）刺激,。IL-18能夠在分化的TH1細(xì)胞中促進(jìn)IFN-γ的生成,，雖然它不能促進(jìn)自身生成。IL-12和IL-18能夠在分化TH1細(xì)胞誘導(dǎo)IFN-γ產(chǎn)生而絲毫不依賴于TCR信號,。由環(huán)孢素A（一種NF-AT抑制劑）誘導(dǎo)的IFN-γ產(chǎn)生比由TCR交聯(lián)誘導(dǎo)的IFN-γ生成其持續(xù)的時間更長,，其對藥物的耐受力也更強(qiáng)，這表明細(xì)胞因子驅(qū)動的IFN-γ生成與NFAT途徑無關(guān),。體內(nèi)研究顯示IL-12和IL-18協(xié)同作用導(dǎo)致IFN-γ的最大產(chǎn)生,。
IL-12和IL-18誘導(dǎo)的IFN-γ產(chǎn)生和對GADD家族蛋白GADD45β和GADD45γ表達(dá)的誘導(dǎo)有關(guān)。GADD45β的過度表達(dá)能增加IFN-γ的表達(dá),，而GADD45γ確實(shí)會降低IFN-γ的產(chǎn)生,，從而抑制TH1細(xì)胞的發(fā)育。IL-12和IL-18誘導(dǎo)IFN-γ產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄細(xì)節(jié)還不清楚。只知道IL-12和IL-18誘導(dǎo)的IFN-γ產(chǎn)生強(qiáng)烈依賴于STAT4,，因此TCR信號能夠激活I(lǐng)FN-γ生成--即使是在較低的水平如STAT4敲除的TH1細(xì)胞里,。其它參與細(xì)胞因子誘導(dǎo)IFN-γ產(chǎn)生的因素--除了環(huán)孢素A敏感性的抗CD3+抗體誘導(dǎo)的IFN-γ產(chǎn)生之外--還不清楚，雖然證據(jù)表明這些可能是p38MARK激酶敏感性的因素,。
其次,，CD4+T細(xì)胞中細(xì)胞因子誘導(dǎo)IFN-γ產(chǎn)生的途徑也可能在其它細(xì)胞存在。CD8+T細(xì)胞NK細(xì)胞在對細(xì)菌病原體反應(yīng)時IL-12和IL-18在IFN-γ的產(chǎn)生中也起著積極作用,。同樣,，有一些間接證據(jù)表明體內(nèi)CD4+T細(xì)胞存在著激活旁路。即使TH1反應(yīng)開始以后,，還有IL-12不斷產(chǎn)生以對抗某些實(shí)驗(yàn)性感染,。這里有一個有趣的問題，就是研究IL-12的產(chǎn)生對維持TH1細(xì)胞亞型以及促進(jìn)效應(yīng)分子IFN-γ的產(chǎn)生是不是必要的,。也許同最近的發(fā)現(xiàn)類似,，IL-18的敲除使得對某些病原體的抵抗力下降--雖然IL-18在TH1細(xì)胞的發(fā)育中不占決定性地位。因此,，在體內(nèi)TH1細(xì)胞反應(yīng)效應(yīng)相中TCR和細(xì)胞因子如何誘導(dǎo)IFN-γ產(chǎn)生仍是有待于進(jìn)一步研究。

最近發(fā)現(xiàn)的TH1細(xì)胞促進(jìn)因子
最新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞因子IL-23是由IL-12的p40亞基和一條特異鏈p19(IL-23α)組成的,，與IL-12的p35亞基有關(guān)聯(lián),。IL-23與IL-12Rβ1相連，但卻不是IL-12Rβ2,。它與一個特異性的受體亞基IL-23R反應(yīng),。據(jù)報道IL-23激活STAT4，而且可能與IL-18配合同時作用于TH1細(xì)胞發(fā)育以及細(xì)胞因子誘導(dǎo)IFN-γ產(chǎn)生的急性轉(zhuǎn)錄,。然而,，IL-23在TH1細(xì)胞發(fā)育早期的作用還不清楚。IL-23除了作用于T細(xì)胞之外,，還作用于DC細(xì)胞,，促進(jìn)這些抗原提呈細(xì)胞的刺激能力。
最近報道的另一個細(xì)胞因子IL-27是由EBI3和p28（一個與IL-12p35相連的亞基）組成的,。IL-27由抗原提呈細(xì)胞產(chǎn)生,。它能夠選擇性誘導(dǎo)初始T細(xì)胞的增殖，與IL-12作用促進(jìn)IFN-γ產(chǎn)生,，而且是T細(xì)胞因子受體（TCCR）的配基,。IL-27與TCCR在TH1細(xì)胞發(fā)育初期的作用尚不清楚，但I(xiàn)L-27似乎與IL-12有協(xié)同作用,。

