IL-6R與支氣管哮喘研究進(jìn)展

張棟，林娜

1.右江民族醫(yī)學(xué)院臨床學(xué)院，廣西百色 533000;2.右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院兒科，廣西百色 533000

支氣管哮喘是常見(jiàn)的呼吸系統(tǒng)疾病，多種炎性細(xì)胞、結(jié)構(gòu)細(xì)胞、細(xì)胞因子等參與其中，免疫因素不可忽視，目前認(rèn)為T(mén)h1/Th2失衡為主要因素，細(xì)胞因子作用關(guān)鍵。隨著研究深入，與哮喘有關(guān)的細(xì)胞因子逐漸被發(fā)現(xiàn)并闡述。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)IL-6R與哮喘的相關(guān)性研究較少，但亦取得一定成果。該文對(duì)IL-6R及與哮喘關(guān)系作簡(jiǎn)單介紹。

IL-6于1980年被發(fā)現(xiàn)，1986年被命名，是常見(jiàn)炎性細(xì)胞因子，可被多種細(xì)胞分泌，參與多種疾病過(guò)程，如中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染、變態(tài)反應(yīng)性疾病、風(fēng)濕、腫瘤等。IL-6作用廣泛，通過(guò)與受體結(jié)合發(fā)揮作用，因此，認(rèn)識(shí)IL-6R也具有重要的意義。

1 IL-6R的結(jié)構(gòu)

IL-6R基因位于1q21，大約61kb，包括10個(gè)外顯子，9個(gè)內(nèi)含子，產(chǎn)生3.3kbmRNA，468個(gè)氨基酸由其編碼產(chǎn)生。339個(gè)組成膜外區(qū)，82個(gè)膜內(nèi)區(qū)，28個(gè)跨膜區(qū)，19個(gè)負(fù)責(zé)信號(hào)傳導(dǎo)[1]。IL-6R由2個(gè)跨膜糖蛋白組成，其分子量不同。mIL-6R為膜鏈接白介素6受體，分子量80 kDa，為α鏈，分布有限，只在少數(shù)細(xì)胞膜表達(dá)（如肝細(xì)胞、白細(xì)胞亞群），可表達(dá)數(shù)百至上萬(wàn)不等。gp130，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用，分子量130kDa，為β鏈，分布廣泛，絕大多數(shù)細(xì)胞膜均有g(shù)p130表達(dá)，包括肺組織。由于gp130分布廣泛，它被發(fā)現(xiàn)是一個(gè)同樣可以被用于其他細(xì)胞因子轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)的蛋白，其可以介導(dǎo)包括IL-6在內(nèi)的多種細(xì)胞因子信號(hào)，如IL-11，CNTF，LIF 等[2]。IL-6/mIL-6R/gp130 以 4或 6聚體形式存在，比例為 1∶1∶2 或者 2∶2∶2。

sIL-6R的介紹：mIL-6R即IL-6R的膜結(jié)合形式。sIL-6R即可溶性白細(xì)胞介素6受體，存在于人體血液中，產(chǎn)生機(jī)制有2種：①蛋白酶水解mIL-6R的胞外部分，水解位點(diǎn)為Gln357/Asp358。②控制IL-6R的mRNA經(jīng)過(guò)一系列剪切、加工、翻譯后由細(xì)胞分泌sIL-6R。（這兩種方式均受位點(diǎn)rs2228145影響）。巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞可以產(chǎn)生sIL-6R，最近研究發(fā)現(xiàn)激活的CD4+T細(xì)胞也可以分泌。不同疾病可有不同的產(chǎn)生sIL-6R形式，sIL-6和mIL-6R對(duì)IL-6R的結(jié)合力并無(wú)明顯區(qū)別。sIL-6R作用廣泛：①結(jié)合IL-6；②轉(zhuǎn)運(yùn)功能：保護(hù)IL-6，延長(zhǎng)其半衰期；③誘導(dǎo)全身性應(yīng)答，如細(xì)胞增殖、分化、炎癥反應(yīng)[3]。

sgp130的介紹：處于外周血中，與外周血中IL-6/sIL-6R復(fù)合體結(jié)阻斷反式信號(hào)傳導(dǎo)。mIL-6R傳導(dǎo)信號(hào)不受影響。這種形式同樣存在于其他因子信號(hào)傳遞，如LIF。

