IL-33/ST2信號(hào)通路在肝臟疾病中的作用及其機(jī)制的研究進(jìn)展

白楊，雷家慧，關(guān)飛

華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病原生物學(xué)系，湖北 武漢 430030

白介素33(interleukin-33,IL-33)是IL-1家族的成員，它廣泛分布于全身多個(gè)組織器官。生理情況下，IL-33作為一種核內(nèi)蛋白，表達(dá)于上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞等部位。當(dāng)細(xì)胞受損或壞死時(shí)，IL-33被動(dòng)分泌到胞外，通過(guò)與其受體癌性抑制基因2(suppression of tumorigenicity 2,ST2)結(jié)合啟動(dòng)宿主免疫系統(tǒng)、誘導(dǎo)免疫應(yīng)答、發(fā)揮內(nèi)源性警報(bào)素的作用[1]。近年來(lái)研究[2]證明，肝臟疾病中，IL-33及其受體ST2的表達(dá)水平均升高，IL-33/ST2信號(hào)通路通過(guò)維持炎癥和組織再生之間的平衡，促進(jìn)損傷愈合和組織修復(fù)，在免疫性疾病中發(fā)揮關(guān)鍵作用。本文主要對(duì)IL-33/ST2信號(hào)通路在肝臟疾病中的作用及機(jī)制作一綜述。

1 肝臟疾病狀態(tài)時(shí)IL-33表達(dá)情況

作為人體最大的器官，肝臟在自身代謝方面有著不可替代的作用。肝臟一旦發(fā)生疾病將嚴(yán)重影響身體健康。許多學(xué)者已證明，IL-33表達(dá)水平在脂肪肝、肝炎、肝纖維化、肝硬化和肝癌等多種肝臟疾病中均升高。

1.1IL-33與脂肪性肝病 IL-33在脂肪性肝臟疾病中的研究主要集中于非酒精性脂肪肝病(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)。NAFLD通過(guò)肥胖和胰島素抵抗促進(jìn)肝臟炎性和纖維化發(fā)展，使肝臟從肝脂肪變性發(fā)展為非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis,NASH)和纖維化。此過(guò)程中，IL-33/ST2信號(hào)通路可參與肝臟NASH和纖維化的重塑[3]。在小鼠高脂飲食飼養(yǎng)引起NAFLD疾病模型中，IL-33 mRNA以及蛋白水平相比對(duì)照組小鼠均升高，IL-33的表達(dá)主要來(lái)源于受損的肝臟細(xì)胞。在此模型上對(duì)小鼠給予外源性IL-33，可減輕飲食引起的肝脂肪變性，但加劇肝纖維化。NASH的臨床患者也表現(xiàn)出肝臟的IL-33 mRNA以及蛋白水平的升高[4]。

1.2IL-33與肝炎 初期肝損傷時(shí)，IL-33作為警示蛋白由受損的肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞以及肝血管內(nèi)皮細(xì)胞快速釋放，促進(jìn)肝臟炎癥反應(yīng)；隨后，肝臟中巨噬細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞(hepatic stellate cell,HSC)也可以合成和釋放IL-33，進(jìn)一步介導(dǎo)肝臟免疫應(yīng)答[5]。病毒性肝炎中，如乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)和丙型肝炎病毒(hepatitis C virus,HCV)感染后，患者外周血和肝臟中的IL-33表達(dá)水平升高[6-7]；經(jīng)過(guò)抗病毒治療后，IL-33的表達(dá)水平明顯下降。此外，腺病毒(adenovirus,Ad)誘導(dǎo)的肝炎模型中，在感染的第一周，就檢測(cè)到肝細(xì)胞高表達(dá)IL-33，且其表達(dá)程度與肝臟的損傷程度密切相關(guān)[8]。與病毒性肝炎一致，自身免疫性肝炎(autoimmune hepatitis,AIH)中，IL-33在肝細(xì)胞中迅速合成，患者血清IL-33水平高于健康對(duì)照。在對(duì)AIH小鼠給予外源性IL-33后，小鼠血清中谷草轉(zhuǎn)氨酶(aspartate aminotransferase,AST)和谷丙轉(zhuǎn)氨酶(alanine aminotransferase,ALT)比值下降[9]。此外，在實(shí)驗(yàn)性藥物性肝炎的模型中，肝臟IL-33的升高早于炎癥高峰期，并伴隨著細(xì)胞因子IL-4、IL-7和IL-17的分泌[10]。

