白細胞介素17A與炎癥性腸病的關系研究進展

杜曉博，高 闖，楊貝貝，王丹丹，耿 麗，王許平，馮百歲

鄭州大學第二附屬醫(yī)院消化內科 吳階平醫(yī)學基金會中國炎癥性腸病聯盟河南省炎癥性腸病中心，河南 鄭州 450014

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)包括潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis，UC)和克羅恩病(Crohn’s disease，CD)，是一種反復發(fā)作的慢性非特異性腸道炎性疾病，其發(fā)病機制并不十分清楚。目前認為，IBD是多種因素相互作用的結果，包括遺傳、環(huán)境、感染、免疫等均對疾病的發(fā)生有影響。研究發(fā)現，CD4+T細胞在IBD的發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用[1]，而Th17細胞作為一類特殊的CD4+T細胞亞群，在IBD中的作用機制逐漸得到了越來與多的關注。Th17細胞主要通過分泌細胞因子IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22、IL-6、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等來調節(jié)炎癥反應[2]。其中IL-17A是Th17細胞的標志因子，它在IBD患者血清中表達量明顯升高，但其在疾病發(fā)展過程中具體的作用機制仍不完全清楚，本文僅就IL-17A與IBD關系的研究進展作一概述。

1 IL-17A的來源及其受體

1.1 IL-17A的來源IL-17A是IL-17分子家族中最早發(fā)現的細胞因子，并與隨后發(fā)現的IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E、IL-17F等共同組成IL-17分子家族。IL-17A主要由一類特殊的CD4+T細胞亞群分泌，隨后將這種特異性分泌IL-17A的細胞命名為Th17細胞。IL-17A能夠刺激成纖維細胞和表皮細胞產生IL-6、IL-8、細胞間黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)、粒細胞-巨噬細胞克隆刺激因子，還能夠刺激其他促炎癥細胞因子的產生，如TNF-α和IL-1β，并和這些細胞因子一起誘導產生大量的炎性因子。

Th17細胞分化成熟分為3個步驟：分化、擴增、穩(wěn)定。動物實驗發(fā)現，初始T淋巴細胞在轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)和IL-6或IL-21的共同作用下分化成Th17細胞。視黃酸相關核孤獨受體γt(retinoid related orphan receptor gamma t，RORγt)是Th17細胞特征性轉錄因子。信號傳導因子和轉錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription3，STAT3)在IL-6和IL-21誘導下，結合RORγt和干擾素調節(jié)因子4(interferon regulatory factor 4，IRF4)基因并與堿性亮氨酸拉鏈轉錄因子(basic-leucine zipper transcription factors，Batf)組成復合體協同誘導RORγt的表達[3]。Th17細胞通過分泌的IL-21與細胞膜上的IL-21R結合，促進STAT3、RORγt的轉錄進而完成擴增。IL-23是IL-17A擴增及維持穩(wěn)定的重要因子，IL-23可以通過正反饋作用上調IL-6、IL-17β、TNF-α的表達來維持Th17細胞系的穩(wěn)定[4]。此外，miR-155通過調控基因表達阻斷JAK-STAT信號來促進Th17細胞的分化[5]。

現有研究結果表明，包括淋巴組織誘導細胞(Lti cells)、細胞毒性CD8+T細胞(Tc17)、B淋巴細胞、γδT淋巴細胞(γδT cells)、穩(wěn)定性自然殺傷淋巴細胞(iNKT cells)、自然殺傷細胞(NK cells)、單核細胞、先天性淋巴細胞(innate lymphoidcells，ILCs)、中性粒細胞、潘氏細胞、腸上皮細胞等在內的多種細胞均可在一定條件下產生IL-17A[6-8]。但是在這些細胞中Th17細胞在體內的分布最廣，而且在炎癥反應中作用也比較廣泛，因此，現在通常認為Th17細胞仍是IL-17A主要來源。在感染初期先天細胞通過產生IL-17A和IL-17F參與宿主的早期抗感染免疫反應。

