摘要：T淋巴细胞是细胞免疫中的主要效应细胞，在免疫反应中通过产生各种细胞因子介导炎症反应并调控其他类型的免疫细胞。过去三十年的研究表明，CD4+T细胞在产生细胞因子上有显著的异质性，从而引发1型辅助T细胞 (Th1)，Th2，Th17，以及滤泡辅助T细胞 (Tfh)亚型的发现。这些细胞亚型各自具有独特的发生和调控通路，在免疫反应和免疫介导的病理变化中起着截然不同的作用。其他类型T细胞包括调节T细胞、γδT细胞以及固有淋巴细胞等也显示出相似的亚群特性，可能在免疫过程中起着不同的作用。抑制T细胞产生细胞因子能够维持对自身抗原的免疫耐受状态，这一机制可能部分阐释肿瘤微环境中的免疫耗竭。理解细胞因子调控和功能已经为许多人体疾病提供了新型治疗方法。
关键词：细胞因子，辅助T细胞，炎症，转录因子
1.引言
CD4+ T细胞通过产生细胞因子调节免疫反应中的免疫细胞和非免疫细胞，所以被称为辅助T细胞。一旦活化，T细胞可以分化为产生细胞因子的效应T细胞和其他免疫调节细胞。根据细胞因子表达谱和免疫调节功能，效应性辅助T细胞可以分为不同的功能亚型，这些亚型由不同的细胞因子和转录因子调节产生。自从20世纪80年后期Th1 和 Th2细胞被发现以来，另外两个新型辅助T细胞亚型即Th17和Tfh细胞也被发现和鉴定。T细胞的效应差异受天然免疫调控，部分是由促炎因子产生导致的。
细胞因子的调控和功能不仅是T细胞生物学和免疫调控的主题，也对免疫病理学有重要的意义。细胞因子靶向治疗在自身免疫病、过敏性免疫紊乱性疾病和抗肿瘤免疫治疗中都卓有成效。本文总结了CD4+ T细胞生物学中细胞因子的调节和功能，并阐述免疫耐受中T细胞功能负性调节相关的最新进展。
2. Th1和Th2 细胞
CD4+T细胞是调节适应性免疫的重要细胞。长期以来认为CD4+ T细胞有两个基本功能：促进炎症反应和促进B细胞产生抗体。在20世纪80年代后期，Mossman和Coffman（1）注意到，根据分泌的细胞因子，有两种形式的CD4+ T细胞，并分别命名为1型辅助T细胞 (T helper 1, Th1)和2型辅助T细胞 (Th2) （图1）。Th1细胞分泌IFN-γ（和IL2，芒果补充）以增强抗原呈递，促进巨噬细胞的杀菌作用。因此，它们是细胞免疫的重要组分。而Th2细胞分泌IL-4、IL-5和IL-13。IL-4促进B细胞增殖并产生IgE抗体。所以，Th2细胞被认为能够介导体液免疫，抑制胞外病原体。
2.1. 固有细胞因子调控Th1和Th2分化
CD4+ T细胞的效应性分化不仅依赖于T细胞受体 (TCR, T cell receptor)和共刺激受体，也受到固有免疫应答所产生细胞因子的调控，而细胞因子的类型能够提示感染或外源入侵的性质。
【芒果注：固有免疫细胞是机体固有免疫的一个重要组成部分，是生物体在长期种系进化过程中形成的一系列免疫效应细胞。在个体出生时就已具备，并参与适应性免疫应答。固有免疫细胞主要有以下几种：1.吞噬细胞，包括单核吞噬细胞、中性粒细胞；2.树突状细胞；3.NK细胞；4.NKT细胞；5.γδT细胞；6.B-1细胞；7.肥大细胞；8.嗜酸性粒细胞；9.嗜碱性粒细胞。除了固有免疫细胞，还有非免疫细胞，如成纤维细胞；黏膜上皮细胞亦参与固有免疫反应，如物化屏障、细胞因子。】
2.1.1. IL-12.Th1细胞分化受IL-12调控，包含p35和p40两个亚基（2）。固有免疫应答，如Toll样受体（Toll-likereceptor, TLR）识别病原相关分子模式，能够上调IL-12的表达。IL-12受体包括IL-12Rβ1和IL-12Rβ2。IL-12Rβ2由Th1细胞选择性表达，能够促进CD4+T细胞向Th1细胞方向分化，以及Th1细胞的增殖和维持。
2.1.2. IL-33. 与Th1细胞不同，Th2细胞选择性表达上皮细胞产生IL-25和IL-33的受体。IL-33是IL-1细胞因子家族，是警报蛋白分子，首先表达为全长蛋白，起蛋白酶传感器作用（3）。当遇到各种过敏原蛋白酶时，全长IL-33被迅速剪切，导致其活化，并促进Th2细胞分化；抑制剪切过程可以减轻呼吸道过敏性炎症反应。IL-33受体包括广泛表达的IL-1R辅助蛋白（IL1RAcp）和ST2。ST2是由Th2细胞选择性表达的（4）。ST2上调伴随Th2分化，并促进IL-5和IL-13的产生（5，6）。
2.1.3. IL-25. 目前已经报道许多过敏原也可以诱导IL-25的表达，它是IL-17细胞因子家族成员，又被称为IL-17E，由肺泡上皮细胞产生（7），但其产生机制仍不清楚。近年来，发现一种叫做“丛毛细胞”的上皮细胞可以产生IL-25（8）。琥珀酸受体GPR91和膳食琥珀酸盐（而非醋酸盐）可以通过丛毛细胞调控IL-25的产生（9）。呼吸道刷状细胞与“丛毛细胞”类似，是呼吸道产生IL-25的重要源头。过敏原通过LTC4合成酶或白三烯E4受体CysLT3R刺激刷状细胞（10）。IL-25通过促进IL-4产生，促进内源性Th2细胞分化（11）。此外，由IL-17Ra和IL-17RB异二聚体组成的IL-25受体在Th2细胞中高表达（12）。人和鼠IL-25已被报道能够通过其受体促进效应Th2细胞的增殖和效应功能（11,13）。抑制IL-25功能可减弱变应性哮喘模型（11）。IL-17RB能够被另一个IL-17细胞因子家族成员IL-17B所结合。IL-17B缺陷小鼠在哮喘模型中发生更严重的呼吸道炎症，该结果与IL-17B作为IL-25拮抗剂的功能相符（14）。