1.3IL-33與肝纖維化 肝纖維化是慢性肝病發(fā)展成肝硬化的必經(jīng)階段，主要由于肝星狀細(xì)胞的活化、細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix ,ECM)的合成與降解失衡，導(dǎo)致ECM的過(guò)度增生和沉積所致[11]。大量研究證實(shí)，在小鼠和人類的肝臟纖維化中，IL-33表達(dá)水平上調(diào)，IL-33在肝纖維化中的主要來(lái)源是HSC，而活化的HSC是損傷的肝組織中最主要的膠原生成細(xì)胞[12]。此外，也有學(xué)者[13]認(rèn)為IL-33本身表達(dá)的升高就足以驅(qū)動(dòng)大量膠原纖維的表達(dá)，引起ECM的沉積，而且在IL-33基因缺陷的小鼠中，肝纖維化的程度得到明顯改善。

除上述疾病外，其他肝臟疾病中也出現(xiàn)IL-33的高表達(dá)。在肝癌中，IL-33在肝癌細(xì)胞和癌周組織中均高表達(dá)[14]。有證據(jù)[15]表明，IL-33表達(dá)水平的改變可能意味著癌癥患者生存期的延長(zhǎng)。在寄生蟲感染的肝病模型中，如血吸蟲感染的小鼠，IL-33參與肝臟蟲卵肉芽腫形成的病理過(guò)程[16]；利什曼原蟲感染小鼠肝臟中，升高的IL-33可以抑制1型輔助性T細(xì)胞(T helper 1 cell,Th1)免疫反應(yīng)[17]。此外，在肝臟缺血再灌注模型中，IL-33的上調(diào)也可以減輕肝臟損害[18]。

2 肝臟疾病狀態(tài)時(shí)受體ST2的表達(dá)情況

ST2有三種不同的亞型：跨膜型ST2(ST2 ligand,ST2L)、分泌型ST2(soluble ST2,sST2)和多變型ST2(ST2 variant form,ST2V)[19]。ST2L具有膜錨定形式，主要在免疫細(xì)胞，如2型輔助性T細(xì)胞(T helper 2 cell,Th2)、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Regulatory T cell,Treg)、2型固有淋巴細(xì)胞(innate lymphoid cell type 2,ILC2)、樹突狀細(xì)胞(dendritic cells,DC)、肥大細(xì)胞、巨噬細(xì)胞中表達(dá)[20]。肝臟疾病中IL-33主要通過(guò)與免疫細(xì)胞表面的ST2L結(jié)合介導(dǎo)免疫反應(yīng)。如在NAFLD疾病模型中，高脂飲食小鼠肝臟IL-33可與ST2高表達(dá)的巨噬細(xì)胞和Treg細(xì)胞結(jié)合，減輕肝臟脂肪病變[4]。在HBV病毒感染模型中，IL-33可與高表達(dá)ST2的ILC2結(jié)合，使肝臟炎癥趨于慢性化[21]。

sST2是中和IL-33的誘騙受體(decoy receptor)，因其缺乏ST2L所有的跨膜結(jié)構(gòu)域和胞質(zhì)成分，可分泌到胞外與IL-33結(jié)合中斷其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[22]。慢性HCV感染中，自發(fā)消退的患者IL-33表達(dá)水平和健康對(duì)照一樣，低于慢性患者，但是自發(fā)消退患者血清中sST2明顯高于健康對(duì)照組，證明sST2可能作為誘騙受體中斷IL-33/ST2L信號(hào)通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)[23]。此外，有臨床研究[24]證明，sST2的血漿水平與HBV相關(guān)的慢加急性肝衰竭的嚴(yán)重程度和死亡率有關(guān)，推測(cè)sST2濃度升高可能表明肝細(xì)胞癌的預(yù)后差；而且，HBV感染的肝纖維化患者血清中sST2表達(dá)水平高于非纖維化患者，推測(cè)外周循環(huán)中升高的sST2可作為肝纖維化的生物學(xué)標(biāo)志。