指令,、選擇以及親代調(diào)控
許多以前的研究都支持圖1所示的TH細(xì)胞分化模型。IL-4通過一系列中介分子將指令信號傳入T細(xì)胞核,。首先,，IL-4激活初始T細(xì)胞的STAT6,，然后充分活化了的T細(xì)胞內(nèi)的磷酸化STAT6二聚體有效地提高GATA3的表達(dá)。有時候會發(fā)生轉(zhuǎn)錄自激活反饋以穩(wěn)定GATA3的表達(dá),。GATA3直接作用于某些細(xì)胞因子的啟動子,，如表達(dá)IL-5時的情況；或者間接地通過重要的順式元件如IL-4,、IL-13編碼位點(diǎn)來作用于啟動子或逆轉(zhuǎn)對轉(zhuǎn)錄的抑制,。在這一模型中IL-4信號通路不對細(xì)胞生長或增殖提供任何信號，只是簡單地命令細(xì)胞"打開"TH2位點(diǎn)準(zhǔn)備表達(dá),。

細(xì)胞因子的作用可能是選擇而不是指令,。研究過程中出現(xiàn)了許多有關(guān)模型的問題。轉(zhuǎn)錄因子T-bet和GATA3在初始細(xì)胞中不存在,，而且它們的表達(dá)是由IL-12和IL-4分別誘導(dǎo)的,。這就提出了一個問題，即效應(yīng)T細(xì)胞系可能具有對特定細(xì)胞因子發(fā)生反應(yīng)的獨(dú)特能力,。有證據(jù)表明TH2細(xì)胞的發(fā)育通過IL-4轉(zhuǎn)導(dǎo)信號更加有效,，而TH1細(xì)胞則選擇性地表達(dá)IL-12相關(guān)的信號通路。因此,，某種細(xì)胞因子在T細(xì)胞群里刺激某種mRNA水平升高的能力必定有益于表達(dá)該種mRNA的T細(xì)胞的生長,。
最近有人提出GFI1的表達(dá)可由T細(xì)胞的STAT6通路選擇性誘導(dǎo)并能促進(jìn)TH2細(xì)胞的克隆增殖。這一結(jié)果為TH2細(xì)胞的發(fā)育提出了一個選擇性而非指令性的因素,。以前發(fā)現(xiàn)GATA3主要是影響TH2細(xì)胞因子的表達(dá)而不是影響細(xì)胞的生長,，說明還存在一個指令效應(yīng)。然而,，GFI1似乎只能促進(jìn)同時表達(dá)了GATA3的TH2細(xì)胞的增殖,，說明這是一個選擇性與指令性共同作用的模型。目前尚不清楚TH2細(xì)胞發(fā)育中GATA3和GFI1是如何相互作用的,。不考慮STAT6對于TH2細(xì)胞發(fā)育的必要性,，敲除STAT6的TH2細(xì)胞已在多個系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)。在兩個病原體誘導(dǎo)的反應(yīng)體系中,，在無STAT6背景的TH2細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了減弱但能檢測到的TH2反應(yīng),。體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)敲除STAT6的T細(xì)胞通過逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)入GATA3表達(dá)以后誘導(dǎo)出GATA3的內(nèi)源表達(dá)并且觸發(fā)了完整的TH2細(xì)胞發(fā)育。但是,，上述任何系統(tǒng)均未見GFI1表達(dá),。

除細(xì)胞因子以外的其它信號指令。無論是指令模型還是選擇模型都不能完全清楚地解釋TH2細(xì)胞的發(fā)育,。敲除STAT6的小鼠能夠有低水平的TH2細(xì)胞發(fā)育這一有趣事實(shí)可能說明有某種內(nèi)在機(jī)制使得單個細(xì)胞在沒有指令信號的情況下產(chǎn)生不同的后續(xù)發(fā)展,。但也可能有除了IL-4和STAT6之外的信號決定了TH2細(xì)胞的命運(yùn)。例如，旁路信號可能在沒有STAT6的情況下直接誘導(dǎo)GATA3表達(dá),。有報道說CD28共刺激能增加GATA3的表達(dá),，同時NF-κB也被報道有相似效應(yīng)。雖然這些研究沒有說明在缺乏STAT6的情況上述因素的作用強(qiáng)度,，但可以推斷出強(qiáng)烈的CD28共刺激可以激活NF-κB,，然后可以作為一種病理性的，非STAT6依賴性的途徑促進(jìn)TH2細(xì)胞發(fā)育,。事實(shí)上一些DC細(xì)胞引起的TH1細(xì)胞或TH2細(xì)胞分化已經(jīng)被認(rèn)為在某些情況下是不依賴于細(xì)胞因子的,。
