IL-17A在纖維化疾病中的研究進(jìn)展

芮奎，溫冬梅，余思源，歐陽(yáng)瑤，顧延會(huì)

遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院呼吸一科，貴州 遵義 563000

纖維化過(guò)程涉及疾病眾多，這些疾病大多數(shù)具有高發(fā)病率及高致死率，嚴(yán)重危害人類健康。纖維化可發(fā)生于機(jī)體大多數(shù)器官及組織，當(dāng)纖維化發(fā)生在皮膚則常表現(xiàn)為皮膚硬化、結(jié)節(jié)及瘢痕等，當(dāng)它發(fā)生在重要器官如肺、腎及肝臟等常進(jìn)展為致殘甚至致死性疾病。近年在器官和組織纖維化方面的基礎(chǔ)和臨床研究眾多，相關(guān)研究表明在纖維化發(fā)生過(guò)程中主要參與組分有細(xì)胞因子[如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)、血小板生長(zhǎng)因子(PDGF)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(CTGF)等]、成纖維細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞等。在器官及組織受到損傷后機(jī)體將產(chǎn)生一系列炎癥免疫反應(yīng)，促炎細(xì)胞因子[如白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、白細(xì)胞介素-6 (IL-6)、白細(xì)胞介素-8 (IL-8)及腫瘤壞死因子-α(TNF-α)]及生長(zhǎng)因子產(chǎn)生增加、成纖維細(xì)胞及肌成纖維細(xì)胞活化等，進(jìn)而使器官和組織中膠原蛋白為主要成分的細(xì)胞外基質(zhì)沉積，導(dǎo)致纖維化發(fā)生。但是目前纖維化疾病針對(duì)性治療仍未取得滿意效果，提示纖維化的發(fā)生機(jī)制仍未完全闡明。以往研究發(fā)現(xiàn)IL-17A在炎癥起始過(guò)程起始中招募炎癥細(xì)胞(如中性粒細(xì)胞)、促進(jìn)其他炎癥因子釋放，但近年越來(lái)越多證據(jù)表明它在纖維化發(fā)生中仍有重要作用。本文分析了IL-17A 在纖維化疾病的促炎癥及調(diào)節(jié)纖維化的作用，提示以IL-17A為干預(yù)靶點(diǎn)有可能使患者受益。

1 IL-17A

白細(xì)胞介素-17A(Interleukin-17A，IL-17A)是具有多種生物學(xué)功能的細(xì)胞因子，它在細(xì)菌感染[1-3]、自身免疫性疾病[4]及腫瘤[5-6]等疾病中發(fā)揮重要作用。IL-17A 主要由輔助性T 細(xì)胞(CD4+IL-17+T-helper，Th17)分泌，在CD8+T細(xì)胞、γδT細(xì)胞、自然殺傷T細(xì)胞(NKT 細(xì)胞)、固有淋巴細(xì)胞及其他非T 細(xì)胞類型如中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞也有分泌。IL-17A 是IL-17家族中的一員，IL-17 家族包含IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E 及IL-17F 6 個(gè)成員，目前研究最為廣泛的是IL-17A，IL-17A 與IL-17F 結(jié)構(gòu)具有高度相似性，甚至具有相似的功能。IL-17 受體家族包 括 IL-17RA、IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD 和IL-17RE，它們以不同的形式組合成受體二聚體受體，二聚體至少包含一條IL-17RA，受體分子均為1 型整合膜蛋白，胞質(zhì)區(qū)含有一個(gè)SEIR 基序，胞外區(qū)含有兩個(gè)FN Ⅲ結(jié)構(gòu)域，已知IL-17RA/RC 結(jié)合IL-17A、IL-17F，主 要 通 過(guò)TRAF-NF-? B 通 路 傳 導(dǎo) 信 號(hào)。IL-17 受體分布于多種細(xì)胞，包括滑膜成纖維細(xì)胞[7]、嗜酸性粒細(xì)胞[8]、角質(zhì)形成細(xì)胞[9]、氣道平滑肌細(xì)胞[10-11]、上皮細(xì)胞[12]和成纖維細(xì)胞[13]。研究發(fā)現(xiàn)IL-17RA/RC作用最強(qiáng)，IL-17A通過(guò)與受體細(xì)胞膜上的受體結(jié)合而發(fā)揮作用，目前研究發(fā)現(xiàn)IL-17A不僅可促進(jìn)其他炎癥因子的釋放[例如粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)、巨噬細(xì)胞炎癥蛋白2(MIPv2)、單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP)、CXC 類趨化因子(CXCL)-8 和CXCL-10 以及前列腺素E2(PEG2)、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)、急性相蛋白和IL-6]，引起炎癥反應(yīng)進(jìn)一步放大。它還可以影響細(xì)胞的其他的生物學(xué)功能(例如膠原產(chǎn)生、自噬、增殖及凋亡等)，進(jìn)而參與組織、器官纖維化發(fā)生，與人體多種疾病有密切的聯(lián)系。

