Stonemason 译
南京大学生命科学院 （江苏南京，210093）
辅助性T细胞（TH细胞）接触到抗原以后就会分化为效应细胞，分泌出高水平的干扰素-γ、白介素-4（IL-4）、IL-10以及其它免疫调节因子。TH细胞如何获取并记忆新的基因表达模式是一个有待研究的领域。这一过程十分复杂，其中细胞因子是主要的调节因素。外界信号如何整合进入细胞内部的程序，正成为有关调节性发展的有趣问题。我们总结了关于TH细胞对外源性病原体反应过程中的最新机制研究。
免疫系统中的决定因素
T细胞受体（TCR）与适当的肽-MHC复合物结合后，就产生克隆增殖，TH细胞迅速发生程序性的分化。在慢性感染如寄生虫感染中，这一过程导致高度相似的免疫反应。而在急性的免疫反应中则表现出一种更有差异的反应。
初始TH细胞在免疫反应中能够分化成至少两群功能细胞--TH1细胞：分泌干扰素-γ（IFN-γ）和TH2细胞：分泌白介素-4（IL-4）。因此，我们把IFN-γ和IL-4作为效应细胞因子。TH1细胞主要作用于细胞免疫，而TH2细胞与细胞外免疫反应有关。例如在控制寄生虫的时候，TH1细胞抵抗细胞内的原虫如利什曼原虫和鼠弓形虫，而TH2细胞则抵抗肠道内的寄生虫。TH1细胞和TH2细胞除了在宿主防御系统中的保护作用外，还和病理反应有关。TH1细胞能介导器官特异性的自身免疫反应，而TH2细胞参与了哮喘和变态反应的病理过程。TH细胞对抗原反应的最终组成决定了感染、炎症以及自身免疫反应是有利的还是有害的。
TH细胞发育成为成熟TH1细胞或TH2细胞的过程是一个有关发展性调控基因表达的有用模型。许多证据表明这一过程还有很多有待研究的地方。大量因素影响到TH1或TH2的分化方向。细胞因子IL-12和IL-4分别通过影响STAT-4或STAT-6来决定分化结果。也有人提出抗原剂量、共刺激分子、基因调节子以及其它非细胞因素在TH细胞的分化趋势上起着重要作用。各个信号是如何影响分化的正是目前的研究热点而且充满了争论。
许多数据表明确实重要的转录因子对TH1细胞和TH2细胞的程序性基因表达有启动作用。例如，T-bet对TH1细胞的发育起着主要作用：诱导IFN-γ的编码转录以及对生长因子IL-12的选择性反应。与此相对的，锌指结构的转录因子GATA3也对TH2细胞发育的一些--即使不是全部--主要因子有着重要影响，尤其是对TH2细胞因子群的转录能力有影响，包括IL-13、IL-4、IL-5的基因编码。
TH2细胞是如何产生的
在效应性T细胞的分化中，TH2细胞的发育是细胞因子作用的第一个过程。IL-4很早就被认为是促进TH2细胞亚群分化的。后来发现这一效应是通过STAT-6的作用来发挥的。STAT-6缺陷的小鼠其TH2细胞发育受到严重阻断，表明STAT-6对TH2细胞发育是必需的。
一些转录因子在TH2细胞中选择性表达。如b-ZIP蛋白质家族的c-MAF，最早被认为是TH2细胞特异性的转录因子，能够调节IL-4的表达。转基因小鼠表达c-MAF后促进了TH2方向的分化趋势，而c-MAF缺陷的小鼠有IL-4合成方面的选择性缺陷。其次，TH2细胞特异性的转录因子GATA3最初被认为是调节一系列的TH2细胞因子。IL-4通过STAT6能够诱导GATA3的表达从初始T细胞中的低水平快速增加到TH2细胞中的高水平。虽然利用基因打靶技术已经证实TH2细胞的发育需要c-MAF和STAT6，但还不能用该技术证明GATA3的必要性，因为GATA3对普通胸腺细胞的发育和胚胎的存活也是必需的。GATA3能够作用于IL-5增强子而c-MAF则作用于IL-4增强子。GATA3在IL-4基因活化中的作用似乎与它诱导染色质重塑的能力有关。
