リウマチ Vol.41 No.5 indexに戻る

リウマチ Vol.41 No.5             
「自己免疫疾患とTh1/Th2バランス」
 
萩 原 恵 里
横浜市立大学第一内科
〈Keywords〉 autoimmune diseases:cytokine:rheumatoid arthritis(RA):systemic lupus erythematosus(SLE):Th1/Th2
 
綜 説

T.は じ め に

 各種疾患の病因病態におけるサイトカインの役割は臨床研究領域で広く研究されているテーマであり,免疫とは一見縁が遠いようにみえた疾患においても,10年前には思いもよらなかったようなサイトカインとの関係が明らかにされてきている。自己免疫疾患は最も早くからサイトカインの異常について研究されてきた疾患群の一つで,それぞれの疾患の病因が別のところにあるにせよ,少なくとも病態形成にはサイトカイン産生・応答等の異常が関与していることは疑いがないであろう。しかし,どのサイトカインのどういう異常がどういう機序で病態と結びついているかについてはまだ不明な点も多く議論も絶えないところである。あえて単純化していうならば,臓器特異的自己免疫疾患はTh1優位,全身性自己免疫疾患はTh2優位のTh1/Th2バランス異常が病態と関係しているという仮説が受け入れられているが,これはおおむね正しいと思われるものの,各論ではそう単一ではなく異論の根拠となる傍証も多い。本稿では,全身性エリテマトーデス(SLE)と慢性関節リウマチ(RA)を中心に,その周辺疾患を含めてTh1/Th2バランスと病態について綜説する。

U.ヒトにおけるTh1・Th2サイトカイン

 Th1・Th2サイトカインは1986年当初CD4陽性T細胞株のサイトカイン産生パターンを区分したものであった↑1)↑。早くからこれらのサイトカインはCD4陽性T細胞だけでなく単球系細胞やCD8細胞からも産生されることはわかっていたが,1995年にはCD8陽性T細胞でもこうした分極するサイトカイン産生パターンがin vitroで証明され,Tc1・Tc2と称された↑2)↑。最近ではNK細胞やB細胞までもこれらのサイトカイン産生パターンを有し免疫調節に関係しているとも報告されている↑3)↑。
 ヘルパーT細胞という意味のThという呼称が正しいものではないことは多く指摘されているところであり,Th1/Th2に代わりtype 1/type 2と呼称する研究者も多いがなかなか浸透していない。筆者も後者の方が好ましいと思い一時この呼称を使っていたが,自分でも一貫性がないのは認めるが最近の論文はまたTh1/Th2として書いている自分に気づいている。本稿でも編集局からいただいた題のまま,Th1/Th2とした。
 いわゆるTh1細胞はIFNγなどを介して細胞内寄生体に対する細胞傷害性反応などの細胞性免疫を惹起し,遅延型過敏反応やIgG↓2a↓を誘導する(図)。細胞表面にはCCR5やCXCR3,CCR1が多く存在し,そのシグナル伝達にはSTAT4が重要とされている。一方,Th2サイトカインは細胞外病原体に対する免疫反応を増強し,好酸球やIgE,IgG↓1↓に代表される抗体産生を誘導する。Th2細胞表面にはCCR3やCCR4が存在し,シグナル伝達にはSTAT6が必要とされる↑4)↑。しかし,たとえばCCR5やCXCR3などのケモカインレセプターはTh2細胞上にも少ないながらも発現しており,これらのマーカーは互いに排他的ではない↑5)↑。
 ヒト末梢血中にも,Th1細胞やTh2細胞が歴然と区別されて存在しているわけではない。マウスにおいてもTh1・Th2という分類は細胞株をin vitroで長期間一定条件下で培養した後確認されたサイトカイン産生パターンであり,ヒトでは細胞株でさえこの区分けはマウスほど明確ではなく,まして末梢血中にはIFNγとIL-4の両方を産生している細胞もみられる。
 考え方としては,IFNγのみを産生する細胞から両方を均等に産生する細胞,IL-4のみ産生する細胞までが数の差こそあれ連続的に分かれ目なく存在し,刺激の種類によりどちらのサイトカインを多く産生するようになるかはある程度流動的に変化していると考えるのが一番近いのではないかと思われる↑6)↑。
 また,サイトカインは相互に影響しあい複雑なネットワークを形作っていることから,生体内で重要なのはTh1・Th2サイトカインのそれぞれの絶対量ではなく,その相対比(バランス)であると思われる↑7)↑。しかし,Th1/Th2バランスについて語るときにその基準となるものはなく,多くはIFNγ/IL-4比をとっているものの,それがELISAによる抗体価の比であったり,RT-PCRのバンドの濃度比であったり,これもまちまちであり比をとっていいものか疑わしい場合も少なくない。CohenらはたとえばIL-3を基準にそれに対する比をとるのはどうかと提唱しているが,IL-3産生が必ずしも一定ではなく,RT-PCR等でいうハウスキーパー遺伝子のようにはなり得ないであろう。
 筆者は今までELISPOT法により無刺激下で求めた一定細胞数中のTh1サイトカイン産生細胞数とTh2サイトカイン産生細胞数の比をとる手法を用いてきた。ELISPOT法は近年広く使われるようになってきており,この方法はTh1/Th2比を考えるときにもっとも適した方法の一つではないかと思われる。

