白細胞介素13在嬰兒濕疹發(fā)病中的作用機制研究進展

林裕慶,王文革

中國人民解放軍空軍特色醫(yī)學中心，北京100142

嬰兒濕疹是一種常見的反復發(fā)作的變態(tài)反應性皮膚病，是兒童過敏性疾病的最早期表現(xiàn)[1]。研究[1, 2]表明，約60%的濕疹發(fā)生于嬰兒期，而且嬰兒期患濕疹可能會增加兒童后期過敏性鼻炎、哮喘等過敏性疾病的危險性。約50%的嬰兒期濕疹患兒6歲以內(nèi)病情進展為哮喘，約75%患兒病情可進展為過敏性鼻炎[3～5]。嬰兒濕疹的發(fā)病機制復雜且目前尚不完全清楚，與免疫、遺傳、環(huán)境等多種因素有關。Th1/Th2 免疫功能失衡是引起濕疹發(fā)生的非常重要原因之一，由Th2型細胞活化后釋放的白細胞介素13(IL-13)、IL-4、IL-9、IL-10等細胞因子增多，可介導炎癥反應，引起濕疹等過敏性疾病[6]。IL-13作為Th2型細胞釋放的細胞因子之一，在 Th2 型細胞免疫反應的誘導及維持中起重要作用。IL-13在濕疹等過敏性疾病的發(fā)生發(fā)展中起著關鍵的調(diào)節(jié)作用。IL-13的獨特分子結構特征、生物學活性與濕疹有著密切的關系。IL-13通過其復雜的受體復合物系統(tǒng)發(fā)揮生物學效應，對免疫球蛋白E(IgE)沉積的調(diào)節(jié)、纖維化、調(diào)節(jié)皮膚屏障功能，從而參與濕疹發(fā)生過程[7, 8]。本文就IL-13的生物學特征及其在嬰兒濕疹發(fā)病機制中作用的最新研究進展綜述如下。

1 IL-13生物學特征

人IL-13 的編碼基因位于5號染色體5q31-33，長度約4.6 kp，共編碼146個氨基酸[9]，是參與IgE合成調(diào)控的細胞因子[7]。最新研究[10]發(fā)現(xiàn)，IL-13基因的單核苷酸多態(tài)性(SNP)與濕疹、過敏性鼻炎等過敏性疾病有關。IL-13編碼基因與IL-3、IL-4、IL-5、GM-CSF等基因的編碼基因位點在同一個染色體內(nèi)，基因結構相似，在它們的三級結構中均有由4個α螺旋結構組成的核心[11]。IL-13編碼基因位于IL-4編碼基因的上游,且由相鄰基因編碼，二者編碼基因大約相距25 000 bp，在主要功能區(qū)呈現(xiàn)高度同源性，均可通過抑制單核細胞釋放炎性細胞因子、上調(diào)單核細胞分泌以及激活B細胞產(chǎn)生IgE等，參與變態(tài)反應[12]。IL-4和IL-13具有共同的受體，IL-4受體是IL-13受體結合的重要調(diào)節(jié)因子，IL-13結合IL-13受體時在IL-4受體的作用下可以發(fā)揮更高效的信號轉(zhuǎn)導[13]。IL-13、IL-4有共同的信號傳導通路，兩者與受體結合后活化Janus蛋白酪氨酸激酶(JAK )及轉(zhuǎn)錄活化蛋白(STAT)信號通路，可通過后者進入細胞核內(nèi)進行調(diào)節(jié)靶基因表達[14,15]。有學者[16]研究后發(fā)現(xiàn)，IL-13啟動子區(qū)的多態(tài)性變異與其基因轉(zhuǎn)錄后活性提高有關，導致IL-13細胞因子合成增強變應性及炎癥性疾病的發(fā)展，進一步分析-1055 C/T基因IL-13多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)T等位基因的發(fā)生與IL-13表達增高、高IgE血清水平有關。IL-13是由活化后的Th2細胞分泌的重要炎性細胞因子之一，也可由活化的單核細胞、氣道平滑肌細胞、自然殺傷細胞、肥大細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞、淋巴細胞等分泌產(chǎn)生。IL-13 通過結合由IL-13受體、IL-4受體組成的受體復合物激活多種信號分子通路，發(fā)揮生物學效應[17,18]，促使IgE的生成、調(diào)節(jié)皮膚屏障功能參與濕疹等過敏性疾病的發(fā)生、發(fā)展。

