白介素-35 的生物學特性及其在鼠傷寒沙門氏菌感染疾病的關系研究進展

何 珍，田 棋

(長江大學動物科學學院，湖北 荊州 434200）

白介素35（IL-35）是IL-12 家族成員之一，能夠抑制炎癥應答，誘導免疫耐受，它由多種細胞分泌，在B 細胞中通過TLR4+CD40 激活后促進p35和EBi3 mRNA 的表達，EBi3 蛋白在BCR 參與后可增加的分泌；而IL-35 是自然調(diào)節(jié)性T 細胞直接分泌產(chǎn)生的，自從IL-35 被鑒定以來，隨著對其分泌組織和靶點結構的研究越來越深入，IL-35 的治療作用變得更加清晰，在治療自身免疫性疾病、腫瘤性疾病以及感染性疾病等方面很可能成為新的治療靶點。沙門氏菌感染性疾病的感染機制比較復雜，在沙門氏菌入侵宿主細胞后的復制會導致一系列疾病，尤其是鼠傷寒沙門氏菌會引起動物機體一系列的腸道和全身性的疾病。在感染鼠傷寒沙門氏菌后，機體免疫抑制的異常表現(xiàn)，主要是調(diào)節(jié)性T 細胞、CD8+Treg 細胞、活化樹突狀細胞和調(diào)節(jié)性B 細胞等具有免疫抑制作用的細胞生成減少，導致IL-35 分泌減少，炎癥抑制作用降低；而特異性T 細胞以及B 細胞介導的免疫反應在致病菌侵襲機體時能有效地發(fā)揮抵御作用。動物機體被鼠傷寒沙門氏菌侵入后機體會產(chǎn)生大量的B 細胞，同時誘導特異性CD4+和CD8+T 細胞的大量增殖，從而引發(fā)強烈的免疫應答反應。本文主要討論IL-35 的生物學特性以及與鼠傷寒沙門氏菌感染性疾病的關系的研究進展，希望IL-35 能成為畜禽沙門氏菌感染疫病的防控提供新的治療靶點。

1 IL-35 的認識

1.1 IL- 35 結構與分泌 IL-35 屬于IL-12 家族，由IL-12α 鏈的p35 和IL-27β 的EBI3 亞基組成的異二聚體，由p35、p28 和p19 構成α 亞基，p40和EbI3 組成β 亞基，前者有一個4α 螺旋束的典型細胞因子，后者則與可溶性的細胞因子同源。病原體入侵宿主進入細胞，抗原呈遞細胞（APC）通過病原體特異性被激活，則會產(chǎn)生IL-12，IL-23，IL-27。作為新細胞因子，它有著與家族其他成員的促炎相反的抗炎功能：能參與對CD4+細胞亞群的負調(diào)控過程，體內(nèi)外的Th17 和IL-17 的分泌產(chǎn)生均可受到IL-35 的影響出現(xiàn)分化及增殖產(chǎn)生減少，同時經(jīng)促炎細胞因子TNF-α，IFN-γ，IL-1β 的誘導后，IL-35 的表達量增加；調(diào)節(jié)性T 細胞（Treg）分泌具有生物活性IL-35。p35 和EbI3 在胚胎滋養(yǎng)層細胞中也存在分泌。