V.SLEとTh1/Th2バランス

 SLEは多種の自己抗体産生が特徴であり,いわゆる“Th2病”のプロトタイプとの位置付けがなされている。自己抗体産生の機序には,ポリクローナルB細胞活性化と抗原特異的活性化の2種の機序が働いていると考えられている。これら2種のB細胞活性化機構に同一の機序が関与しているか否かは不明であるが,Th2サイトカインは一般に双方を増強する方向に働く。
 ヒト末梢血単核球(PBMC)では,ELISPOT法により検出される無刺激下でのIL-2・IFNγ産生細胞数は低下しており,IL-10産生細胞数は増加している↑8)↑。これはマイトジェン刺激下での細胞内サイトカイン染色法でも明らかにされており↑9)↑,さらにin vitroでのIL-12・IFNγなど,Th1サイトカイン産生も低下していることが複数の研究で明らかになっている↑10,11)↑。また,IL-12mRNA発現も患者PBMCで低下しており↑12)↑,これらTh1サイトカイン低下はいずれも疾患活動性と相関していることが報告されている。
 これらを受けて,in vitroにおいて患者PBMCをIL-12と共培養するとポリクローナルB細胞活性化を抑制し,抗DNA抗体産生も抑制されたとの研究が報告された↑13)↑。また,抗IL-10抗体やIL-12投与により患者PBMCのアロ抗原反応低下が回復したとも報告された↑14)↑。in vivoでは,われわれはIL-12発現プラスミドをSLEモデルマウスである慢性GVHDマウスに投与し,高IgG血症,腎炎などの病態の改善をみている↑15)↑。これらはいずれもSLEのPBMCレベルではTh1/Th2バランスはTh2に傾いており,その是正により免疫異常が正常化するということを示している。
 しかしこれにも反論はある。SLEで血清IL-12レベルは上昇しているとの報告や↑16)↑,細胞内サイトカイン染色法でTh1/Th2比に健常人との差はないとの報告↑17)↑があり,上記と同じ手法を用いているようでも異なる結果が導かれている。モデルマウスを用いた実験では,Th1サイトカイン,ことにIFNγが病態形成に重要であるとの報告が多い↑18,19)↑。
 自然発症NZB/NZW F↓1↓マウスやMRL/lprマウスでは,IFNγ投与やIL-12投与で病態は悪化し抗IFNγ抗体やIFNγ欠損により改善するとの報告がある↑20)↑。しかし,別な研究では抗IL-10抗体や抗IL-4抗体投与などTh2サイトカインの抑制がマウスの病態を改善させており↑21)↑,マウスの病態がTh1優位であるとは単純化できない。実際には,マウスの病態にはTh1・Th2両方の関与が必要との報告が最も説得力があると思われる↑22,23)↑。
