抗炎因子白細(xì)胞介素-37與心血管疾病相關(guān)研究進(jìn)展

任贊，王超，黃紅光

抗炎因子白細(xì)胞介素-37與心血管疾病相關(guān)研究進(jìn)展

任贊1，王超1，黃紅光2

白細(xì)胞介素-37（IL-37）也稱IL-1F7。近年有很多關(guān)于IL-37的新發(fā)現(xiàn)，主要集中在其對(duì)免疫的調(diào)節(jié)作用和作用機(jī)制。IL-37一方面可抑制樹突狀細(xì)胞、TOLL樣受體的作用，另一方面IL-37抑制炎癥反應(yīng)信號(hào)級(jí)聯(lián)放大通路及重要炎癥介質(zhì)IL-18的作用，緩解炎癥因子的釋放，調(diào)節(jié)免疫效應(yīng)?？偠灾?，發(fā)現(xiàn)IL-37的生物學(xué)作用研究結(jié)論較一致，但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)IL-37與心血管疾病的相關(guān)研究較少，缺乏動(dòng)物實(shí)驗(yàn)報(bào)道，且現(xiàn)有的研究結(jié)果尚存重大分歧。本文對(duì)近年來新發(fā)現(xiàn)的抗炎因子白細(xì)胞介素-37（IL-37）的生物學(xué)功能和其與心血管疾病的相關(guān)研究進(jìn)行的綜述。

1 IL-37的來源

IL-37是2000年利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行序列分析時(shí)發(fā)現(xiàn)鑒定的一個(gè)細(xì)胞因子［1］。Nold等［2］在2010年重新給它命名為IL-37。表1按照出版順序列舉了IL-37在過去所有報(bào)道當(dāng)中的稱謂［3］。目前在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核當(dāng)中都發(fā)現(xiàn)了IL-37的存在。

2 IL-37的生物學(xué)特征

2.1IL-37的基因信息和蛋白結(jié)構(gòu) 人類IL-37的基因定位于2號(hào)染色體，分子量是17-24KD，小鼠體內(nèi)未發(fā)現(xiàn)IL-37的自然表達(dá)基因［9］。因此，在許多研究中都用到IL-37轉(zhuǎn)基因小鼠與野生小鼠進(jìn)行對(duì)照研究［2］。人類基因的可變剪切造就了IL-37的五種亞型：IL-37a、IL-37b、IL-37c、IL-37d、IL-37e。IL-37b目前被認(rèn)為是主要的功能亞型，IL-37a、IL-37b、IL-37d的基因結(jié)構(gòu)相似，其編碼區(qū)序列都含有可編碼β-三葉草結(jié)構(gòu)的第四個(gè)外顯子，因此推測(cè)IL-37a、IL-37d也具有某種生物學(xué)功能。IL-37c、IL-37e缺乏該外顯子，所以推測(cè)其不具有生物學(xué)功能［5］。

這5種亞型在人體不同的組織和細(xì)胞中表達(dá)也不同（表2）［2］。IL-37b作為主要的功能亞型，由218個(gè)氨基酸組成，且其基因中包含的外顯子最多，是目前研究的重點(diǎn)。IL-37在健康人的組織和細(xì)胞中僅低度表達(dá)，當(dāng)炎癥刺激時(shí)表達(dá)才會(huì)顯著增強(qiáng)。小鼠體內(nèi)因缺乏IL-37的基因，所以無天然型IL-37的表達(dá)。

表1　IL-37不同時(shí)期的命名

表2　IL-37的不同亞型及其組織表達(dá)和生物學(xué)功能

2.2IL-37的產(chǎn)生和加工 IL-37蛋白與漿細(xì)胞密切相關(guān)，在單核細(xì)胞和外周血單個(gè)核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中呈高表達(dá)［9］。細(xì)胞內(nèi)IL-37主要在高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞膜附近表達(dá)，表明IL-37可能通過分泌小泡釋放［10］。IL-37轉(zhuǎn)錄的穩(wěn)定性取決于一個(gè)不穩(wěn)定因素—外顯子5的表達(dá)情況［9］。這個(gè)不穩(wěn)定的基因序列限制IL-37mRNA的半衰期。LPS的刺激可以提高IL-37b在單核細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄的穩(wěn)定性，因此增加了在炎癥條件下細(xì)胞內(nèi)蛋白表達(dá)水平［11］。如前所述，IL-18結(jié)構(gòu)與IL-37相似，因此IL-18的穩(wěn)定性也會(huì)因?yàn)長(zhǎng)PS的刺激而增強(qiáng)。