3 IL-33/ST2信號(hào)通路在肝臟疾病中的作用及機(jī)制

3.1IL-33/ST2信號(hào)通路促進(jìn)Th2型免疫應(yīng)答 在肝臟疾病中，IL-33既可以直接通過(guò)與Th2細(xì)胞表面的ST2結(jié)合，活化Th2細(xì)胞使其分泌細(xì)胞因子IL-4、IL-5、IL-13，調(diào)節(jié)肝臟免疫應(yīng)答[25]；也可以作為一種前炎性細(xì)胞因子，與ILC2、Treg、DC、巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞等表面的ST2L受體結(jié)合，使整個(gè)免疫環(huán)境朝著Th2型免疫應(yīng)答的方向轉(zhuǎn)變[26-27]。IL-33與ST2L結(jié)合后，募集下游的信號(hào)分子，如髓樣分化因子88(Myeloid differentiation factor 88,MyD88)、IL-1受體相關(guān)激酶1(IL-1 Receptor-associated kinase 1,IRAK-1)、IL-1受體相關(guān)激酶4(IL-1 Receptor-associated kinase 4,IRAK-4)和TNF受體相關(guān)因子6(TNF receptor associated factor 6,TRAF6)，激活核因子κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB)和絲裂原活化激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)等，使細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2(Extracellular signal-regulated kinase 1/2,ERK 1/2)和p38絲裂原活化蛋白激酶激活，增加細(xì)胞因子的分泌，引起Th2型免疫應(yīng)答[28]。

3.2IL-33/ST2信號(hào)通路活化ILC2 目前研究表明，ILC2在肝臟疾病中具有促進(jìn)Th2型免疫、加劇肝纖維化以及參與組織保護(hù)和修復(fù)反應(yīng)等作用。在病毒性肝炎中，ILC2表面的ST2L受體與肝細(xì)胞損傷壞死釋放的IL-33結(jié)合，并激活MAPK和NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)錄途徑，釋放IL-4、IL-5、IL-13等細(xì)胞因子，使病毒性肝炎趨向慢性化[21]。作為Th2型細(xì)胞因子的IL-13通過(guò)IL-4受體α鏈轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)，或轉(zhuǎn)錄激活蛋白6信號(hào)通路啟動(dòng)HSC的活化和分化，激活的HSC通過(guò)增生和分泌ECM參加肝臟纖維化的形成[28]。此外，在膽道閉鎖動(dòng)物模型中，活化的ILC2s分泌IL-13促進(jìn)膽管上皮細(xì)胞增殖及上皮修復(fù)[29]。在免疫性肝炎中，IL-33誘導(dǎo)ILC2釋放雙向調(diào)節(jié)蛋白(amphiregulin,AREG)，減輕肝臟病理?yè)p傷，促進(jìn)組織修復(fù)[30]。

3.3IL-33/ST2信號(hào)通路活化Treg Treg是機(jī)體內(nèi)負(fù)反饋調(diào)控免疫反應(yīng)的T細(xì)胞，具有特異性轉(zhuǎn)錄插頭蛋白3(Forkhead box protein 3,Foxp3)，主要功能是抑制CD4+T細(xì)胞及多種細(xì)胞參與的免疫應(yīng)答，產(chǎn)生免疫耐受，使機(jī)體處于免疫穩(wěn)態(tài)。研究[31]表明，IL-33對(duì)Treg的活化依賴于MyD88，IL-33與Treg表面的ST2結(jié)合后激活MyD88，可使Foxp3+Treg在體內(nèi)大量擴(kuò)增。