2 纖維化

纖維化(Fibrosis)是機(jī)體組織受到損傷時(shí)發(fā)生的自我修復(fù)，主要病理改變?yōu)槭芾燮鞴?、組織內(nèi)以膠原蛋白為主要成分的瘢痕組織增多，持續(xù)進(jìn)展可致器官結(jié)構(gòu)破壞和功能紊亂、衰竭，損害機(jī)體健康。纖維化主要是細(xì)胞外基質(zhì)(exlracellular matrix，ECM)中膠原蛋白產(chǎn)生過(guò)多、分解減少，故雖在修復(fù)組織過(guò)程中填補(bǔ)組織缺損，但實(shí)質(zhì)細(xì)胞常不能完全再生，因此發(fā)生結(jié)構(gòu)、功能紊亂而致病。纖維化可發(fā)生于多種器官(如肺、肝臟、心肌、腎及皮膚等)，研究發(fā)現(xiàn)在慢性阻塞性肺疾病、肺纖維化、肝硬化、系統(tǒng)性硬化癥等疾病中，均有纖維化過(guò)程的參與。這些疾病嚴(yán)重危害世界各國(guó)人民的健康，它們的共同之處是均有炎癥反應(yīng)、細(xì)胞外基質(zhì)的過(guò)度沉積，靶器官、組織不同程度纖維化。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)是一種重要的促纖維化的細(xì)胞因子，已有眾多研究證實(shí)它能促進(jìn)膠原蛋白分泌，促進(jìn)纖維化細(xì)胞增殖，增加蛋白酶抑制劑水平和增加細(xì)胞外基質(zhì)沉積，但針對(duì)該靶點(diǎn)治療仍未取得滿意療效。

近年來(lái)越來(lái)越多研究顯示，IL-17A在許多疾病中不僅參與炎癥反應(yīng)，還通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)體TGF-β相關(guān)信號(hào)通路、細(xì)胞自噬、增殖與凋亡等參與組織、器官纖維化。該文通過(guò)對(duì)慢性阻塞性肺疾病、肺纖維化、肝硬化、系統(tǒng)性硬化癥等疾病中IL-17A 的作用進(jìn)行綜述，旨在探討IL-17A 在纖維化疾病發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制。