2.2. 转录因子调控Th1和Th2分化
转录因子STAT4介导IL-12驱动Th1分化，与转录因子STAT6介导IL-4驱动Th2分化的过程相似 (2)。STAT4和STAT6分别与Th1和Th2细胞的标志性细胞因子基因（斜体指基因的promoter或转录因子，芒果注）Ifng和Il4直接结合 (15)。此外，它们也分别直接调控Th1和Th2谱系特异性转录因子T-bet（由Tbx21编码）和Gata3的 表达 (15)。
2.2.1. T-bet. 作为Th1谱系转录因子，T-bet促进Th1分化而抑制Th2分化 (16)。Tbx21缺陷小鼠模型的CD4+T细胞表现出IFN-γ表达缺失 (17)。理论上，T-bet直接与Ifng基因结合；有趣的是，T-bet和STAT4都可结合Ifng基因 (18)，提示它们在功能上的协同关系。
2.2.2.GATA-3. GATA-3在初始T细胞中表达，并在Th2分化中表达增强，而在Th1分化后表达减弱 (19)。与T-bet在Th1细胞中的作用相反，GATA-3在促进Th2分化中是充分必要的 (19)，但抑制Th1分化 (20)。在机制上，GATA-3与Th2细胞因子基因位点的调控元件，包括Il4、Il5和Il13基因结合 (21)，这对其适量表达是必要的 (22)。染色质免疫沉淀-偶联测序（ChIP-seq）分析也显示GATA-3对基因表达既有正向调节作用，也有负向调节作用 (23)。在成熟T细胞中条件性敲除GATA-3基因会持续减弱Th2的分化 (24)。
2.3.Th1/Th2细胞在免疫介导疾病中的作用
Th1和Th2细胞在免疫紊乱中极为重要。Th1细胞在自身免疫性疾病中经常升高，而Th2细胞在过敏性疾病中已经成为重要的角色。除了IgE，Th2细胞因子也是治疗过敏性哮喘和异位性皮肤炎的良好靶点。IL-5在过敏性嗜酸性粒细胞增多中起重要作用。抑制 IL-5的抗体药物已被批准用于治疗嗜酸性粒细胞性哮喘患者 (25, 26)。最近，dupilumab，一种结合 IL-4R并抑制 IL-4和 IL-13信号传导的抗体，已经被批准用于治疗过敏性哮喘和异位性皮肤炎患者(27, 28)。这一令人鼓舞的进展为Th2细胞及其相关细胞因子在人类疾病中的作用提供概念证据。其他细胞因子，包括 TSLP，IL-25和IL-33，正在临床前和临床评估阶段。
3. Th17细胞
在20世纪90年代，科学家们做了大量工作去了解Th1和Th2分化的调控以及Th1和Th2细胞在免疫介导疾病中的功能。Th2细胞与变态反应性疾病的发病机制有关，而Th1细胞经常存在于炎症组织中，因此被认为与自身免疫性疾病相关。然而，人们意识到，有一群分泌IL-17的CD4+T细胞亚群在某些自身免疫疾病模型的进展中，可能比Th1细胞更加重要。Icos (29)或Il23基因缺失会选择性地损害这些T细胞的功能，而不会影响Th1细胞，但导致自身免疫抵抗。此外，IL-23诱导、分泌IL-17的新型T细胞亚群与IL-12诱导的Th1细胞亚群，其基因表达谱截然不同 (31)。2005年，两个研究团队各自发现，初始T细胞可通过截然不同于Th1和Th2细胞的谱系分化为产生IL-17的细胞，即所谓的Th17细胞 (32, 33) (图1)。
3.1.细胞因子对Th17细胞分化和功能的调控作用
与Th1和Th2细胞的发育一样，Th17细胞的发育也受到细胞因子的调控，并有几个细胞因子已被鉴定在Th17细胞分化的不同阶段发挥重要作用。
3.1.1. TGF-β/IL-6. Th17细胞分化最初被鉴定是由IL-6和TGF-β两种细胞因子共同诱导的 (34–36)。TGF-β是一种多效细胞因子，属于转化生长因子超家族，在哺乳动物具有三种亚型(TGF-β1, 2, 3)。在T细胞中转染过表达TGF-β增加Th17细胞应答和Th17细胞依赖性自身免疫疾病模型自身免疫性脑脊髓炎（EAE）的严重程度(34)，而特异性缺失TgfbrT细胞导致Th17细胞分化缺陷和对EAE的抵抗(37)。T细胞来源TGF-β在Th17细胞发育方面似乎有很重要的作用，因为特异性缺失TgfbT细胞显著抑制Th17细胞在体内的生成并导致对EAE诱导的抵抗 (38)。另一方面，免疫系统中大多细胞都能够产生多效细胞因子IL-6；而阻断免疫系统中IL-6，可在体外完全抑制Th17细胞极化；且T细胞中IL-6下游信号编码分子Stat3的特异性缺失，在体内外均可抑制Th17细胞分化，从而引起对EAE的抵抗 (39, 40)。
