白介素17家族與動(dòng)脈粥樣硬化的研究進(jìn)展

徐瑤 王夢(mèng)龍 劉劍芳 葉晶 姜慧敏 王震 葉迪 張記收 萬軍

動(dòng)脈粥樣硬化作為一種主要累及大動(dòng)脈(如主動(dòng)脈、頸動(dòng)脈)和中動(dòng)脈(如冠狀動(dòng)脈、腦動(dòng)脈)內(nèi)膜的最重要最常見的動(dòng)脈硬化，與冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)、腦血管疾病及主動(dòng)脈瘤/夾層等疾病發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，現(xiàn)已得到眾多研究學(xué)者關(guān)注?；A(chǔ)研究表明，包括內(nèi)皮損傷、脂質(zhì)浸潤(rùn)、巨噬細(xì)胞激活及炎癥反應(yīng)等在內(nèi)的多種病理機(jī)制均參與了動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病過程[1-3]。

目前發(fā)現(xiàn)白介素(interleukin，IL)-17家族包括以下六個(gè)成員，IL-17 A/IL-17，IL-17B，IL-17C，IL-17D，IL-17E/IL-25 和IL-17F，其成員的氨基酸組成與IL-17 A具有一定的相似性，約16%～50%。IL-17B、IL-17C和IL-25的N末端序列與IL-17 A和IL-17F的相比，延伸較后者明顯長(zhǎng)。該家族的受體包括IL-17受體A(receptor A，RA)～I(xiàn)L-17RE，細(xì)胞因子異二聚體之間的信號(hào)傳導(dǎo)途徑不同，并且根據(jù)所結(jié)合的細(xì)胞因子類型具有不同的親和力[4]。近年來研究表明，IL-17家族成員除參與抗寄生蟲感染、過敏反應(yīng)、自身免疫性疾病及腫瘤發(fā)病過程以外[5-6]，還與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展具有密切聯(lián)系?，F(xiàn)就IL-17家族成員與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制研究作一簡(jiǎn)要綜述，以期為進(jìn)一步探討該家族與動(dòng)脈粥樣硬化預(yù)防、治療等有關(guān)問題提供理論依據(jù)。

1.白介素17 A與白介素17F

(1)IL17 A/F的結(jié)構(gòu)與功能 IL-17 A最早于1993年被Rouvier等[7]發(fā)現(xiàn)，曾命名為CTLA-8，后因發(fā)現(xiàn)其具有細(xì)胞因子的特性故更名為IL-17。人IL-17 A分子量約為16 kD(1Da＝1 g/mol)，由155個(gè)氨基酸組成，IL-17F的氨基酸組成與IL-17 A相似性最高，達(dá)到50%，因而在功能上具有相似性。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)IL-17 A和IL-17F可形成IL-17 A/F同源二聚體以及IL-17 A/F異二聚體[8]。IL-17 A和IL-17F在人體分布廣泛，產(chǎn)生IL-17 A和IL-17F的細(xì)胞主要包括Th(T helper)17細(xì)胞、自然殺傷(natural killer，NK)T細(xì)胞、單核細(xì)胞、B細(xì)胞、上皮細(xì)胞等，這兩種細(xì)胞因子主要作用于上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等[4-5]。IL-17 A、IL-17F及IL-17 A/F二聚體均通過與IL-17RA及IL-17RC受體結(jié)合發(fā)揮作用，從而介導(dǎo)下游兩種不同的信號(hào)通路[9]。經(jīng)典途徑通過激活A(yù)ct1，導(dǎo)致E3連接酶活化和腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子(tumor necrosing factor receptor associated factor，TRAF)6蛋白泛素化，隨后激活核因子κ(nuclear factor-κ-gene binding，NF-κB)及促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號(hào)通路，包括胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)、p38和c-Jun N端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)，最終導(dǎo)致炎癥反應(yīng)的基因轉(zhuǎn)錄激活。而非經(jīng)典途徑是由IκB激酶和Act1磷酸化介導(dǎo)的，受體復(fù)合物可募集TRAF2和TRAF5，然后mRNA穩(wěn)定分子被激活，同時(shí)不穩(wěn)定因子被抑制[5]。

