白細(xì)胞介素18與特應(yīng)性皮炎的研究進(jìn)展

陳保疆(綜述)，張玉環(huán)(審校)

(1.天津市泰達(dá)醫(yī)院皮膚科，天津300457;2.天津市中醫(yī)藥研究院，天津300120)

特應(yīng)性皮炎(atopic dermatitis，AD)又稱異位性皮炎、遺傳過(guò)敏性濕疹，反復(fù)發(fā)作，伴有顯著瘙癢，是一種常見的難治性皮膚病。白細(xì)胞介素18(interleukin-18，IL-18)為近幾年發(fā)現(xiàn)的一種新的IL因子，可與許多細(xì)胞因子相互作用，參與體內(nèi)多種免疫反應(yīng)，IL-18在AD的發(fā)病及治療中起非常重要的作用。現(xiàn)就IL-18的研究及其與AD的關(guān)系進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 IL-18研究概述

1995年Okamura等［1］首次從相繼被熱滅活痤瘡丙酸桿菌感染和脂多糖誘發(fā)的中毒性休克小鼠肝臟提取液中獲得了一種由應(yīng)激誘生的蛋白，隨著該蛋白質(zhì)的研究逐步深入，該因子被命名為IL-18。

人類IL-18基因位于11q22.2～22.3染色體上，IL-18由157個(gè)氨基酸組成，目前的研究已發(fā)現(xiàn)，IL-18主要由活化的單核-巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，屬于單核因子，但是在其他組織中，也有廣泛表達(dá)。但其后的研究表明，胰腺、腎臟、骨胳肌、肝臟、肺、皮膚的角質(zhì)形成細(xì)胞、骨的成骨細(xì)胞、小腸的上皮細(xì)胞、軟骨細(xì)胞等非免疫系統(tǒng)的各種組織和細(xì)胞都可產(chǎn)生［2］。

IL-18的生物學(xué)活性主要包括:促進(jìn)T細(xì)胞的增殖與分化，IL-18對(duì)T細(xì)胞增殖有重要作用，可明顯地刺激用CD3單克隆抗體活化的人T細(xì)胞增殖，IL-18促進(jìn)細(xì)胞的增殖效應(yīng)是通過(guò)一種IL-2依賴途徑進(jìn)行的［3］。IL-18和 IL-12協(xié)同可誘導(dǎo)具抗 CD3的T細(xì)胞向輔助T細(xì)胞(T helper cell，Th)1分化，IL-18與IL-12聯(lián)合也可顯著誘導(dǎo)T細(xì)胞中Th2類細(xì)胞因子產(chǎn)生。有學(xué)者等提出，IL-18是唯一在不同免疫背景下參與調(diào)節(jié)Th1和Th2免疫反應(yīng)的細(xì)胞因子［4］。刺激 Th1細(xì)胞表達(dá)Fas，其與配體結(jié)合，誘導(dǎo)靶細(xì)胞的凋亡誘導(dǎo)死亡因子(Fas ligand，F(xiàn)asL)介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用，IL-18能增強(qiáng) Th1功能性 FasL的表達(dá)，選擇性地增強(qiáng)FasL介導(dǎo)的 Th1的細(xì)胞毒作用［5］。IL-18促進(jìn)自然殺傷(natural killer，NK)細(xì)胞增殖，誘導(dǎo) NK細(xì)胞產(chǎn)生干擾素 γ(interferon-γ，IFN-γ)，增強(qiáng) NK 細(xì)胞的細(xì)胞毒作用及殺傷活性，并且與其他細(xì)胞因子協(xié)同作用［6］。聯(lián)合應(yīng)用IL-18和IL-12可以使CD40抗體活化的B細(xì)胞表達(dá)IFN-γ，不抑制B細(xì)胞的增殖，但可抑制IgE和IgG的生成，IL-18還能調(diào)節(jié)B細(xì)胞免疫球蛋白的分泌，抑制活化的B細(xì)胞產(chǎn)生IgE［7］。