3.1.2. IL-21/IL-23. 有趣的是，另外两种STAT3激活细胞因子也参与Th17细胞发育过程中的不同阶段。IL-6/STAT3信号诱导的IL-21也激活STAT3 (41, 42)。此外，IL-21作为一种自分泌细胞因子，它能与TGF-β一起诱导Th17细胞分化，而缺乏IL-21将导致体内外Th17细胞分化严重缺陷，并对EAE诱导产生抵抗 (41–43)。因此，IL-21被认为是一种T细胞衍生的自分泌细胞因子，对Th17细胞扩增和发育起着至关重要的作用。IL-23是IL-12细胞因子家族的一员，由一个独特的p19亚单位和一个与IL-12共有的p40亚单位组成。虽然IL-23在体内是Th17细胞应答所必需的，但在体外对Th17细胞分化却不是必不可少的。IL-23通过IL-6和IL-21诱导的受体IL-23R在Th17细胞后期的增殖和成熟中发挥作用 (42, 44)。
3.1.3. IL-1. 与IL-23R一样，IL-1受体在Th17细胞诱导后产生，以响应IL-6信号通路 (45)。IL-1在增强Th17细胞分化的早期和晚期阶段都发挥重要作用。缺乏IL-1受体信号不仅显著降低Th17细胞诱导，而且显著减轻EAE模型中的症状 (45)。值得注意的是，在没有外源TGF-β情况下，IL-1β、IL-23和IL-6联合足以在体外诱导Th17细胞，从而在EAE模型中表现出增强的炎症反应 (46)。
3.1.4.致病性. 目前普遍认为Th17细胞可以不同状态存在，具有不同的基因表达模式和生理功能 (46–49)；单细胞转录组学分析同样支持这样的观点(50)。IL-1β、IL-23和IL-6刺激诱导的Th17细胞在自身炎症中具有高致病性，其T-bet、IFN-γ, GM-CSF（粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子）、IL-22和IL-23R表达增加-γ，而IL-10表达减少 (46)。最新研究表明，血清淀粉样蛋白A蛋白与IL-6一起促进致病性Th17细胞的发生发展(51)。但是，非致病性和致病性Th17细胞群体之间是否存在相互关系和可逆关系仍有待确定。
3.15. IL-2. IL-2是Th17细胞分化的有效抑制剂，并通过激活STAT5转录因子来抑制Th17细胞分化 (52)。STAT3和STAT5通过以竞争性结合的方式与相似的基因位点结合，并且各自起到拮抗彼此功能的作用。
3.2. 转录因子对Th17分化的调控
自从Th17细胞被发现以来，已经进行大量研究来揭示Th17细胞分化及其细胞因子产生的信号转导和转录调控（图2）。
3.2.1. RORγt/RORα. 核受体家族中的一种类固醇型受体，维 A 酸相关的孤儿受体γ (RORγt)，是第一个被发现由Th17细胞选择性表达的转录因子 (53)。RORγt在Th17细胞分化的早期阶段被诱导，直至受到IL6/TGF-β和TCR刺激长达6小时后依然存在（54）。RORγt缺乏在体内外均损害Th17细胞分化，并抑制包括EAE在内许多Th17细胞相关自身免疫性疾病；与之相反， RORγt在T细胞中异位表达促进Th17细胞分化（54）。然而，RORγt缺乏不能完全消除IL-17的产生，这可能是由于Th17细胞中高度选择性表达的RORγt家族另一成员RORα的补偿作用（55）。尽管不同培养条件下, RORα的缺乏只导致IL-17的表达减少约20%-50%，它在Th17细胞中的作用不如RORγt显著；但是，与RORγt相似，RORα足以诱导IL-17的表达(55)。
3.2.2. STAT3.由IL-6、IL-21或IL-23激活的STAT3是Th17细胞分化绝对必需的，也是TGF-β和IL-6刺激引起RORγt上调所必需（40）。高免疫球蛋白E综合征（又称HIES或Job综合征）患者被发现有STAT3突变，且IL-17表达减少（56）。ChIP-seq和RNA-seq研究表明，STAT3通过与许多Th17相关基因位点结合，在Th17转录程序的整体诱导中起关键作用（57）。STAT3缺乏对Th17细胞程序整体表观遗传激活的影响比Rorc缺乏更为深远，并且在缺乏STAT3情况下，RORγt过表达不能恢复Th17细胞发育（58，59）。