2 IL-13在嬰兒濕疹的中的作用機制

2.1 IL-13介導炎癥反應 嬰兒濕疹是一種反復發(fā)作的慢性炎癥性皮膚病，其發(fā)病機制類似成人濕疹[19]。Th0細胞在多種細胞因子的作用下活化分化為Th1、Th2細胞，而Thl細胞活化后分泌IL-2、IFN-γ等細胞因子，促進細胞毒性T細胞的免疫應答；Th2細胞活化后分泌IL-13、IL-4等細胞因子，通過活化B淋巴細胞，促進B淋巴細胞免疫應答和變態(tài)反應的發(fā)生。胚胎在母體子宮內(nèi)免疫發(fā)育過程中,胎兒T細胞功能呈現(xiàn)為Th2型細胞占優(yōu)勢，避免母—嬰排斥反應[10, 11]。胎兒出生后的細胞因子構成以IL-13、IL-4、IL-5、IL-6、IL-9、IL-10等Th2細胞因子為主，其可能機制是母體分泌的黃體酮、前列腺素E抑制IFN-γ等Th細胞的免疫應答，從而導致出現(xiàn)Th2細胞優(yōu)勢狀態(tài)[20]。最新研究認為現(xiàn)代衛(wèi)生技術以及生活方式的改善創(chuàng)造了一個相對清潔的環(huán)境，減少了我們暴露于細菌、病毒和真菌等病原體的機會，加上大量抗生素普遍應用，使機體 Th1型細胞功能發(fā)育障礙，Th1/Th2免疫反應失衡，導致免疫系統(tǒng)功能失調(diào)[21]。Th2細胞水平的升高和Th1細胞水平的進一步下調(diào)已經(jīng)被證明增加了患有濕疹等過敏性疾病的機會，Th2反應可能引發(fā)特應性炎癥，而Th1反應可能對濕疹具有保護性[9]。在嬰兒期接觸過敏原后極易發(fā)生過敏反應，在變應原刺激后誘導機體產(chǎn)生的免疫應答向Th2型細胞偏移，上調(diào)了Th2 型細胞，導致Th1/Th2 型細胞失衡，產(chǎn)生以IL-13為主的細胞因子，參與嬰兒濕疹的發(fā)生、發(fā)展。

IL-13主要是由Th2細胞分泌的一種多效性細胞因子，與相應受體結合后，促進肥大細胞、嗜堿性粒細胞數(shù)量增加，誘導IgE的產(chǎn)生，同時IgE又能與肥大細胞、嗜堿性粒細胞的Fc段受體緊密結合，使機體再次遇到同類抗原得刺激時，肥大細胞脫顆粒并且釋放多種炎癥介質(zhì)產(chǎn)生介導炎癥反應，導致濕疹、過敏性鼻炎、哮喘等多種變應性疾病的發(fā)生。同時IL-13可通過上調(diào)B細胞膜CD23及單個核細胞表面MHCⅡ的表達，誘導B細胞活化、增殖，抑制細胞凋亡，促進B細胞合成、產(chǎn)生IgE，IgE與肥大細胞表面的 Fcε受體有效結合，參與過敏反應性疾病的發(fā)生、發(fā)展[22,23]。研究[24]證實，濕疹患者血清IL-13含量明顯高于非濕疹患者血清IL-13，且與濕疹嚴重程度與IL-13血清水平的增加有關。IL-13細胞因子異常分泌與嬰兒濕疹的發(fā)生、發(fā)展以及預后密切相關。