GATA3在转基因表达或用逆转录病毒表达时显示出对TH2细胞发育的强烈促进作用。此外，GATA3能在STAT6缺陷的T细胞上诱导TH2细胞的发育，包括TH2细胞特异性因子的产生和c-MAF的表达等通常依赖于STAT6的因素。当转基因鼠表达发生突变的GATA3后降低了TH2细胞介导的呼吸道变态反应。而且，直接抗GATA3的反义寡聚核苷酸能够抑制体内的TH2细胞反应，这进一步说明了TH2细胞的发育需要GATA3。
许多非TH2细胞特异性的转录因子也对TH2细胞因子，尤其是NFAT（活化T细胞核因子）家族的表达有调节作用。TH2细胞因子基因上不同NFAT家族成员的彼此作用十分复杂，而且这些转录因子的作用既有正向的又有负向的。一般而言，这些因素在TH2细胞因子基因表达中的作用是在分化的TH2细胞通过TCR触发后介导可诱导细胞因子的急性表达。
和STAT6相似，MEL18，一种polycomb-group蛋白，也能调节GATA3的表达。虽然polycomb-group蛋白通常是与基因位点的遗传性沉默有关，MEL18却似乎对GATA3的表达起着正调节作用。所以MEL18的缺陷会导致GATA3和IL-4水平降低，而用逆转录病毒重新引入GATA3后可部分纠正IL-4的表达缺陷。GATA3至少有两个潜在的后转录调节子--锌指蛋白FOG1和ROG。FOG1的过度表达会抑制STAT6缺陷T细胞内GATA3诱导的TH2细胞发育并且降低GATA3转录自活化的效率。ROG是作为一种GATA3作用蛋白分离出来的；它的过度表达降低了GATA3的活性和TH2细胞因子的产生。
TH1细胞是如何产生的
最近T-bet被证实是TH1细胞特异性因子，能够诱导IFN-γ的产生。作为转录因子T-box家族的一员，T-bet似乎表达在发育中及定型了的TH1细胞上。它除了促进IFN-γ的表达外，还与IFN-γ编码基因的染色质重塑有关，诱导IL-12受体β2亚基的表达并且稳定它的自身表达--通过内在的自接触环路或IFN-γ信号通路中的自分泌效应。虽然CD4+和CD8+细胞，甚至NK细胞都表达T-bet，但是CD8+细胞似乎不像CD4+细胞和NK细胞那样依赖T-bet来产生高水平的IFN-γ。尽管如此，T-bet在体内TH1细胞发育中的重要作用还是被证实了：通过敲除T-bet的小鼠对利什曼原虫激发的灵敏性和对变态性气管反应的易感性能反映出来。
T-bet如何诱导IFN-γ的表达仍是研究热点。最近报道了T-bet和HLX之间的基因相互作用。HLX基因似乎在TH1细胞发育中表达，虽然与T-bet相比它的表达诱导处于较低水平。HLX的转录似乎是T-bet活性作用的结果。而且HLX蛋白似乎与T-bet蛋白相互作用，共同介导了IFN-γ的表达。HLX在体内的作用还未能研究清楚，因为HLX敲除的小鼠在胚胎发育期就死亡了。
在初始T细胞中IFN-γ信号通路似乎通过STAT1介导诱导了T-bet的表达。虽然STAT1似乎是T-bet生成的主要因子，但能够活化STAT1的IFN-I好象并不能诱导T-bet转录。T-bet蛋白是否能够自活化T-bet基因的转录还不清楚。有证据显示表位T-bet诱导T-bet的内源表达，表明确实有自活化存在；但是同时也观察到自分泌的IFN-γ信号如缺失就会导致T-bet的内源表达降低，说明同样存在一个外分泌的机制。由于现在研究还集中在细胞发育的早期阶段，很可能在稍晚的时间会出现从STAT依赖性通路向自激活通路的转变。最后还发现STAT1缺陷的细胞能发育为TH1细胞，可能是由于少量T-bet的表达不依赖于IFN-γ，而TH1细胞在发育过程中对T-bet的依赖是条件性的。这后一种可能性是由于Lpr自身免疫病小鼠的CD4+T细胞在缺失T-bet的情况下仍能分泌出大量IFN-γ，表明机体对T-bet的需要是有弹性的。因此目前还不知道非STAT1依赖性的TH1细胞是起源于替代性的外界信号还是活化T细胞的自身特性。
IFN-γ编码基因的急性转录