2 IL-18與AD

2.1 AD患者血清 IL-18水平 Ando等［8］對(duì)370例在日本城市中居住9～10年的學(xué)齡兒童血清IL-12、IL-18和IgE進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)根據(jù)世界兒童哮喘和過(guò)敏原研究機(jī)構(gòu)(ISAAC)協(xié)議，采用問(wèn)卷調(diào)查方式對(duì)過(guò)敏癥狀進(jìn)行評(píng)估。IL-18在哮喘、過(guò)敏性鼻炎或AD的患兒較沒(méi)有過(guò)敏癥狀兒童血清中顯著升高，且這種情況與血清IgE水平高低沒(méi)有關(guān)聯(lián)。表明IL-18是以非依賴性IgE的方式誘導(dǎo)AD的發(fā)生。IL-18可能成為對(duì)于這些過(guò)敏性疾病有用的生物學(xué)標(biāo)記。

研究發(fā)現(xiàn)80%的AD患者血清IgE高于健康人，被稱為外源性AD;患者的血清IgE的水平未見升高，被稱為內(nèi)源性AD［9］。有些研究，顯示了血清總IgE和IL-18存在一定關(guān)系，有人對(duì) AD血清總 IgE、IL-18、IL-12和 IFN-γ進(jìn)行檢測(cè)，并采用了 Scoring Atopic Dermatitis(SCORAD)指數(shù)對(duì)患者臨床癥狀嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)分。結(jié)果表明，IL-18的血清水平與AD的臨床嚴(yán)重程度相關(guān)，臨床可以作為AD患者一個(gè)敏感的參數(shù)，進(jìn)而可能在疾病診斷及后續(xù)的疾病治療中發(fā)揮重要作用［10］。也有學(xué)者認(rèn)為，盡管IL-18與AD嚴(yán)重程度之間存在著密切的相關(guān)性，其作為以后臨床常規(guī)檢測(cè)仍需要進(jìn)行更多的研究［11］。

2.2 AD患者皮膚角質(zhì)層IL-18表達(dá) 有學(xué)者對(duì)95例AD患者和40例健康對(duì)照組皮膚角質(zhì)層IL-18進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果AD皮損處角質(zhì)層IL-18水平顯著高于健康對(duì)照組，除與臨床嚴(yán)重程度評(píng)分SCORAD有相關(guān)性外，還與血清IL-18、IgE、乳酸脫氫酶、趨化因子、嗜酸粒細(xì)胞、經(jīng)表皮流失水分均有相關(guān)性。血清IgE＜1500 U/mL的AD患者，皮損種植金黃色葡萄球菌患者IL-18升高，表明表皮IL-18的產(chǎn)生與AD嚴(yán)重程度有關(guān)。金黃色葡菌球的聚集可促成IL-18的產(chǎn)生，尤其在血清 IgE相對(duì)低 AD患者更為明顯［12］。

2.3 AD患者IL-18基因多態(tài)性 在基因多態(tài)性方面，Kim等［13］為了研究IL-18基因單核苷酸多態(tài)性(single-nucleotide polymorphism，SNP)和單倍型的聯(lián)系，將646例AD患者和474例健康對(duì)照組IL-18基因分為3種基因多態(tài)性，顯示IL-18基因的rs795467 SNP和單倍型T-T-C與AD明顯相關(guān)尤其外源性AD與對(duì)照組之間，AD患者IL-18濃度明顯高于對(duì)照組，與rs795467基因多態(tài)性無(wú)相關(guān)性。沒(méi)有發(fā)現(xiàn)血清IL-18水平和AD癥狀評(píng)分的相關(guān)性，IL-18基因SNP和單倍型T-T-C與過(guò)敏性的AD而不是非過(guò)敏性的內(nèi)源性AD密切相關(guān)，研究支持IL-18上調(diào)IgE的假說(shuō)。Novak等［14］研究證實(shí)IL-18基因SNPs主要通過(guò)導(dǎo)致IL-18合成功能失調(diào)影響AD疾病的發(fā)展。

