IL-33/ST2/NF-κB在特應(yīng)性皮炎中的作用研究進(jìn)展

王一汀，王家旭，張 群 綜述，王忠永 審校

(濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院皮膚科，山東 濱州 256600)

特應(yīng)性皮炎作為一種由多種炎性細(xì)胞因子參與的炎癥性皮膚病，發(fā)病率在工業(yè)國(guó)家兒童和成人中分別占20%、5%～10%?，F(xiàn)階段此病的病因及發(fā)病機(jī)制沒(méi)有明確定義，與基因遺傳、免疫系統(tǒng)、環(huán)境因素等多種因素有關(guān)，其中免疫系統(tǒng)失調(diào)和皮膚屏障功能破壞在此病的發(fā)病機(jī)制中具有重要作用[1]。臨床表現(xiàn)為慢性、復(fù)發(fā)性、紅斑性皮膚損害伴嚴(yán)重瘙癢、干燥和苔蘚樣變，常影響患者生活質(zhì)量[2]。其病理生理特征為表皮增生、角質(zhì)形成細(xì)胞的缺陷性終末分化和免疫因子高表達(dá)的免疫反應(yīng)[3]。白細(xì)胞介素-33(IL-33)/生長(zhǎng)刺激表達(dá)基因2蛋白(ST2)/核因子κB(NF-κB)與特應(yīng)性皮炎的發(fā)生、發(fā)展關(guān)系密切，現(xiàn)將三者在特應(yīng)性皮炎中的研究進(jìn)展綜述如下。

1 IL-33/ST2/NF-κB信號(hào)通路

IL-33是IL-1家族的炎性細(xì)胞因子之一，在結(jié)構(gòu)上與IL-1β和IL-18相似，常以蛋白質(zhì)形態(tài)儲(chǔ)存在細(xì)胞核中，組成性表達(dá)于上皮細(xì)胞[4]。IL-33的作用機(jī)制分為2個(gè)方面：一方面，作為核蛋白發(fā)揮生理作用；另一方面，作為內(nèi)源性警報(bào)信號(hào)，在細(xì)胞受損時(shí)釋放至胞外發(fā)揮致炎作用[5]。ST2在1989年由日本學(xué)者SHIN-ICHI TOMINAGA發(fā)現(xiàn)并報(bào)道，為心肌細(xì)胞遭受生物機(jī)械應(yīng)力后分泌的一種蛋白，其特異性配體——IL-33在2005年被發(fā)現(xiàn)[6]。ST2在多種細(xì)胞表面均有表達(dá)，如輔助性T淋巴細(xì)胞2(Th2)、嗜堿粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞和Ⅱ型天然免疫細(xì)胞等[7]，通過(guò)ST2 mRNA的差異剪接主要有2種亞型，即跨膜型(ST2L)和可溶型(sST2)[8]。

經(jīng)典IL-33/ST2 信號(hào)通路是IL-33作為核蛋白發(fā)揮生理作用的。IL-33與細(xì)胞膜上的特異性異源二聚體結(jié)合進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)，此異源二聚體由跨膜型(ST2L)和IL-1受體協(xié)同蛋白組成。IL-33在細(xì)胞膜上募集細(xì)胞質(zhì)中的接頭蛋白髓樣分化因子88(MyD88)，進(jìn)而激活下游IL-1R相關(guān)1/4(IRAκ1/4)和腫瘤壞死因子受體相關(guān)因6(TRAF6)，活化狀態(tài)的IRAκ使人NF-κB抑制蛋白α(IκB-α)進(jìn)行磷酸化后降解，使NF-κB轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮作用[5]；同時(shí)，活化后的TRAF6通過(guò)絲裂原活化蛋白激酶途徑使子蛋白1(AP-1)活化，導(dǎo)致AP-1轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核內(nèi)，NF-κB和AP-1同時(shí)進(jìn)入細(xì)胞核并進(jìn)行基因轉(zhuǎn)錄和調(diào)節(jié)表達(dá)。在其他細(xì)胞中IL-33也可誘導(dǎo)非受體型酪氨酸蛋白激酶2(JAK2)和哺乳動(dòng)物雷帕霉素蛋白通路的激活。存在于細(xì)胞質(zhì)中的可溶型ST2(sST2)可調(diào)節(jié)IL-33/ST2信號(hào)通路，sST2作為誘餌受體可與ST2L競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合IL-33，從而阻斷或封閉體內(nèi)外IL-33誘導(dǎo)的炎性細(xì)胞因子的表達(dá)[8]。

