白細(xì)胞介素18在重型肝炎機(jī)制中的研究進(jìn)展

閆婧雅，闞全程，余祖江，李 娟

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院感染科 河南鄭州 450052)

近年關(guān)于重型肝炎發(fā)病機(jī)制的研究頗多，其中“二次打擊學(xué)說”逐漸為人們接受，其中心機(jī)制“免疫反應(yīng)”逐漸被推廣。白細(xì)胞介素18(IL-18)，是具有廣泛的生物學(xué)活性的細(xì)胞因子，它在多種感染性疾病、免疫性疾病及炎癥中發(fā)揮作用［1］。IL-18及其誘導(dǎo)產(chǎn)生的細(xì)胞因子可能在重型肝炎發(fā)病機(jī)制中有著重要的作用。本文就IL-18在重型肝炎發(fā)病機(jī)制中的作用進(jìn)行簡單綜述，為重型肝炎的診斷及治療提供新的方法。

1 IL-18生物學(xué)特性

1.1 IL-18的產(chǎn)生 1995年Okamura等從腹腔注射痤瘡丙酸桿菌(P.acnes)和內(nèi)毒素(LPS)導(dǎo)致休克的小鼠肝臟中成功分離到IL-18。研究逐漸發(fā)現(xiàn)IL-18除了能誘導(dǎo)IFN-γ產(chǎn)生外，還有其他多種生物學(xué)功能，因此是一種可以替代傳統(tǒng)療法的新型治療劑和有效的免疫佐劑。IL-18可由多種細(xì)胞如Th細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞、活化的巨噬細(xì)胞、皮膚角質(zhì)細(xì)胞、成骨細(xì)胞等產(chǎn)生;在成人機(jī)體多種器官和組織中也都可檢測到IL-18 mRNA，如:肝、腎、脾、胰、肺、骨骼肌等［2，3］。IL-18具有廣泛而有效的免疫調(diào)節(jié)功能，在各種傳染病的防御中都是必須的。有研究表明IL-18在清除細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌、真菌、原核生物方面起著特別明顯的作用。同時(shí)IL-18通過細(xì)胞毒作用途徑在清除病毒過程中發(fā)揮部分作用［4，5］。

1.2 IL-18的生物學(xué)結(jié)構(gòu) 人類 IL-18基因位于11q22.2～q22.3染色體上，前體形式是由193個(gè)氨基酸殘基組成的一種缺乏信號(hào)肽、不具有生物學(xué)活性的多肽，其中含有一個(gè)36個(gè)氨基酸殘基的引導(dǎo)序列，經(jīng)IL-1β轉(zhuǎn)換酶作用后去除引導(dǎo)序列成為成熟的IL-18［6］。IL-18和IL-1可能來源于共同祖先，它們的結(jié)構(gòu)和加工酶相似，無生物學(xué)功能的IL-18前體需IL-1β轉(zhuǎn)換酶在ASP-X位置切割后才能產(chǎn)生IL-18的成熟形式。二者前體分子N端均無疏水信號(hào)肽序列，而代之以一段無功能的前導(dǎo)序列，它們的合成和分泌都需要IL-1β轉(zhuǎn)換酶特異的水解作用。盡管IL-18的氨基酸序列中含有4個(gè)半胱氨基酸殘基位點(diǎn)，但其分子結(jié)構(gòu)中并無二硫鍵存在，因此IL-18是以單體形式發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。

