白細(xì)胞介素-22與肝臟疾病關(guān)系的研究進(jìn)展

劉子榮，張雅敏（.天津醫(yī)科大學(xué)一中心臨床學(xué)院，天津 3009；.天津市第一中心醫(yī)院肝膽外科，天津 3009）

肝臟疾病是當(dāng)今嚴(yán)重威脅人類健康的一大類疾病，包括各種原因?qū)е碌母窝祝ㄈ缰拘?、酒精性、病毒性和自身免疫性）、肝纖維化和肝癌。白細(xì)胞介素-22（interleukin-22，IL-22）作為一種新興的CD4+Th細(xì)胞因子，表現(xiàn)為促炎和促進(jìn)組織修復(fù)的雙重效應(yīng)，在肝臟疾病中所起的作用已經(jīng)漸漸被人們所了解[1]。IL-22參與免疫系統(tǒng)介導(dǎo)的病理過(guò)程，以多樣化的角色參與疾病的發(fā)生和發(fā)展[2]。近年對(duì)于IL-22的研究為IL-22在肝病治療中的應(yīng)用研究奠定了基礎(chǔ)，IL-22將有望成為治療肝病藥物的新靶點(diǎn)。

1 IL-22的概述

1.1 IL-22的概念與作用機(jī)制

人IL-22屬于IL-10家族成員之一，是1999年由Dumoutier等[3]用IL-9刺激一株T淋巴瘤細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種炎性細(xì)胞因子，與IL-10有23%的同源性。IL-10細(xì)胞因子家族除了IL-10和IL-22外，還包括 IL-19、IL-20、IL-24和 IL-26。IL-22主要是由輔助T淋巴細(xì)胞17（Th17細(xì)胞）、Th22細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞（NK細(xì)胞）及淋巴組織等產(chǎn)生，通過(guò)與IL-22受體R1（IL-22R1）與IL-10受體2（IL-10R2）組成的異源受體復(fù)合物而發(fā)揮生物學(xué)功能。其中IL-10R2在各組織中廣泛表達(dá)，IL-22R1主要表達(dá)在肝臟、胰腺、皮膚、腎臟、小腸，而在T細(xì)胞、NK細(xì)胞和單核細(xì)胞中不表達(dá)。IL-22在多種細(xì)胞系（TK-10、SW48、MES13和PC12）中可誘導(dǎo)信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子1（STAT1）、STAT3和STAT5的活化。IL-22也可活化絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）的3條主要通路：細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）、c-jun N-末端激酶（JNK）以及蛋白激酶 p38 途徑[4-7]。

1.2 IL-22的生物學(xué)功能

IL-22的生物學(xué)功能多樣，它對(duì)于多種慢性炎性疾病和自身免疫性疾病的發(fā)生均具有調(diào)節(jié)作用。IL-22主要作用于皮膚、肝臟及腎臟，發(fā)揮固有免疫、損傷保護(hù)及促進(jìn)再生的作用[8]。在肝組織中，對(duì)于肝性疾病如非酒精性脂肪肝、酒精性肝病、T細(xì)胞介導(dǎo)的肝損傷、缺血/再灌注損傷（IRI）、肝部分切除術(shù)后、肝移植術(shù)后等，IL-22 都具有組織保護(hù)及修復(fù)功能，可抑制T細(xì)胞以及毒性物質(zhì)誘導(dǎo)的肝炎，并且可促進(jìn)肝細(xì)胞的再生[9-11]。

2 IL-22在肝臟疾病中的作用

2.1 IL-22與非酒精性脂肪肝

非酒精性脂肪肝是西方國(guó)家最常見(jiàn)的肝臟疾病之一，其發(fā)病率高達(dá)17%～33%。大量的研究發(fā)現(xiàn)，IL-22對(duì)肝臟脂肪變性具有保護(hù)作用。Pusl等[12]研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用油酸處理可以誘導(dǎo)IL-22 mRNA的表達(dá)增加4.8倍，用20 μmol/L的甘氨鵝脫氧膽酸處理1小時(shí)后也可以誘導(dǎo)IL-22 mRNA的表達(dá)增加10.7倍。龍民慧等[13]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)IL-22處理的載脂蛋白E（ApoE）基因敲除小鼠，小鼠血液中血脂水平、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶（AST）以及肝指數(shù)顯著降低，能夠減輕小鼠肝臟炎癥損傷的程度；同時(shí)，IL-22還能夠減輕肝臟的病變程度，并抑制肝纖維化的發(fā)展。Yang等[14]最近研究發(fā)現(xiàn)，IL-22對(duì)肝臟脂肪變性具有保護(hù)作用，并且該保護(hù)作用部分是通過(guò)下調(diào)脂肪生成相關(guān)基因和炎癥相關(guān)基因來(lái)實(shí)現(xiàn)的。重組的小鼠IL-22蛋白可以快速降低肝臟中脂肪生成相關(guān)基因的表達(dá)。高脂飲食的小鼠模型經(jīng)過(guò)注射IL-22蛋白，肝臟中的甘油三酯和膽固醇水平顯著下降，同時(shí)血清轉(zhuǎn)氨酶水平也相應(yīng)下降。另外，肝臟中負(fù)責(zé)炎癥反應(yīng)的有關(guān)基因的表達(dá)水平也有所降低。