IL-13 可激活信號轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄激活因子6(STAT6) 信號通路，促進嗜酸性粒細胞趨化因子的表達，后者與嗜酸性粒細胞表面的CC趨化因子受體結合后激活下游的絲裂原的蛋白激酶和胞外信號調(diào)節(jié)激酶使嗜酸性粒細胞活化，延長其壽命、抑制其凋亡，誘導嗜酸性粒細胞促進因子，募集骨髓、血液中的嗜酸性粒細胞到達組織中的炎癥部位，增加其在組織中的游走及浸潤，促進IgE的合成及分泌，進一步加重濕疹的炎癥反應[25]。

2.2 IL-13介導皮膚屏障受損 IL-13通過激活編碼在染色體12q13-24上的STAT 6后可引起過敏性炎癥反應及皮膚表皮屏障功能受損[18]。STAT 6的多種靶基因包括位于表皮分化復合體中的基因，它是指含有一組對功能性皮膚屏障發(fā)育至關重要的基因組區(qū)[18]。STAT 6的同源二聚體被激活后，就會迅速轉(zhuǎn)移到細胞核，誘導或抑制靶基因的轉(zhuǎn)錄。IL-13介導STAT 6活化后可通過介導炎癥反應及引起表皮屏障受損導致濕疹的發(fā)生[18, 25]。

IL-13表達升高可下調(diào)人角質(zhì)形成細胞的絲聚合蛋白(FLG)、淋巴上皮Kazal相關抑制劑(LEKTI)的表達，顯著上調(diào)FLG代謝相關絲氨酸蛋白酶的表達，較低的絲聚合蛋白表達，可引起皮膚屏障功能受損[24]，使表皮增厚和皮膚纖維化明顯促使及加重濕疹發(fā)生。IL-13存在下培養(yǎng)的角質(zhì)形成細胞中鈣結合蛋白A11(S 100)的表達[26]，在體外可促進人角質(zhì)形成細胞絲氨酸蛋白酶激肽釋放酶7的表達和功能，促進角質(zhì)形成細胞的去角質(zhì)分化，調(diào)節(jié)皮膚屏障的功能[27]。IL-13介導的炎癥反應可導致皮膚屏障受損，而皮膚屏障功能受損后，可引起各種過敏性物質(zhì)易進入體內(nèi)，誘發(fā)炎癥反應加重皮膚屏障進一步削弱，形成惡性循環(huán)，誘發(fā)及加重濕疹的發(fā)生。

2.3 臍帶血中IL-13高表達與嬰兒免疫不耐受有關 在臍帶血中Th2水平升高、Th1水平降低均可增加嬰兒濕疹發(fā)生的風險，且嬰兒臍帶血IL-13水平增高，嬰兒患濕疹等過敏性疾病的風險增加[10]。林榮軍[28]等用ELISA法測定72例青島地區(qū)足月順產(chǎn)健康的新生兒(其中男38例，女34例)臍帶血IL-13，發(fā)現(xiàn)父母有過敏性疾病及發(fā)生濕疹的新生兒臍帶血IL-13含量高于對照組，臍帶血IL-13含量與嬰兒濕疹的發(fā)生成正相關。臍帶血中IL-13表達反應的是在嬰兒出生前，環(huán)境、遺傳對胎兒的炎性及抗炎因子的影響[29]。臍帶血高IL-13的表達提示嬰兒在出生前就很有可能已經(jīng)被母親體內(nèi)的抗原致敏化，出生后再次接觸同類抗原后，由于體內(nèi)免疫的不耐受，嬰兒更容易發(fā)生濕疹等過敏性疾病。新生兒如果有家族過敏病史，IL-13等Th2細胞因子產(chǎn)生明顯增高，這類型的患兒更容易發(fā)生濕疹等過敏反應[29]。

綜上所述，IL-13是嬰兒濕疹發(fā)病機制中起關鍵作用的重要Th2細胞因子，可通過誘導肥大細胞、嗜酸性粒細胞的活化，促進IgE合成，通過STAT 6信號傳導通路激活相關物質(zhì)生物學活性參與了以 Th2 細胞為主的過敏性炎癥反應過程，參與嬰兒濕疹的發(fā)生、發(fā)展。同時臍帶血中IL-13高表達預示著嬰兒濕疹的發(fā)生率高。