(2)IL17 A/F與動(dòng)脈粥樣硬化 研究發(fā)現(xiàn)，在動(dòng)脈粥樣硬化各階段中，固有免疫應(yīng)答和適應(yīng)性免疫應(yīng)答可調(diào)節(jié)局部和系統(tǒng)性炎癥[10]。其中巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞及肥大細(xì)胞等多種炎癥細(xì)胞均參與了動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展。而上述部分細(xì)胞也是IL-17 A/F的效應(yīng)細(xì)胞，那么，IL-17 A/F是否通過作用于上述炎癥細(xì)胞參與動(dòng)脈粥樣硬化的致病過程呢?這是值得深入研究的。

關(guān)于IL-17 A/F在動(dòng)脈粥樣硬化過程中的表達(dá)情況，早期有學(xué)者通過分子生物學(xué)方式檢測(cè)出IL-17 A和IL-17F表達(dá)于動(dòng)脈斑塊中，使用免疫組化雙染色方式發(fā)現(xiàn)IL-17 A/F+的肥大細(xì)胞在早期斑塊中極少，而在晚期及復(fù)雜動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中更常見，主要位于外膜及動(dòng)脈周圍[11]。在穩(wěn)定性心絞痛及急性冠脈綜合征患者中發(fā)現(xiàn)，血清中IL-17 A表達(dá)不同程度增加，并發(fā)現(xiàn)Th17反應(yīng)上調(diào)和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell，Treg)功能抑制與斑塊不穩(wěn)定及急性冠脈綜合征的發(fā)生密切相關(guān)[12-13]。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，使用中和抗體抑制IL-17 A顯著減小動(dòng)脈粥樣硬化小鼠病變區(qū)范圍、降低最大狹窄程度及病變的易損性，同時(shí)減少細(xì)胞浸潤(rùn)、下調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞和細(xì)胞因子的分泌；進(jìn)一步細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，IL-17 A可促進(jìn)由腫瘤壞死因子-α、干擾素(interferon，IFN)-γ或脂多糖誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞等體外培養(yǎng)細(xì)胞的炎癥變化及細(xì)胞凋亡現(xiàn)象[14-15]，體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證實(shí)IL-17 A在不同刺激誘導(dǎo)下對(duì)上述細(xì)胞的功能具有調(diào)節(jié)作用。在低密度脂蛋白受體(low density lipoprotein receptor，LDLr)-/-合并腎損傷的小鼠中IL-17 A表達(dá)升高，而且在LDLr-/-小鼠中抑制IL-17 A可抵消腎損傷引起的主動(dòng)脈髓細(xì)胞CD11c表達(dá)和細(xì)胞增殖的效應(yīng)，同時(shí)使動(dòng)脈粥樣硬化病變減小至正常腎功能所觀察的大小，這一研究結(jié)果提示在動(dòng)脈粥樣硬化合并腎損害情況下，IL-17 A可介導(dǎo)血管白細(xì)胞沉積和動(dòng)脈粥樣硬化的形成[16]。該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究提示，IL-17RA-/-LDL-/-合并腎損傷小鼠表現(xiàn)為抵抗白細(xì)胞浸潤(rùn)，動(dòng)脈粥樣硬化的斑塊面積縮?。煌瑫r(shí)IL-17 A促進(jìn)以下病理生理過程：?jiǎn)魏思?xì)胞粘附于主動(dòng)脈壁、內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生促炎癥因子；阻斷IL-17 A具有逆轉(zhuǎn)已形成病變及主動(dòng)脈炎癥的作用[17]。這些證據(jù)表明IL-17 A可通過促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞炎癥因子分泌、影響炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)血管壁及促凋亡作用等，從而促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程。在12周高脂飲食小鼠模型中，研究人員發(fā)現(xiàn)，載脂蛋白E(apolipoprotein E，apoE)-/-IL-17-/-小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊面積較apoE-/-小鼠減少，其中巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)數(shù)量也較少，但血管平滑肌細(xì)胞含量無顯著變化；部分炎癥因子(單核細(xì)胞趨化蛋白-1，IL-1，IL-6，IFN-c和IL-12 p40)表達(dá)被抑制，精氨酸酶-1(M2巨噬細(xì)胞標(biāo)志物)及誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(M1巨噬細(xì)胞標(biāo)志物)的比值降低，這一研究在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中證實(shí)動(dòng)脈粥樣硬化過程中IL-17 A對(duì)巨噬細(xì)胞活化及募集的調(diào)節(jié)作用。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)合并肺炎衣原體感染后IL-17 A促動(dòng)脈粥樣硬化效應(yīng)更為顯著[18-19]。同時(shí)，抑制IL-17 A通過減輕炎癥負(fù)擔(dān)和細(xì)胞浸潤(rùn)從而阻礙apoE-/-小鼠動(dòng)脈硬化斑塊病變的進(jìn)展，并提高病變斑塊穩(wěn)定性[20]。IL-17 A還通過促進(jìn)單核/巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞募集到主動(dòng)脈壁從而發(fā)揮促動(dòng)脈粥樣硬化炎癥的作用[21-22]，這一研究成果與前述研究結(jié)論相映證。以上研究結(jié)果提示IL-17 A可通過促進(jìn)炎癥因子的釋放、促進(jìn)細(xì)胞凋亡及促進(jìn)單核/巨噬細(xì)胞活化及募集等多種途徑，參與不穩(wěn)定斑塊形成，發(fā)揮促動(dòng)脈粥樣硬化的作用。