1.2 IL-17A受體IL-17受體家族包括IL-17RA、IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD、IL-17RE五個成員，均屬單次跨膜蛋白，該家族受體都包括一個胞外的類纖維素結合素Ⅲ(fibronectin Ⅲ-like)結構域和一個胞內的SEF/IL-17R(SEFIR)結構域，而這兩個結構域在IL-17家族分子的信號傳導過程中起著關鍵信號分子間的連接作用[9]。IL-17A的特異性受體包括IL-17RA和IL-17RC。IL-17RA在體內多種細胞中都有所表達，其中在造血組織中表達較高，而在上皮細胞、成纖維細胞、內皮細胞和成骨細胞中表達則相對較低。IL-17RC主要表達于上皮細胞、內皮細胞等非免疫性的基質細胞。在Th17細胞分泌的眾多細胞因子中IL-17A和IL-17F具有高度的同源性，IL-17A可以以同源二聚體的形式結合，也可以與IL-17F以異源二聚體形式結合，形成的同源或異源二聚體首先與細胞表面的IL-17RA結合，然后與IL-17RC結合形成異源二聚體復合物介導下游信號通路[10]。雖然IL-17A和IL-17F具有高度的同源性，但IL-17RA對IL-17A的親和力遠大于IL-17F，因此細胞對IL-17A的反應強度也相對較大，這就使得IL-17A較IL-17F在炎癥反應中更為關鍵。

2 IL-17A的信號通路

2.1 IL-17A信號的正向調節(jié)IL-17受體家族屬于一次性跨膜蛋白，其中位于胞內的SEFIR在IL-17A的信號傳導中起重要作用。Act1(核因子κB激活劑1)是IL-17A信號傳導中的中心分子，參與IL-17R信號傳導中的多個環(huán)節(jié)，研究發(fā)現，Act1含有與IL-17RA上的SEFIR結構域同源的胞內蛋白[11]。此外，腫瘤壞死因子受體相關因子6(tumor necrosis factor receptor associated factor-6，TRAF6)在核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)和c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase)通路的激活中也起著關鍵作用[12]。

IL-17A與細胞表面的IL-17RA、IL-17RC結合組成復合體，Act1則通過SEFR-SEFR之間的相互作用，并在IL-17A的作用下招募TRAF6形成多聚體。Act1具有泛素連接酶的作用，因而可以泛素化TRAF6從而激活NF-κB、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPKs)、CCAAT增強子結合蛋白(CCAAT/enhancer binding protein，C/EBP)等轉錄因子，從而促進炎癥因子表達[13]。IL-17A還可以通過NF-κB途徑的激活降低miR23b的表達，而miR23b則對TAB2、TAB3具有抑制作用，因此NF-κB的信號得以進一步放大。TNF-α可以與IL-17A共同作用維持TNF-α誘導基因的mRNA穩(wěn)定性。TRAF2和TRAF5同屬于TRAF家族，SF2是可協助降解KC等趨化因子mRNA的“一類物質”，IL-17A誘導形成的Act1-TRAF2/TRAF5-SF2復合體可以阻止SF2對趨化因子mRNA的降解作用。HuR是一種可以與Act1結合的ARE結合蛋白，HuR的缺失被證明可以減弱IL-17A誘導的炎癥反應。質譜分析研究發(fā)現，分子伴侶熱休克蛋白HSP90可以在IL-17A作用下與Act1相互作用阻斷Act1與其他信號分子的結合來阻斷下游信號傳導[14]。此外，IL-17A還可以和INFγ、IL-22、lymphotoxin、IL-1β、LPS等協同作用介導炎癥反應發(fā)生。

2.2 IL-17A信號的負向調節(jié)TRAF3是IL-17A信號負向調節(jié)的重要因子，TRAF3主要通過與IL-17A的相互作用阻止IL-17R-Act1-TRAF6復合體的形成，進而阻斷信號向下游傳導。有實驗發(fā)現，TRAF4基因缺失可以加重Th17細胞特異性介導的EVE病理反應。