IL-37b的蛋白加工過程和其他的IL-1家族成員類似，外顯子1（除IL-37a外的其余亞型均表達(dá)）的N端序列包含一個(gè)前肽結(jié)構(gòu)域，經(jīng)caspase-1切除后方能成熟［10］。一旦IL-37成熟后，在LPS的刺激下IL-37b可向核內(nèi)轉(zhuǎn)移［12］。當(dāng)caspase-1被抑制時(shí)，IL-37b的核內(nèi)轉(zhuǎn)移將顯著減少。

2.3IL-37的免疫調(diào)節(jié)作用及作用機(jī)制 TLR是免疫細(xì)胞表面病原體的一個(gè)模式識(shí)別受體家族，TLR激動(dòng)后可誘導(dǎo)產(chǎn)生多種炎癥因子，亦可表達(dá)及轉(zhuǎn)導(dǎo)樹突狀細(xì)胞的激活信號(hào)，啟動(dòng)炎癥級(jí)聯(lián)效應(yīng)。TLR受體激動(dòng)劑能刺激外周血單個(gè)核細(xì)胞中IL-37的表達(dá)上調(diào)，而IL-12、IL-32、GM-CSF+IL-4可使IL-37的表達(dá)下調(diào)［2］。因?yàn)镚M-CSF+IL-4可刺激單核細(xì)胞向樹突狀細(xì)胞的分化。因此當(dāng)樹突狀細(xì)胞的活化減少時(shí)，IL-37的抗炎作用最明顯。反之，IL-37可以抑制TLR觸發(fā)的促炎癥因子起抗炎作用，同時(shí)下調(diào)TLR表達(dá)的共刺激分子，達(dá)到抑制TLR介導(dǎo)的獲得性免疫反應(yīng)的作用［13］。TLR受刺激上調(diào)IL-37的水平，而反過來IL-37可抑制TLR誘導(dǎo)的促炎癥因子產(chǎn)生。因此，推測(cè)TLR介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)刺激IL－37表達(dá)升高，而IL-37表達(dá)水平的升高則可負(fù)反饋調(diào)節(jié)TLR誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)及細(xì)胞因子釋放。

DC作為目前已知的最強(qiáng)的抗原提呈細(xì)胞，它的活性與幼稚T淋巴的激活及炎癥的級(jí)聯(lián)反應(yīng)密切相關(guān)。用LPS刺激IL-37轉(zhuǎn)基因小鼠和野生型對(duì)照組，發(fā)現(xiàn)IL-37轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)DC的活性較野生型小鼠顯著下降，其中IL-37轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)DC表面CD86和MHCⅡ僅為47%，而野生型對(duì)照組體內(nèi)DC表面CD86和MHCⅡ高達(dá)73%［2］。Boraschi等［9］的研究也表明IL-37的表達(dá)與樹突狀細(xì)胞的活化呈負(fù)相關(guān)。Trotta［14］和Laouar［15］的研究表明，TGF-β與IL-37有相似的抗炎作用，TGF-β是DC的重要抑制劑，IL-37可通過與Smad3結(jié)合形成復(fù)合體，調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄提高TGF-β的活性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)DC的抑制作用。另外，IL-37對(duì)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)通路和TLR的抑制作用同樣會(huì)導(dǎo)致DC的活性受限［16］。目前推測(cè)，IL-37對(duì)DC的抑制作用是通過多種途徑共同實(shí)現(xiàn)的，而每種途徑所占的比重尚不得而知。

要了解IL-37的抗炎作用的機(jī)制，至關(guān)重要的是弄清楚IL-1家族的受體。這些受體在細(xì)胞內(nèi)TOLL/IL-1受體區(qū)域，在固有免疫當(dāng)中起到促炎因子信號(hào)通路級(jí)聯(lián)放大的作用。IL-18是INF-γ的重要誘導(dǎo)物，通過與IL-18Rα、IL-18Rβ結(jié)合，從而促進(jìn)Th1細(xì)胞和NK細(xì)胞的激活。IL-18BP（IL-18結(jié)合蛋白）能阻止IL-18與IL-18Rα、IL-18Rβ結(jié)合，是IL-18的天然拮抗劑。

IL-37相關(guān)的信號(hào)通路受體結(jié)合鏈?zhǔn)荌L-18Rα、IL-18BP。IL-37的前體和成熟體均可以和IL-18Rα結(jié)合，但后者比前者與IL-18Rα的親和力強(qiáng)5-10倍。由大腸桿菌產(chǎn)生的IL-37b與IL-18Rα的親和力比IL-18與后者的親和力低50倍［10］。盡管IL-37能與IL-18Rα結(jié)合，但I(xiàn)L-37并不拮抗IL-18的活性。IL-37對(duì)IL-18的抑制作用是通過與IL-18Rα、IL-18BP非競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合實(shí)現(xiàn)的［2］。IL-37與IL-18擁有共同的氨基酸殘基事實(shí)證明了這一現(xiàn)象［17］。