3 IL-17A與纖維化疾病

3.1 IL-17A與慢性阻塞性肺疾病 慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一種高發(fā)病率和高致死率的可以預(yù)防和治療的疾病，其特征是持續(xù)存在的氣流受限和呼吸系統(tǒng)癥狀，通常與有害刺激引起的氣道和(或)肺泡異常有關(guān)。小氣道內(nèi)炎癥、纖維化和小氣道官腔黏液栓等是COPD 小氣道主要病理改變。作為一種前炎性因子，IL-17A參與到COPD 發(fā)病過(guò)程，它可以通過(guò)募集中心粒細(xì)胞遷移至炎癥部位發(fā)揮促炎作用。研究發(fā)現(xiàn)在COPD 肺組織中IL-17A/F 表達(dá)明顯增加，并且這種增加依賴于核因子-κB (NF-κB)和 磷脂酰肌醇-3 激酶(PI3K)通路[14-15]。COPD 患者肺組織、血液中IL-17A 表達(dá)明顯增加，且與肺功能功能嚴(yán)重程度、痰液中中性粒細(xì)胞數(shù)目呈正相關(guān)，在重度COPD 患者中更顯著[16]，也有研究發(fā)現(xiàn)，IL-17A在流感嗜血桿菌感染加重的吸煙COPD中明顯增加，通過(guò)中和IL-17A可減少中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，并且不影響細(xì)菌的清除[17]。類似的研究發(fā)現(xiàn)，IL-1β和IL-17A 是流感所致慢性肺部炎癥加重期中性粒細(xì)胞炎癥的主要介導(dǎo)因子，通過(guò)阻斷IL-17A或IL-1β可使中性粒細(xì)胞在感染初期或病毒復(fù)制高峰時(shí)明顯減少[18]。在COPD 小鼠肺組織中IL-17A 明顯未增加，靶向阻斷IL-17A通路具有減輕炎癥和解除自身免疫的作用[19]。然而，IL-17A參與COPD發(fā)病過(guò)程不只是通過(guò)促進(jìn)炎癥和自身免疫，它通過(guò)調(diào)控氣道纖維化參與COPD 小氣道阻塞發(fā)生。據(jù)研究顯示，中和IL-17A 或IL-17RA 缺失可減輕腺病毒誘導(dǎo)的小鼠氣道炎癥和纖維化病變[20]，此外，IL-17A 不同程度促進(jìn)人支氣管成纖維細(xì)胞和肺間質(zhì)成纖維細(xì)胞膠原蛋白質(zhì)合成，這可能與COPD 肺的不同部位觀察到的差異結(jié)構(gòu)變化有關(guān)[21]。以上研究表明，IL-17A通過(guò)參與炎癥和纖維化過(guò)程參與COPD 發(fā)病機(jī)制，所以更進(jìn)一步研究IL-17A 在COPD 發(fā)病機(jī)制中的作用有望為治療COPD提供有效治療靶點(diǎn)。