但是也有部分研究顯示IL-17 A對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化具有保護(hù)作用。Danzaki等[23]發(fā)現(xiàn)，IL-17 A敲除對(duì)8周高脂飲食apoE-/-小鼠的脂質(zhì)代謝無顯著影響，但發(fā)現(xiàn)IFN-γ產(chǎn)生增加及IL-5產(chǎn)生減少，并加速了不穩(wěn)定斑塊形成；外源性IL-17 A挽救處理后顯著減少了apoE-/-及17A-/-apoE-/-小鼠模型中的早期階段動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成。這一研究成果提示，在動(dòng)脈硬化早期階段IL-17 A參與不穩(wěn)定斑塊形成，可能具有抑制早期不穩(wěn)定斑塊形成的作用。Gistera等[24]發(fā)現(xiàn)，Smad7(一種TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)抑制劑)敲除顯著增大高脂飲食誘導(dǎo)的LDLr-/-小鼠動(dòng)脈粥樣硬化病變范圍，并使之包含更穩(wěn)定的富含膠原蛋白的纖維帽，而使用IL-17 A中和抗體處理則逆轉(zhuǎn)了Smad 7敲除小鼠所形成的穩(wěn)定纖維帽，這與IL-17 A刺激人血管平滑肌細(xì)胞產(chǎn)生膠原進(jìn)而促進(jìn)穩(wěn)定斑塊形成有關(guān)。

綜上所述，IL-17 A對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的作用存在兩面性[25]。一方面，通過促進(jìn)炎癥反應(yīng)和炎癥因子分泌、募集炎癥細(xì)胞、調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞分化及促進(jìn)細(xì)胞凋亡等機(jī)制發(fā)揮促動(dòng)脈粥樣硬化的作用，另一方面在動(dòng)脈粥樣硬化早期階段，IL-17 A通過增加斑塊的膠原含量等途徑使斑塊更趨于穩(wěn)定，從而對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化具有保護(hù)作用。