有研究表明IL-37先與IL-18BP結(jié)合，然后再與IL-18Rβ結(jié)合形成一個(gè)鈍性復(fù)合體，從而阻止INF-γ產(chǎn)生。盡管IL-37b能有限的增強(qiáng)IL-18BP的抑制作用，但其與IL-18BP的親和力也很低［18］。然而，到現(xiàn)在也沒有直接證據(jù)表明IL-37是IL-18的受體拮抗劑或興奮劑［10］。IL-18Rα與 IL-37結(jié)合后發(fā)出抑制性信號(hào)，此過程除了需要IL-18Rβ的作用，可能還需要其他的某些小分子，例如：TOLL/IL-1受體8、單IgG區(qū)IL-1受體相關(guān)分子（SIGIRR），免疫球蛋白三聚體IL-1相關(guān)受體1或2［9］。SIGIRR是IL-1家族抑制性受體成員，IL-37先與SIGIRR結(jié)合，再與IL-18Rα結(jié)合［19］。

另外Smad-3是轉(zhuǎn)錄生長(zhǎng)因子-β途徑的一種轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)器，通過調(diào)節(jié)IL-37b的核內(nèi)轉(zhuǎn)移，對(duì)IL-37b的生物學(xué)作用起著重要的影響［2］。在過度表達(dá)IL-37b的RAW264.7和THP-1細(xì)胞中，用SiRNA抑制Smad-3的產(chǎn)生，結(jié)果可以觀察到IL-1α、IL-1β、IL-6、IL-18、TNF-α等促炎癥因子較對(duì)照組明顯增多。因此，抑制Smad-3削弱了IL-37的功能。

然而一旦IL-37b與Smad-3形成功能復(fù)合體，促炎癥因子基因轉(zhuǎn)錄就會(huì)受到影響。促炎癥因子的轉(zhuǎn)錄將通過以下四條途徑受到抑制：抑制STAT 1-4磷酸化作用、抑制C-JUN的磷酸化作用、抑制P38MAPK途徑的磷酸化作用、促進(jìn)GSK-3a/b的磷酸化作用［20］。這其中STAT1-4是促炎細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的重要信號(hào)分子；c-Jun是轉(zhuǎn)錄因子活性蛋白-1家族的中心成分， 在IL-1誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子過程中起關(guān)鍵作用；磷酸化的p38絲裂原激活蛋白激酶（MAPK）在多種促炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中起重要作用。因此，通過對(duì)促炎因子信號(hào)級(jí)聯(lián)放大中某個(gè)方面的影響，IL-37降低了TLR刺激下人類的固有免疫反應(yīng)。

3 IL-37在心血管疾病中的研究進(jìn)展

3.1與冠心病的關(guān)系 冠心病的基礎(chǔ)病變是動(dòng)脈粥樣硬化，目前關(guān)于其發(fā)病機(jī)制尚不完全明確，最近的研究認(rèn)為是一種慢性炎癥和自身免疫性疾病。IL-37在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的泡沫細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，因此近期國(guó)內(nèi)外對(duì)急性冠脈綜合征患者IL-37參與的情況進(jìn)行闡述。然而目前各實(shí)驗(yàn)小組的研究結(jié)果卻大相徑庭。董江川等［21］在研究IL-37、Tregs與冠心病關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，與正常對(duì)照組相比，急性冠脈綜合征（ACS）組和穩(wěn)定型心絞痛組的C反應(yīng)蛋白等炎癥指標(biāo)明顯升高，而IL-37及外周血Tregs水平顯著下降；其中IL-37 及Tregs兩者的下降程度呈正相關(guān)，考慮兩者均有免疫抑制的作用，推測(cè)IL-37與Tregs可能存在相互的促進(jìn)及調(diào)節(jié)的機(jī)制，共同抑制動(dòng)脈粥樣硬化等炎癥反應(yīng)。李為民等［22］在IL-37在人外周血CD4+CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞中的表達(dá)的研究中顯示，機(jī)體在收到炎癥刺激時(shí)CD4+CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞表達(dá)上調(diào)，IL-37的表達(dá)也增多。黃瑛等-在ACS患者血漿IL-37水平變化及意義中闡述ACS患者血漿中IL-37水平顯著升高且與左室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）顯著負(fù)相關(guān)。綜上所述，目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于IL-37與冠心病的關(guān)系研究依然較少，也缺乏作用機(jī)制的研究，現(xiàn)有研究中爭(zhēng)議較多。