3.2 IL-17A 與肺纖維化 肺纖維化(pulmonary fibrosis，PF)是一種慢性、進(jìn)行性、纖維化性肺間質(zhì)性肺炎，病理顯示纖維化、蜂窩狀改變，間質(zhì)性炎癥和正常肺組織并存。在博來(lái)霉素誘導(dǎo)的肺纖維化小鼠鼻內(nèi)接種單純皰疹病毒1 導(dǎo)致的肺纖維化急性加重，敲除IL-17A組小鼠較野生小鼠急性肺損傷評(píng)分、肺濕/干重比明顯下降，生存率增加[22]。董昭興等[23]發(fā)現(xiàn)在博來(lái)霉素所致肺纖維化模型小鼠肺組織中IL-17A mRNA 表達(dá)較正常組明顯增加，且IL-17A定位于終末支氣管和呼吸性細(xì)支氣管、肺泡上皮，提示IL-17A 在博來(lái)霉素致小鼠肺纖維化形成中表達(dá)增加，可能參與肺纖維化的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)人肺成纖維細(xì)胞與程序性細(xì)胞死亡CD4 T 細(xì)胞共培養(yǎng)誘導(dǎo)Ⅰ型膠原產(chǎn)生。體外程序性細(xì)胞死亡通路阻斷導(dǎo)致CD4 T 細(xì)胞TGF-β和IL-17A表達(dá)減少，伴隨肺成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的Ⅰ型膠原減少[24]。此外，IL-17A 與IL-17 受體結(jié)合促進(jìn)人肺成纖維細(xì)胞增殖、ECM生成及促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞表型分化，并且這種作用依賴于NF-κB p65通路和酪氨酸激酶2(JAK2)通路[25]，也有研究顯示，IL-17 可刺激肺成纖維細(xì)胞中TGF-β 表達(dá)、Smad 蛋白2/3(Smad2/3)和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2 (ERK1/2)磷酸化，誘導(dǎo)肺成纖維細(xì)胞發(fā)生形態(tài)學(xué)改變，如下調(diào)e-鈣黏素(E-cad)表達(dá)、上調(diào)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)表達(dá)，發(fā)生上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化[26]。因此，阻斷IL-17A 可能對(duì)肺纖維化疾病的炎癥狀態(tài)和纖維化有治療作用。研究發(fā)現(xiàn)，IL-17A拮抗可抑制二氧化硅引起的慢性炎癥和肺纖維化。靶向IL-17A可有效誘導(dǎo)自噬，促進(jìn)膠原自噬性降解和自噬相關(guān)細(xì)胞死亡。此外，IL-17A可以減輕饑餓引起的自噬，而自噬調(diào)節(jié)因子以不依賴TGF-β的方式調(diào)節(jié)肺泡上皮細(xì)胞中的膠原降解。靶向阻斷IL-17A可以預(yù)防博來(lái)霉素誘導(dǎo)的肺纖維化小鼠肺部炎癥的發(fā)展，減少膠原沉積和羥脯氨酸(HYP)的含量并且預(yù)防肺纖維化的發(fā)展[27]，此外，阻斷IL-17A可降低纖維化因子如IL-17A、TGF-β和IL-13表達(dá)；增加抗炎或抗纖維化因子如干擾素-γ (IFN-γ)、環(huán)氧合酶-2(COX-2)、5-脂氧合酶(5-LOX)、15-脂氧合酶(15-LOX)等的表達(dá)。以上研究表明，IL-17A 在肺纖維化中增加，IL-17A 參與介導(dǎo)肺纖維化的炎癥反應(yīng)和纖維化，且予阻斷IL-17A后，炎癥和纖維化都得到改善。

3.3 IL-17A 與肝硬化 肝硬化(hepatocirrhosis)是各種慢性肝病進(jìn)展致以肝臟慢性炎癥、彌漫性纖維化、假小葉、再生結(jié)節(jié)和肝內(nèi)外血管增殖為特征的病理階段，炎癥等激活肝星狀細(xì)胞，使其增殖和移行，膠原合成增加、降解減少，沉積于Disse間隙，間隙增寬。炎癥所致?lián)p傷可能在其中發(fā)揮起始作用，研究發(fā)現(xiàn)，與健康者相比，慢性乙肝和肝硬化患者的血清中IL-17明顯增高[28-29]，且IL-17水平與肝硬化患者轉(zhuǎn)氨酶水平呈正相關(guān)關(guān)系[30]?；蜓芯匡@示，肝硬化患者患者外周血IL-17A基因分析提示IL-17A基因多態(tài)性與肝硬化發(fā)生有關(guān)[31]。IL-17A可以調(diào)節(jié)人肝星狀細(xì)胞炎癥因子釋放。有研究發(fā)現(xiàn)，人肝星狀細(xì)胞用IL-17A 處理后IL-6、促分裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)和ERK 1/2的快速磷酸化增加，在使用p38MAPK和ERK 1/2抑制劑后，IL-17A誘導(dǎo)的IL-6產(chǎn)生減少；在使用慢病毒介導(dǎo)的shRNA 對(duì)IL-17RA 抑制后，IL-6、p38MAPK 和ERK 1/2的快速磷酸化增加均減少，提示IL-17A通過(guò)p38MAPK 和ERK 1/2 依 賴 的方式 調(diào) 節(jié)IL-6 產(chǎn)生[32]。在肝硬化中，增加的IL-17A 定位于炎性浸潤(rùn)部位，缺乏IL-17RA減輕炎性因子產(chǎn)生、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)和纖維化，藥理ERK 1/2 或p38 抑制顯著抑制IL-17A 誘導(dǎo)的肝星狀細(xì)胞IL-6、α-SMA、膠原、TGF-β mRNA 的表達(dá)[33]。肝組織切片中，晚期肝硬化中IL-17A、IL-22水平及輔助型T細(xì)胞/調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Th17/Treg)比值明顯高于中度纖維化[34]，肝臟損傷后，IL-17A 及其受體水平升高。IL-17A 升高可能通過(guò)激活炎癥細(xì)胞和肝臟常駐細(xì)胞而促進(jìn)纖維化。IL-17信號(hào)傳導(dǎo)促進(jìn)炎癥細(xì)胞IL-6、IL-1 和TNF-α的產(chǎn)生，增加轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-1的表達(dá)，一種致纖維化的細(xì)胞因子。IL-17 通過(guò)激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT 3)信號(hào)通路直接誘導(dǎo)肝星狀細(xì)胞產(chǎn)生Ⅰ型膠原[35]。因此，IL17A 在肝硬化中仍有必要進(jìn)一步被研究。