此外，Narbutt等［15］研究發(fā)現(xiàn)，AD 患者血清IL-18水平與年齡有關(guān)，將40例AD患者和50例健康對(duì)照組根據(jù)年齡分為＞10歲和＜10歲兩組，檢測(cè)血清IL-18，＜10歲組患者IL-18水平顯著高于對(duì)照組，而＞10歲組患者與對(duì)照組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，IL-18基因缺失的AD動(dòng)物模型小鼠，逃避了AD的發(fā)生，顯示AD發(fā)病依賴IL-18［16］。

3 IL-18在AD中的作用及機(jī)制

3.1 IL-18與金黃色葡萄球菌感染 AD患者的皮膚極易被微生物感染，尤其是金黃色葡萄球菌，在皮損處的定植率非常高，其外毒素是表皮炎癥加重的關(guān)鍵因素，免疫失衡和IL-18在AD皮膚炎癥中扮演重要角色。在AD患者體內(nèi)，葡萄球菌超抗原可以迅速誘導(dǎo)IL-18的表達(dá)，體外實(shí)驗(yàn)則發(fā)現(xiàn)葡萄球菌腸毒素(staphylococcal enterotoxins，SE)可以誘導(dǎo)粒細(xì)胞表達(dá)IL-18［17］。有研究顯示，IL-18分泌的增加使AD患者免疫的異常狀態(tài)得到進(jìn)一步的增加，從而導(dǎo)致炎癥的不斷產(chǎn)生［18］。為進(jìn)一步了解金黃色葡萄球菌對(duì)AD 患者 IL-18的影響，Matsui等［19］研究發(fā)現(xiàn)，在金黃色葡萄球菌聚糖膠體溶液誘導(dǎo)的IL-18的產(chǎn)生條件下，導(dǎo)致CD4+T產(chǎn)生 Th2細(xì)胞因子IL-4，影響AD的發(fā)生。

3.2 IL-18與Th1/Th2細(xì)胞的失衡 Th1/Th2細(xì)胞的失衡是AD發(fā)病的基礎(chǔ)。其細(xì)胞因子表達(dá)是雙相模式，急性皮損主要由Th2型細(xì)胞所致，慢性炎性反應(yīng)則主要由Th1型細(xì)胞所致。Th1型細(xì)胞因子有IFN-γ、IL-2、IL-18、TNF-α，而 Th2 型因子有 IL-4、IL-5、IL-10、IL-13。最近 IL-18在 AD中的作用不斷被發(fā)現(xiàn)，IL-18誘導(dǎo)初始T細(xì)胞發(fā)展成為Th2細(xì)胞，同時(shí)，IL-18可使 NK、肥大細(xì)胞、嗜堿粒細(xì)胞產(chǎn)生IL-13、IL-4。因此，IL-18 可以增強(qiáng)固有免疫［20］。Th1細(xì)胞表達(dá) IL-18R，在抗原和 IL-2的刺激下產(chǎn)生IFN-γ，此外，IL-18也可增加IL-18R的產(chǎn)生。它們同時(shí)產(chǎn)生Th2細(xì)胞因子IL-9和IL-13，人Th1細(xì)胞在抗-CD3和IL-18作用下也可以產(chǎn)生IFN-γ和IL-13。以往研究證實(shí)內(nèi)源性AD患者Th1細(xì)胞在IL-18作用下通過(guò)產(chǎn)生Th1和Th2細(xì)胞因子，這種獨(dú)特的具備能夠產(chǎn)生Th1和Th2相關(guān)細(xì)胞因子潛力的Th1細(xì)胞，被命名為“超級(jí) Th1 細(xì)胞”(super Th1，sTh1)［21］。