3.2.3. SMADs. TGF-β是诱导Th17细胞和Foxp3+调节性T（Treg）细胞的关键。在典型TGF-β信号通路中，TGF-β与其受体结合诱导R-SMAD蛋白SMAD2和SMAD3磷酸化，然后与通用型SMAD蛋白SMAD4相互作用并转入细胞核以诱导下游基因表达。Smad2、Smad3或Smad4缺失可部分减少TGF-β诱导的Foxp3表达 (60-62)。Smad4对于 Th17细胞的产生是必不可少的，而缺乏 smad3可促进IL-17产生 (60,62)。与此相反，Smad2缺失导致IL-17表达显著减少 (61) ，而 Smad2和Smad3复合缺失几乎完全消除IL-17表达 (63)。SMAD2和SMAD3不仅与SMAD4相互作用，而且还分别各自与调节因子Trim33相互作用，以介导 SMAD4非依赖型的基因调节。Trim33缺乏还能在体外降低 Th17细胞分化，同时增加 IL-10的产生 (64)。进一步分析表明TRIM33以SMAD2依赖的方式被招募到Il17 和Il10基因位点。因此，看来TGF-β信号促进SMAD2/3/4复合物的形成从而诱导Foxp3的表达；而在IL-6信号存在情况下，TRIM33与SMAD2相互作用，促进Th17细胞的Il17转录。
3.2.4. 其他转录因子。许多其他转录因子，包括IRF4， BATF， c-Maf，IκBζ和RUNX1，除了在其他T细胞中发挥作用外，也调节Th17细胞发育（65-70）。有趣的是，这些转录因子与STAT3一样，结合Th17细胞中包括Il17-Il17f 基因位点在内的大量共同靶点（58）。整合高通量ChIP-seq和RNA-seq数据，研究人员发现由TCR信号传导触发IRF4-BATF复合物的结合充当启动表观遗传改变和关键Th17相关基因位点染色质可及性的第一步。这些启动性因子与STAT3一起启动转录程序，然后被RORγt加强 (58)。此外，Th17细胞的转录组学图谱显示Th17细胞采用一个具有三个不同的转录波，从初始状态到Th17细胞分化的完全承诺状态的动态的调控网络，该网络由72个紧密相关的调节因子组成的两个自我加强但相互拮抗的模块协调调控（71）。
4.滤泡辅助T细胞
除了促进炎症反应外，CD4+T细胞的另一基本功能是帮助B细胞，它的特征是淋巴组织生发中心结构的形成。在生发中心，B细胞过度增殖；经历免疫球蛋白基因的高频变异，抗体型别转换；并且分化形成浆细胞和记忆细胞。T细胞产生的IL-21和CD40L对生发中心反应很重要 (108,109)。生发中心T细胞，或者滤泡辅助T细胞，最初被发现表达CXCR5趋化因子受体 (110,111)，在所有的B细胞中也有表达，来定位到B细胞滤泡中。2008年，人们推测滤泡辅助T细胞代表CD4+T细胞的一个特殊家族(112)。事实上，Th1，Th2和Th17细胞，包括他们特征的细胞因子和转录因子，在生发中心的发育中并不重要。随后，三篇论文表明，滤泡辅助T细胞高度表达对其发育和生发中心反应很重要的Bcl6转录因子(113–115)，完全确定滤泡辅助T细胞作为效应辅助T细胞的第四个亚集 (Figure 1)。
4.1. 滤泡辅助T细胞发育的外部调控
T细胞分化成为效应细胞不仅仅受到TCR信号通路的调节，还受到共刺激通路的调节，尤其是B7-CD28家族。CD28对所有效应辅助T细胞家族的分化都很重要，而ICOS表现出在Th2、Th17细胞，尤其是滤泡辅助T细胞中有更重要的作用 (116)。活化T细胞表达的ICOS是生发中心反应和滤泡辅助T细胞发育所必需的 (117)。三个科研团队分析ICOS如何介导滤泡辅助T细胞产生。Suh及其同事 (118)首次证明PI-3激酶的作用：选择性缺失通过ICOS激活PI-3K能力的敲入小鼠在滤泡辅助性T细胞产生和生发中心反应上有严重缺陷。Wan等 (119)证明ICOS膜近端区域招募Lck来激活PI-3激酶。不过，Pedros等(120)还表明ICOS细胞质区域和TBK1激酶相关，并且这种相互作用对滤泡辅助T细胞反应是必要的。
细胞因子信号在效应辅助T细胞的分化中是重要的。据报道，在TGF-β信号缺失的情况下，IL-6和IL-21通过激活Stat3和诱导Bcl6 mRNA表达来启动滤泡辅助T细胞 (112)。不过，在体外，IL-6和IL-21都不足以诱导滤泡辅助T细胞全程序启动，从而导致Bcl6和CXCR5蛋白的表达。因为IL-2下游转录因子Stat5或许可以诱导Blimp-1来抑制Bcl6表达，所以中和IL-2和IL-6、IL-21的添加上调Bcl6的表达和滤泡辅助T细胞的发育【根据参考文献修改，本论文写成了下调Bcl6，参考文献原文是上调Bcl6表达】(121,122)。可以激活STAT5的IL-7信号已经被证明在体内负调控滤泡辅助T细胞的发育 (123)。有趣的是，IL-7受体和Bcl-6的表达似乎互相排斥。不过，和其他辅助T细胞亚家族不同，滤泡辅助T细胞在体外不能被细胞因子有效地诱导，这表明包括细胞接触在内的其他机制参与其产生过程。