IL-33在免疫系統(tǒng)中作為內(nèi)源性警報(bào)信號(hào)發(fā)揮作用，人類(lèi)有兩大重要的免疫系統(tǒng)，即先天性免疫和適應(yīng)性免疫。先天性免疫需細(xì)胞因子的參與，如1型先天淋巴細(xì)胞(ILC1s)、ILC2s、ILC3s誘導(dǎo)Th1、Th2、Th17的活化；而適應(yīng)性免疫是通過(guò)抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生細(xì)胞因子而激活免疫細(xì)胞，如可作為抗原的灰塵和螨蟲(chóng)[9]。細(xì)胞因子參與先天性免疫的過(guò)程多為外界刺激誘導(dǎo)細(xì)胞因子mRNA的表達(dá)，然后細(xì)胞因子進(jìn)行翻譯和分泌相關(guān)蛋白質(zhì)，如IL-4、IL-17A等。而IL-33作用過(guò)程正相反，IL-33是作為蛋白質(zhì)儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)，皮膚屏障被破壞時(shí)由角質(zhì)形成細(xì)胞分泌，并在10～20 min內(nèi)被半胱天冬酶-3/7裂解[10]，此時(shí)的IL-33作為警報(bào)信號(hào)激活機(jī)體先天性免疫反應(yīng)[11]。先天性免疫被激活后IL-33將信號(hào)因子傳導(dǎo)至細(xì)胞內(nèi)激活I(lǐng)LC2s等多種免疫細(xì)胞，產(chǎn)生第2類(lèi)細(xì)胞因子，如IL-5、IL-13等[12]，進(jìn)而參與適應(yīng)性免疫。對(duì)特應(yīng)性皮炎的免疫反應(yīng)，近年來(lái)，有學(xué)者提出雙開(kāi)關(guān)模型的階段性發(fā)病機(jī)制，即第1個(gè)開(kāi)關(guān)是可逆的先天性免疫；當(dāng)表皮屏障被破壞，刺激角質(zhì)形成細(xì)胞表達(dá)警報(bào)蛋白——IL-33，開(kāi)始產(chǎn)生炎性反應(yīng)。第2個(gè)開(kāi)關(guān)由第1個(gè)開(kāi)關(guān)觸發(fā)，導(dǎo)致不可逆的適應(yīng)性免疫，如ILC2s在IL-25、IL-33、胸腺基質(zhì)淋巴生成素刺激下生成大量2型細(xì)胞因子，進(jìn)一步促進(jìn)炎性反應(yīng)的發(fā)生[13]。

2 IL-33/ST2/NF-κB在特應(yīng)性皮炎中的作用機(jī)制

2.1IL-33/ST2的作用機(jī)制 YANG等[14]研究表明，IL-33在角蛋白14啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)基因小鼠中誘導(dǎo)嚴(yán)重濕疹。在5周內(nèi)IL-33轉(zhuǎn)基因(IL33tg)小鼠生長(zhǎng)正常，但均出現(xiàn)皮炎。IL33tg小鼠皮損表現(xiàn)為表皮增厚伴肥大細(xì)胞和嗜酸粒細(xì)胞浸潤(rùn)。這些小鼠表現(xiàn)出嚴(yán)重的搔抓行為，其血液總免疫球蛋白E(IgE)水平顯著升高。2型細(xì)胞因子、趨化因子(如IL-4/5/13、重組人正常T細(xì)胞表達(dá)和分泌因子、人嗜酸粒細(xì)胞趨化蛋白-1)水平在IL33tg小鼠血清和皮損中均顯著高于野生型小鼠，這些表型與人類(lèi)特應(yīng)性皮炎的特征非常相似。