在最终分化的TH1细胞中，IFN-γ重复序列的表达可通过两条途径发生--TCR结合或细胞因子（IL-12和IL-18）刺激。IL-18能够在分化的TH1细胞中促进IFN-γ的生成，虽然它不能促进自身生成。IL-12和IL-18能够在分化TH1细胞诱导IFN-γ产生而丝毫不依赖于TCR信号。由环孢素A（一种NF-AT抑制剂）诱导的IFN-γ产生比由TCR交联诱导的IFN-γ生成其持续的时间更长，其对药物的耐受力也更强，这表明细胞因子驱动的IFN-γ生成与NFAT途径无关。体内研究显示IL-12和IL-18协同作用导致IFN-γ的最大产生。
IL-12和IL-18诱导的IFN-γ产生和对GADD家族蛋白GADD45β和GADD45γ表达的诱导有关。GADD45β的过度表达能增加IFN-γ的表达，而GADD45γ确实会降低IFN-γ的产生，从而抑制TH1细胞的发育。IL-12和IL-18诱导IFN-γ产生的转录细节还不清楚。只知道IL-12和IL-18诱导的IFN-γ产生强烈依赖于STAT4，因此TCR信号能够激活IFN-γ生成--即使是在较低的水平如STAT4敲除的TH1细胞里。其它参与细胞因子诱导IFN-γ产生的因素--除了环孢素A敏感性的抗CD3+抗体诱导的IFN-γ产生之外--还不清楚，虽然证据表明这些可能是p38MARK激酶敏感性的因素。
其次，CD4+T细胞中细胞因子诱导IFN-γ产生的途径也可能在其它细胞存在。CD8+T细胞NK细胞在对细菌病原体反应时IL-12和IL-18在IFN-γ的产生中也起着积极作用。同样，有一些间接证据表明体内CD4+T细胞存在着激活旁路。即使TH1反应开始以后，还有IL-12不断产生以对抗某些实验性感染。这里有一个有趣的问题，就是研究IL-12的产生对维持TH1细胞亚型以及促进效应分子IFN-γ的产生是不是必要的。也许同最近的发现类似，IL-18的敲除使得对某些病原体的抵抗力下降--虽然IL-18在TH1细胞的发育中不占决定性地位。因此，在体内TH1细胞反应效应相中TCR和细胞因子如何诱导IFN-γ产生仍是有待于进一步研究。
最近发现的TH1细胞促进因子
最新发现的细胞因子IL-23是由IL-12的p40亚基和一条特异链p19(IL-23α)组成的，与IL-12的p35亚基有关联。IL-23与IL-12Rβ1相连，但却不是IL-12Rβ2。它与一个特异性的受体亚基IL-23R反应。据报道IL-23激活STAT4，而且可能与IL-18配合同时作用于TH1细胞发育以及细胞因子诱导IFN-γ产生的急性转录。然而，IL-23在TH1细胞发育早期的作用还不清楚。IL-23除了作用于T细胞之外，还作用于DC细胞，促进这些抗原提呈细胞的刺激能力。
最近报道的另一个细胞因子IL-27是由EBI3和p28（一个与IL-12p35相连的亚基）组成的。IL-27由抗原提呈细胞产生。它能够选择性诱导初始T细胞的增殖，与IL-12作用促进IFN-γ产生，而且是T细胞因子受体（TCCR）的配基。IL-27与TCCR在TH1细胞发育初期的作用尚不清楚，但IL-27似乎与IL-12有协同作用。
指令、选择以及亲代调控
许多以前的研究都支持图1所示的TH细胞分化模型。IL-4通过一系列中介分子将指令信号传入T细胞核。首先，IL-4激活初始T细胞的STAT6，然后充分活化了的T细胞内的磷酸化STAT6二聚体有效地提高GATA3的表达。有时候会发生转录自激活反馈以稳定GATA3的表达。GATA3直接作用于某些细胞因子的启动子，如表达IL-5时的情况；或者间接地通过重要的顺式元件如IL-4、IL-13编码位点来作用于启动子或逆转对转录的抑制。在这一模型中IL-4信号通路不对细胞生长或增殖提供任何信号，只是简单地命令细胞"打开"TH2位点准备表达。