2 IL-18的作用機(jī)制

2.1 IL-18促進(jìn)Th1/Th2比值的失衡加劇 輔助性T淋巴細(xì)胞在免疫應(yīng)答中有著重要的作用，根據(jù)其分泌細(xì)胞因子的不同，可將其分為Th1和Th2兩個(gè)亞群［7］。Th1 亞群以分泌 IL-2、IL-12、INF-γ、TNF-β、IL-18等為特征，支持CTL的激活和增殖，主要參與吞噬細(xì)胞介導(dǎo)的抗感染免疫，以其為主的免疫應(yīng)答與炎癥和組織損傷有關(guān)。Th2亞群以分泌IL-4、IL-5、IL-10等為特征，支持B細(xì)胞的激活和增殖，主要促進(jìn)體液免疫反應(yīng)，具有抑制急慢性炎癥的作用，在免疫應(yīng)答中限制了伴隨Th1介導(dǎo)的保護(hù)性免疫引起的病理損傷。IL-18是一種能強(qiáng)烈誘生INF-γ的新型細(xì)胞因子，主要由活化的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，誘導(dǎo)Thl、NK、NKT細(xì)胞，同時(shí)還具有抗感染、介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞凋亡等多種生物學(xué)活性［8］。IL-18促進(jìn)Th1亞群分化，并促進(jìn)Th1細(xì)胞增殖和IL-2分泌，抑制活化T細(xì)胞產(chǎn)生IL-10。IL-18與IL-2聯(lián)合可促進(jìn)NK細(xì)胞的增殖和細(xì)胞毒活性。IL-18激活Th1細(xì)胞，具有免疫調(diào)節(jié)、抗病毒等生物學(xué)功能，可誘導(dǎo)免疫細(xì)胞產(chǎn)生大量INF-γ、TNF-α、Fas配體及穿孔素，引起肝細(xì)胞壞死和凋亡，還能增強(qiáng)自然殺傷細(xì)胞及CTL活性殺傷靶細(xì)胞活性。IL-18缺陷小鼠INF-γ產(chǎn)生缺陷，NK功能受損，Th1應(yīng)答明顯下降。研究表明IL-18可通過激發(fā)IFN-γ的表達(dá)與合成從而促進(jìn)輔助性T淋巴細(xì)胞向Th1細(xì)胞增殖，進(jìn)一步誘導(dǎo)分泌 IFN-γ、IL-2 等［9］，形成 IL-18 和 Th1 類細(xì)胞因子組成的細(xì)胞因子級(jí)聯(lián)反應(yīng)。

2.2 IL-18與IL-18BP調(diào)節(jié)免疫紊亂 白細(xì)胞介素18結(jié)合蛋白(IL-18BP)是目前發(fā)現(xiàn)的體內(nèi)存在的唯一能夠與IL-18以高親和力特異性結(jié)合并拮抗IL-18相關(guān)生物學(xué)功能的蛋白因子。IL-18BP基因在體內(nèi)多種組織和細(xì)胞中均有表達(dá)，人類IL-18BP基因至少有4種不同的亞型，IL-18BPa是其中表達(dá)最豐富的，與IL-18以1∶1高親和力結(jié)合(Ka=400pM)，抑制 IL-18的生物功能［10］。拮抗促炎因子對機(jī)體具有保護(hù)作用己在部分動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中得以證實(shí)［11］。正常體內(nèi)IL-18和IL-18BP兩者的分泌是相對穩(wěn)定的，使機(jī)體免疫反應(yīng)保持相對平衡狀態(tài)。IL-18BP能以高親合力與IL-18結(jié)合并抑制IL-18相關(guān)的生物學(xué)活性，抑制IFN-γ產(chǎn)生。IL-18/IL-18BP形成負(fù)反饋環(huán)路，調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫功能［12］。IL-18是公認(rèn)的誘導(dǎo)IFN-γ合成的最主要的介質(zhì)，體外實(shí)驗(yàn)觀察到IFN-γ可使IL-18BP表達(dá)明顯上調(diào)，而IL-18BP可抑制IL-18的生物學(xué)活性，因此，IFN-γ誘導(dǎo)IL-18BP表達(dá)可能是調(diào)控IL-18活性的負(fù)反饋機(jī)制［13］。IL-18和IL-18BP分泌紊亂，從而導(dǎo)致體內(nèi)免疫功能紊亂，引起肝臟不同程度的免疫損傷。

2.3 IL-18加重LPS誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng) LPS是腸道細(xì)菌產(chǎn)生的一種毒素，能誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞等炎性細(xì)胞活化，產(chǎn)生多種炎癥介質(zhì)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，使機(jī)體發(fā)生休克和多器官功能衰竭。LPS主要由肝臟枯否氏細(xì)胞清除，當(dāng)肝臟處于缺血狀態(tài)，枯否氏細(xì)胞功能下降，清除LPS能力降低。肝病越重，多有腸道膜屏障功能障礙、腸道細(xì)菌過度生長、局部和全身免疫防御功能減退［14］，側(cè)枝循環(huán)形成，導(dǎo)致不同程度的內(nèi)毒素血癥，LPS水平越高。LPS除直接作用外，更重要的是通過促進(jìn)體內(nèi)單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生高水平的細(xì)胞因子，加重肝損害。在肝病患者中，腸道粘膜屏障功能下降，通透性增加，腸道細(xì)菌產(chǎn)生的內(nèi)毒素大量進(jìn)入肝臟和血液循環(huán)，加重肝臟損傷，是急慢性肝炎、重癥肝炎、肝硬化的重要病理現(xiàn)象。