1.2 IL- 35 的受體及信號轉(zhuǎn)導 IL-12 家族的成員由異二聚體細胞因子組成；大部分家族成員的免疫功能是促進炎性細胞的產(chǎn)生，而IL-35 是抑制性細胞因子，與IL-12 家族其它成員不同的功能是，IL-35 的信號是通過IL-12Rβ2 和gp130 非常規(guī)受體發(fā)出的，而它的信號傳導主要通過信號轉(zhuǎn)導子和轉(zhuǎn)錄激活子家族的蛋白質(zhì)進行；而信號通路由STAT1、STAT3、STAT4、JAK1 和JAK2 分子組成。構成IL-35 的兩個亞基p35 和EBI3 與受體的兩個亞基IL-12Rβ2 和gp130 分別連接，從而使得JAK1和TYK2 磷酸化被激活，與T 細胞上的IL-12Rβ2：gp130 受體相結合，激活信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活因子中的STAT1 和STAT4，從而形成由一個α 鏈p35和一個β 鏈EBI3 亞基組成的異二聚體，經(jīng)過STAT1 和STAT4 轉(zhuǎn)導信號至細胞核內(nèi)，與靶基因的啟動子中特異的DNA 序列相結合，從而達到調(diào)節(jié)具有細胞因子特異的基因表達和一系列的生物學效應。在IL-35 與其受體結合后，其下游信號轉(zhuǎn)導通過STAT1 和STAT4 形成的獨特異二聚體，促進靶基因的表達，包括EBI3 和p35，而靶基因是能夠形成促進IL-35 表達的一個反饋環(huán)。IL-35 通過觸發(fā)STAT 1/3 通路，同時阻斷p38 MAPK 和NF-κb信號通路，幼稚的單核細胞源性樹突狀細胞（MoDC）不被刺激分化，能從一定程度上緩解炎癥進程，此外，STAT1 和STAT4 信號通路是IL-35 發(fā)揮免疫功能的必經(jīng)之路，激活這兩條信號通路才能發(fā)揮有效的抑制功能。

1.3 IL- 35 的生物學活性 IL-35 具有獨特的免疫活性，由多種細胞分泌，一部分細胞需要經(jīng)過刺激或誘導產(chǎn)生，而調(diào)節(jié)性T 細胞可直接分泌，它同時也是將抑制效應發(fā)揮到最大的一種細胞因子，Tregs中IL-35 的大量表達與其抑制能力有關，具有免疫耐受的IL-35 在體內(nèi)抑制Th17 細胞的活化和增殖，是維持自身免疫耐受的重要機制之一。IL-35 促進天然調(diào)節(jié)性T 細胞增殖，誘導Foxp3+iTer 細胞的生成，提高機體免疫抑制功能。IL-35 通過誘導幼稚T 細胞分化出具有免疫抑制作用的新型調(diào)節(jié)性T 細胞iTr35，iTr35 又可以通過分泌IL-35，兩者形成正向調(diào)節(jié)，發(fā)揮免疫抑制作用。G1 期細胞由于可溶性二聚體細胞因子能夠誘導負調(diào)控導致生長停滯，但不會造成細胞凋亡，以致于Th17 和Th1 細胞生長受到抑制，并通過STAT1 分子抑制IFN-γ 和TNF-α 的活性，抑制效應性T 細胞分泌細胞因子，其中就包含IL-35。

IL-35 能夠上調(diào)抗炎因子的表達和下調(diào)刺激細胞因子的表達，將免疫抑制作用發(fā)揮到最大。Niedbala 等發(fā)現(xiàn)，IL-35 在體外其能促進 CD4+ CD25+Treg 細胞增殖，抑制CD4+ CD25-T 細胞增殖，治療膠原性關節(jié)炎疾病發(fā)現(xiàn)，IL-17 分泌受到抑制、IFNγ 的產(chǎn)生有增強現(xiàn)象的患者病癥有所緩解；患結腸炎的感染模型體內(nèi)Treg 細胞中不分泌IL-35，不能控制效應T 細胞的增殖，使病程加快；而分泌IL-35 的感染模型病程相對穩(wěn)定，預后良好。對慢性HBV 感染的研究發(fā)現(xiàn)，IL-35 能通過抑制促炎細胞因子表達提高免疫耐受。IL-35 能促進 CD4+、CD25+、Treg 細胞在機體內(nèi)的繁殖，在乙肝患者外周血中的Treg 數(shù)量遠高于健康者，在機體受到乙型肝炎病毒攻擊時能夠一定程度上保護受傷的肝臟?？傊?，鑒于IL-35 的這些免疫抑制功能，IL-35 在很多疾病方面起著重要的生物學作用。