2.白介素25

(1)IL-25結(jié)構(gòu)與功能 IL-25是由Lee等[26-27]在人和鼠中發(fā)現(xiàn)同源基因IL-17E，后命名為IL-25。人IL-25基因定位于14號(hào)染色體，鼠IL-25基因定位于17號(hào)染色體，人和鼠IL-25基因同源性高達(dá)80%，故而二者在蛋白構(gòu)象上有一定的相似性[25]。研究發(fā)現(xiàn)IL-25主要產(chǎn)生于Th2細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等，效應(yīng)細(xì)胞包括NKT細(xì)胞、2型骨髓細(xì)胞、Th9細(xì)胞、肥大細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及樹突狀細(xì)胞等[28]；具有調(diào)節(jié)免疫和炎癥反應(yīng)[29]、血管生成[30]、細(xì)胞增殖、抑制凋亡[31]等作用，并參與纖維化及缺氧再灌注損傷[32]，腫瘤轉(zhuǎn)移[31]和代謝過程[33]。IL-25結(jié)合 IL-25R(由IL-17RA和IL-17RB組成的異二聚體)受體，通過募集Act1和TRAF6激活下游信號(hào)通路。研究發(fā)現(xiàn)，IL-25主要誘導(dǎo)并增強(qiáng)Th2免疫反應(yīng)，其具體機(jī)制尚不明確，主要有以下兩種可能機(jī)制：①高表達(dá)IL-25誘導(dǎo)2型固有淋巴細(xì)胞(innate lymphoid type 2 cells， ILC2s)產(chǎn)生 IL-4、IL-5、IL-13 及其他炎癥因子；②低濃度IL-25主要誘導(dǎo)Th細(xì)胞分化成為Th2細(xì)胞，同時(shí)增加 Th2相關(guān)因子表達(dá)，且 CD4+T細(xì)胞也參與其中[34-35]。

(2)白介素25與動(dòng)脈粥樣硬化 最開始探討IL-25與動(dòng)脈粥樣硬化的聯(lián)系始于免疫組化雙染提示IL-25主要來源于α-SMA標(biāo)記的平滑肌細(xì)胞，在動(dòng)脈的內(nèi)膜和外膜深處表達(dá)最強(qiáng)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)成熟的B細(xì)胞和漿細(xì)胞同樣表達(dá)IL-25。體外培養(yǎng)的平滑肌細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞不僅表達(dá)IL-25，同時(shí)表達(dá)其受體IL-17RB[11]。而Feng等[33]，則探索了IL-25在脂肪組織代謝的效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)IL-25在非酒精性脂肪肝病患者及肥胖小鼠的血清及肝臟中表達(dá)減少，同時(shí)具有減少體重增加和脂質(zhì)沉積的作用，增加巨噬細(xì)胞攝取脂質(zhì)，通過促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞極化從而增強(qiáng)脂質(zhì)分解酶和β-氧化酶的表達(dá)。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明，IL-25可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的線粒體呼吸作用及增加耗氧率，產(chǎn)生更多三磷酸腺苷。這不僅提示IL-25可能成為治療肥胖及代謝相關(guān)綜合征的靶點(diǎn)，更提示IL-25對(duì)巨噬細(xì)胞極化的調(diào)節(jié)、脂質(zhì)代謝的促進(jìn)作用可能成為IL-25參與動(dòng)脈粥樣硬化過程的重要一環(huán)。

瑞士學(xué)者M(jìn)antani等[36]發(fā)現(xiàn)，給予外源性IL-25可抑制apoE-/-小鼠動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展，并穩(wěn)定瓣膜下斑塊，這很可能是因?yàn)镮L-25促進(jìn)脾臟中ILC2s的大量擴(kuò)增，增加脾臟和血漿IL-5水平以及血漿中的動(dòng)脈粥樣硬化抗磷酰膽堿IgM，從而減緩動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的發(fā)展。最近，該研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告的另一份研究結(jié)果，進(jìn)一步證實(shí)了IL-25保護(hù)動(dòng)脈粥樣硬化作用。該實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)apoE-/-IL-25-/-小鼠進(jìn)行高脂飲食的動(dòng)脈粥樣硬化模型制作后，出現(xiàn)血漿IL-17濃度升高及脾臟釋放IFN-γ增加，并伴隨著瓣膜下斑塊中CD3+T細(xì)胞含量升高。同時(shí)發(fā)現(xiàn)脾臟Th1細(xì)胞增加和Treg細(xì)胞和ILC2細(xì)胞減少[37]。從目前少量對(duì)IL-25與動(dòng)脈粥樣硬化的報(bào)道初步分析，IL-25可能通過調(diào)節(jié)Treg細(xì)胞、ILC2等免疫細(xì)胞活性及IL-5、IL-17和IFN-γ等細(xì)胞因子的表達(dá)從而發(fā)揮保護(hù)動(dòng)脈粥樣硬化的作用，仍需進(jìn)一步基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及臨床研究的成果加以證實(shí)。同時(shí)，Th2免疫反應(yīng)是否參與IL-25對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的調(diào)節(jié)也值得深入研究。