3.4 IL-17A 與系統(tǒng)性硬化癥 系統(tǒng)性硬化癥(systemic sclerosis，SSc)是一種原因不明的全身性疾病，臨床上主要表現(xiàn)為特征性的局限性或彌漫性皮膚增厚和纖維化，嚴(yán)重時(shí)可影響心、肺和消化道。目前研究認(rèn)為它的發(fā)病機(jī)制是由于免疫系統(tǒng)功能失調(diào)、激活并分泌多種自身抗體、細(xì)胞因子導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞活化，進(jìn)一步活化成纖維細(xì)胞，使成纖維細(xì)胞合成膠原的功能增強(qiáng)、細(xì)胞外基質(zhì)增多，最終導(dǎo)致血管壁和組織纖維化。研究發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)性硬化病小鼠組小鼠皮膚和肺組織IL-17AmRNA 的表達(dá)量增高，系統(tǒng)性硬化病小鼠組外周血IL-17 含量明顯增高。外周血Th17 細(xì)胞、IL-17的含量與皮膚和肺部炎癥、皮膚中羥脯氨酸(HYP)含量呈密切正相關(guān)，皮膚和肺組織Th17細(xì)胞分別與皮膚和肺部炎癥、皮膚和肺HYP含量密切正相關(guān)。提示Th17 細(xì)胞在系統(tǒng)性硬化病小鼠模型外周血、皮膚及肺組織表達(dá)增高，與皮膚和肺部炎癥、纖維化病變呈正相關(guān)關(guān)系，并通過(guò)IL-17、IL-6 等細(xì)胞因子參與SSc 的發(fā)病[36]。但也有研究顯示，在系統(tǒng)性硬化癥患者的IL-17B、IL-17E、ILv17F 合成量增加，而IL-17A的量卻無(wú)明顯變化，并且在局限型和彌漫型病變中主要增加的IL-17 種類也不一樣，這提示在系統(tǒng)性硬化癥中IL-17不同亞型可能通過(guò)不同機(jī)制參與發(fā)病[37]。研究顯示，在系統(tǒng)性硬化癥中，組織纖維化被敲減IL-17逆轉(zhuǎn)，并且IL-1和IL-17發(fā)揮著協(xié)同作用，通過(guò)敲除IL-17可減輕IL-1導(dǎo)致的組織纖維化[38]。這些研究表明了IL-17 家族其他成員參與SSc 發(fā)病機(jī)制，通過(guò)阻斷IL-17可減輕SSc的纖維化。

綜上所述，IL-17A及其家族成員從不同角度參與了不同器官、系統(tǒng)的發(fā)病，并且在不同的組織和系統(tǒng)參與發(fā)病機(jī)制不盡相同，甚至一些研究發(fā)現(xiàn)相反的結(jié)果，但他們都支持IL-17A 在其中起重要作用，所以更進(jìn)一步研究IL-17A 有望進(jìn)一步探索相關(guān)疾病發(fā)病機(jī)制或許能夠?yàn)檫@些疾病提供一些新的治療靶點(diǎn)。