3.3 IL-18與皮膚屏障作用 IL-18與AD患者皮膚屏障作用破壞有關(guān)，NC/Nga小鼠遺傳性的皮膚屏障作用降低，用于制作AD動(dòng)物模型。根據(jù)皮膚內(nèi)嗜酸細(xì)胞和肥大細(xì)胞計(jì)數(shù)，分為嚴(yán)重/緩和兩個(gè)組別。兩組小鼠血清IL-18均出現(xiàn)升高，而不是IgE，經(jīng)過(guò)去污劑和金黃色葡萄球菌A蛋白雙重刺激，皮膚屏障作用破壞，NC/Nga小鼠表皮很快表達(dá)Th1相關(guān)細(xì)胞因子，包括CXC趨化因子受體3(chemokine C-X-C motif receptor，CXCR)和CC趨化因子受體5(chemotactic cytokines receptor，CCR)配體，sTh1細(xì)胞能夠同時(shí)產(chǎn)生Th1(IFN-γ)和Th2(IL-13)細(xì)胞因子，誘導(dǎo)sTh1需要IL-18的刺激。阻斷IL-18可阻止AD的發(fā)展，IL-3阻斷可部分阻止AD發(fā)展，提示IL-18可通過(guò)誘導(dǎo)sTh1細(xì)胞產(chǎn)生IL-3，在AD發(fā)展中起作用［22］。

3.4 IL-18與角質(zhì)形成細(xì)胞 Wittmann等［23］闡釋了IL-18對(duì)角質(zhì)形成細(xì)胞作用，人類原始的角質(zhì)形成細(xì)胞表達(dá)IL-18α對(duì)IL-18的反應(yīng)已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。分別從AD和銀屑病患者皮膚分離新鮮角質(zhì)形成細(xì)胞，與對(duì)照組比較IL-18α明顯高表達(dá)，在IFN-γ和TNF刺激下IL-18α明顯上調(diào)，IL-4導(dǎo)致IL-18α的下調(diào)。IL-18誘導(dǎo)銀屑病患者和正常人角質(zhì)形成細(xì)胞產(chǎn)生CXCL/IP-10(interferon inducible protein，IP)，此外，在 IFN-γ刺激下，IL-18可上調(diào)主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ的表達(dá)。在IL-18誘導(dǎo)主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ表達(dá)的角質(zhì)形成細(xì)胞共同培養(yǎng)T細(xì)胞產(chǎn)生大量的IFN-γ。IL-18對(duì)角質(zhì)形成細(xì)胞功能性地上調(diào)主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ且產(chǎn)生CXCL10/IP-10細(xì)胞因子，說(shuō)明了IL-18在表皮層炎癥中的重要作用。

3.5 IL-18與AD其他作用及機(jī)制 IL-18對(duì)AD患者核因子κB和Fas有一定的聯(lián)系。有學(xué)者研究表明IL-18可以使IFN-γ誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞CXCL9，CXCL10和CXCL11的產(chǎn)生。IL-18的這些作用促進(jìn)Th1細(xì)胞潛入炎癥皮損部位，加重炎性反應(yīng)。IL-18在這類皮損中扮演了前炎性細(xì)胞因子的作用，同時(shí)也是一個(gè)潛在的治療靶點(diǎn)［24］。Sohn等［25］研究表明，嚴(yán)重AD患者血清IL-18和可溶性FasL顯著高于對(duì)照組，說(shuō)明IL-18可以直接增強(qiáng)FasL介導(dǎo)的Th1細(xì)胞毒效應(yīng)。

4 IL-18與AD治療

自從發(fā)現(xiàn)細(xì)胞因子在炎癥過(guò)程中的重要作用后，以細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)作為靶向代表了一種很有前途的治療方法。AD作為T細(xì)胞介導(dǎo)的過(guò)敏性炎癥性皮膚病，臨床缺乏特異性治療手段，細(xì)胞因子療法已經(jīng)開始試驗(yàn)性的治療。IL-18作為前炎性細(xì)胞因子可以有效緩解NC/Nga鼠AD模型的皮損癥狀，并減少外周血IgE水平，因此通過(guò)補(bǔ)充Th1型細(xì)胞因子達(dá)到糾正Th1/Th2失衡是AD治療的有效手段［26］。