2.4 IL-18誘導(dǎo)Fas/FasL系統(tǒng)啟動(dòng)細(xì)胞凋亡 HBV感染時(shí)，受感染的肝細(xì)胞表達(dá)Fas，活化的CTL則表達(dá)Fas配體(FasL)，CTL-FasL和靶細(xì)胞表達(dá)的 Fas結(jié)合，通過級(jí)聯(lián)放大作用激活caspase-8、caspase-3從而引發(fā)靶肝細(xì)胞大量凋亡［15］，而凋亡發(fā)生過于迅速可能是暴發(fā)性肝炎的重要機(jī)制。Fas/FasL系統(tǒng)作用肝細(xì)胞凋亡中心，與眾多肝臟疾病的發(fā)生及發(fā)展相關(guān)［16］。IL-18過度表達(dá)引起Fas在肝減活體肝細(xì)胞損傷，在IL-18轉(zhuǎn)基因鼠中，肝細(xì)胞Fas和FasL共同表達(dá)，提示激活潛在的肝細(xì)胞旁分泌及自分泌凋亡機(jī)制［17］。IL-18可刺激有IL-18受體表達(dá)的淋巴細(xì)胞分泌INF-γ，從而刺激巨噬細(xì)胞，使其分泌TNF-α和表達(dá)膜表面，這又刺激Fas表達(dá)的巨噬細(xì)胞分泌大量IL-18，同時(shí)殺死包括肝細(xì)胞在內(nèi)的有Fas表達(dá)的細(xì)胞，在實(shí)驗(yàn)中抗鼠Fas抗體或抗INF-γ抗體可部分阻斷IL-18誘導(dǎo)的肝損害，提示在FasL與IL-18之間可能存在正反饋環(huán)，在許多肝損害中表現(xiàn)為強(qiáng)有力的促進(jìn)作用［18］。

3 IL-18在重型肝炎發(fā)病機(jī)制中的地位

3.1 IL-18在誘導(dǎo)動(dòng)物模型肝損傷中的作用 有研究［19，20］發(fā)現(xiàn)座瘡丙酸桿菌和LPS可引發(fā)小鼠的嚴(yán)重肝損傷，給予 LPS 后致炎因子 IL-18、IL-12、INF-γ、TNF-α、FasL等的mRNA和蛋白先后增多，且抗IL-18抗中和性抗體能抑制 INF-γ、TNF-α、FasLmRNA表達(dá)，阻止肝損傷，并使血清ALT和AST水平恢復(fù)正常，這說明IL-18作為它們的上游因子，在這一全身性炎癥反應(yīng)中起著核心作用。裸鼠注射脂多糖并不引起肝臟損傷，而痤瘡丙酸桿菌致敏的裸鼠注射脂多糖卻能完全引起嚴(yán)重的肝損傷、類似爆發(fā)性肝炎，使小鼠注射抗IL-18抗體則能完全阻止這種肝損害。這表明在內(nèi)毒素誘導(dǎo)的肝損害中IL-18具有重要的作用。Hennenberg等通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)肝損傷過程中，肝星狀細(xì)胞(HSC)發(fā)生表型轉(zhuǎn)變，活化HSC在肝損傷部位移行、增殖，IL-18抗體認(rèn)為是通過TNF-α和INF-γ等炎癥因子使 mHSC 生長受到抑制［21，22］。同時(shí)也有研究［23］發(fā)現(xiàn)IL-18和Caspase-1在大鼠肝衰竭模型中表達(dá)呈時(shí)間依賴性增高，而且二者的表達(dá)趨勢基本一致。由于Caspase-1是IL-18的活化酶，二者的同時(shí)增高提示IL-18在急性肝衰竭時(shí)可以被Caspase-1激活進(jìn)而發(fā)揮其細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)作用，因此可能進(jìn)一步放大了細(xì)胞炎癥因子級(jí)聯(lián)反應(yīng)，促進(jìn)了肝衰竭的發(fā)生。已知IL-18能通過IFN-γ誘導(dǎo)TNF-α表的達(dá)，形成1個(gè)由IL-18、IFN-γ和TNF-α組成的細(xì)胞因子級(jí)聯(lián)反應(yīng)，引起肝臟損傷。