细胞因子的作用可能是选择而不是指令。研究过程中出现了许多有关模型的问题。转录因子T-bet和GATA3在初始细胞中不存在，而且它们的表达是由IL-12和IL-4分别诱导的。这就提出了一个问题，即效应T细胞系可能具有对特定细胞因子发生反应的独特能力。有证据表明TH2细胞的发育通过IL-4转导信号更加有效，而TH1细胞则选择性地表达IL-12相关的信号通路。因此，某种细胞因子在T细胞群里刺激某种mRNA水平升高的能力必定有益于表达该种mRNA的T细胞的生长。
最近有人提出GFI1的表达可由T细胞的STAT6通路选择性诱导并能促进TH2细胞的克隆增殖。这一结果为TH2细胞的发育提出了一个选择性而非指令性的因素。以前发现GATA3主要是影响TH2细胞因子的表达而不是影响细胞的生长，说明还存在一个指令效应。然而，GFI1似乎只能促进同时表达了GATA3的TH2细胞的增殖，说明这是一个选择性与指令性共同作用的模型。目前尚不清楚TH2细胞发育中GATA3和GFI1是如何相互作用的。不考虑STAT6对于TH2细胞发育的必要性，敲除STAT6的TH2细胞已在多个系统中发现。在两个病原体诱导的反应体系中，在无STAT6背景的TH2细胞中发现了减弱但能检测到的TH2反应。体外试验发现敲除STAT6的T细胞通过逆转录病毒转入GATA3表达以后诱导出GATA3的内源表达并且触发了完整的TH2细胞发育。但是，上述任何系统均未见GFI1表达。
除细胞因子以外的其它信号指令。无论是指令模型还是选择模型都不能完全清楚地解释TH2细胞的发育。敲除STAT6的小鼠能够有低水平的TH2细胞发育这一有趣事实可能说明有某种内在机制使得单个细胞在没有指令信号的情况下产生不同的后续发展。但也可能有除了IL-4和STAT6之外的信号决定了TH2细胞的命运。例如，旁路信号可能在没有STAT6的情况下直接诱导GATA3表达。有报道说CD28共刺激能增加GATA3的表达，同时NF-κB也被报道有相似效应。虽然这些研究没有说明在缺乏STAT6的情况上述因素的作用强度，但可以推断出强烈的CD28共刺激可以激活NF-κB，然后可以作为一种病理性的，非STAT6依赖性的途径促进TH2细胞发育。事实上一些DC细胞引起的TH1细胞或TH2细胞分化已经被认为在某些情况下是不依赖于细胞因子的。
由于GATA3具有转录自活化特性--即GATA3蛋白引起GATA3转录水平大大上调，这就有可能是IL-4起始的有效来源。可以推测T细胞上的另一种CD28家族共刺激受体ICOS能够调节GATA3的表达，因为ICOS信号通路与CD28信号通路有部分重叠而且可以促进TH2细胞反应。最后，LFA1-ICAM1通路据报道也可调节TH1细胞-TH2细胞平衡，其中LFA1有利于TH1细胞发育--虽然未在STAT6缺失的背景下检测过。而DC细胞表达的ICAM1能够影响LFA1连接的强度进而改变TH1细胞-TH2细胞平衡。尚不清楚LFA1信号是如何与其它TH1细胞信号整合的，但它可能是作用与一种非STAT6依赖性的途径。总之，已发现几种蛋白可以在不依赖STAT6的情况下直接影响GATA3的表达，还可能触发GATA3的转录自激活。这些蛋白可能被认为是指令信号。
细胞增殖期间内外信号的汇合。虽然存在着这么多潜在的指令性机制，T细胞发育初期仍可能有一套程序机制。一个关于TH细胞的发育趋势的未解决的问题就是：究竟是初始T细胞自身转变成了新的细胞呢，还是初始T细胞增殖然后产生的子代细胞成为了新细胞。这一区别的重要之处在于一个抗原特异性的克隆型可能排他性地决定全部转变为TH1细胞或TH2细胞。如果分化在增生前发生，初始T细胞将被迫进行排他性的二元选择。相反，如果分化发生在增生期间或之后，初始T细胞就可以有许多具有不同分化方向的子细胞。因此，分化方向的获得更可能是细胞的选择性生长和存活或者对特定转录因子的抑制而不是来自于信号命令。