2 IL-35 與鼠傷寒沙門氏菌感染性疾病的關系

沙門氏菌（Salmonella）是在20 世紀90 年代根據(jù)美國病理學家Daniel Elmer Salmon 所命名，在1885 年霍亂流行的時期他和他的搭檔Theobald Smith 第一次67 分離出豬霍亂沙門氏菌。鼠傷寒沙門氏菌（Salmonella Typhimurium）是一種非特異性人畜共患菌，由2600 多種血清型組成。它屬于腸桿菌科的革蘭氏陰性細長桿菌，兼性厭氧，37℃是最適合的生長條件，大小為（0.2～1.5）×（2～5）μm，沙門氏菌屬成員為兼氧型的細胞內(nèi)寄生菌，大部分血清型菌株有鞭毛和菌毛，這些結構使得它們能運動，所以在半固體瓊脂培養(yǎng)基上可以發(fā)現(xiàn)它們?yōu)閿U散生長。分布廣、傳播快、難治愈是沙門氏菌的特點，嚴重威脅給發(fā)展中國家和發(fā)達國家的公共衛(wèi)生安全。據(jù)不完全數(shù)據(jù)顯示，每年全球有超過2000萬人的感染是有沙門氏菌所引起，在很大程度上威脅著人類身體健康，以及公共衛(wèi)生安全。在世界各國，由于誤食用沙門氏菌污染的肉類食品引起的的疾病一直是高居不下，尤其是美國，其排名常常排在第一位。沙門菌在我國從食源性疾病和食物中毒病例中分離的病原體排行數(shù)據(jù)中排在前三，鼠傷寒沙門氏菌則是檢出率排名第一。鼠傷寒沙門氏菌是引起食源性疾病的最常見血清型之一，大多數(shù)人類感染是由動物源性食物引起的；沙門氏菌感染的嚴重程度和結果由多種細菌和宿主因素決定。細胞因子是宿主對細胞內(nèi)病原體反應的關鍵調(diào)節(jié)因子；消化道是沙門氏菌感染的主要途徑，畜禽感染沙門氏菌后，會出現(xiàn)發(fā)熱、腹痛、腹瀉等臨床癥狀，嚴重者可以使懷孕母畜流產(chǎn)，給養(yǎng)殖業(yè)造成重大經(jīng)濟損失。

2.1 鼠傷寒沙門氏菌流行病學 西方學者認為，暴發(fā)于公元前430 年的“雅典瘟疫”是傷寒熱最主要的起因。而在近代醫(yī)學史上最經(jīng)典的傳染病例子是美國的“傷寒瑪麗（Typhoid Mary）”事件，此次事件直接導致52 人感染傷寒沙門氏菌，其中有7 人死亡；近千人由于間接傳播被感染。在日常生活中，沙門氏菌常見的血清型主要為鼠傷寒沙門氏菌和腸炎沙門氏菌，在20 世紀90 年代中期在巴西鼠傷寒沙門氏菌是最早被分離出來的一種血清型，是全世界各地人類、家禽家畜以及野生動物的主要腸道致病菌。沙門氏菌不僅直接損傷人和動物的健康，還間接影響人類、工農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)的發(fā)展，可使全球經(jīng)濟遭受一定的損失；隨著社會進步和科技發(fā)展，現(xiàn)代化的消毒滅菌設備也被應用于大大小小的養(yǎng)殖場中，但由于種種原因沙門氏菌污染還是普遍存在，尤以鼠傷寒沙門氏菌污染嚴重和廣泛，當機體免疫力下降時，沙門氏菌就會發(fā)生內(nèi)源性感染，尤其是無癥狀攜帶者作為傳染源的傳染方式極其難以預防和察覺，容易造成大面積的群體感染，以致于防治成本增加；由于沙門氏菌對外在環(huán)境的不利因素具有很強的適應性，以致于在養(yǎng)殖場中，沙門菌可以通過水源，飼料，污水，蚊蟲等多種途徑進行傳播，養(yǎng)殖場一旦受到沙門氏菌的污染，將難以根除，為畜牧養(yǎng)殖留下生物安全隱患。