T细胞被激活后进入滤泡辅助T细胞通路导致Bcl6表达的问题还没有得到解决。在急性淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒 (LCMV)感染模型中， Choi等 (124)表明Bcl6被诱导表达早在树突细胞启动后抗原特异性CD4+T细胞进行第二次细胞分裂时就已发生。有Bcl6增高表达的T细胞也有CXCR5的表达，但没有CD25和Blimp-1的表达 (124)，提示滤泡辅助T细胞和非滤泡辅助T细胞谱系的早期分离。Kitano及其同事(125)建立表达Bcl6-YFP融合蛋白的Bcl6-YFP报告小鼠，发现免疫后两天在所有T细胞中Bcl6-YFP和CXCR5就一起被上调表达，在第三天达到高峰，然后表达被下调。Baumjohann等 (126)具体说明在滤泡辅助T细胞分化过程中Bcl6的两波表达：在CD4+T细胞被激活后的第一次分裂中，Bcl6表达被上调；第二波表达发生在第五次细胞分裂。通过使用RFP表达来反映Bcl-6表达的Bcl6-IRES-RFP小鼠， Liu等 (127)重新测量 在 免疫接种系统中滤泡辅助T细胞分化过程中Bcl6和CXCR5的动态表达。结果表明，从第二天到第七天，在CXCR5的表达上调后，Bcl-6的表达逐渐上调，并且Bcl-6的高表达需要B细胞。因此，他们猜想与Bcl-6独立的CXCR5表达引导激活的T细胞迁移到滤泡间区域，随后T-B细胞边界的T-B细胞相互作用通过上调或维持Bcl-6的表达来指示更远处的滤泡辅助T细胞行动 (Figure 1)。与此同时，逐渐增加的Bcl-6表达和多转录因子共同作用来指定和/或稳定滤泡辅助T细胞，导致Th1，Th2和Th17细胞相关基因的下调。
4.2.转录因子调控Tfh细胞发育
Tfh转录调控因子的发现不仅凸显Tfh细胞的独特遗传特性，还揭示参与其发育调控的复杂调控网络。
4.2.1. Bcl6. Bcl6最初被认为是弥漫性大B细胞淋巴瘤的转录抑制因子(128)。Bcl6在B细胞中的功能已经被广泛研究近20年，并被证明是生发中心B细胞生成所必需的(129)。2009年， Bcl6在Tfh细胞功能中的重要性被确定(113–115)。据报道，Bcl6在Tfh细胞中选择性表达，活化CD4+T细胞中的Bcl6过表达促进Tfh细胞的体内发育，而Bcl6-/-CD4+T细胞不能产生Tfh细胞。这些发现使Bcl6被定义为Tfh细胞的关键转录因子。
有两项研究探究Bcl6在T细胞中的分子靶点。Hatzi等(130)研究人源生发中心Tfh细胞，并发现BCL6在Tfh细胞中的抑制因子功能。有趣的是，他们发现许多BCL6结合位点具有AP1或STAT结合位点的特征，显示BCL6直接与AP1结合。他们认为BCL6抑制AP1的活性。Liu等(123)通过鉴定全基因组Bcl6占有率和转录组学图谱，在纯化小鼠Bcl6+Tfh细胞中鉴定Bcl6的靶基因。其研究表明，Bcl6既是一个激活因子，也是一个抑制因子。此外，Bcl6与STAT5有共同的结合位点，并拮抗IL-7R(CD127)/STAT5信号轴，而对Tfh细胞发育有作用抑制。
4.2.2. STAT3/Batf/IRF4. 在免疫模型中，IL-21和IL-6诱导的STAT3被报道对Tfh细胞分化很重要(112)。支持该观点的是，人Stat3功能缺陷影响Tfh细胞的生成 (131)。然而，在病毒感染模型中，Stat3缺失的CD4+T细胞保留分化为Tfh细胞的能力 (132)。这可能是由于存在其余STAT1，因为Tfh细胞的定向分化同时需要STAT1和STAT3。机制上，STAT3直接与Bcl6启动子结合，调节其转录(133)。
如前所述，STAT3与IRF4、BATF一起调节Th17细胞分化。这两个转录因子参与Tfh细胞的发育并不令人惊讶。使用免疫和感染模型，Bollig等(134)发现IRF4是Tfh细胞分化和生发中心形成所必需的T细胞固有因子。Ise等(135)报道BATF是体内抗体类别转换重组所必需的。在T细胞中，BATF直接调控Bcl-6和c-Maf的表达，c-Maf是产生IL-21的重要转录因子 (65)。
4.2.3. Ascl2/E2A/Id3. 虽然Bcl6是Tfh细胞发育所必需的，但它并不直接与Cxcr5基因结合。相反，碱性螺旋-环-螺旋家族成员Ascl2也在Tfh细胞中高表达，有效地调节CXCR5基因的表达和Tfh细胞的早期迁移和发育(136)。体内过表达Ascl2可促进T细胞向滤泡的迁移和Tfh细胞的发育(136)。联合分析基因表达情况和Ascl2结合DNA，显示Ascl2抑制Th1、Th2和Th17细胞分化(136)。此外，Ascl2调节CXCR5和CXCR4的表达，抑制CCR7、PSGL-1和IL-2受体(CD25和CD122)的表达，从而促进Tfh细胞的迁移和发育 (136)。Ascl2缺乏并没有完全损害Tfh细胞的发育，这可能是由于T细胞中另一种E-box蛋白E47的代偿性增加所致。
Ascl2的功能被天然E-box蛋白抑制剂Id3抑制。当Id3被人工导入表达Ascl2的T细胞时，Tfh细胞的发育受到抑制(136)。相反，Id3缺陷的T细胞被观察到促进体内Tfh细胞的生成，有可能恶化Id3缺陷小鼠的Sjögren综合征(137)。同样，据报道，另一个Id家族成员Id2抑制E蛋白E2A，调节Tfh细胞的发育，并促进Th1的分化(138)。