2.2 IL-22與酒精性肝病

長(zhǎng)期飲酒是引起慢性肝病的一個(gè)主要原因之一，它可以導(dǎo)致一系列的肝功能紊亂，從單純性脂肪肝到酒精性肝炎、肝硬化以及肝細(xì)胞癌等嚴(yán)重的肝損傷[15-16]。研究證明，慢性酒精性肝病（ALD）的發(fā)病機(jī)制包括酒精性肝中毒、氧化應(yīng)激、細(xì)胞因子代謝異常、大量的炎性趨化因子產(chǎn)生等[17-20]。

IL-22可以改善肝臟的脂肪變性以及肝損傷，研究發(fā)現(xiàn)，IL-22可減輕長(zhǎng)期酒精灌注誘導(dǎo)的血清轉(zhuǎn)氨酶升高，降低總膽固醇及甘油三酯水平，在一定程度上減輕酒精性肝炎組織的病理學(xué)變化，其可能的機(jī)制是IL-22通過(guò)下調(diào)脂質(zhì)合成相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，抑制甘油三酯合成酶以及膽固醇代謝酶的表達(dá)，從而降低酒精誘導(dǎo)的血脂升高[21]。另一方面，IL-22還能誘導(dǎo)肝細(xì)胞抗凋亡蛋白包括（Bcl-2、Bcl-xL、Mcl-1等）以及抗氧化因子的表達(dá)，從而抑制酒精誘導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡，降低肝組織炎性因子腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的表達(dá)，減輕肝組織的氧化應(yīng)激[22-23]。

2.3 IL-22與T細(xì)胞介導(dǎo)的肝損傷

刀豆蛋白A（Con A）誘發(fā)的小鼠急性肝損傷是T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的肝損害模型之一，該模型的主要特點(diǎn)是發(fā)病迅速，能快速誘導(dǎo)臨床和組織學(xué)的肝炎，包括轉(zhuǎn)氨酶的升高，T細(xì)胞的浸潤(rùn)、壞死和凋亡。T細(xì)胞介導(dǎo)的肝炎通過(guò)激活CD4+T細(xì)胞引起相關(guān)的免疫細(xì)胞和細(xì)胞因子反應(yīng)以改善肝臟的損傷[24]。Brand等[25]研究表明，給小鼠注射 Con A后，IL-22蛋白的表達(dá)顯著增加，在1 ～ 9個(gè)小時(shí)內(nèi)達(dá)到高峰，并在24小時(shí)后逐漸恢復(fù)到基礎(chǔ)水平。IL-22通過(guò)與IL-22R1和IL-10R2兩條受體鏈結(jié)合，激活受體復(fù)合物介導(dǎo)的多重信號(hào)途徑，包括STAT3、STAT1、ERK、JNK、蛋白激酶p38、JNK等信號(hào)通路從而對(duì)肝臟起保護(hù)作用。而IL-22的中和抗體可以減少STAT3信號(hào)活化并且加重肝損傷，給予重組IL-22后可以減輕肝損傷的過(guò)程。研究認(rèn)為，IL-22通過(guò)活化STAT3信號(hào)來(lái)誘導(dǎo)抗凋亡基因和促分裂增生基因的表達(dá)上調(diào)，從而抑制肝細(xì)胞的凋亡，并促進(jìn)肝細(xì)胞的再生[26]。

2.4 IL-22與IRI

肝臟IRI是失血性休克、肝部分切除以及肝移植后的一個(gè)主要的并發(fā)癥。小鼠缺血性損傷后肝糖代謝紊亂，氧供應(yīng)不足，腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）大量消耗殆盡，再灌注之后促炎性細(xì)胞因子大量產(chǎn)生。有實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，IL-22R1在小鼠缺血/再灌注后6小時(shí)顯著表達(dá)，而此時(shí)IL-22的水平卻很低，大約在再灌注24小時(shí)后編碼IL-22的mRNA開(kāi)始顯著增加。給予IRI的小鼠注入重組IL-22蛋白后，IL-22與IL-22R1結(jié)合并與炎性趨化因子共同作用，降低血清轉(zhuǎn)氨酶水平，以及在一定程度上減輕缺血損傷的肝組織病理學(xué)變化，肝細(xì)胞逐漸恢復(fù)再生功能。另一方面，IL-22抗體雖對(duì)肝臟的IRI沒(méi)有顯著影響，但卻能促進(jìn)IL-22R1在肝臟中的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。因此，重組IL-22蛋白可能成為IRI后一個(gè)新穎的治療方案[27]。