泛素化蛋白酶體蛋白質降解途徑在IL-17A信號的負向調節(jié)中同樣起作用，泛素連接酶復合體可以使Act1 K48位泛素化，導致Act1降解從而實現控制信號的過度激活。泛素特異性蛋白酶 USP25、去泛素化酶A20均可以通過直接去除相應泛素分子達到負向調節(jié)IL-17A信號的作用。泛素特異性蛋白酶USP25的靶點是 IL-17A誘導的TRAF5和TRAF6上的K63位的泛素分子，因此，USP25能抑制TRAF6依賴的NF-κB信號，A20則是通過去除TRAF6上的泛素分子，進而負向調控IL-17A信號通路。

miR-23b是IL-17A信號的負向調節(jié)分子，它主要通過靶向降解TAB2、TAB3和IKKα而抑制IL-17-NF-κB的激活。研究發(fā)現，IL-17A還可以激活激酶ERK和GSK-3β，從而激發(fā)下游 C/EBPβ在Thr-188和Thr-179位點的磷酸化，最終抑制IL-17A誘導的促炎基因表達[15]。

3 IL-17A與IBD的關系

IL-17A與多種自身免疫性疾病有著密切關系，包括IBD、類風濕性關節(jié)炎、系統性紅斑狼瘡、銀屑病、哮喘等[16]。IBD是一種消化道慢性炎癥，包括UC和CD，UC病變部位主要局限于結腸，CD則可以侵及整個消化道。UC和CD致病機制可能不同，但疾病組織損傷的基本病理過程相似，病變部位均在黏膜層[17]。研究發(fā)現，UC和CD患者血清和病變腸黏膜組織中Th17細胞及IL-17A水平高于正常人，同時IBD患者病變組織中IL-17A mRNA表達水平也較正常人明顯升高。在IBD患者非活動期，無論是腸黏膜組織還是血清中Th17及IL-17A的含量都要比活動期明顯降低[18]。研究發(fā)現，IL-17A主要通過激活NF-κB、MAPK通路誘導分泌表達包括IL-8、CXCL1、CLCL2等在內的一系列炎癥因子和趨化因子，從而招募多種免疫細胞對結腸上皮細胞造成損傷，引起或加重結腸組織炎癥[19]。

現在通常認為，IL-17A在IBD發(fā)病過程既發(fā)揮著促炎作用，也發(fā)揮著抑制炎癥的作用，但它們具體的作用機制仍不清楚。研究者們在不同的IBD動物模型中做了各種實驗。IBD的發(fā)病機制仍不清楚，在現有的各種IBD動物模型中IL-17A的表達雖然同樣高于正常小鼠，但是IL-17A所起的作用仍不是很清楚。在葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導的結腸炎小鼠模型中，中和IL-17A后，小鼠疾病活動度是增加的[20]。在對正常野生型小鼠和IL-17A基因缺陷性小鼠的對比觀察中，我們發(fā)現，IL-17A基因缺陷型小鼠對DSS的化學刺激有更好的抵抗作用，其炎癥反應程度低于正常小鼠。在2,4,6-三硝基苯磺酸(2-4-6-trinitro-benzene-sulfonic acid,TNBS)誘導的小鼠結腸炎模型和IL-10缺陷型小鼠結腸炎模型中，中和IL-17A后模型小鼠的病情卻得到了緩解[21]。對于這些矛盾的結果現在通常認為IL-17A在炎癥反應中既發(fā)揮促進炎癥發(fā)展的作用，同時其對腸黏膜也有著保護作用，由于不同的動物模型其免疫機制不同，進而影響IL-17A在其中究竟發(fā)揮著保護作用或致病作用。IL-17F與IL-17A具有高度同源性，且二者可以形成異源二聚體介導信號傳導，也有試驗證明，同時中和T細胞過繼轉移模型小鼠中IL-17A、IL-17F可減輕模型小鼠疾病程度[22-23]。IL-17A的表達受IL-23影響，現有藥物試驗表明，IL-23抗體Ustekinumab能夠有效緩解IBD患者疾病活動度，而IL-17A抗體Secukinumab則會加重疾病的進展[24]。從這些試驗結果中我們推測，在炎癥發(fā)生過程中IL-17A的表達水平需要維持在一定的水平，且與IL-17F共同作用從而導致炎癥的發(fā)生。