在此病的病因及發(fā)病機(jī)制中免疫失調(diào)具有關(guān)鍵作用，多種免疫細(xì)胞作用于各個(gè)階段，ILC2s主要作用于病變?cè)缙?，Th2主要作用于急性期，Th1則在慢性期起作用[15]。ILC2s是一種缺乏T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和嗜酸粒細(xì)胞系表面標(biāo)記的譜系陰性淋巴細(xì)胞群。ILC2s分為炎癥ILC2s和天然ILC2s，分別對(duì)IL-25/胸腺基質(zhì)淋巴生成素和IL-33有反應(yīng)[16]。在健康人體皮膚中存在皮膚常駐天然ILC2s，被IL-33激活并產(chǎn)生2型細(xì)胞因子。在特應(yīng)性皮炎早期皮膚因瘙癢而被抓撓破壞，表皮角質(zhì)形成細(xì)胞產(chǎn)生過(guò)量IL-33激活ST2+細(xì)胞，如ILC2s和嗜堿粒細(xì)胞。ILC2s被激活分泌IL-5和IL-13，嗜堿粒細(xì)胞被激活產(chǎn)生IL-4，IL-4可促進(jìn)ILC2s進(jìn)一步活化[17]。二者共同作用使皮損中的嗜酸粒細(xì)胞積聚。嗜酸粒細(xì)胞可分泌一系列細(xì)胞因子和趨化因子，以吸引更多嗜酸粒細(xì)胞至炎癥部位，促進(jìn)特應(yīng)性皮炎患者向慢性反應(yīng)轉(zhuǎn)變[18]。而IL-3下調(diào)緊密連接蛋白1(claudin-1)和纖維蛋白的表達(dá)，降低皮膚屏障功能，使皮膚接觸過(guò)敏原時(shí)更易釋放IL-33，形成惡性循環(huán)加重皮炎[19]。在急性期病變皮損中可見(jiàn)大量Th2，活化的Th2釋放各種細(xì)胞因子激活B淋巴細(xì)胞，活化的B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生分泌IgE介導(dǎo)體液免疫；在慢性期則可見(jiàn)大量Th1，如Th17和Th22，Th1產(chǎn)生干擾素1、腫瘤壞死因子(TNF)、IL-2等細(xì)胞因子，參與細(xì)胞免疫反應(yīng)[20]。

SIMPSON等[21]研究表明，氫水可改善NC/Nga小鼠特應(yīng)性皮炎樣病變嚴(yán)重程度，減少I(mǎi)L-1β、IL-33和肥大細(xì)胞浸潤(rùn)。表明氫水在特應(yīng)性皮炎的治療中具有明顯療效，今后研究應(yīng)著重于長(zhǎng)期服用氫水治療特應(yīng)性皮炎的效果。目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)僅在人體中表達(dá)并可以標(biāo)記ILC2s的標(biāo)記物，難以標(biāo)記消除ILC2s，而IL-4作為可激活I(lǐng)LC2s的一種重要細(xì)胞因子，其抗體——度匹魯單抗(dupilumab)治療特應(yīng)性皮炎的療效值得期待。IL-33作為在特異性皮炎中發(fā)揮重要作用的細(xì)胞因子之一，其抑制療法也被寄予厚望，抗IL-33抗體治療已被報(bào)道可抑制過(guò)敏原誘導(dǎo)的嗜酸性氣道炎癥、黏液高分泌和小鼠Th2細(xì)胞因子的產(chǎn)生。目前的依托金抗體是一種針對(duì)IL-33的人源化IgG1抗體，在2a期試驗(yàn)中證明對(duì)特異性皮炎有效。明確特應(yīng)性皮炎的病理生理學(xué)有助于利用特應(yīng)性皮炎生物制劑確定新的治療策略，目前，針對(duì)各種IL的抗體有望在臨床應(yīng)用。