由于GATA3具有轉(zhuǎn)錄自活化特性--即GATA3蛋白引起GATA3轉(zhuǎn)錄水平大大上調(diào)，這就有可能是IL-4起始的有效來源,?？梢酝茰yT細(xì)胞上的另一種CD28家族共刺激受體ICOS能夠調(diào)節(jié)GATA3的表達(dá)，因?yàn)镮COS信號通路與CD28信號通路有部分重疊而且可以促進(jìn)TH2細(xì)胞反應(yīng),。最后,，LFA1-ICAM1通路據(jù)報道也可調(diào)節(jié)TH1細(xì)胞-TH2細(xì)胞平衡，其中LFA1有利于TH1細(xì)胞發(fā)育--雖然未在STAT6缺失的背景下檢測過,。而DC細(xì)胞表達(dá)的ICAM1能夠影響LFA1連接的強(qiáng)度進(jìn)而改變TH1細(xì)胞-TH2細(xì)胞平衡,。尚不清楚LFA1信號是如何與其它TH1細(xì)胞信號整合的，但它可能是作用與一種非STAT6依賴性的途徑,?？傊寻l(fā)現(xiàn)幾種蛋白可以在不依賴STAT6的情況下直接影響GATA3的表達(dá),，還可能觸發(fā)GATA3的轉(zhuǎn)錄自激活。這些蛋白可能被認(rèn)為是指令信號,。

細(xì)胞增殖期間內(nèi)外信號的匯合,。雖然存在著這么多潛在的指令性機(jī)制，T細(xì)胞發(fā)育初期仍可能有一套程序機(jī)制,。一個關(guān)于TH細(xì)胞的發(fā)育趨勢的未解決的問題就是：究竟是初始T細(xì)胞自身轉(zhuǎn)變成了新的細(xì)胞呢,，還是初始T細(xì)胞增殖然后產(chǎn)生的子代細(xì)胞成為了新細(xì)胞。這一區(qū)別的重要之處在于一個抗原特異性的克隆型可能排他性地決定全部轉(zhuǎn)變?yōu)門H1細(xì)胞或TH2細(xì)胞,。如果分化在增生前發(fā)生,，初始T細(xì)胞將被迫進(jìn)行排他性的二元選擇。相反,，如果分化發(fā)生在增生期間或之后,，初始T細(xì)胞就可以有許多具有不同分化方向的子細(xì)胞。因此,，分化方向的獲得更可能是細(xì)胞的選擇性生長和存活或者對特定轉(zhuǎn)錄因子的抑制而不是來自于信號命令,。
正如同存在無STAT6的TH2細(xì)胞一樣，STAT4非依賴的TH1細(xì)胞也有報道。有一個令人吃驚的發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了認(rèn)為STAT4是TH1細(xì)胞發(fā)育最上游因子的觀點(diǎn),，就是促進(jìn)TH2細(xì)胞發(fā)育的表位IL-12信號不能誘導(dǎo)對IFN-γ基因的轉(zhuǎn)錄能力,。與細(xì)胞因子正選擇的觀點(diǎn)一致，STAT6和STAT4都能夠介導(dǎo)淋巴結(jié)效應(yīng)細(xì)胞分離并移到外周器官,，這一過程可能是通過拮抗增殖抑制和淋巴歸巢分子,。
而從負(fù)選擇的概念來看，IL-12和IL-4則分別抑制GATA3和T-bet,。TGF-β則能同時抑制GATA3和T-bet,。可以推斷T-bet和GATA3缺省是初始T細(xì)胞的一項(xiàng)性質(zhì),。證據(jù)表明保護(hù)性細(xì)胞因子對T-bet和GATA3位點(diǎn)的抑制需要經(jīng)過細(xì)胞周期的S期,，而不分化的細(xì)胞仍保持多能狀態(tài)。這種基因調(diào)控方式的一個優(yōu)點(diǎn)就是在T細(xì)胞分化出現(xiàn)的時候能夠產(chǎn)生一種變化的缺省狀態(tài),。
基因沉默,、細(xì)胞周期抑制的需要及其必然結(jié)果--克隆TH細(xì)胞分化的能力，可能給各種各樣的胞外信號提供了一個基礎(chǔ),，描述為高度多效性的結(jié)果,。STAT6非依賴性的TH2細(xì)胞、STAT4非依賴性的TH1細(xì)胞,、細(xì)胞因子和反式作用子的非選擇性轉(zhuǎn)錄以及組氨酸乙?；拇嬖诙寂c可能引起細(xì)胞因子驅(qū)動性選擇或指令的內(nèi)部定型的程度相關(guān)。