正如同存在无STAT6的TH2细胞一样，STAT4非依赖的TH1细胞也有报道。有一个令人吃惊的发现挑战了认为STAT4是TH1细胞发育最上游因子的观点，就是促进TH2细胞发育的表位IL-12信号不能诱导对IFN-γ基因的转录能力。与细胞因子正选择的观点一致，STAT6和STAT4都能够介导淋巴结效应细胞分离并移到外周器官，这一过程可能是通过拮抗增殖抑制和淋巴归巢分子。
而从负选择的概念来看，IL-12和IL-4则分别抑制GATA3和T-bet。TGF-β则能同时抑制GATA3和T-bet。可以推断T-bet和GATA3缺省是初始T细胞的一项性质。证据表明保护性细胞因子对T-bet和GATA3位点的抑制需要经过细胞周期的S期，而不分化的细胞仍保持多能状态。这种基因调控方式的一个优点就是在T细胞分化出现的时候能够产生一种变化的缺省状态。
基因沉默、细胞周期抑制的需要及其必然结果--克隆TH细胞分化的能力，可能给各种各样的胞外信号提供了一个基础，描述为高度多效性的结果。STAT6非依赖性的TH2细胞、STAT4非依赖性的TH1细胞、细胞因子和反式作用子的非选择性转录以及组氨酸乙酰化的存在都与可能引起细胞因子驱动性选择或指令的内部定型的程度相关。
外基因效应--沉默是金
过去几年中多条证据表示TH细胞分化中染色质结构起着作用。效应细胞基因表达的诱导似乎与沉默染色质的抑制有关。在哺乳动物体内，沉默可能包括外基因机制的预定作用（包括DNA甲基化），染色质压缩和异染色质亚区域附近位点的转座。这些机制中的某些情况是彼此高度依赖的。如连接甲基化CpG的蛋白就能充当组蛋白脱乙酰酶而且抑制染色质重塑复合物。相反，一些抑制染色质和组蛋白重塑的蛋白质最近也有报道可影响DNA甲基化的模式。倍受关注的组蛋白代码就被认为是转录能力的一个决定因素。正是由于基因活性与特定组蛋白翻译后修饰的联系才把与基因沉默相关的修饰区分开来。染色质状态（活跃或沉默）是如何获得、维持、改变和继承的，现在这正是一个研究热点。
普遍认为许多染色质修饰在初始T细胞内不存在，而是伴随着效应细胞因子活性的获得而产生。IL-4位点在TH2细胞中具有DNA酶超敏性，但在TH1细胞或初始T细胞中则没有。这一DNA-I酶超敏性的获得丛基因上来说是GATA3表达的结果。同样，IL-4位点在特定调节区去甲基化，但这还未能被证明是GATA3影响的直接后果。还有，IFN-γ编码基因在TH1细胞的内含子中获得核酶超敏性，但在TH2细胞中就不会。超敏位点I的形成就是T-bet基因表达的结果。此后在分化期间这一基因区域去甲基化。但还不清楚谁介导了这一作用。最近有研究表明遗传性许可的细胞因子位点由乙酰化的组蛋白标记出来，这是解压缩染色质的一个特性。
基因沉默在TH细胞中的作用最近显得更加复杂化了因为最新发现初始T细胞中未激活的细胞因子位点在最终阻止其激活的细胞系中可能变得更加沉默。运用更加灵敏的技术可以显示初始CD4+T细胞中效应细胞因子基因的快速转录激活机器向非着丝粒亚区域的定位。然而，在分化TH1细胞和TH2细胞，"被阻止"的细胞因子位点似乎复位成为着丝粒并且显示出重新开始CpG甲基化。这些研究表明在激活早期非着丝粒位置的效应细胞因子位点可能与DNA-I酶超敏位点的缺失、超乙酰化组蛋白或CpG二核苷酸去甲基化相互冲突，这可以表征初始T细胞中的效应细胞因子位点。然而，不完全基因沉默的这一状态可能单纯地表示在细胞系限制性基因的调控中染色质抑制有多种不同水平。
位点是怎样被抑制的