3.2與心力衰竭的關(guān)系 目前國(guó)內(nèi)外僅發(fā)現(xiàn)一篇IL-37與心力衰竭相關(guān)的研究報(bào)道，周朝鋒等發(fā)現(xiàn)慢性心力衰竭（CHF）患者血漿IL-18、IL-18BPa、IL-37的蛋白水平明顯升高，并且與心力衰竭嚴(yán)重程度有關(guān)，表明這些細(xì)胞因子與心力衰竭有關(guān)，但是本實(shí)驗(yàn)樣本量小，未進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，結(jié)論有待進(jìn)一步的考究。

3.3與原發(fā)性高血壓的關(guān)系 目前， 關(guān)于原發(fā)性高血壓的發(fā)病機(jī)制仍在不斷探索中，除遺傳因素、飲食因素、精神因素以及神經(jīng)-內(nèi)分泌機(jī)制外，近年來炎癥因素在原發(fā)性高血壓的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸中也扮演的角色越來越引起大家的重視。當(dāng)前研究認(rèn)為原發(fā)性高血壓的發(fā)病過程中慢性炎癥起著很重要的作用，國(guó)內(nèi)外的研究報(bào)道中已明確原發(fā)性高血壓患者血漿中促炎癥因子（如hs-CRP、TNF-α，IL-6，IL-1）高表達(dá)，但尚缺乏與抗炎因子的相關(guān)性研究。IL-37作為一種新發(fā)現(xiàn)抗炎因子，在免疫調(diào)節(jié)方面起著重要作用，在原發(fā)性高血壓中會(huì)因?yàn)槁匝装Y的刺激而增高，或是因?yàn)榭寡追磻?yīng)過度消耗而降低尚不得而知。目前國(guó)內(nèi)外均無相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，需要更多的研究和發(fā)現(xiàn)。

4 結(jié)語與展望

關(guān)于IL-37更多的研究主要是其在固有免疫和獲得性免疫中抑制過度的炎癥反應(yīng)所起到的負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用。IL-37作為一種新近發(fā)現(xiàn)的抗炎癥因子，廣泛參與并調(diào)節(jié)了炎癥及免疫反應(yīng)。在過去的十年里，有大量的研究集中在IL-37的抗炎作用及與相關(guān)疾病的關(guān)系方面，例如：腫瘤、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、結(jié)腸炎、胰島素抵抗、感染性休克、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、肝損傷、ACS等。IL-37生物學(xué)作用的研究初步明確了，IL-37能抑制促炎因子的產(chǎn)生，例如：IL-1α、IL-6、CCL-12、CSF、CXCL-13、IL-1β、IL-23A。然而，它對(duì)抗炎因子卻無抑制作用（如：IL-10）。IL-37還能抑制DC的活性，在獲得性免疫方面扮演著重要角色?，F(xiàn)在已知的是IL-37先結(jié)合IL-18BP，再與IL-18Rβ（IL-18受體β鏈）結(jié)合，從而抑制促炎癥因子IL-18的活性。IL-37還能和IL-18Rα（IL-18受體α鏈）結(jié)合，但其親和力遠(yuǎn)低于IL-18。IL-37一方面可通過抑制DC、TLR的作用，另一方面IL-37抑制炎癥反應(yīng)信號(hào)級(jí)聯(lián)放大通路及重要炎癥介質(zhì)IL-18的作用，緩解炎癥因子的釋放，調(diào)節(jié)免疫效應(yīng)?？偠灾?，我們發(fā)現(xiàn)IL-37的生物學(xué)作用研究結(jié)論較為一致，但I(xiàn)L-37的在表達(dá)水平仍存在一定的差異。董江川等［21］的研究表明，冠心病患者中IL-37的水平較正常組是顯著下降的，即IL-37與炎癥反應(yīng)的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)。而黃瑛等闡述ACS患者血漿中IL-37水平顯著升高且與LVEF顯著負(fù)相關(guān)，與上述研究結(jié)果不一致，其原因及結(jié)果有待我們進(jìn)一步探討?？傊琁L-37已被廣泛證明參與了心血管疾病在內(nèi)的炎癥及免疫疾病中，目前IL-37與原發(fā)性高血壓的相關(guān)研究較少，隨著相關(guān)研究的不斷進(jìn)展，期待IL-37在將來為原發(fā)性高血壓等心血管疾病的預(yù)防和治療上提供新的思路。

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本文編輯：張靈

R54

A

1674-4055（2016）02-0254-03

1421001 衡陽(yáng)，南華大學(xué)；2410004 長(zhǎng)沙，湖南省長(zhǎng)沙市中心醫(yī)院心內(nèi)科

黃紅光， E-mail：huanghongguangcn@aliyun.com
doi：10.3969/j.issn.1674-4055.2016.02.40