 われわれのMRL/lprマウスへのIL-12プラスミド投与実験においても,少量と大量ではまったく異なる結果が得られている。すなわち少量のIL-12プラスミドではリンパ節腫脹や腎炎の改善がみられる↑24)↑のに対し,大量では逆に病態を悪化させた。これと同様の結果は,他の疾患モデル動物でも得られており,たとえばIL-12蛋白の投与は少量でコラーゲン誘発関節炎を増悪させるが大量投与では病態を改善する。また糖尿病モデルマウスNODに対しては間欠投与で病態は改善するが連日投与では悪化する他,静注と筋注,腹腔注などの違いによっても結果が異なることが報告されている↑25)↑。
 さらに,前述の慢性GVHDマウスに対するIL-12治療実験では,蛋白投与のときには急性GVHDに転化した↑26)↑がプラスミド投与では急性GVHDを引き起こすことなく慢性GVHD発症を抑制している。
 IL-12はTh1反応の主要な上位調節因子であるが,このように投与実験では単純なTh1作用だけを期待できるものではなく,これもまたサイトカインネットワークの複雑さを示すものである。
 SLEにおけるTh1/Th2バランス異常が一概に説明しにくいのは,病期によりサイトカイン環境が変化することも要因として示唆されている。ヒトでは病初期のSLE患者PBMCでとくにIL-10産生が亢進しIL-12産生が低下しているとの報告がある↑10)↑。しかしこれとは反対に動物モデルでは,特殊な抗DNA抗体によりSLEモデルを誘導したマウスにおいて病初期にはTh1が優位であり,数カ月後にTh2が優位になることが示された↑27)↑。この違いも,どの時期を病初期ととるかの違いや,何をもってTh1/Th2バランスをモニターしているか,また最大の問題としてモデル動物とヒトとの病態の違いなどさまざまな要因が関係するものと思われる。
 SLEと関係の深いその他の疾患の中では,皮膚筋炎・多発性筋炎でSLEと類似のTh2優位のバランスが証明されている。興味深いことに,皮膚筋炎と多発性筋炎ではサイトカイン環境がやや異なり,病理学的・病態的にSLEにより近い皮膚筋炎において末梢血中のサイトカイン産生細胞パターンがよりSLEに近似しており,Th1サイトカインの低下が病態と相関していることが示されている↑28)↑。
 また,Sjo¨gren症候群は唾液腺と末梢血でのサイトカイン環境がまったく異なっており,唾液腺では主としてTh1細胞が多くみられており↑29,30)↑,これは他の臓器特異性自己免疫疾患とも合致する所見である。一方末梢血では,腺外症状を有する患者ではTh1サイトカイン産生細胞の低下がみられ↑31)↑,さらに患者全般で血清IL-10は上昇しており唾液腺のIgG浸潤と相関していたということも報告された↑32)↑。これらのことから,唾液腺では臓器特異的自己免疫疾患と同様にTh1優位の細胞傷害性の病態が存在する一方で全身性にはTh2優位のポリクローナルB細胞活性化が起こっているとも考えられる。

