IL-17在肺纖維化中的作用研究進(jìn)展

武 琦，周 瑤，馮凡超，金譯涵，王志超，周賢梅

（徐州醫(yī)科大學(xué)：1生理學(xué)教研室，2病理生理學(xué)教研室，江蘇 徐州221000；3南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院，江蘇南京210029）

0 引言

肺纖維化是一種以慢性彌漫性肺間質(zhì)纖維增生和限制性通氣功能障礙為基本特點(diǎn)的肺間質(zhì)性疾病，其主要病理特點(diǎn)為成纖維細(xì)胞大量增殖和細(xì)胞外基質(zhì)的堆積，進(jìn)而引起彌漫性肺泡炎，導(dǎo)致肺泡的單位發(fā)生結(jié)構(gòu)紊亂，從而影響肺功能［1］。目前對(duì)于肺纖維化發(fā)病機(jī)制的研究一直是國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)界的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)，以往的研究多集中于成纖維細(xì)胞增殖、分化、活化和膠原的分泌等方面，學(xué)者們也普遍認(rèn)為肺部的炎癥反應(yīng)在肺纖維化的發(fā)生發(fā)展中的作用有限，然而，近年來(lái)的研究［2-4］發(fā)現(xiàn)，白細(xì)胞介素（interleukin， IL）、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor， TNF）、前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）等在肺纖維化的進(jìn)展中起著關(guān)鍵作用。其中，IL-17不但可通過(guò)介導(dǎo)絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases， MAPK）、糖原合成酶 3β（glycogen synthase kinase-3β， GSK3β）、核轉(zhuǎn)錄因子（nuclear factor κB，NF-κB）等相關(guān)信號(hào)通路調(diào)控氧化應(yīng)激、凋亡、自噬等相關(guān)生物學(xué)效應(yīng)，同時(shí)可與其他相關(guān)細(xì)胞因子協(xié)同發(fā)揮作用，共同促進(jìn)肺纖維化的進(jìn)展。本文就IL-17在肺纖維化中的作用作一綜述。

1 IL-17及其生物學(xué)效應(yīng)

IL-17作為一種分泌性蛋白，由150～180個(gè)氨基酸組成。目前所知的IL-17家族有IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E和IL-17F這6個(gè)成員，而其作用受體包括 IL-17RA、IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD 和IL-17RE［5］。其中IL-17A是IL-17家族中具有代表性的成員，在通常情況下，IL-17即是指IL-17A。IL-17A與IL-17F在結(jié)構(gòu)上比較相近，IL-17B、C、D、E則與IL-17A之間的同源性很低。IL-17的家族成員必須形成同源或者異源二聚體才能發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)［6］。

IL-17必須與其細(xì)胞膜上的IL-17R受體結(jié)合才能發(fā)揮作用，IL-17R是一種單次跨膜蛋白，多在上皮細(xì)胞、星狀細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和造血細(xì)胞中表達(dá)，而在造血組織中的表達(dá)水平最高［7］。IL-17的效應(yīng)細(xì)胞主要有表皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞，此外巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等對(duì) IL-17也有一定的反應(yīng)。目前，研究［8］表明，IL-17可直接參與多種炎癥性疾病和自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展，同時(shí)，IL-17作為一種多功能的細(xì)胞因子，同時(shí)具備強(qiáng)大的募集各種炎性細(xì)胞和粒細(xì)胞的功能，如可使單核巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等細(xì)胞聚集，并能促進(jìn)釋放TNF-α、IL-6等多種炎性細(xì)胞因子。

2 IL-17與肺纖維化的關(guān)系

有學(xué)者［9］首先在囊性纖維化患者氣道中檢測(cè)到IL-17存在，而在患者的痰液中IL-17濃度增加更為顯著，同時(shí)IL-17水平與患者病變的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，而當(dāng)給予相關(guān)治療后發(fā)現(xiàn) IL-17水平則有所下降，提示IL-17可能參與了肺纖維化的進(jìn)展。Wilson等［10］通過(guò)建立不同的肺纖維化體內(nèi)模型，發(fā)現(xiàn)IL-17可能聯(lián)合了TGF-β1共同促進(jìn)膠原蛋白的合成和分泌，加快肺纖維化的發(fā)生發(fā)展。Lo等［11］用二氧化硅建立肺纖維化模型，發(fā)現(xiàn)IL-17的上調(diào)水平與肺纖維化的病變程度密切，進(jìn)一步通過(guò)給予基因敲除小鼠（IL-17R-／-）中和 IL-17 的抗體，發(fā)現(xiàn)當(dāng) IL-17R 基因被敲除后，給予IL-17的中和抗體，并沒(méi)有使二氧化硅誘導(dǎo)的慢性炎癥程度減弱，同時(shí)TGF-β1的表達(dá)水平也沒(méi)有明顯降低，提示IL-17及其受體IL-17R可能參與二氧化硅誘導(dǎo)的肺纖維化。另有學(xué)者［12］通過(guò)提取原代小鼠肺成纖維細(xì)胞，給予IL-17干預(yù)后發(fā)現(xiàn)，肌成纖維細(xì)胞的標(biāo)志性蛋白α-SMA明顯增加，表明IL-17能夠促進(jìn)肺成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化。以上研究均提示 IL-17可能參與了肺纖維化的發(fā)展過(guò)程，IL-17水平在一定程度上可反映出肺纖維化的病變程度。