外基因效應(yīng)--沉默是金
過去幾年中多條證據(jù)表示TH細(xì)胞分化中染色質(zhì)結(jié)構(gòu)起著作用,。效應(yīng)細(xì)胞基因表達(dá)的誘導(dǎo)似乎與沉默染色質(zhì)的抑制有關(guān),。在哺乳動物體內(nèi)，沉默可能包括外基因機(jī)制的預(yù)定作用（包括DNA甲基化）,，染色質(zhì)壓縮和異染色質(zhì)亞區(qū)域附近位點(diǎn)的轉(zhuǎn)座,。這些機(jī)制中的某些情況是彼此高度依賴的。如連接甲基化CpG的蛋白就能充當(dāng)組蛋白脫乙酰酶而且抑制染色質(zhì)重塑復(fù)合物,。相反,，一些抑制染色質(zhì)和組蛋白重塑的蛋白質(zhì)最近也有報道可影響DNA甲基化的模式。倍受關(guān)注的組蛋白代碼就被認(rèn)為是轉(zhuǎn)錄能力的一個決定因素,。正是由于基因活性與特定組蛋白翻譯后修飾的聯(lián)系才把與基因沉默相關(guān)的修飾區(qū)分開來,。染色質(zhì)狀態(tài)（活躍或沉默）是如何獲得、維持,、改變和繼承的,，現(xiàn)在這正是一個研究熱點(diǎn)。
普遍認(rèn)為許多染色質(zhì)修飾在初始T細(xì)胞內(nèi)不存在,，而是伴隨著效應(yīng)細(xì)胞因子活性的獲得而產(chǎn)生,。IL-4位點(diǎn)在TH2細(xì)胞中具有DNA酶超敏性,，但在TH1細(xì)胞或初始T細(xì)胞中則沒有。這一DNA-I酶超敏性的獲得叢基因上來說是GATA3表達(dá)的結(jié)果,。同樣,，IL-4位點(diǎn)在特定調(diào)節(jié)區(qū)去甲基化，但這還未能被證明是GATA3影響的直接后果,。還有,，IFN-γ編碼基因在TH1細(xì)胞的內(nèi)含子中獲得核酶超敏性，但在TH2細(xì)胞中就不會,。超敏位點(diǎn)I的形成就是T-bet基因表達(dá)的結(jié)果,。此后在分化期間這一基因區(qū)域去甲基化。但還不清楚誰介導(dǎo)了這一作用,。最近有研究表明遺傳性許可的細(xì)胞因子位點(diǎn)由乙?；慕M蛋白標(biāo)記出來，這是解壓縮染色質(zhì)的一個特性,。
基因沉默在TH細(xì)胞中的作用最近顯得更加復(fù)雜化了因?yàn)樽钚掳l(fā)現(xiàn)初始T細(xì)胞中未激活的細(xì)胞因子位點(diǎn)在最終阻止其激活的細(xì)胞系中可能變得更加沉默,。運(yùn)用更加靈敏的技術(shù)可以顯示初始CD4+T細(xì)胞中效應(yīng)細(xì)胞因子基因的快速轉(zhuǎn)錄激活機(jī)器向非著絲粒亞區(qū)域的定位。然而,，在分化TH1細(xì)胞和TH2細(xì)胞,，"被阻止"的細(xì)胞因子位點(diǎn)似乎復(fù)位成為著絲粒并且顯示出重新開始CpG甲基化。這些研究表明在激活早期非著絲粒位置的效應(yīng)細(xì)胞因子位點(diǎn)可能與DNA-I酶超敏位點(diǎn)的缺失,、超乙?；M蛋白或CpG二核苷酸去甲基化相互沖突，這可以表征初始T細(xì)胞中的效應(yīng)細(xì)胞因子位點(diǎn),。然而,，不完全基因沉默的這一狀態(tài)可能單純地表示在細(xì)胞系限制性基因的調(diào)控中染色質(zhì)抑制有多種不同水平。

位點(diǎn)是怎樣被抑制的
用DNA甲基化和組蛋白去乙酰酶的小分子抑制劑可以獲得初始T細(xì)胞內(nèi)沉默元件的功能證據(jù),，就是對細(xì)胞因子表達(dá)誘導(dǎo)的速率限制,。而沉默元件的基因證據(jù)就是最近在小鼠實(shí)驗(yàn)中通過敲除T細(xì)胞中已有的甲基轉(zhuǎn)移酶Dnmt1來獲得的。此外,，敲除Mbd2（編碼能替代抑制復(fù)合物的甲基-CpG結(jié)合蛋白）的小鼠也發(fā)現(xiàn)了對效應(yīng)細(xì)胞因子基因的表位表達(dá)。MBD2將基因沉默和DNA甲基化結(jié)合起來而且似乎設(shè)定了GATA3的閾值,。敲除MBD2能夠顯著升高GATA3依賴性或非依賴性的IL-4表達(dá)誘導(dǎo)的效率,。事實(shí)上，GATA3誘導(dǎo)IL-4表達(dá)的作用之一可能就是在染色質(zhì)的IL-4位點(diǎn)取代MBD2,，在基因及生化競爭上引入了兩個相對的調(diào)節(jié)子--起激活作用的GATA3和起沉默作用的MBD2,。因此，染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)和組成就成為重要的調(diào)節(jié)原則,，雖然TH細(xì)胞如何發(fā)展出基因激活或沉默狀態(tài)還是一個飽受爭議的問題,。