用DNA甲基化和组蛋白去乙酰酶的小分子抑制剂可以获得初始T细胞内沉默元件的功能证据，就是对细胞因子表达诱导的速率限制。而沉默元件的基因证据就是最近在小鼠实验中通过敲除T细胞中已有的甲基转移酶Dnmt1来获得的。此外，敲除Mbd2（编码能替代抑制复合物的甲基-CpG结合蛋白）的小鼠也发现了对效应细胞因子基因的表位表达。MBD2将基因沉默和DNA甲基化结合起来而且似乎设定了GATA3的阈值。敲除MBD2能够显著升高GATA3依赖性或非依赖性的IL-4表达诱导的效率。事实上，GATA3诱导IL-4表达的作用之一可能就是在染色质的IL-4位点取代MBD2，在基因及生化竞争上引入了两个相对的调节子--起激活作用的GATA3和起沉默作用的MBD2。因此，染色质的结构和组成就成为重要的调节原则，虽然TH细胞如何发展出基因激活或沉默状态还是一个饱受争议的问题。
在IL-4位点已经发现了许多重要的调节性顺式元件。在IL-4IL-13之间的保守非编码序列CNS1已经从转入人TH2细胞因子基因群的转基因小鼠体内敲除，当然小鼠自身的序列也已敲除。两种情况都导致了小鼠IL-4表达水平的降低。IL-4基因3'端的超敏位点，即V/VA也被敲除，导致T细胞和被大细胞的IL-4表达缺陷。相反，光敲除CNS1只扰乱T细胞表达IL-4。所以，单位点的染色质组成可能是细胞类型特异性的。CNS1所包含的元件和IL-4第二内含子似乎足以保证组织特异性的、染色质依赖性的、GATA3依赖性的基因诱导。IL-4基因3'端位点可能在促进TH2细胞特异性活性中的作用同样是多余的。在CNS1和IL-4第二内含子中均检测到MBD2的结合。
GATA3诱导IL-4基因染色质结构的变化，这在以前被认为是与TH2细胞特异性表达有关的。除了改变染色质结构之外，GATA3还从基因上定位于TH2细胞IL-4位点获得的组蛋白乙酰化选择性模式的上游。同时，GATA3似乎能够通过取代MBD2影响IL-4位点的染色质结构。这似乎发生在转录诱导期间去甲基化之前。随后在分化时，TH2细胞内的IL-4位点似乎发生了进一步的去甲基化。虽然这似乎并不是GATA3介导的近似反应。
上述GATA3的作用使我们联想到GATA4和HNF3β（一种在肝脏分化中对目的基因解压缩的转录因子）。GATA3在诱导IL-4基因表达中的重要作用与它作为IL-4增强子保守转录因子和近端IL-5增强子反式作用子的作用正相反。除了缺乏GATA3作为IL-4基因经典反式作用子的证据之外，另有证据表明T-bet可能同样也会改变IFN-γ编码基因上压缩的染色质结构，而不是激活该基因近端增强子。T-bet的优势负结构能够抑制初始T细胞成为TH1细胞，但是对于完全分化了的TH1细胞的IFN-γ产生几乎没有影响。这表明T-bet可能不是IFN-γ增强子的经典转录因子。另有一个发现也说明了T-bet在CD8+T细胞的IFN-γ表达中没有什么重要作用。这一发现也暗示基因表达能力的诱导者可能和保持这种能力以及介导基因急性转录的因子不同。
往事的记忆
DNA甲基化似乎在IL-4和IFN-γ编码位点的调节上有多种效果。Dnmt1敲除小鼠的T细胞能产生大量的效应细胞因子。DNA甲基化可能在TH细胞分化的早期起着重要作用，直接抑制结合或者作为基因沉默复合体的架子。IL-4位点的染色质重塑和转录激活似乎促进了该基因的去甲基化。IFN-γ位点的情况也是一样。这些数据暗示在基因表达中甲基化介导的抑制能和甲基化重塑自身区分开来。
去甲基化似乎和位点上的转录产物成熟相关的。去甲基化究竟是引起了转录产物的增加还是该状态下的修饰，目前还多有争论。甲基的程序化消除，如干扰甲基化的保持，可能仅仅是淋巴细胞中标志位点活性的一个简便方法。IFN-γ和IL-4编码基因活性的遗传能力最终决定分化成为TH1细胞或TH2细胞，它可能与CpG甲基化的丢失有关。事实上，T-bet和HLX结合后介导的IFN-γ编码基因转录成熟似乎进一步出现去甲基化。相反，IFN-γ编码位点的去甲基化似乎主要与分化阶段有关，其中负优势结构的T-bet不再拮抗IFN-γ编码基因的转录和染色质重塑。仍不确定在细胞因子位点去甲基化的过程中什么因素起最主要的作用。
现有的研究成果