W.RAとTh1/Th2バランス

 RAではSLEとはまったくサイトカイン環境は異なり,全身性自己免疫疾患ではあるものの関節を主たる標的とすることから臓器特異的な免疫環境を有するものと捉えられている。確かに,RA患者末梢血中ではとくに発症1年以内の病初期にTh1サイトカイン産生細胞が増加しており,慢性期になるとTh1サイトカインはほぼ正常レベルまで戻りIL-6・TNFαなどの炎症性サイトカイン産生細胞の増加が顕著となる↑33)↑。滑膜中でもIFNγやIL-12↑34)↑,IL-18↑35)↑などのTh1サイトカインが局所病変に関わっているとの結果が報告されている。
 この病初期のTh1反応の亢進は病態と深く関係していると考えられており,Th2サイトカインであるIL-10投与やIL-4投与でモデルマウスの病態が改善することやin vitroでの滑膜増殖や炎症性サイトカイン産生が抑制されることは広く観察されている(reviewed in ref. 36)。欧米ではIL-4やIL-10はすでにいくつかの臨床試験で使用されており,劇的な効果ではないものの病態の改善は認められ忍容性は高いと海外の学会で報告されている。さらに,この2つのTh2サイトカインは相乗的に抗炎症作用,抗Th1作用を発揮することから,同時に用いることも検討されている。
 最近注目されている抗TNFα療法は確かにRAのeffector phaseをブロックする効果的な方法であるが,そのTNFα亢進の背景にはIFNγ産生亢進が存在する可能性がある。IFNγはin vitroでTNFα産生を増強する最も強力なサイトカインであり,IFNγ産生亢進を是正することにより根本的な治療に結びつく可能性はある。最近の報告では,TNFα欠損マウスにおいても実験的関節炎モデルは成立し,その際IFNγ産生は亢進していたとされ,TNFαは関節炎に重要ではあるが必要不可欠な要因ではないのではないかとの問題提起もされている↑37)↑。ヒトにおいても海外で抗IFNγ抗体によるRA治療の臨床試験が行われ,抗TNFα療法と同等の高い効果が認められたと報告されている↑38)↑。
 リウマチ膠原病内科で遭遇する疾患の中で他にTh1優位のサイトカインパターンを示すものの代表はベーチェット病である。細胞内サイトカイン染色法↑39)↑や,培養上清のELISA↑40)↑などでTh1サイトカイン産生細胞の増加や産生亢進が報告されている。われわれも,疾患活動性と相関するPBMC中の自発的Th1サイトカイン産生細胞数の増加をELISPOT法により確認している(論文作成中)。
 ベーチェット病も全身性自己免疫疾患でありながら標的臓器は比較的限られており,臓器特異的な要素が強い。大変面白いと思うのは,RAもそうであるようにまさしくそうした臓器特異的という臨床的特徴を,末梢血Th1/Th2バランスが割合セオリーどおりに反映していることである。「臓器特異的自己免疫疾患はTh1病,全身性自己免疫疾患はTh2病」という単純化された仮説は,各論では議論は残るもののあながち間違いではないと感じるのも,実際に自分の手でもいろいろな疾患のサイトカイン産生細胞を検討して得た実感である。

X.お わ り に

 サイトカインネットワークは当初考えられていたよりも複雑であり,前述のようにTh1・Th2サイトカインはCD4細胞ばかりでなくCD8細胞や単球系細胞,NK細胞,B細胞も産生する。また,それらはお互いにさまざまなサイトカインを介して刺激・抑制しあっている。したがって,あるサイトカインを投与あるいは抑制したときには,その反応はCD4T細胞だけでなく多くの細胞が複雑に影響しあうことになり,その結果は予測を越えたものとなる可能性がある。さらに,同じサイトカインでも,たとえば前述のIL-12のように少量と大量で,また投与経路により作用がまったく逆になるものもある。また,IL-18はIL-12と同調しIFNγ産生を促すTh1サイトカインとされているが,実際にはある条件下ではTh2作用を増強することも明らかにされており,一つのサイトカインの作用でさえ一面的ではない。したがって,われわれは研究結果を解釈するときに“これを投与して病態が改善したからTh1病だ”“これに対する抗体を投与して悪化したからTh2病だ”と単純化するべきではなく,その方法論のわずかな差異により大きく異なる結果が導かれうるということを考慮しなければならない。ことに,サイトカイン療法を臨床応用するときにはこの点は重要であり,蛋白投与とプラスミドなどの遺伝子投与で異なる結果が得られる可能性があることは当然と考えていた方がいいかもしれない。
 生体内での動態を考えると,サイトカインを投与する場合には遺伝子投与のほうがより生理的濃度に近い環境が得られるものと思われ,なかでも繰り返し投与が可能なことから筆者としてはプラスミド投与の将来性を期待したい。また,投与経路,投与量,投与期間などがサイトカインネットワーク全体に与える影響も臨床応用の前に十分議論されるべきであろう。