2 信號(hào)通路

gp130不能直接與IL-6結(jié)合。首先IL-6與mIL-6R結(jié)合，結(jié)合2分子gp130，然后通過(guò)兩種信號(hào)途徑進(jìn)行傳導(dǎo)，JAK/STAT和RAS/MAPK途徑。

JAK/STAT：二聚體gp130：gp130→磷酸化、活化JAK激酶（包括 JAK1、2，TYK2。 JAK1為主要）→2分子 gp130中6個(gè)酪氨酸磷酸化→募集有SH-2結(jié)構(gòu)的分子 （以STAT1、3為主）→再次形成二聚體→從結(jié)和位點(diǎn)脫離（JAK1為主）→進(jìn)入細(xì)胞核→DNA序列，表達(dá)RAS/MAPK：gp130激活→促進(jìn)Shc與Grb2復(fù)合物形成→與soc結(jié)合→促進(jìn)Ras蛋白激活→MAPK級(jí)聯(lián)磷酸化。

轉(zhuǎn)信號(hào)傳導(dǎo)/反式信號(hào)傳導(dǎo)：gp130表達(dá)廣泛，但mIL-6R表達(dá)局限。IL-6與sIL-6R結(jié)合形成復(fù)合物，作用于表達(dá)gp130的細(xì)胞。主要通過(guò)激活轉(zhuǎn)錄因子stat3影響基因表達(dá)。IL-6/sIL-6R，2分子gp130組成復(fù)合物→誘導(dǎo)Janus激酶2→磷酸化→信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄激活因子3→細(xì)胞核→改變基因表達(dá)[4]。與該傳導(dǎo)模式有關(guān)的疾病常有風(fēng)濕、克羅恩病、炎癥性腸病。

3 生物學(xué)活性

無(wú)論是mIL-6R還是sIL-6R，其主要是與IL-6結(jié)合進(jìn)而在各種疾病中發(fā)生發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生不同的作用。復(fù)合體IL-6/sIL-6R作用于表達(dá)gp130的細(xì)胞產(chǎn)生作用，影響細(xì)胞功能，調(diào)節(jié)增殖、分化。這種轉(zhuǎn)信號(hào)傳導(dǎo)模式可以作為解釋IL-6R發(fā)揮生物學(xué)活性的另一種重要補(bǔ)充。已有研究證實(shí)，心肌細(xì)胞無(wú)法單獨(dú)對(duì)IL-6產(chǎn)生應(yīng)答，而是需要sIL-6R存在的環(huán)境；牙槽炎的產(chǎn)生由IL-6，sIL-6R共同導(dǎo)致[3]；人體發(fā)熱時(shí)，高內(nèi)皮微靜脈中ICAM-1熱誘導(dǎo)就有IL-6反式信號(hào)的參與。

4 IL-6R與哮喘關(guān)系

許多細(xì)胞因子參與哮喘的發(fā)生發(fā)展，包括IL-6[5-6]。哮喘患者不論處于急性發(fā)作期還是緩解期，IL-6均高于正常人，急性期更加明顯，可由IL-6升高判斷急性發(fā)作[7]。