3.其他成員與動(dòng)脈粥樣硬化

與IL-17B同源性最高的是IL-17D，暫無關(guān)于兩者在動(dòng)脈粥樣硬化過程中的研究報(bào)道。目前發(fā)現(xiàn)，IL-17B受體為IL-17RB，可通過與其受體結(jié)合進(jìn)而誘導(dǎo) TNF-α、IL-1β、IL-6 CXCL8/IL-8表達(dá)，通過激活NF-κB信號(hào)通路誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子，并且具有抑制血管生成和促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、侵染和轉(zhuǎn)移作用[38]。而在粘膜炎癥過程中，IL-17B通過競(jìng)爭(zhēng)性的結(jié)合IL-17RB阻斷IL-25信號(hào)從而發(fā)揮抗炎作用[39]。IL-17D的結(jié)合受體尚未確定，但發(fā)現(xiàn)IL-17D可刺激內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生IL-6、IL-8及粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子[40]。從目前報(bào)道的相關(guān)研究尚無法系統(tǒng)描繪出IL-17B及IL-17D與炎癥及相關(guān)疾病的作用機(jī)制，同時(shí)二者是否參與動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病仍需更加翔實(shí)的研究予以明確。

IL-17C與IL-17 A具有約27%的同源性，可促進(jìn)人單核細(xì)胞系THP1表達(dá)TNF-α和IL-1β，目前發(fā)現(xiàn)其特異性受體IL-17RE與IL-17RA形成異源二聚體介導(dǎo)IL-17C信號(hào)發(fā)揮作用[41-42]。研究發(fā)現(xiàn)與apoE-/-組相比，IL-17C敲除后導(dǎo)致小鼠主動(dòng)脈及主動(dòng)脈根部的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊及膠原含量減少，其主動(dòng)脈壁中巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、T細(xì)胞、Th1和Tregs的比例減少，而外周免疫復(fù)合物沒有變化。加入外源性IL-17C可升高主動(dòng)脈膠原表達(dá)，誘導(dǎo)多種血管活性因子和細(xì)胞因子的產(chǎn)生；細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，IL-17C-/-apoE-/-小鼠主動(dòng)脈中Th17細(xì)胞募集減少[43]。這一研究成果提示IL-17C可能通過促進(jìn)Th17細(xì)胞募集到動(dòng)脈粥樣硬化病變部位發(fā)揮促動(dòng)脈粥樣硬化作用。而IL-17C參與動(dòng)脈粥樣硬化的信號(hào)通路仍待進(jìn)一步研究提供更多的證據(jù)。

4.總結(jié)

IL-17家族是廣泛參與自身免疫性疾病、過敏性疾病、炎癥性腸病、腫瘤等相關(guān)疾病的細(xì)胞因子家族。其成員IL-17 A、IL-17C、IL-17E/IL-25、IL-17F還被發(fā)現(xiàn)在動(dòng)脈粥樣硬化及冠心病中起重要作用，可能的途徑包括調(diào)節(jié)Th17通路及細(xì)胞因子產(chǎn)生、調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞分化、細(xì)胞凋亡、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、膠原產(chǎn)生等影響動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展及斑塊穩(wěn)定性。同時(shí)，亦有文獻(xiàn)提出，IL-17 A可能通過增強(qiáng)斑塊穩(wěn)定性等途徑以保護(hù)動(dòng)脈粥樣硬化，所以其真正在動(dòng)脈粥樣硬化作用仍需進(jìn)一步動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)豐富完善。