在IL-4位點(diǎn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多重要的調(diào)節(jié)性順式元件,。在IL-4IL-13之間的保守非編碼序列CNS1已經(jīng)從轉(zhuǎn)入人TH2細(xì)胞因子基因群的轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)敲除，當(dāng)然小鼠自身的序列也已敲除,。兩種情況都導(dǎo)致了小鼠IL-4表達(dá)水平的降低,。IL-4基因3'端的超敏位點(diǎn)，即V/VA也被敲除,，導(dǎo)致T細(xì)胞和被大細(xì)胞的IL-4表達(dá)缺陷,。相反，光敲除CNS1只擾亂T細(xì)胞表達(dá)IL-4,。所以,，單位點(diǎn)的染色質(zhì)組成可能是細(xì)胞類型特異性的。CNS1所包含的元件和IL-4第二內(nèi)含子似乎足以保證組織特異性的,、染色質(zhì)依賴性的,、GATA3依賴性的基因誘導(dǎo)。IL-4基因3'端位點(diǎn)可能在促進(jìn)TH2細(xì)胞特異性活性中的作用同樣是多余的,。在CNS1和IL-4第二內(nèi)含子中均檢測到MBD2的結(jié)合,。
GATA3誘導(dǎo)IL-4基因染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，這在以前被認(rèn)為是與TH2細(xì)胞特異性表達(dá)有關(guān)的,。除了改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)之外,，GATA3還從基因上定位于TH2細(xì)胞IL-4位點(diǎn)獲得的組蛋白乙酰化選擇性模式的上游,。同時,，GATA3似乎能夠通過取代MBD2影響IL-4位點(diǎn)的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。這似乎發(fā)生在轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)期間去甲基化之前,。隨后在分化時,，TH2細(xì)胞內(nèi)的IL-4位點(diǎn)似乎發(fā)生了進(jìn)一步的去甲基化。雖然這似乎并不是GATA3介導(dǎo)的近似反應(yīng),。
上述GATA3的作用使我們聯(lián)想到GATA4和HNF3β（一種在肝臟分化中對目的基因解壓縮的轉(zhuǎn)錄因子）,。GATA3在誘導(dǎo)IL-4基因表達(dá)中的重要作用與它作為IL-4增強(qiáng)子保守轉(zhuǎn)錄因子和近端IL-5增強(qiáng)子反式作用子的作用正相反。除了缺乏GATA3作為IL-4基因經(jīng)典反式作用子的證據(jù)之外,，另有證據(jù)表明T-bet可能同樣也會改變IFN-γ編碼基因上壓縮的染色質(zhì)結(jié)構(gòu),，而不是激活該基因近端增強(qiáng)子。T-bet的優(yōu)勢負(fù)結(jié)構(gòu)能夠抑制初始T細(xì)胞成為TH1細(xì)胞,，但是對于完全分化了的TH1細(xì)胞的IFN-γ產(chǎn)生幾乎沒有影響,。這表明T-bet可能不是IFN-γ增強(qiáng)子的經(jīng)典轉(zhuǎn)錄因子。另有一個發(fā)現(xiàn)也說明了T-bet在CD8+T細(xì)胞的IFN-γ表達(dá)中沒有什么重要作用,。這一發(fā)現(xiàn)也暗示基因表達(dá)能力的誘導(dǎo)者可能和保持這種能力以及介導(dǎo)基因急性轉(zhuǎn)錄的因子不同,。

往事的記憶