除去各種免疫細(xì)胞的作用，另一個(gè)重要發(fā)生因素是皮膚屏障功能的破壞。在病變的皮損中，皮膚中絲聚蛋白(FLG)的表達(dá)被免疫細(xì)胞分泌的2型細(xì)胞因子，如IL-4、IL-13、IL-33下調(diào)，同時(shí)，表達(dá)于角質(zhì)形成細(xì)胞中的claudin-1蛋白被信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)途徑下調(diào)[22]。FLG的主要作用是保持表皮內(nèi)穩(wěn)態(tài)與維持完整的皮膚屏障[23]，claudin-1蛋白對(duì)維持上皮細(xì)胞屏障功能和細(xì)胞間的緊密連接具有重要作用，二者表達(dá)下調(diào)導(dǎo)致皮膚屏障功能障礙。而在屏障功能障礙的皮膚中，刺激很容易促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞分泌IL-33，IL-33可誘導(dǎo)自然ILC2s產(chǎn)生IL-31。IL-31屬I(mǎi)L-6細(xì)胞因子家族，可直接作用于瘙癢感覺(jué)神經(jīng)元而誘導(dǎo)瘙癢；對(duì)特應(yīng)性皮炎而言，IL-31分泌加劇了皮損部位的瘙癢和抓撓，進(jìn)一步破壞皮膚屏障，導(dǎo)致皮膚更容易接觸過(guò)敏原，以此形成惡性循環(huán)，加重特應(yīng)性皮炎的發(fā)展[24]。

2.2NF-κB在特異性皮炎中的作用 NF-κB是Rel蛋白家族的一種異二聚體轉(zhuǎn)錄因子，多存在于細(xì)胞質(zhì)中，與內(nèi)源性抑制劑——IκB-α結(jié)合成為非活性形式，在急、慢性炎癥的發(fā)生及發(fā)展中具有重要作用[25]。NF-κB發(fā)揮作用的經(jīng)典途徑為當(dāng)細(xì)胞外IL-33與ST2受體復(fù)合物結(jié)合，將信號(hào)傳導(dǎo)至細(xì)胞內(nèi)，導(dǎo)致MyD88的激活聚集，同時(shí)，IRAκ1/4、TRAF6共同聚集吸附于MyD88表面[26]。依賴于TRAF6 的IRAκ1/4活化，活化后的IRAκ可誘導(dǎo)下游的IκB-α在26S蛋白酶體中進(jìn)行磷酸化和降解，使NF-κB恢復(fù)活性狀態(tài)，進(jìn)入細(xì)胞核與其特異性序列結(jié)合，啟動(dòng)定向靶基因，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子下游各種激酶的激活，如細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶、p38蛋白、絲裂原活化蛋白激酶和應(yīng)激活化蛋白激酶等[27]，炎癥信號(hào)通路繼續(xù)進(jìn)行。具體而言，NF-κB在不同細(xì)胞中發(fā)揮不同作用。WALKER等[28]研究表明，細(xì)胞因子(TNF-α和IL-33)與內(nèi)皮受體結(jié)合可激活角質(zhì)形成細(xì)胞、肥大細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞等常駐細(xì)胞中的信號(hào)，進(jìn)而激活NF-κB途徑，促進(jìn)細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生，加劇過(guò)敏性炎癥。在肥大細(xì)胞中IL-33與ST2受體復(fù)合物結(jié)合的級(jí)聯(lián)反應(yīng)使磷脂酶D與鞘氨醇激酶活化，使鈣離子流入細(xì)胞內(nèi)，NF-κB活化生成多種細(xì)胞因子，如IL-3/6、TNF、趨化因子2等[23]。同時(shí)，NF-κB也可在B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞中被激活，表明NF-κB在激活免疫細(xì)胞、分泌Ig中具有關(guān)鍵作用。