IL-18雖然已證實(shí)是AD發(fā)病的前炎性因子，但I(xiàn)L-18細(xì)胞因子治療尚不能取代AD的傳統(tǒng)治療，但隨著研究的進(jìn)一步深入，細(xì)胞因子在AD治療中仍存在光明的應(yīng)用前景［27］。

5 展望

IL-18作為一種多效細(xì)胞因子，可以通過(guò)多個(gè)途徑作用于AD的發(fā)生、發(fā)展，但AD的皮膚炎癥形成是復(fù)雜的，多種因素可能同時(shí)存在，相互影響，各種炎性細(xì)胞及炎性介質(zhì)參與了AD的發(fā)展。IL-18在AD中的研究還剛起步，其在AD中作用及詳細(xì)機(jī)制還有待于進(jìn)一步的研究和探討。近年來(lái)出現(xiàn)的以IL-18為靶點(diǎn)或效應(yīng)劑治療AD是一種非常有益的探索，雖然這些研究大多還停留在實(shí)驗(yàn)階段，但隨著研究的深入，IL-18可望成為治療AD的新手段［28］。

［1］Okamura H，Tsutsi H，Komatsu T，et al.Cloning of a new cytokine that induces IFN-gamma production by T cells［J］.Nature，1995，378(6552):88-91.

［2］Srivastava S，Salim N，Robertson MJ.Interleukin-18:biology and role in the immunotherapy of cancer［J］.Curr Med Chem，2010，17(29):3353-3357.

［3］Hata H，Yoshimoto T，Hayashi N，et al.IL-18 together with anti-CD3 antibody induces human Th1 cells to produce Th1-and Th2-cytokines and IL-8［J］.Int Immunol，2004，16(12):1733-1739.

［4］Nakanishi K，Yoshimoto T，Tsutsui H，et al.Interleukin-18 is a unique cytokine that stimulates both Th1 and Th2 responses depending on its cytokine milieu［J］.Cytokine Growth Factor Rev，2001，12(1):53-72.

［5］Budak F，Uzaslan EK，Cangür S，et al.Increased pleural soluble fas ligand(sFasL)levels in tuberculosis pleurisy and its relation with T-helper type 1 cytokines［J］.Lung，2008，186(5):337-343.

［6］Huang Y，Lei Y，Zhang H.Role of interleukin-18 in human natural killer cell is associated with interleukin-2［J］.Mol Immunol，2010，47(16):2604-2610.

［7］Wollenberg A，Klein E.Current aspects of innate and adaptive immunity in atopic dermatitis［J］.Clin Rev Allergy Immunol，2007，33(1):35-44.

［8］Ando M，Shima M.Serum interleukins 12 and 18 and immunoglobulin E concentrations and allergic symptoms in Japanese schoolchildren［J］.J Investig Allergol Clin Immunol，2007，17(1):14-19.

［9］Tokura Y.Extrinsic and intrinsic types of atopic dermatitis［J］.J Dermatol Sci，2010，58(1):1-7.

［10］Hon KL，Leung TF，Ma KC，et al.Serum concentration of IL-18 correlates with disease extent in young children with atopic dermatitis［J］.Pediatr Dermatol，2004，21(6):619-622.

［11］Park S，Youn YH.Clinical significance of serum interleukin-18 concentration in the patients with atopic dermatitis［J］.Korean J Lab Med，2007，27(2):128-132.

［12］Inoue Y，Aihara M，Kirino M，et al.Interleukin-18 is elevated in the horny layer in atopic dermatitis patients and associated with Staphylococcus aureus colonisation［J］.Br J Dermatol，2011，164(3):560-567.