DNA甲基化似乎在IL-4和IFN-γ編碼位點(diǎn)的調(diào)節(jié)上有多種效果。Dnmt1敲除小鼠的T細(xì)胞能產(chǎn)生大量的效應(yīng)細(xì)胞因子,。DNA甲基化可能在TH細(xì)胞分化的早期起著重要作用,，直接抑制結(jié)合或者作為基因沉默復(fù)合體的架子,。IL-4位點(diǎn)的染色質(zhì)重塑和轉(zhuǎn)錄激活似乎促進(jìn)了該基因的去甲基化。IFN-γ位點(diǎn)的情況也是一樣,。這些數(shù)據(jù)暗示在基因表達(dá)中甲基化介導(dǎo)的抑制能和甲基化重塑自身區(qū)分開來,。
去甲基化似乎和位點(diǎn)上的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物成熟相關(guān)的。去甲基化究竟是引起了轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的增加還是該狀態(tài)下的修飾,，目前還多有爭論,。甲基的程序化消除，如干擾甲基化的保持,，可能僅僅是淋巴細(xì)胞中標(biāo)志位點(diǎn)活性的一個簡便方法,。IFN-γ和IL-4編碼基因活性的遺傳能力最終決定分化成為TH1細(xì)胞或TH2細(xì)胞，它可能與CpG甲基化的丟失有關(guān),。事實(shí)上,，T-bet和HLX結(jié)合后介導(dǎo)的IFN-γ編碼基因轉(zhuǎn)錄成熟似乎進(jìn)一步出現(xiàn)去甲基化。相反,，IFN-γ編碼位點(diǎn)的去甲基化似乎主要與分化階段有關(guān),，其中負(fù)優(yōu)勢結(jié)構(gòu)的T-bet不再拮抗IFN-γ編碼基因的轉(zhuǎn)錄和染色質(zhì)重塑。仍不確定在細(xì)胞因子位點(diǎn)去甲基化的過程中什么因素起最主要的作用,。

現(xiàn)有的研究成果
我們在關(guān)于TH1細(xì)胞和TH2細(xì)胞分型的圖中又加入了許多新的因素,。從很大程度上說，在TH細(xì)胞激活期間與基因選擇性激活或抑制有關(guān)的細(xì)胞因子基因的轉(zhuǎn)錄和外基因變化和一般器官或細(xì)胞特異性因素控制的過程相同,。以前關(guān)于是指令性還是選擇性模型的爭論現(xiàn)在可以平息了,，因?yàn)門H2細(xì)胞的發(fā)育中兩種過程都被證明是有效的。圖1中的初步模型現(xiàn)在已經(jīng)有了進(jìn)一步的修改,，要包括更多的控制因素,。圖8代表了TH1細(xì)胞和TH2細(xì)胞發(fā)育的更新模型，其中包括了許多最近發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄和信號信息,。
在TH1細(xì)胞發(fā)育的問題上,，我們還是要強(qiáng)調(diào)先天免疫系統(tǒng)的重要作用，這一點(diǎn)最初是在1993年提出來的,。但我們現(xiàn)在認(rèn)識到IL-12和IFN-γ對TH1反應(yīng)都提供了重要信號,。從病原體激活的NK細(xì)胞分離出來的IFN-γ能夠在T細(xì)胞通過STAT1信號通路初步激活的時候強(qiáng)烈地促進(jìn)T-bet的表達(dá)，而且在早期TH1細(xì)胞的定型過程中 T-bet的表達(dá)提高可通過重塑IFN-γ位點(diǎn)或促使IL-12受體表達(dá),。從病原體激活的巨嗜細(xì)胞或適度激活的DC細(xì)胞分離出來的IL-12能夠使T細(xì)胞擴(kuò)大IFN-γ的產(chǎn)生和促使IL-18受體表達(dá)（開啟IFN-γ誘導(dǎo)產(chǎn)生的替代通路）來起到作用,。尚未解決的問題還有TH1細(xì)胞啟動早期IL27和TCCR的作用機(jī)制；T-bet的表達(dá)是否象GATA3那樣存在轉(zhuǎn)錄自激活以及IL-23在病原體介導(dǎo)抗自身免疫反應(yīng)中的作用,。總之,，TH1反應(yīng)首先是由病原體激活先天免疫系統(tǒng)后分離的活化信號驅(qū)動的,，而且只有這些信號的存在才能保持強(qiáng)烈的TH1反應(yīng),。從這一角度說，只要去除了致病原,，其信號驅(qū)動的IFN-γ高水平表達(dá)及其潛在的危險后果就結(jié)束了,。