2.5 IL-22與肝部分切除后

研究表明，肝部分切除術(shù)后，肝臟IL-22受體和血清IL-22水平顯著增加，而IL-22缺陷或給予IL-22抗體中和后可以降低肝細(xì)胞的再生增殖水平。進(jìn)一步的機(jī)制研究還發(fā)現(xiàn)，IL-22可以通過(guò)直接作用于肝細(xì)胞，激活肝細(xì)胞上的STAT3通路，上調(diào)STAT3下游的與細(xì)胞周期和增殖密切相關(guān)的蛋白表達(dá)如細(xì)胞周期蛋白（Cyclin D1），最終促進(jìn)肝臟的再生[28]。這表明，IL-22至少對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑的活化具有一定的作用。Radaeva等[23]研究發(fā)現(xiàn)，IL-22可以上調(diào)IL-6基因的表達(dá)，重組IL-22蛋白可以顯著增加肝臟和血液中IL-6的水平。另有研究發(fā)現(xiàn)，IL-22介導(dǎo)的肝部分切除后再生的機(jī)制可能與細(xì)胞轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-α（TGF-α）有關(guān)，并且對(duì)IL-22缺陷的小鼠行肝臟部分切除后TGF-α的表達(dá)明顯降低，但對(duì)IL-6表達(dá)水平幾乎沒(méi)有影響[29]。這些結(jié)果表明，IL-22對(duì)肝切除后肝臟的再生影響與IL-6和TGF-α密切相關(guān)。

2.6 IL-22與肝移植后肝再生

目前，IL-22對(duì)肝移植后再生的機(jī)制尚不是很明確。王小飛等[30]研究表明，IL-22的表達(dá)水平在肝移植急性排斥反應(yīng)發(fā)生時(shí)明顯上調(diào)，排斥組肝組織較耐受組肝組織中有持續(xù)性且程度嚴(yán)重的肝細(xì)胞損傷及再生發(fā)生，因此在一定程度上提示IL-22作為抑炎因子可能參與了肝移植后肝細(xì)胞損傷的保護(hù)、肝細(xì)胞再生的促進(jìn)和防止IRI等免疫調(diào)節(jié)的過(guò)程。同時(shí)STAT3的mRNA表達(dá)水平在急性排斥反應(yīng)中也相應(yīng)升高，且其升高的趨勢(shì)與IL-22變化趨勢(shì)相關(guān)，這提示IL-22在肝移植排斥反應(yīng)中可能通過(guò)STAT3通路來(lái)起到免疫調(diào)節(jié)的作用。

實(shí)驗(yàn)表明，IL-22活化STAT3信號(hào)，誘導(dǎo)血紅素氧合酶-1（HO-1）、氧化還原因子-1（Ref-1）以及細(xì)胞抗凋亡蛋白（Bcl-xl等）的表達(dá)上調(diào)，抑制JNK的持續(xù)激活，促進(jìn)肝細(xì)胞DNA合成并抑制肝細(xì)胞凋亡[31]。HO-1具有重要的肝保護(hù)作用，HO-1的表達(dá)方式較為復(fù)雜，其啟動(dòng)子區(qū)域存在多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)，包括核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）、STAT3以及熱休克轉(zhuǎn)錄因子-1（HSF-1）等。關(guān)于HO-1在小體積肝移植物中的研究發(fā)現(xiàn)，30%供肝組的HO-1水平明顯低于50%供肝組[32]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，注射轉(zhuǎn)染有HO-1基因的腺病毒可減輕小體積移植肝的損傷程度，從而提高小體積移植肝受體的存活率[33]，其機(jī)制可能是通過(guò)HO-1抗氧化應(yīng)激功能來(lái)發(fā)揮保護(hù)作用。IL-22能激活STAT3，上調(diào)HO-1的表達(dá)，抑制JNK的持續(xù)激活。這說(shuō)明IL-22可能通過(guò)STAT3信號(hào)路徑介導(dǎo)了HO-1的表達(dá)上調(diào)來(lái)起到對(duì)小體積移植肝的保護(hù)作用，但確切機(jī)制尚不明確。

3 總 結(jié)

雖然IL-22作為一種新興的CD4+Th細(xì)胞因子，以多樣化的角色參與疾病的發(fā)生和發(fā)展等，在肝臟疾病中所起的作用已經(jīng)漸漸被人們了解，但具體機(jī)制尚不十分明確。IL-22可能具有廣泛的生物學(xué)活性，目前對(duì)其研究尚處于起始階段，IL-22與其他細(xì)胞因子是否存在緊密的聯(lián)系，有待于我們運(yùn)用免疫學(xué)、分子生物學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的知識(shí)和技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究。