文     献

1) Mosmann TR, Cherwinski H, Bond MW et al:Two types of murine helper T cell clone. I. Definition according to profiles of lymphokine activities and secreted proteins. J Immunol 136:2348-2357, 1986
2) Sad S, Marcotte R, Mosmann TR:Cytokine-induced differentiation of precursor mouse CD8+ T cells into cytotoxic CD8+ T cells secreting Th1 or Th2 cytokines. Immunity 2:271-279, 1995
3) Harris DP, Haynes L, Sayles PC et al:Reciprocal regulation of polarized cytokine production by effector B and T cells. Nat Immunol 1:475-482, 2000
4) Rengarajan J, Szabo SJ, Glimcher LH:Transcriptional regulation of Th1/Th2 polarization. Immunol Today 21:479-483, 2000
5) Sallusto F, Lenig D, Mackay CR et al:Flexible programs of chemokine receptor expression on human polarized T helper 1 and 2 lymphocytes. J Exp Med 187:875-883, 1998
6) Kelso A:Th1 and Th2 subsets:paradigms lost? Immunol Today 16:374-379, 1995
7) Hagiwara E, Ishigatsubo Y, Klinman DM:B cell activation in patients with rheumatic disease:association with an increased ratio of Th2:Th1 cytokine secreting cells. Jpn J Rheum 7:145-152, 1997
8) Hagiwara E, Gourley MF, Lee S et al:Disease severity in patients with systemic lupus erythematosus correlates with an increased ratio of interleukin-10:interferon-gamma-secreting cells in the peripheral blood. Arthritis Rheum 39:379-385, 1996
9) Funauchi M, Ikoma S, Enomoto H et al:Decreased Th1-like and increased Th2-like cells in systemic lupus erythematosus. Scand J Rheumatol 27:219-224, 1998
10) Horwitz DA, Gray JD, Behrendsen SC et al:Decreased production of interleukin-12 and other Th1-type cytokines in patients with recent-onset systemic lupus erythematosus. Arthritis Rheum 41:838-844, 1998
11) Min DJ, Cho ML, Cho CS et al:Decreased production of interleukin-12 and interferon-gamma is associated with renal involvement in systemic lupus erythematosus. Scand J Rheumatol 30:159-163, 2001
12) Liu TF, Jones BM, Wong RW et al:Impaired production of IL-12 in systemic lupus erythematosus. V:deficient IL-12 p40 gene expression and cross-regulation of IL-12, IL-10 and IFN-gamma gene expression. Cytokine 11:805-811, 1999
13) Houssiau FA, Mascart Lemone F, Stevens M et al:IL-12 inhibits in vitro immunoglobulin production by human lupus peripheral blood mononuclear cells(PBMC). Clin Exp Immunol 108:375-380, 1997
14) Lauwerys BR, Garot N, Renauld JC et al:Interleukin-10 blockade corrects impaired in vitro cellular immune responses of systemic lupus erythematosus patients. Arthritis Rheum 43:1976-1981, 2000
15) Okubo T, Hagiwara E, Ohno S et al:Administration of an IL-12-encoding DNA plasmid prevents the development of chronic graft-versus-host disease(GVHD). J Immunol 162:4013-4017, 1999
16) Tokano Y, Morimoto S, Kaneko H et al:Levels of IL-12 in the sera of patients with systemic lupus erythematosus(SLE):relation to Th1-and Th2-derived cytokines. Clin Exp Immunol 116:169-173, 1999
17) Akahoshi M, Nakashima H, Tanaka Y et al:Th1/Th2 balance of peripheral T helper cells in systemic lupus erythematosus. Arthritis Rheum 42:1644-1648, 1999
18) Shirai A, Conover J, Klinman DM:Increased activation and altered ratio of interferon-gamma:interleukin-4 secreting cells in MRL-lpr/lpr mice. Autoimmunity 21:107-116, 1995
19) Balomenos D, Rumold R, Theofilopoulos AN:Interferon-gamma is required for lupus-like disease and lymphoaccumulation in MRL-lpr mice. J Clin Invest 101:364-371, 1998
20) Theofilopoulos AN, Koundouris S, Kono DH et al:The role of IFN-gamma in systemic lupus erythematosus:a challenge to the Th1/Th2 paradigm in autoimmunity. Arthritis Res 3:136-141, 2001