2.2 IL- 35 與鼠傷寒沙門氏菌感染關系的研究進展 由于IL-35 在疾病中的強大的免疫抑制作用，成為了國內(nèi)外各個學科領域的研究人員的研究的重點目標。機體免疫細胞能在在各種疾病的刺激下產(chǎn)生IL-35 進行負性調(diào)節(jié)免疫，包括多種感染性疾病、冠心病、腫瘤性疾病都被認為與IL-35 的表達量存在一定的聯(lián)系。IL-35 基因敲除動物的炎癥性免疫反應更加明顯和嚴重，從而使得疾病進程加快。Ping Shen 等研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生IL-35 的B 細胞是負性免疫調(diào)節(jié)中的新的關鍵角色，表達IL-35 的小鼠，對細胞內(nèi)細菌病原體鼠傷寒沙門氏菌感染的抗性顯著提高，主要表現(xiàn)在它們對細菌生長的強大的抑制作用。Jolita J 研究發(fā)現(xiàn)未感染鼠傷寒沙門氏菌的豬在48h 后IL-35 被明顯抑制，說明沙門氏菌感染后IL-35 會大量表達，下調(diào)沙門氏菌感染的相關反應。Muyiwa Awoniyi 等研究發(fā)現(xiàn)，IL-35 在急性沙門氏菌感染期間調(diào)節(jié)宿主抵抗和腸道炎癥中起著關鍵作用，是抵抗沙門氏菌以及誘導腸道炎癥和上皮損傷所必需的。缺乏B 細胞產(chǎn)生IL-35 的小鼠中發(fā)現(xiàn)與抗原呈遞細胞（APC）的增強刺激功能有關。Wirtz S 等實驗表明IL-35 控制小鼠T 細胞依賴性結腸炎的發(fā)展，它可能成為慢性腸道炎癥的治療靶點。Uthe JJ 等研究表明感染了鼠傷寒血清型的豬通常會發(fā)生嚴重程度不同的小腸結腸炎，而豬感染鼠傷寒沙門氏菌后的病程進展差異可能與IL-35 基因有密切的關系。CD138 漿細胞產(chǎn)生IL-10 和IL-35，抑制EAE 和沙門氏菌腸道感染的促炎癥反應；鼠傷寒沙門氏菌感染還能誘導小鼠脾臟CD138 漿細胞產(chǎn)生IL-10 和IL-35。在鼠傷寒沙門氏菌感染的早期，天然免疫系統(tǒng)會立即入侵的細菌做出反應，吞噬細胞的活化以及炎癥因子的產(chǎn)生在抑制鼠傷寒沙門氏菌的增殖方面起著關鍵的作用，而在感染的后期，能有效地控制和消滅細菌。鼠傷寒沙門氏菌的感染后機體會產(chǎn)生大量的B 細胞，同時誘導特異性CD4+和CD8+T 細胞的大量增殖，從而引發(fā)強烈的免疫應答反應。特異性T 細胞以及B 細胞介導的免疫反應能有效地抵御細菌的侵染。

3 小 結

IL-35 在眾多疾病中都具有強大的免疫抑制活性，在沙門氏菌感染中也發(fā)揮著有位關鍵的免疫抑制作用，但是，IL-35 在動物機體感染鼠傷寒沙門氏菌之后在不同的免疫細胞是否也分泌了IL-35 從而抑制疾病的進程以及細胞分泌IL-35 時受到哪些特異的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控，具體的調(diào)控過程。積極推動IL-35 的深入研究，有助于IL-35 在沙門氏菌感染性疾病中能夠開拓防御與治療的新局面。