4 IL-17A在IBD中的診療價值

UC患者疾病過程不可預測，鑒于IL-17A在IBD中的重要作用，前瞻性監(jiān)測了3年內發(fā)作UC的102例患者，并且每年對其臨床和生化疾病嚴重程度進行隨訪，同時檢測結腸活組織、血清中IL-17A mRNA水平，發(fā)現與對照組相比，結腸黏膜組織IL-17A mRNA表達增高99.8倍，而血清中IL-17A水平與發(fā)病時的臨床疾病嚴重程度也相關。通過數據分析表明，UC初治患者的血清IL-17A水平可以反映疾病發(fā)作時的臨床疾病嚴重程度，并預測了未來3年的疾病進程。因此，在疾病發(fā)作時，血清IL-17A可能對UC患者的臨床處理有價值[25]。

RORγt是Th17分化的關鍵轉錄因子，它可以和干擾素調節(jié)因子8(IRF8)、地高辛、FOXP3等結合組成蛋白復合體抑制Th17細胞分化和IL-17表達[26]。IRF8 缺陷鼠表現出Th17細胞數量增加，IL-17A分泌增多，而且該缺陷小鼠結腸組織發(fā)現明顯的炎癥反應。在T細胞過繼轉移模型中，應用地高辛對實驗組小鼠進行干預，可以發(fā)現實驗小鼠結腸炎癥反應明顯減輕，同時對實驗組小鼠血清及結腸組織檢測并與模型組小鼠對比，發(fā)現實驗小鼠Th17細胞數量明顯減少，IL-17A mRNA水平明顯降低[27]。通過RORγt抑制IL-17A產生可能是IBD治療的新方向。

IL-23在Th17細胞的活化及維持細胞擴增方面起著重要作用，Ustekinumab單抗對IL-23具有拮抗作用。一項關于Ustekinumab單抗應用于CD的Ⅱ期臨床醫(yī)學研究表明，對復發(fā)性且TNF-α拮抗劑反應不良的CD患者，使用Ustekinumab單抗治療6周后疾病活動指數明顯低于安慰劑組。因此通過阻斷IL-23/IL-17途徑治療IBD給臨床治療提供了新的思路[28]。

Secukinumab是IL-17A的單克隆抗體，已被證明，在IL-17A介導的自身免疫疾病如銀屑病、類風濕性關節(jié)炎等疾病中起到了良好的治療效果。為明確Secukinumab在IBD中的治療效果，在歐洲、美國、加拿大等地進行進行了一項多中心的研究，研究發(fā)現，使用Secukinumab的患者與安慰劑組相比病情活動度并未明顯降低，研究同時檢測了兩組患者的C反應蛋白和鈣衛(wèi)蛋白，發(fā)現它們之間也無顯著性差異。這些結果已證明，在中-重度CD患者的這項試驗中，Secukinumab抑制IL-17A無效，與安慰劑相比，Secukinumab的療效更小，Secukinumab患者的不良事件發(fā)生率更高，不良事件主要指念珠菌、真菌感染，這與有些學者提出的IL-17A具有抗感染作用的觀點一致[24]。Brodalumab是IL-17RA的單克隆抗體，它能夠選擇性地與IL-17A受體亞基相結合，抑制IL-17A、IL-17F和IL-17A/F抑制二聚體的藥理作用。而且Brodalumab與人的IL-17RA有很高的親和力，因此能夠阻斷IL-17A信號傳導，然而臨床研究證明Brodalumab在CD的治療中同樣未取得良好的治療效果[25]。

IL-17A在IBD中的具體作用機制雖然尚不完全明確，但是Th17細胞和IL-17A在IBD中的治療價值已通過實驗得到了進一步的證實。研究者們針對Th17細胞分化、IL-17A信號傳導過程中的多個關鍵因子進行干預以期獲得良好的治療策略。