目前，多種藥物對(duì)特應(yīng)性皮炎的治療具有不錯(cuò)的療效，近年來(lái)，針對(duì)NF-κB途徑的研究較多，且效果值得期待。JIANG等[29]進(jìn)行的角質(zhì)層切除小鼠模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，去氫羥甲基環(huán)氧喹諾米辛通過(guò)抑制NF-κB作用機(jī)制可作為特應(yīng)性皮炎治療的潛在候選者，特別適用于一些嚴(yán)重特應(yīng)性皮炎樣皮膚病變，如紅斑/出血、脫屑/糜爛、濕疹和苔蘚化。SUNG等[30]進(jìn)行的NC/Nga小鼠實(shí)驗(yàn)證明，西紅花苷通過(guò)阻斷NF-κB/STAT6信號(hào)通路下調(diào)Th2反應(yīng)而改善小鼠特應(yīng)性皮炎癥狀，可降低小鼠皮炎程度評(píng)分、耳郭厚度、血清IgE水平及炎癥細(xì)胞(包括嗜酸粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞)浸潤(rùn)。YANG等[14]進(jìn)行的2，4-二硝基氯苯小鼠實(shí)驗(yàn)證明，Jageum-Jung(一種草藥)通過(guò)抑制TNF-α/γ干擾素誘導(dǎo)的STAT1和NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)而改善皮炎癥狀，抑制促炎趨化因子的產(chǎn)生。

3 小結(jié)與展望

隨著對(duì)特應(yīng)性皮炎發(fā)病機(jī)制研究的深入，出現(xiàn)了許多優(yōu)秀的靶向藥物，如小分子靶向抑制劑和生物制劑。目前，已知的小分子靶向抑制劑有磷酸二酯酶Ⅳ抑制劑和JAK-STAT抑制劑。磷酸二酯酶Ⅳ抑制劑可阻斷磷酸二酯酶，降低炎癥介質(zhì)的表達(dá)，減輕皮膚炎性反應(yīng)，具有局部外用(Crisaborole、RVT-501、OPA-15406)和口服制劑2種劑型(Apremilast)。JAK-STAT抑制劑可抑制JAK-STAT 信號(hào)通路，減少炎性細(xì)胞因子(IL-4、IL-5、IL-13、IL-31等)和抗胸腺淋巴細(xì)胞生成素的生成，減輕皮膚炎性反應(yīng)，同樣具有局部外用(Ruxolitinib、Delgocitinib)及口服制劑(upadacitinib、tapinarof)2種劑型。目前，已知的生物制劑主要是針對(duì)Th2型炎癥通路和非Th2型炎癥通路的細(xì)胞因子，抑制Th2 型炎癥通路中IL-1、IL-4、IL-13的信號(hào)傳導(dǎo)，如 Dupliumab、Tralokinumab、Lebrikizumab和Nemolizumab；抑制非Th2型炎癥通路中細(xì)胞因子的有ILV-094/Fezakizumab和MOR106、Omalizumab；其中Dupliumab、Crisaborole已用于特應(yīng)性皮炎的臨床治療中，其他藥物仍處于臨床試驗(yàn)中，結(jié)果尚未公布。

綜上所述，IL-33與ST2結(jié)合促進(jìn)2型細(xì)胞因子的產(chǎn)生，參與適應(yīng)性免疫和先天性免疫反應(yīng)而發(fā)生特應(yīng)性皮炎，而FLG、claudin-1等關(guān)鍵皮膚結(jié)構(gòu)蛋白表達(dá)下調(diào)使皮膚屏障功能遭到破壞，同時(shí)，NF-κB信號(hào)通路參與了人角質(zhì)形成細(xì)胞(包括人類(lèi)永生化表皮細(xì)胞)和肥大細(xì)胞中細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生，加速特應(yīng)性皮炎病變的發(fā)生及發(fā)展。因此，對(duì) IL-33/ST2/NF-κB信號(hào)通路的深入研究為探討特應(yīng)性皮炎的免疫發(fā)病機(jī)制及尋找新的治療靶點(diǎn)提供了一個(gè)新的思路。