3.2 IL-18在重型肝炎的臨床研究 IL-18主要通過肝臟代謝，并與膽汁同時(shí)排人腸道，重型肝炎患者肝臟處理、排泄能力急驟下降，炎性壞死物阻塞膽道引起排泄不暢繼而加重IL-18在體內(nèi)蓄積。Yumoto等［24］報(bào)道慢性重型肝炎患者中IL-18水平比急性肝炎、慢性肝炎、肝硬化及健康者的水平明顯升高。相對于亞急性暴發(fā)型肝炎、急性肝炎和健康志愿者，急性暴發(fā)型肝衰竭［25］患者血清中的 TNF-α、TNFR1 及 TNFR2 明顯升高，且TNFR1的水平在死亡患者更高。Th1/Th2比值的平衡是維持正常免疫功能的重要因素，在清除病毒和腫瘤，誘導(dǎo)免疫耐受等方面起著重要作用。在病毒性肝炎中，Th1可能通過清除病毒來促使疾病恢復(fù)，而Th2功能的增高則可能造成機(jī)體對肝炎病毒的耐受，致使疾病遷延不愈，Th1/Th2比例嚴(yán)重倒置很可能是導(dǎo)致重癥化的諸多免疫紊亂因素之一。IL-18可以上調(diào)CD8+T細(xì)胞和NK細(xì)胞功能性FasL的表達(dá)，加強(qiáng)FasL介導(dǎo)的細(xì)胞毒效應(yīng)，促進(jìn)有Fas表達(dá)的細(xì)胞凋亡［26］。有研究表明Fas/FasL的分布主要在各種炎性區(qū)域如碎屑性壞死、灶性壞死區(qū)等炎癥活動(dòng)廣泛的肝組織表達(dá)強(qiáng)度高，兩者均隨病變程度加重而表達(dá)顯著，臨床分型中有表達(dá)有急性肝炎＜慢性肝炎輕度＜慢性肝炎中度＜慢性肝炎重度＜慢性重型肝炎的趨勢。

IL-18BP的濃度與肝臟炎癥的進(jìn)展密切相關(guān)，IL-18BP在IL-18介導(dǎo)的炎癥疾病中發(fā)揮了重要的調(diào)控因子的作用，局部細(xì)胞因子濃度在肝臟炎癥形成過程中發(fā)揮重要的作用［28］。楊漢正等［29］研究發(fā)現(xiàn):慢性肝炎、肝硬化組織中均有不同程度的IL-18BP的表達(dá)，免疫組化陽性表達(dá)率分別為22.2%和36.4%，正常肝臟組織為0.4±0.5，幾乎沒有陽性表達(dá)。在IL-18BP陽性細(xì)胞數(shù)、細(xì)胞染色強(qiáng)度和陽性表達(dá)率等方面，肝硬化組織均較慢性肝炎組織高。其中1例為慢性重型肝炎患者，空泡變性的肝細(xì)胞質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)深棕黃色的染色。肝硬化患者血清IL-18、IL-18BP水平雖然都隨著病情加重而增高，但I(xiàn)L-18增高幅度明顯大于IL-18BP。血清中IL-8BP不足以中和IL-18，大量游離的IL-18激活Thl型免疫反應(yīng)引起嚴(yán)重的肝細(xì)胞損傷，同時(shí)誘導(dǎo)單核吞噬細(xì)胞分泌大量的 IFN-γ、IL-18、TNF-α 等 Thl型細(xì)胞因子，進(jìn)一步加重肝臟的炎癥反應(yīng)，促進(jìn)肝炎進(jìn)展。肝病末期IL-18BP可能不足以抑制嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)，如果IL-18/IL-18BP的分泌進(jìn)一步失調(diào)，肝硬化可能會(huì)發(fā)展為慢性重癥肝炎。

綜上所述，IL-18檢驗(yàn)及其產(chǎn)品雖然還沒有直接應(yīng)用于臨床，但越來越多的證據(jù)顯示IL-18在重型肝炎的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。IL-18促進(jìn)Th1亞群分化，打破Th1/Th2比值的平衡，使Th1/Th2比例嚴(yán)重倒置導(dǎo)致肝炎重癥化，同時(shí)IL-18能介導(dǎo)LPS對肝組織的損傷，加強(qiáng)Fasl誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，加重肝炎進(jìn)展。IL-18/IL-18BP的分泌失調(diào)，亦可加重肝臟損害，導(dǎo)致重型肝炎。lL-18具有廣泛的免疫調(diào)節(jié)功能，在重型肝炎發(fā)病機(jī)制中有著重要作用，在未來可以作為判斷肝炎重型發(fā)展傾向的新指標(biāo)。

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