3 IL-17參與肺纖維化的作用機(jī)制

3.1 MAPK信號(hào)通路MAPK信號(hào)通路是一類(lèi)重要的生長(zhǎng)信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白，在胞質(zhì)和胞核信號(hào)傳遞中起著樞紐作用，在細(xì)胞的增殖、分化、免疫應(yīng)答等相關(guān)的生理過(guò)程中具有重要的調(diào)節(jié)作用。研究［13］表明，哺乳動(dòng)物的MAPK家族主要包括三大類(lèi)，即p38、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinases，JNK）和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinases，ERK）。MAPK信號(hào)通路的激活是通過(guò)三級(jí)激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)完成的，即MAPKKK→MAPKK→MAPK，而不同的刺激能夠激活MAPK家族中不同信號(hào)通路，從而介導(dǎo)相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。研究［14］表明MAPK信號(hào)通路受多種炎癥因子的調(diào)節(jié)，其中IL-17在其中發(fā)揮著重要的作用。

近年有報(bào)道［15］表明，IL-17通過(guò)調(diào)控p38信號(hào)通路參與肺纖維化發(fā)生發(fā)展的過(guò)程。有學(xué)者［16］研究發(fā)現(xiàn)，博來(lái)霉素誘導(dǎo)的肺纖維化小鼠肺泡灌洗液中IL-17的水平明顯升高，同時(shí)p38蛋白的磷酸化水平顯著上調(diào)，而當(dāng)toll樣受體被阻斷后，使得分泌IL-17的TH17被抑制，p38蛋白的磷酸化水平明顯下調(diào)，同時(shí)肺纖維化程度得到明顯緩解，這表明，IL-17可能是通過(guò)誘導(dǎo)p38蛋白的磷酸化促進(jìn)肺纖維化進(jìn)展。此外，另有研究［17］證實(shí)，p38在被IL-17等炎性細(xì)胞因子激活的同時(shí)又可促進(jìn)包括IL-17、TNF-α、IL-6在內(nèi)的多種炎性細(xì)胞因子的分泌，從而形成惡性循環(huán)，共同導(dǎo)致級(jí)聯(lián)“炎癥瀑布”反應(yīng)的發(fā)生。Meng等［18］的報(bào)道顯示，p38磷酸化后刺激炎癥因子的生成可能與其促進(jìn)NFκB的活化并轉(zhuǎn)位入核有關(guān)。

ERK是目前研究最多的一條MAPK信號(hào)通路，是一種絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶，主要有 ERK1／ERK2兩個(gè)亞型，與細(xì)胞增殖、分化等有密切關(guān)系［19］。研究［20］表明，ERK的磷酸化水平與多種致纖維化因子有關(guān)，如 TGF-β、基質(zhì)金屬蛋白酶、IL-6、IL-17等。有學(xué)者［16］研究發(fā)現(xiàn)，ERK的磷酸化水平、IL-17的表達(dá)含量都與肺纖維化嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，而當(dāng)IL-17被抑制后，ERK磷酸化水平也同時(shí)明顯減弱，表明ERK信號(hào)通路在肺纖維化的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，而ERK的磷酸化水平可能受IL-17的調(diào)節(jié)。

JNK信號(hào)通路在MAPK信號(hào)通路中的作用可能與細(xì)胞凋亡有關(guān)。有研究［21］表明，在特發(fā)性肺纖維化中JNK的磷酸化可誘導(dǎo)肺泡上皮細(xì)胞的凋亡，JNK活化后可激活半胱天冬酶-9（caspase-9）結(jié)合，最終引起caspase-3級(jí)聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生，誘導(dǎo)凋亡的發(fā)生。有研究［22］通過(guò)用IL-17刺激人肺泡上皮細(xì)胞A549后發(fā)現(xiàn)，JNK的磷酸化水平明顯升高的同時(shí)A549的凋亡數(shù)顯著增加，提示IL-17可能通過(guò)激活JNK誘導(dǎo)肺泡上皮細(xì)胞的凋亡。另有學(xué)者［23］首先通過(guò)體外研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向小鼠氣管上皮細(xì)胞中加入IL-17后，JNK的磷酸化水平顯著增加，同時(shí)炎癥反應(yīng)明顯增強(qiáng)，而進(jìn)一步的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把C57BL／6小鼠的JNK基因敲除后，再給予IL-17干預(yù)，發(fā)現(xiàn)IL-17介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)與正常小鼠相比并無(wú)明顯的區(qū)別，提示IL-17在肺纖維化中發(fā)揮作用可能需要JNK的參與。