對于TH2細(xì)胞發(fā)育而言，仍然不清楚是否有活化先天免疫信號驅(qū)動這一過程,。雖然一些可能的來源,，如NKT細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞曾被考慮過，但這似乎并不是必需的,?？赡芟忍烀庖呦到y(tǒng)激活的缺失移去了TH2細(xì)胞發(fā)育中IFN-γ和IL-12的抑制作用，同時允許IL-4和GATA3對TH2細(xì)胞發(fā)育的正反饋?zhàn)饔?。由于某些?xì)胞向TH2方向發(fā)展與STAT6無關(guān),，可能一些替代信號如DC細(xì)胞表達(dá)的IL-6（IFN-β2）或B7H能夠觸發(fā)IL-4的起始產(chǎn)生。但是,，這些替代性的刺激還沒有能夠證實(shí),。重要的是，GATA3轉(zhuǎn)錄自身似乎與GATA3蛋白有關(guān),，在細(xì)胞水平提供了一個保持TH2方向的內(nèi)在信號,。TH2方向確定以后，GATA3影響數(shù)個下游基因,。不遠(yuǎn)的將來我們可能就能對這些效應(yīng)是如何發(fā)生的有一個更加清楚的認(rèn)識,。

結(jié)論
人們期望體外TH細(xì)胞分化的研究能繼續(xù)揭示細(xì)胞如何產(chǎn)生不同命運(yùn)的問題。體外系統(tǒng)提供了一個可靠的環(huán)境來促進(jìn)分化以及分析發(fā)育基因和基因表達(dá)的生化基礎(chǔ),。但是,，我們?nèi)匀粦?yīng)該注意這些TH細(xì)胞亞群需要不同類型的效應(yīng)機(jī)制對抗病原體提供保護(hù)作用。還需要進(jìn)一步的研究來分析體內(nèi)TH1細(xì)胞和TH2細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),。這些研究的首要內(nèi)容已經(jīng)以細(xì)胞因子-報告者-基因敲除小鼠的形式報告出來了,，其中細(xì)胞因子基因未被擾亂。體外分析已經(jīng)提供了細(xì)胞系定向中有關(guān)信號和因素的一些情況,，我們可能很快就會更多的了解整個病理過程--病原體反應(yīng)的每一步都在什么時候,、什么地點(diǎn)發(fā)生的以及APCsT細(xì)胞從何處得到命令或選擇信號。

圖1 TH細(xì)胞分化的起始模型,。一個未被提呈抗原的TH細(xì)胞前體在IL-12或IL-4的分別影響下可成為TH1細(xì)胞或TH2細(xì)胞,。TH1細(xì)胞表達(dá)T-bet并分泌IFN-γ。TH2細(xì)胞表達(dá)GATA3并IL-4,。
圖2 誘導(dǎo)IL-4表達(dá)的途徑,。初始TH細(xì)胞受到IL-4和抗原刺激后，通過TCR上調(diào)GATA3的表達(dá),。GATA3誘導(dǎo)IL-4位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)變化,，這是完全分化的TH2細(xì)胞的特征,。試驗(yàn)證據(jù)表明GATA3在IL-4急性表達(dá)中并不起主要作用。反之,，TCR傳導(dǎo)的信號引起了IL-4的迅速表達(dá),。這一效應(yīng)的介導(dǎo)包括特異性（如c-MAF）和非特異性（如NFAT、AP1）的轉(zhuǎn)錄因子,。NFAT即活性T細(xì)胞核因子,。
圖3 誘導(dǎo)IFN-γ表達(dá)的途徑。初始TH細(xì)胞在TH1細(xì)胞誘導(dǎo)環(huán)境下活化,，在TCR參與下接觸IFN-γ的信號通路,，引起STAT1的活化。STAT1誘導(dǎo)T-bet表達(dá),，T-bet再作用于這一模型誘導(dǎo)抑制的IFN-γ位點(diǎn)的重塑以及IL-12Rβ2表達(dá),。然后表達(dá)了IL-12和IL-18受體的TH1細(xì)胞有至少兩條通路可引起IFN-γ的急性表達(dá)--TCR信號通路和包括IL-12和IL-18的細(xì)胞因子信號通路。TCR誘導(dǎo)的IFN-γ轉(zhuǎn)錄可以用藥物和細(xì)胞因子誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄分開--前者對環(huán)孢素A很敏感,，而后者是抵抗環(huán)孢素A的,。每條信號通路都有不同的核因子介導(dǎo)。