4.2.4.Tcf7/LEF-1. 三个研究小组同时报道由Tcf7编码的TCF-1在调节Tfh发育中的重要作用 (139–141)。Tcf7的选择性缺失导致Tfh细胞缺陷，而Lef1和Tcf7的复合突变严重损害Tfh细胞的分化和生发中心的形成。强制表达LEF-1可促进Tfh分化(141,142)。机制上，TCF-1与编码Bcl6和Blimp-1的基因结合，Blimp-1是Tfh发育的关键负调控因子 (113)。Blimp1和Tcf1的复合缺失恢复Tfh细胞的频次、数量和生发中心B细胞的生成。
4.2.5.Tox2. 在鉴定bcl6靶基因的过程中，Xu等 (133)发现转录因子Tox2在Tfh细胞分化过程中表达上调，并受STAT3和Bcl6共同调控。有趣的是，Tox2的强制表达导致Bcl6的大量表达和Tfh发育。Tox2直接结合到与Tfh细胞分化相关的位点，包括Bcl6位点本身，因此增加这些位点的染色质可及性。Tox2是Tfh最适分化所必需的，抑制Tox2和相关的Tox可阻碍Tfh分化。因此，Tox2-Bcl6信号轴建立转录前馈环路而促进Tfh调控。
4.2.6.STAT5–Blimp-1. Blimp-1在Tfh细胞分化中起负性作用。在CD4+T细胞中过表达Blimp-1抑制Bcl6的表达，并显著降低Tfh细胞的分化(113)。相反的是，Prdm1-/-CD4+T细胞显示出更强的发育成Tfh细胞的能力 (113)。Bcl6和Blimp-1之间的相互拮抗可能是Tfh-非Tfh细胞发育的关键(113,143)。
与STAT3/STAT1信号相反，IL-2诱导的STAT5信号在Tfh细胞发育中起着负性作用(121, 122, 144)。STAT5的组成型活性形式抑制Tfh的分化和Tfh相关基因的表达(121)。重要的是，STAT5诱导Blimp-1表达(121,122)。相反，STAT5缺陷T细胞的小鼠表现出Tfh和生发中心 B细胞的增加 (121, 122)。
4.3. Tfh细胞在免疫和疾病中的功能
由于依赖T细胞的体液免疫是适应性免疫的重要组成部分，Tfh细胞在免疫功能和免疫介导的疾病中越来越重要也就不足为奇了。
4.3.1.感染. T细胞依赖的抗体应答对于免疫保护是必要的，以抵御多种微生物，特别是病毒。在感染LCMV、牛痘或流感的小鼠中，Tfh细胞缺乏影响病毒的清除 (113, 136, 145)。有趣的是，在病毒感染中，IgG2反应是特有的 (146)，而IgG1是免疫中的主要抗体亚型，可能是由于病毒感染后IFN-γ+ Tfh细胞的产生 (H. Feng & C. Dong, 未发表数据)。在人类HIV感染中，存在于少数患者体内强大的HIV特异性广泛中和抗体有高度的体细胞变异，这可能由生发中心产生，并受Tfh细胞调节 (147)。因此，在疫苗设计中应更多地考虑引起有效和适当的Tfh细胞反应的策略。
4.3.2. 自身免疫 许多人类自身免疫性疾病的特征是产生自身抗体 (148)。在动物模型中已经显示Tfh细胞在自身免疫中的潜在作用。由N-乙烷基-N-亚硝基尿素诱变的Rc3h1san/san (sanroque) 小鼠产生自发的系统性自身免疫，与Tfh细胞生成的增加和自发的生发中心形成有关 (149)。在该模型中，Icos缺陷抑制Tfh细胞反应，从而抑制疾病进展。在实验性干燥综合征模型中，Bcl6在T细胞中的缺失，导致Tfh细胞和生发中心缺陷，被证明具有保护性作用 (151)。
在分析自身免疫病患者的外周血细胞时,CXCR5+循环Tfh样细胞被发现；其高表达PD-1和低表达CCR7，似乎与疾病进展相关(152)。然而，与在小鼠次级淋巴器官中发现的相反，这些循环的Tfh样细胞缺乏Bcl6表达，且在Tfh相关基因表达方面较少极化。有些研究小组甚至发现这些细胞亚群与Th1、Th2或Th17细胞有关(153)。因此，了解人类Tfh细胞生物学以及将循环T细胞表型与生发中心反应以及疾病状态联系起来是至关重要的。
5.其他产细胞因子的淋巴细胞
除了四个固定的CD4+效应T细胞亚群，即Th1、Th2、Th17和Tfh细胞外，本文献还描述了其他产细胞因子的CD4+T细胞群，包括Th9和1型调节性T细胞（Tr1）。此外，Foxp3+Treg细胞在活化后也表现出一些效应Th细胞的特性。最后，γδT细胞和固有淋巴细胞中也有一些亚群，其方式类似于Th细胞。我们将这些细胞与本节中的Th细胞进行比较（图3）；这些产细胞因子的淋巴细胞可能在健康和疾病中提供复杂的时空免疫调节。
5.1. Th9细胞