IL-6與肺中IL-6R結(jié)合，通過(guò)IL-6/mIL-6R的經(jīng)典信號(hào)通路（主要表達(dá)為肺內(nèi)白細(xì)胞亞群，如T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等)，IL-6/sIL-6R復(fù)合物經(jīng)典信號(hào)（不表達(dá)mIL-6R的非炎性細(xì)胞）發(fā)揮作用[8]。結(jié)合動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床研究，作用機(jī)制仍不完全明確，大體可以包括以下：①調(diào)節(jié)CD4+T細(xì)胞分化，促進(jìn)IL-4產(chǎn)生，抑制Th1，協(xié)同TGF-β促進(jìn)Th17分化[9]。②調(diào)節(jié)Th1/Th2平衡，通過(guò)增強(qiáng)內(nèi)源性IL-4幫助Th2細(xì)胞分化[10]。③促進(jìn)IL-13產(chǎn)生，增加上皮細(xì)胞產(chǎn)生粘液，肺氣道粘液增多[11]④誘導(dǎo)Th17分化，促進(jìn)IL-17、嗜中性粒細(xì)胞聚集等作用加重氣道炎癥，導(dǎo)致人類(lèi)中重度哮喘[12]。⑤抑制Treg細(xì)胞，促進(jìn)其他免疫反應(yīng)的發(fā)生、促進(jìn)哮喘炎癥發(fā)生發(fā)展。⑥不依賴IL-13情況下影響成纖維細(xì)胞功能，促進(jìn)肺纖維化。

近年來(lái)，學(xué)者對(duì)sIL-6R的反式信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有了更加深入的認(rèn)識(shí)。

在FERREIRA MA[10]等在歐洲人群調(diào)查實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，哮喘患者sIL-6R在血清和氣道中均有明顯增加。同時(shí)，IL-6R基因rs4129267位點(diǎn)與sIL-6R血清濃度變化有關(guān)，其T等位基因使sIL-6R濃度增加1.4倍，1.4倍的sIL-6R又使哮喘患病風(fēng)險(xiǎn)增加1.09倍。Aysefa Doganci[11]等在小鼠氣道模型中阻斷sIL-6R后，GATA-3轉(zhuǎn)錄下調(diào)，進(jìn)一步導(dǎo)致IL-4、IL-5、IL-13產(chǎn)生受阻，嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)量下降。由此發(fā)現(xiàn)，IL-6/sIL-6R信號(hào)傳導(dǎo)通過(guò)Th2方面參與哮喘的發(fā)生發(fā)展。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，IL-6與mIL-6R結(jié)合并傳遞信號(hào)，阻止該信號(hào)后，氣道中的IFN-γ明顯增多；同時(shí)發(fā)現(xiàn)CD4+CD25+Treg數(shù)量增加，IL-10數(shù)量增加。由此判斷：①mIL-6R信號(hào)傳導(dǎo)可以抑制Th1；②mIL-6R控制CD4+CD25+Treg擴(kuò)增（CD4+CD25-Treg只對(duì)sIL-6R響應(yīng)）。在小鼠模型上：IL-6兩種IL-6/sIL-6R、mIL-6R信號(hào)可以通過(guò)影響Th2、Th1途徑參與哮喘發(fā)生，而這是目前認(rèn)為的哮喘發(fā)生免疫學(xué)經(jīng)典途徑。Ullah MA[12]等發(fā)現(xiàn)：小鼠哮喘模型中，通過(guò)蟑螂作為過(guò)敏源激活兩種信號(hào)，分別為T(mén)LR2和dectin-1，實(shí)現(xiàn)增加sIL-6R。高IL-6時(shí)，sIL-6R高表達(dá)促進(jìn)γδ T細(xì)胞的IL-6反式信號(hào)傳導(dǎo)和IL-17A表達(dá)，最終導(dǎo)致混合粒細(xì)胞氣道炎癥。在動(dòng)物模型中IL-6經(jīng)典信號(hào)作用體現(xiàn)為增加氣道粘液和導(dǎo)致氣道高反應(yīng)。通過(guò)痰哮喘患者痰液研究，推測(cè)出反式信號(hào)傳導(dǎo)可能是中性粒細(xì)胞相關(guān)的哮喘急性發(fā)作危險(xiǎn)因素。相關(guān)研究[4]等發(fā)現(xiàn)膜結(jié)合的IL-6R蛋白在肺中表達(dá)，肺泡灌洗液中巨噬細(xì)胞表達(dá)最多，多核巨細(xì)胞也有少量發(fā)現(xiàn)。rs2228145（位于IL-6R外顯子9）等位基因C與sIL-6R升高關(guān)聯(lián)。rs2228145控制mIL-6R的肽結(jié)構(gòu)，是切割位點(diǎn)，它的變異、修飾，可以加強(qiáng)mIL-6R從細(xì)胞表面的水解，稱為IL-6R脫落，以C等位基因最為明顯。并發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重哮喘患者，rs2228145 C等位基因常見(jiàn)。結(jié)合sIL-6R升高，mIL-6R在哮喘時(shí)從肺中脫落，這為IL-6轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)的增加起促進(jìn)作用。輕度哮喘時(shí)：IL-6下降較快，IL-6/sIL-6R信號(hào)短暫。重癥哮喘及持續(xù)狀態(tài)時(shí)：IL-6持續(xù)處于高位，肺部sIL-6R高水平，IL-6/sIL-6R信號(hào)持續(xù)。檢測(cè)sIL-6R水平狀態(tài)可以檢測(cè)哮喘，檢測(cè)推斷可能的rs2228145位點(diǎn)突變。