3.2 GSK3β信號(hào)通路GSK3β是一種絲氨酸蘇氨酸激酶，可參與細(xì)胞的生長(zhǎng)和能量代謝等生物學(xué)功能，目前對(duì)于GSK3β在肺纖維化中的研究多與其介導(dǎo)蛋白降解有關(guān)［24］。 有研究［25］表明，當(dāng)向人肺泡上皮細(xì)胞給予IL-17刺激后，能夠通過(guò)激活PI3K使GSK3β磷酸化失活，從而抑制GSK3β活性，加快肺纖維化進(jìn)展。另有學(xué)者［26］發(fā)現(xiàn)IL-17對(duì)GSK3β的調(diào)節(jié)作用可能與自噬相關(guān)蛋白Bcl-2有關(guān)，IL-17可以激活PI3K使GSK3β磷酸化失活，使Bcl-2的磷酸化及泛素化降解被抑制，而B(niǎo)cl-2被抑制后，可以促進(jìn)Bcl-2與Becline-1結(jié)合，抑制自噬的活化，進(jìn)一步體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)給予博來(lái)霉素誘導(dǎo)的肺纖維化小鼠GSK3β的抑制劑SB213167后，可明顯抑制Bcl-2與Becline-1結(jié)合，在激活自噬的同時(shí)，促進(jìn)膠原基質(zhì)降解，緩解肺纖維化程度。以上研究表明GSK3β在肺纖維化的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而GSK3β的表達(dá)可能受IL-17的調(diào)節(jié)。

3.3 NF-κB信號(hào)通路NF-κB是調(diào)控炎癥反應(yīng)的重要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。正常情況下，NF-κB與抑制性蛋白IκB結(jié)合形成復(fù)合體存在于胞質(zhì)中，而當(dāng)受到各種刺激后，細(xì)胞外的刺激信號(hào)傳入細(xì)胞后，可能激活I(lǐng)κB，使IκB磷酸化，進(jìn)而促進(jìn)其與NF-κB的解離，而游離的NF-κB則可迅速進(jìn)入細(xì)胞核，與靶基因啟動(dòng)子的相關(guān)區(qū)域特異性結(jié)合，從而激活靶基因促進(jìn)相關(guān)蛋白的轉(zhuǎn)錄［27］。 有學(xué)者［28］通過(guò)體外研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)給予肺泡上皮細(xì)胞和肺成纖維細(xì)胞IL-17刺激后，TNF-α、IL-6等炎癥因子的釋放明顯升高，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)TNF-α、IL-6等炎癥因子的升高可能與 IL-17激活NF-κB信號(hào)通路有關(guān)。劉理靜等［29］通過(guò)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，博來(lái)霉素誘導(dǎo)的肺纖維化大鼠肺組織中NF-κB表達(dá)明顯升高，而當(dāng)給予尾靜脈注射IL-17中和抗體后，在減輕肺纖維化程度的同時(shí)，NF-κB表達(dá)水平顯著降低。以上研究提示IL-17促進(jìn)肺纖維化的作用可能與激活NF-κB信號(hào)通路有關(guān)。

3.4 其他細(xì)胞因子的協(xié)同作用現(xiàn)已證實(shí)，細(xì)胞因子在肺纖維化中的作用并不是單一的，而是由多種細(xì)胞因子協(xié)同作用形成細(xì)胞因子網(wǎng)，共同參與了肺纖維化的發(fā)生發(fā)展［30］。隨著研究的深入，IL-17在細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)中的作用越來(lái)越明確。為了探明IL-17的產(chǎn)生機(jī)制，學(xué)者們對(duì)Th17細(xì)胞的調(diào)節(jié)和分化展開(kāi)了大量深入的研究，現(xiàn)已明確TGF-β1與IL-21或者IL-6的協(xié)同作用是誘導(dǎo)Th17細(xì)胞分化并產(chǎn)生IL-17的關(guān)鍵，而IL-23在增強(qiáng)Th17細(xì)胞的效應(yīng)功能，促進(jìn)IL-17的分泌等方面同樣發(fā)揮著重要作用［31］。同時(shí)IL-17的產(chǎn)生同樣能夠刺激成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞等分泌多種細(xì)胞因子，共同促進(jìn)肺纖維化的形成。Fossiez等［32］研究發(fā)現(xiàn)，IL-17 能通過(guò)激活 NF-κB 信號(hào)通路促進(jìn)肺成纖維細(xì)胞分泌 IL-6、G-CSF和IL-8分泌。此外，Hata等［33］也同樣觀察到給予IL-17刺激后，肺成纖維細(xì)胞分泌的IL-6、IL-11、IL-8等促進(jìn)肺成纖維細(xì)胞增殖的細(xì)胞因子明顯增加。這些研究均表明IL-17通過(guò)與多種細(xì)胞因子協(xié)同作用共同參與了肺纖維化發(fā)病過(guò)程。

綜上所述，目前雖然對(duì)IL-17在肺纖維化中的作用機(jī)制進(jìn)行了大量深入研究，但仍不十分全面，多數(shù)環(huán)節(jié)仍屬推測(cè)，同時(shí)IL-17與其他細(xì)胞因子之間相互作用機(jī)制需要進(jìn)一步的深入研究。充分認(rèn)識(shí)IL-17參與肺纖維化的機(jī)制可能會(huì)為肺纖維化的治療提供新的思路。