IL-9最初是在胃肠道线虫感染和过敏性哮喘中被发现，它能促进肥大细胞和嗜酸性粒细胞的募集并增强其功能。虽然IL-9最初被归类为Th2细胞因子。鉴于TGF-β和IL-4诱导产生IL-9的T细胞群，并不高表达典型的Th2细胞因子，如IL-4、IL-5和IL-13，因此它们被称为Th9细胞（154，155）。Th9细胞不表达高水平的转录因子GATA3、FOXP3和RORγt。研究表明，ETS家族转录因子PU.1和IRF4是Th9细胞发育所必需的（156，157）。当PU.1缺乏，Th9细胞的生成减少，但Th2细胞的反应是正常的，这清晰地表明PU.1是Th9细胞分化的关键调节因子（156）。另一方面，PU.1在Th2细胞中的异位表达促进IL-9的表达，而Th2型细胞因子表达较低（156）。然而，PU.1和IRF4也同样在其他Th细胞中共表达，因此可能不是家族特异性转录因子。Th9细胞是否代表独立的Th细胞谱系仍然是一个争论的话题，因为IL-9在体内的表达调控仍然不确定。这还需要更多的小鼠遗传学和人类T细胞单细胞分析的研究，来解决这个问题。
5.2. Tr1细胞
CD4+T细胞不仅产生促进炎症和体液免疫的免疫刺激细胞因子，还产生调节或抑制因子，包括IL-10。在人类中首次发现一种分泌IL-10的CD4+T细胞群，称为Tr1细胞（158）。随后有报道称，免疫抑制药物维生素D3和地塞米松联合，可诱导人和小鼠原始CD4+T细胞分化为Tr1样细胞（159）。最近，体外研究发现，细胞因子IL-27（IL-12家族一员）与TGF-β一起，可诱导Tr1细胞形成 (160)。据报道，IL-27也可以诱导Th1、Th2和Th17细胞中IL-10的表达（161）。Tr1细胞依赖其他转录因子的产生，而非Foxp3。Blimp1缺失CD4+T细胞产生IL-10的水平较未缺失细胞降低，而Blimp1过表达促进效应T细胞的Tr1细胞表型（162）。IL-27诱导c-Maf的表达，其通过与AhR相互作用，促进Il10基因转录激活（163）。然而，体内的Tr1细胞是代表一个具有稳定表型的T细胞系，还是其他类型具有调节功能的效应T细胞对环境因素（如肠道微生物群）的反应状态，目前尚不清楚。Gagliani等（83）报道，肠道中的Th17细胞以依赖于标准TGF-β 信号和AhR的方式获得抗炎表型。因此，Tr1细胞需要进一步的研究才能在T细胞生物学中找到它们的位置。
5.3. Treg亚群
Foxp3+ Treg细胞在维持机体免疫平衡和防止免疫过度激活方面至关重要。人们逐渐认识到Treg细胞在炎症条件下采取类似Th细胞的转录程序，这一现象可能具有重要的免疫作用。在感染期间和IFN-γ刺激的反应中Treg细胞会上调T-bet表达 (164)。T-bet通常在Th1细胞上表达，可促进CXCR3的表达，以调节Treg细胞在炎症部位的聚集。尽管Treg细胞中T-bet缺乏并不引起强烈的免疫病理变化，但表达T-bet的Treg细胞缺失会导致严重的Th1自身免疫 (165)。
特异性缺乏Stat3的Treg细胞加剧Th17反应，导致致命的肠道炎症（166）。Stat3缺失下调Treg细胞中CCR6的表达，因此减少Treg细胞向炎症部位的迁移。肠道中的一群Treg细胞亚群被证明共同表达RORγt，受微生物群调节（167,168）。饮食和微生物因素通过影响肠道胆汁酸的组成，促进这些细胞的产生（169），这些细胞可能来自传统的幼稚T细胞。在表达RORγt Treg细胞缺失的情况下，Th2细胞介导的针对螺旋体的免疫反应增强（167）。此外，Kim等 (170)报道，在免疫后和EAE模型中，淋巴结中胸腺衍生的Treg细胞上调RORγt。IL-6/STAT3在该过程中似乎很重要，可能是在限制自身免疫方面有功能。
2011年，特异表达CXCR5和Bcl6（Tfh细胞标记）的Treg细胞亚群被鉴定出来，并被命名为滤泡调节性T细胞 (Tfr) (171，172）。Tfr细胞定位于生发中心，由CXCR5-胸腺衍生Treg前体产生。它们抑制生发中心B细胞扩增、抑制抗体的亲和成熟，并抑制浆细胞分化。此外，据报道，Tfr细胞缺乏会加剧自身免疫性疾病，包括Sjögren综合征（151）。
有人认为，一些Treg细胞类似于Th2细胞。Irf4缺陷的Treg细胞被证明缺乏对Th2反应的控制，导致IL-4依赖的同型免疫球蛋白的产生和组织病变中明显的浆细胞浸润（173）。然而，GATA-3的表达似乎并不标志着这种类型Treg细胞，并且Treg细胞中Gata3的缺失并不特异性增强Th2免疫反应，而是影响Treg细胞稳态（174）。因此，Th2型Treg细胞的鉴定及其潜在产生机制尚待进一步调查。
5.4. 静态NKT细胞
一群恒定表达TCR α链的CD4+T细胞可以识别CD1d提呈的脂质。它们也显示出类似于Th1、Th2和Th17细胞亚群。这些细胞在胸腺中发育，在外周表现为记忆型T细胞，可能在免疫反应先天阶段产生细胞因子。最近这些细胞已有综述 (175）。
5.5. γδ T 细胞