圖4 TH2細(xì)胞發(fā)育的旁路途徑--在GATA3轉(zhuǎn)錄水平的整合,。體內(nèi)及體外均觀察到TH2細(xì)胞可以在沒有STAT6的條件下發(fā)育,，表明對GATA3表達(dá)的誘導(dǎo)有替代途徑。由于GATA3表達(dá)可通過轉(zhuǎn)錄自活化產(chǎn)生正反饋,，CD28和其它可能的受體通過NF-B產(chǎn)生的信號可以達(dá)到GATA3自活化和TH2細(xì)胞生成的閾值,。強(qiáng)烈的共刺激（在沒有IL-12、IFN-γ或LFA1抑制的條件下）可能提供TH2細(xì)胞發(fā)育的非STAT6途徑,。
圖5 細(xì)胞因子在分化中的作用模型,。A.正選擇。T細(xì)胞活化后誘導(dǎo)了T-bet和GATA3的表達(dá),，T細(xì)胞分化,。進(jìn)一步的分化更加促進(jìn)分化，包括生長因子信號的選擇性反應(yīng),。IL-12能夠促進(jìn)表達(dá)了IL-12Rβ2亞基的細(xì)胞生長,，反之IL-4促進(jìn)表達(dá)了GATA3的細(xì)胞生長。B.負(fù)選擇,。細(xì)胞相互競爭生長因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo),，IL-12抑制GATA3而IL-4抑制T-bet。TGF-β則兩者均抑制,。細(xì)胞因子的這些指令效應(yīng)有助于穩(wěn)定分化模式,。
圖6 IL-4基因的有序抑制模型。初始T細(xì)胞中的IL-4基因位點(diǎn)被連接甲基化DNA（MBD2）到抑制性染色質(zhì)（NURD）的分子有效抑制。MBD2和NURD共同構(gòu)成MeCP1復(fù)合體,。抑制作用位點(diǎn)可能與重要的順式作用元件重合,，例如IL-4-IL-13基因間區(qū)域（CNS1），IL-4的第二個內(nèi)含子和3'增強(qiáng)子（CNS2）,。位點(diǎn)激活有一個過程。首先GATA3介導(dǎo)MBD2替換,，引起染色質(zhì)變化如組氨酸乙?；瑫r伴隨著對IL-4轉(zhuǎn)錄的誘導(dǎo)。此后沿著細(xì)胞因子基因就發(fā)生了如CpG去甲基等外接表位變化,。CNS：保守非編碼序列,。
圖7 TH1細(xì)胞誘導(dǎo)成熟階段模型。設(shè)想TH1細(xì)胞發(fā)育的內(nèi)部調(diào)節(jié)是由T-bet觸發(fā)的,。T-bet誘導(dǎo)了IFN-γ位點(diǎn)的重塑以及IL-12Rβ2表達(dá),。然后T-bet誘導(dǎo)HLX表達(dá)，與T-bet共同作用介導(dǎo)IFN-γ基因的高水平轉(zhuǎn)錄,。接著IFN-γ基因去甲基化,，此時其轉(zhuǎn)錄能力或許已不再嚴(yán)格依賴T-bet。這就可以被認(rèn)為是分化效應(yīng)細(xì)胞的記憶,。推測最初的細(xì)胞分化發(fā)生在淋巴結(jié)里,，而后幾個階段則發(fā)生在炎癥部位。胞外信號是由IFN-γ提供的,，誘導(dǎo)T-bet表達(dá)和IL-12信號途徑,，從而幫助TH1細(xì)胞分化并增強(qiáng)IFN-γ基因的轉(zhuǎn)錄。
圖8 病原體,、先天免疫系統(tǒng)以及TH細(xì)胞發(fā)育之間的關(guān)系,。A. TH1細(xì)胞發(fā)育是由先天免疫反應(yīng)信號擴(kuò)增的。第一步是IFN-γ作用與STAT1,，與TCR信號一起顯著升高了初始T細(xì)胞內(nèi)T-bet的表達(dá),。這導(dǎo)致了IFN-γ編碼基因結(jié)構(gòu)改變到激活狀態(tài)，引起IL-12Rβ2表達(dá),。下一步,，IL-12信號通過兩條途徑促使TH1細(xì)胞擴(kuò)增。IL-12直接增加IFN-γ生成和IL-18受體表達(dá),，同時開啟了IFN-γ產(chǎn)生的替代通路--可能是在炎癥因子產(chǎn)生的時候,。B. TH2細(xì)胞的發(fā)育是在外源IL-4反應(yīng)或先天免疫信號抑制缺失的情況下發(fā)生的。在初始T細(xì)胞中,，GATA3的基礎(chǔ)表達(dá)很低,，但足夠維持低水平的IL-4表達(dá)，如果不受到抑制的話就會導(dǎo)致TH2細(xì)胞發(fā)育的級聯(lián)反應(yīng)。而且,，CD28正調(diào)節(jié)和ICOS信號以及LFA1的抑制可能引起GATA3表達(dá),。所以，DC細(xì)胞可以通過表達(dá)CD80/CD86,、PD1和ICAM1影響TH2細(xì)胞定型,。