我们在关于TH1细胞和TH2细胞分型的图中又加入了许多新的因素。从很大程度上说，在TH细胞激活期间与基因选择性激活或抑制有关的细胞因子基因的转录和外基因变化和一般器官或细胞特异性因素控制的过程相同。以前关于是指令性还是选择性模型的争论现在可以平息了，因为TH2细胞的发育中两种过程都被证明是有效的。图1中的初步模型现在已经有了进一步的修改，要包括更多的控制因素。图8代表了TH1细胞和TH2细胞发育的更新模型，其中包括了许多最近发现的转录和信号信息。
在TH1细胞发育的问题上，我们还是要强调先天免疫系统的重要作用，这一点最初是在1993年提出来的。但我们现在认识到IL-12和IFN-γ对TH1反应都提供了重要信号。从病原体激活的NK细胞分离出来的IFN-γ能够在T细胞通过STAT1信号通路初步激活的时候强烈地促进T-bet的表达，而且在早期TH1细胞的定型过程中 T-bet的表达提高可通过重塑IFN-γ位点或促使IL-12受体表达。从病原体激活的巨嗜细胞或适度激活的DC细胞分离出来的IL-12能够使T细胞扩大IFN-γ的产生和促使IL-18受体表达（开启IFN-γ诱导产生的替代通路）来起到作用。尚未解决的问题还有TH1细胞启动早期IL27和TCCR的作用机制；T-bet的表达是否象GATA3那样存在转录自激活以及IL-23在病原体介导抗自身免疫反应中的作用。总之，TH1反应首先是由病原体激活先天免疫系统后分离的活化信号驱动的，而且只有这些信号的存在才能保持强烈的TH1反应。从这一角度说，只要去除了致病原，其信号驱动的IFN-γ高水平表达及其潜在的危险后果就结束了。
对于TH2细胞发育而言，仍然不清楚是否有活化先天免疫信号驱动这一过程。虽然一些可能的来源，如NKT细胞和嗜碱性粒细胞曾被考虑过，但这似乎并不是必需的。可能先天免疫系统激活的缺失移去了TH2细胞发育中IFN-γ和IL-12的抑制作用，同时允许IL-4和GATA3对TH2细胞发育的正反馈作用。由于某些细胞向TH2方向发展与STAT6无关，可能一些替代信号如DC细胞表达的IL-6（IFN-β2）或B7H能够触发IL-4的起始产生。但是，这些替代性的刺激还没有能够证实。重要的是，GATA3转录自身似乎与GATA3蛋白有关，在细胞水平提供了一个保持TH2方向的内在信号。TH2方向确定以后，GATA3影响数个下游基因。不远的将来我们可能就能对这些效应是如何发生的有一个更加清楚的认识。
结论
人们期望体外TH细胞分化的研究能继续揭示细胞如何产生不同命运的问题。体外系统提供了一个可靠的环境来促进分化以及分析发育基因和基因表达的生化基础。但是，我们仍然应该注意这些TH细胞亚群需要不同类型的效应机制对抗病原体提供保护作用。还需要进一步的研究来分析体内TH1细胞和TH2细胞的信号转导。这些研究的首要内容已经以细胞因子-报告者-基因敲除小鼠的形式报告出来了，其中细胞因子基因未被扰乱。体外分析已经提供了细胞系定向中有关信号和因素的一些情况，我们可能很快就会更多的了解整个病理过程--病原体反应的每一步都在什么时候、什么地点发生的以及APCsT细胞从何处得到命令或选择信号。
图1 TH细胞分化的起始模型。一个未被提呈抗原的TH细胞前体在IL-12或IL-4的分别影响下可成为TH1细胞或TH2细胞。TH1细胞表达T-bet并分泌IFN-γ。TH2细胞表达GATA3并IL-4。
图2 诱导IL-4表达的途径。初始TH细胞受到IL-4和抗原刺激后，通过TCR上调GATA3的表达。GATA3诱导IL-4位点的结构变化，这是完全分化的TH2细胞的特征。试验证据表明GATA3在IL-4急性表达中并不起主要作用。反之，TCR传导的信号引起了IL-4的迅速表达。这一效应的介导包括特异性（如c-MAF）和非特异性（如NFAT、AP1）的转录因子。NFAT即活性T细胞核因子。