21) Ishida H, Muchamuel T, Sakaguchi S et al:Continuous administration of anti-interleukin 10 antibodies delays onset of autoimmunity in NZB/WF1 mice. J Exp Med 179:305-310, 1994
22) Nakajima A, Hirose S, Yagita H et al:Roles of IL-4 and IL-12 in the development of lupus in NZB/WF1 mice. J Immunol 158:1466-1472, 1997
23) Peng SL, Moslehi J, Craft J:Roles of interferon-gamma and interleukin-4 in murine lupus. J Clin Invest 99:1936-1946, 1997
24) Hagiwara E, Okubo T, Aoki I et al:IL-12-encoding plasmid has a beneficial effect on spontaneous autoimmune disease in MRL/MP-lpr/lpr mice. Cytokine 12:1035-1041, 2000
25) Lamont AG, Adorini L:IL-12:a key cytokine in immune regulation. Immunol Today 17:214-217, 1996
26) Williamson E, Garside P, Bradley JA et al:IL-12 is a central mediator of acute graft-versus-host disease in mice. J Immunol 157:689-699, 1996
27) Segal R, Bermas BL, Dayan M et al:Kinetics of cytokine production in experimental systemic lupus erythematosus:involvement of T helper cell 1/T helper cell 2-type cytokines in disease. J Immunol 158:3009-3016, 1997
28) Hagiwara E, Adams EM, Plotz PH et al:Abnormal numbers of cytokine producing cells in patients with polymyositis and dermatomyositis. Clin Exp Rheumatol 14:485-491, 1996
29) Fox RI, Kang HI, Ando D et al:Cytokine mRNA expression in salivary gland biopsies of Sjo¨gren's syndrome. J Immunol 152:5532-5539, 1994
30) Yanagi K, Haneji N, Hamano H et al:In vivo role of IL-10 and IL-12 during development of Sjo¨gren's syndrome in MRL/Lpr mice. Cell Immunol 168:243-250, 1996
31) Hagiwara E, Pando J, Ishigatsubo Y et al:Altered frequency of type 1 cytokine secreting cells in the peripheral blood of patients with primary Sjo¨gren's syndrome. J Rheumatol 25:89-93, 1998
32) Perrier S, Serre AF, Dubost JJ et al:Increased serum levels of interleukin 10 in Sjo¨gren's syndrome;correlation with increased IgG1. J Rheumatol 27:935-939, 2000
33) Kanik KS, Hagiwara E, Yarboro CH et al:Distinct patterns of cytokine secretion characterize new onset synovitis versus chronic rheumatoid arthritis. J Rheumatol 25:16-22, 1998
34) Kitagawa M, Suzuki H, Adachi Y et al:Interferon-gamma enhances interleukin 12 production in rheumatoid synovial cells via CD40-CD154 dependent and independent pathways. J Rheumatol 28:1764-1771, 2001
35) Tanaka M, Harigai M, Kawaguchi Y et al:Mature form of interleukin 18 is expressed in rheumatoid arthritis synovial tissue and contributes to interferon-gamma production by synovial T cells. J Rheumatol 28:1779-1787, 2001
36) van Roon JA, Lafeber FP, Bijlsma JW:Synergistic activity of interleukin-4 and interleukin-10 in suppression of inflammation and joint destruction in rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum 44:3-12, 2001
37) Campbell IK, K OD, Lawlor KE et al:Severe inflammatory arthritis and lymphadenopathy in the absence of TNF. J Clin Invest 107:1519-1527, 2001
38) Sigidin YA, Loukina GV, Skurkovich B et al:Randomized, double-blind trial of anti-interferon-gamma antibodies in rheumatoid arthritis. Scand J Rheumatol 30:203-207, 2001
39) Sugi-Ikai N, Nakazawa M, Nakamura S et al:Increased frequencies of interleukin-2-and interferon-gamma-producing T cells in patients with active Beh〓et's disease. Invest Ophthalmol Vis Sci 39:996-1004, 1998
40) Raziuddin S, al-Dalaan A, Bahabri S et al:Divergent cytokine production profile in Beh〓et's disease. Altered Th1/Th2 cell cytokine pattern. J Rheumatol 25:329-333, 1998
 

著者紹介
 1987年 横浜市立大学医学部卒業
 1991年 同大学院医学研究科卒業
 〃 神奈川県立循環器呼吸器病センター呼吸器科 常勤医
 1993年 米国食品医薬品局(FDA)研究員 1995年 横浜市立大学医学部第一内科 助手
 1997年 茅ヶ崎市立病院内科 医長
 1999年 横浜市立大学医学部第一内科 助手
 2001年 同 講師
主要研究テーマ:臨床免疫学(各種疾患とサイトカイン)


図 Th1・Th2分化の模式図
Thは必ずしもCD4陽性T細胞を表していない。(文献20より改変)

ページトップに戻る
Copyright Japan College of Rheumatology All rights reserved