［13］Kim E，Lee JE，Namkung JH，et al.Association of the single-nucleotide polymorphism and haplotype of the interleukin 18 gene with atopic dermatitis in Koreans［J］.Clin Exp Allergy，2007，37(6):865-871.

［14］Novak N，Kruse S，Potreck J，et al.Single nucleotide polymorphisms of the IL18 gene are associated with atopic eczema［J］.J Allergy Clin Immunol，2005，115(4):828-833.

［15］Narbutt J，Lesiak A，Sysa-Jedrzeiowska A，et al.The imbalance in serum concentration of Th-1-and Th-2-derived chemokines as one of the factors involved in pathogenesis of atopic dermatitis［J］.Mediators Inflamm，2009，22(26):219-241.

［16］Tsutsui H，Yoshimoto T，Hayashi N，et al.Induction of allergic inflammation by interleukin-18 in experimental animal models［J］.Immunol Rev，2004，202(2):115-138.

［17］Ikezawa Z，Komori J，Ikezawa Y，et al.A Role of staphyococcus aureus，interleukin-18，nerve growth factor and semaphorin 3A，an axon guidance molecule，in pathogenesis and treatment of atopic dermatitis［J］.Allergy Asthma Immunol Res，2010，2(4):235-246.

［18］Orfali RL，Sato MN，Takaoka R，et al.Atopic dermatitis in adults:evaluation of peripheral blood mononuclear cells proliferation response to staphylococcus aureus enterotoxins A and B and analysis of interleukin-18 secretion［J］.Exp Dermatol，2009，18(7):628-633.

［19］Matsui K，Wirotesangthong M，Nishikawa A.Peptidoglycan from Staphylococcus aureus induces IL-4 production from murine spleen cells via an IL-18-dependent mechanism［J］.Int Arch Allergy Immunol，2008，146(3):262-266.

［20］Nakanishi K，Yoshimoto T，Tsutsui H，et al.Interleukin-18 is a unique cytokine that stimulates both Th1 and Th2 responses depending on its cytokine milieu［J］.Cytokine Growth Factor Rev，2001，12(1):53-72.

［21］Nakanishi K，Tsutsui H，Yoshimoto T.Importance of IL-18-induced super Th1 cells for the development of allergic inflammation［J］.Allergol Int，2010，59(2):137-141.

［22］Terada M，Tsutsui H，Imai Y，et al.Contribution of IL-18 to atopicdermatitis-like skin inflammation induced by Staphylococcus aureus product in mice［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2006，103(23):8816-8821.

［23］Wittmann M，Purwar R，Hartmann C，et al.Human keratinocytes respond to interleukin-18:implication for the course of chronic inflammatory skin diseases［J］.J Invest Dermatol，2005，124(6):1225-1233.

［24］Kanda N，Shimizu T，Tada Y，et al.IL-18 enhances IFN-gammainduced production of CXCL9，CXCL10，and CXCL11 in human keratinocytes［J］.Eur J Immunol，2007，37(2):338-350.

［25］Sohn MH，Lee KE，Kim KE.Interleukin-18 is associated with increased severity of atopic dermatitis in children［J］.Allergy Asthma Proc，2004，25(3):181-184.

［26］Habu Y，Seki S，Takayama E，et al.The mechanism of a defective IFN-gamma response to bacterial toxins in an atopic dermatitis model，NC/Nga mice，and the therapeutic effect of IFN-gamma，IL-12，or IL-18 on dermatitis［J］.J Immunol，2001，166(9):5439-5447.

［27］Higa S，Kotani M，Matsumoto M，et al.Administration of antiinterleukin 18 antibody fails to inhibit development of dermatitis in atopic dermatitis-model mice NC/Nga［J］.Br J Dermatol，2003，149(1):39-45.

［28］Numerof RP，Asadullah K.Cytokine and anti-cytokine therapies for psoriasis and atopic dermatitis［J］.Bio Drugs，2006，20(2):93-103.