γδ T细胞是一种携带γδ TCR的T淋巴细胞。它们与αβ T细胞的另一不同之处是其本体发育过程及其解剖定位。这些细胞通常起源于胎儿或新生儿胸腺，并转移到粘膜组织。因此，它们具有重要的先天免疫功能——识别感染和组织损伤，并能迅速反应。其中表达IFN-γ和IL-17的γδT细胞亚群已被鉴定出来（176），可能类似于Tfh细胞（F.Rampoldi & C. Dong，未发表数据）。不过，目前还不清楚是否有类似于Th2细胞的亚群。
分泌IL-17的γδT细胞，或Tγδ17细胞，在感染免疫的早期阶段产生IL-17（177）。这种T细胞不仅受到TCR激活，同时也可能被TLR和C型凝集素受体信号激活(178）。像Th17细胞一样，Tγδ17细胞也表达CCR6、IL-23R和RORγt。据报道，高迁移率组转录因子Sox4和Sox13可调节RORγt的表达 (179）。
5.6. 固有淋巴细胞
过去10年的工作已经鉴定出固有淋巴细胞（ILCs）是感染早期阶段细胞因子的另一先天来源（180）。ILC1、2和3细胞已被分类，在效应细胞因子表达和转录因子方面分别与Th1、2和17细胞相似。表达Bcl6或CXCR5的ILCs已被报道（181），尽管目前还不清楚它们是否代表ILC一个不同的亚群。
ILCs从骨髓前体细胞通过一系列复杂的网络通路分化发育而来。它们通常分布在粘膜组织，并响应固有细胞因子而分泌急性细胞因子。因此，它们识别炎症并作为效应细胞因子的另一来源，特别是在免疫反应早期阶段，效应Th细胞尚未发育和准确定位时。
6.T细胞耐受和功能异常
从适应性免疫到各种感染性制剂，T细胞激活和分化为产生细胞因子的效应细胞都是其主要特征。同时，T细胞需要维持对自身抗原的耐受。许多细胞内在和外在机制都阻止自身反应或过量细胞因子产生。
6.1.T细胞耐受
遇到抗原提呈细胞时，T细胞需要区分自身抗原和外来抗原。在感染或者炎症的情况下，共刺激分子和细胞因子负责调控效应细胞分化和抗原特异性T细胞的细胞因子表达；相反，由于没有共刺激分子和细胞因子的作用，T细胞在遇到自身抗原时会发生耐受，也就是无法对TCR识别的特异信号产生细胞因子，从而失能（116，182）。T细胞失能表现为TCR信号传导屏蔽，以及许多通路中负性调控的增强（182，183）。此外，T淋巴细胞中持续的钙通路信号传导也可以在体外介导T细胞失能（184）。越来越多证据表明，失能T细胞在基因转录表达程序上，至少在体内，与效应T细胞不同（182，185）。最近，Liu等（186）利用缺乏B7.1，B7.2和B7h基因表达的抗原提呈细胞诱导体外T细胞耐受，并发现诱导耐受的T细胞在转录特征和表观遗传特征上与效应T细胞有显著差异。值得注意的是，在免疫耐受T细胞中，转录因子NR4A1稳定高表达。NR4A1的过表达抑制效应T细胞分化，而Nr4a1的缺失可以打破T细胞耐受，并且增强其在自身免疫中的效应作用。从机制上讲，NR4A1优先被募集到转录因子AP-1的结合位点，抑制AP-1对效应基因表达的促进作用。
6.2 T细胞耗竭
除了初始T细胞可在首次遇到同类抗原时转为免疫耐受，部分T细胞，尤其是CD8+T细胞可在慢性炎症或者肿瘤微环境中转化为失能T细胞。免疫检查点抑制剂免疫疗法近期取得成功，这归因于T细胞耗竭，和/或将已发生耗竭的T细胞重新转为效应T细胞。本质上，在肿瘤微环境的作用下或者由于慢性抗原刺激，CD8+T细胞会发生转录和表观变化，导致其无法产生效应分子，并获得耗竭相关基因表达模式。其中参与调节T细胞耐受的分子PD-1和Nr4a1等在该过程中起重要作用。此外，转录因子Tox和Eomes已被确认为调控T细胞耗竭的转录因子（187-189）。该主题正迅速发展，最近已在这本期刊中得到回顾（190）。未来有望构建一个更加复杂的T细胞耗竭分子调控网络。
7. 结论与展望
根据产生的细胞因子，CD4+ 效应T细胞可分为Th1，Th2，Th17和Tfh细胞，这些细胞在免疫中起到重要作用。这样的分类在其他类型的淋巴细胞中也可见到。固有免疫系统产生的细胞因子对T细胞分化为不同亚型有重要的信号调控作用，这种调控作用被转录因子STAT家族介导。STAT家族与其他TCR下游重要转录因子共同作用，介导染色质变化。谱系特异性转录因子增强了效应细胞因子表达，帮助Th分化程序的维持和稳定。我们从T细胞生物学中得到的知识极大地提升了免疫相关疾病的治疗。
此外，越来越多证据表明T细胞细胞因子的表达具有可塑性。在炎性位点的细胞因子可以上调至少两类T细胞细胞因子和转录因子的表达。也有报道说，有些T细胞可在特定情况下转分化。至于是否存在其他亚型的T细胞还是个需要进一步讨论的问题。我们期待利用单细胞技术，尤其是用在人类样本上，可能可以进一步揭示T细胞生物学的复杂性。同时，也需要在动物模型上用T细胞谱系追踪研究来探索效应T细胞的可塑性、稳定性以及免疫记忆形成。这将为人类疾病提供新型、精准的疗法——更好地理解、更好地治疗。
参考文献：略。
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