图3 诱导IFN-γ表达的途径。初始TH细胞在TH1细胞诱导环境下活化，在TCR参与下接触IFN-γ的信号通路，引起STAT1的活化。STAT1诱导T-bet表达，T-bet再作用于这一模型诱导抑制的IFN-γ位点的重塑以及IL-12Rβ2表达。然后表达了IL-12和IL-18受体的TH1细胞有至少两条通路可引起IFN-γ的急性表达--TCR信号通路和包括IL-12和IL-18的细胞因子信号通路。TCR诱导的IFN-γ转录可以用药物和细胞因子诱导的转录分开--前者对环孢素A很敏感，而后者是抵抗环孢素A的。每条信号通路都有不同的核因子介导。
图4 TH2细胞发育的旁路途径--在GATA3转录水平的整合。体内及体外均观察到TH2细胞可以在没有STAT6的条件下发育，表明对GATA3表达的诱导有替代途径。由于GATA3表达可通过转录自活化产生正反馈，CD28和其它可能的受体通过NF-B产生的信号可以达到GATA3自活化和TH2细胞生成的阈值。强烈的共刺激（在没有IL-12、IFN-γ或LFA1抑制的条件下）可能提供TH2细胞发育的非STAT6途径。
图5 细胞因子在分化中的作用模型。A.正选择。T细胞活化后诱导了T-bet和GATA3的表达，T细胞分化。进一步的分化更加促进分化，包括生长因子信号的选择性反应。IL-12能够促进表达了IL-12Rβ2亚基的细胞生长，反之IL-4促进表达了GATA3的细胞生长。B.负选择。细胞相互竞争生长因子信号转导，IL-12抑制GATA3而IL-4抑制T-bet。TGF-β则两者均抑制。细胞因子的这些指令效应有助于稳定分化模式。
图6 IL-4基因的有序抑制模型。初始T细胞中的IL-4基因位点被连接甲基化DNA（MBD2）到抑制性染色质（NURD）的分子有效抑制。MBD2和NURD共同构成MeCP1复合体。抑制作用位点可能与重要的顺式作用元件重合，例如IL-4-IL-13基因间区域（CNS1），IL-4的第二个内含子和3'增强子（CNS2）。位点激活有一个过程。首先GATA3介导MBD2替换，引起染色质变化如组氨酸乙酰化同时伴随着对IL-4转录的诱导。此后沿着细胞因子基因就发生了如CpG去甲基等外接表位变化。CNS：保守非编码序列。
图7 TH1细胞诱导成熟阶段模型。设想TH1细胞发育的内部调节是由T-bet触发的。T-bet诱导了IFN-γ位点的重塑以及IL-12Rβ2表达。然后T-bet诱导HLX表达，与T-bet共同作用介导IFN-γ基因的高水平转录。接着IFN-γ基因去甲基化，此时其转录能力或许已不再严格依赖T-bet。这就可以被认为是分化效应细胞的记忆。推测最初的细胞分化发生在淋巴结里，而后几个阶段则发生在炎症部位。胞外信号是由IFN-γ提供的，诱导T-bet表达和IL-12信号途径，从而帮助TH1细胞分化并增强IFN-γ基因的转录。
图8 病原体、先天免疫系统以及TH细胞发育之间的关系。A. TH1细胞发育是由先天免疫反应信号扩增的。第一步是IFN-γ作用与STAT1，与TCR信号一起显著升高了初始T细胞内T-bet的表达。这导致了IFN-γ编码基因结构改变到激活状态，引起IL-12Rβ2表达。下一步，IL-12信号通过两条途径促使TH1细胞扩增。IL-12直接增加IFN-γ生成和IL-18受体表达，同时开启了IFN-γ产生的替代通路--可能是在炎症因子产生的时候。B. TH2细胞的发育是在外源IL-4反应或先天免疫信号抑制缺失的情况下发生的。在初始T细胞中，GATA3的基础表达很低，但足够维持低水平的IL-4表达，如果不受到抑制的话就会导致TH2细胞发育的级联反应。而且，CD28正调节和ICOS信号以及LFA1的抑制可能引起GATA3表达。所以，DC细胞可以通过表达CD80/CD86、PD1和ICAM1影响TH2细胞定型。