國(guó)內(nèi)學(xué)者也對(duì)IL-6R哮喘作了一定研究。相關(guān)研究對(duì)中國(guó)廣東湛江地區(qū)394例漢族哮喘患者進(jìn)行病例對(duì)照研究，也證實(shí)在中國(guó)廣東地區(qū)漢族人群中，rs2228145 C在血清sIL-6R升高中起作用，sIL-6R可以作為衡量氣道炎癥的指標(biāo)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)sIL-6R與IgE正相關(guān)。另一位點(diǎn)rs12083537與肺功能有關(guān)，其GG基因型患者具有較低FEV1。焦秀紅[13]也證實(shí)了rs12083537與中國(guó)山東地區(qū)漢族兒童哮喘密切相關(guān)（P=0.003）。相關(guān)研究通過(guò)研究廣州地區(qū)漢族哮喘患兒，比較哮喘組和對(duì)照組IL6R基因rs2228145位點(diǎn)，證實(shí)其與哮喘有相關(guān)性（基因型頻率χ2=6.635，P=0.036；等位基因頻率 χ2=9.200，P=0.003）。 同時(shí)發(fā)現(xiàn)等位變異T、C與哮喘聯(lián)系密切，且CC、TT具有更高的哮喘風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，也證明了在中國(guó)廣州漢族患兒中rs4129267與哮喘有相關(guān)性，T等位基因純合子患哮喘風(fēng)險(xiǎn)增加[14-15]。

目前對(duì)于IL-6R基因哮喘風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn)研究主要集中于rs4129267、rs2228145、rs12083537如此之外，還有諸多位點(diǎn)有待探索，如 IL6R SNPs rs6427641、rs1386821、rs6684439等。現(xiàn)有的已經(jīng)證實(shí)的與哮喘有關(guān)的位點(diǎn)可能由于地域、民族、氣候等諸多因素影響而在不同情況下出現(xiàn)不同的結(jié)果，仍有待繼續(xù)擴(kuò)大樣本、地域、民族等的研究，進(jìn)一步明確其生物學(xué)意義。

5 展望

哮喘由多種細(xì)胞因子參與，目前機(jī)制仍未完全明確，既往對(duì)于IL-6R與疾病關(guān)系的研究多集中于心血管、風(fēng)濕、胃腸道疾病。隨著其與哮喘關(guān)系被揭示，以及抗IL-6R抗體的應(yīng)用，對(duì)于治療、預(yù)防哮喘提供又一方向。