早期炎癥反應(yīng)中，IL-33可以直接誘導(dǎo)Treg表面ST2受體水平上調(diào)，分泌高水平的免疫抑制型細(xì)胞因子IL-10和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-beta,TGF-β)，從而發(fā)揮Treg的免疫抑制作用[32]；但是過(guò)度的免疫抑制作用，會(huì)引起病原體逃逸，造成持續(xù)感染[33]。在ConA誘導(dǎo)的免疫性肝炎中，IL-33可以同時(shí)特異性地?cái)U(kuò)增ST2+Foxp3+Treg和ST2+ILC2兩種細(xì)胞群，但最終表現(xiàn)出以ST2+Foxp3+Treg為主的免疫抑制效應(yīng)，這種作用結(jié)果可能是IL-33/ST2信號(hào)通路活化Treg的作用大于其促進(jìn)Th2型免疫應(yīng)答的作用所致[34]。同時(shí)，有學(xué)者指出，在免疫性肝炎中，由IL-33誘導(dǎo)的Treg也可能表現(xiàn)出Th2細(xì)胞的傾向性，通過(guò)表達(dá)GATA3，與ILC2協(xié)同作用，發(fā)揮Th2型免疫效應(yīng)[35]。在體外IL-33的誘導(dǎo)下，炎癥部位ST2+Treg表達(dá)Th2型細(xì)胞因子IL-5和IL-13升高，這種變化與Treg表達(dá)的Th2型轉(zhuǎn)錄因子GATA3有關(guān)[36]。IL-33對(duì)Th2型免疫反應(yīng)的促進(jìn)作用，主要通過(guò)激活和募集GATA3到Foxp3啟動(dòng)子區(qū)域直接調(diào)控Foxp3的表達(dá)，使Treg失去免疫抑制作用，發(fā)揮Th2型免疫反應(yīng)[36]。

在肝纖維化和肝硬化中，IL-33通過(guò)和ST2+Treg結(jié)合可能發(fā)揮雙向調(diào)節(jié)作用。一方面，活化的Treg可以促進(jìn)纖維化發(fā)生。慢性丙型肝炎中，纖維化的部位大量聚集Treg，產(chǎn)生細(xì)胞因子IL-8，作用于HSC引起纖維化相關(guān)因子和膠原的表達(dá)上調(diào)[37]。此外，纖維化的發(fā)展與Treg發(fā)揮類似Th2細(xì)胞的作用有關(guān)，IL-33的上調(diào)激活ST2+Foxp3+Treg，使其分化為Th2樣細(xì)胞，促進(jìn)纖維化的產(chǎn)生[38]。另一方面，Treg通過(guò)分泌細(xì)胞因子IL-10發(fā)揮抗纖維化作用。在膽管結(jié)扎的大鼠模型中，抑制Treg作用可導(dǎo)致IL-10的表達(dá)降低，肝臟纖維化的加重，并伴隨著大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)[39]。在自身免疫性肝炎和丙型肝炎等肝臟炎性疾病中，Treg釋放的細(xì)胞因子IL-10和TGF-β1作用于肝星狀細(xì)胞，發(fā)揮抑制免疫效應(yīng)的作用，保護(hù)肝細(xì)胞并拮抗肝細(xì)胞損傷和肝纖維化。但是TGF-β1的分泌與肝臟的脂肪變性和纖維化呈正相關(guān)，提示Treg在慢性肝病中可能發(fā)揮雙向作用[39]。

不同疾病模型中，IL-33活化的Treg在組織損傷修復(fù)方面的功能有所差異。目前研究認(rèn)為，此修復(fù)機(jī)制主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是Treg可以通過(guò)自身分泌TGF-β以及AREG促進(jìn)組織損傷修復(fù)；二是Treg分泌的AREG進(jìn)一步促進(jìn)組織內(nèi)具有生物活性的TGF-β 的低水平釋放，誘導(dǎo)組織的持續(xù)再生[40]。雖然相關(guān)研究[41-42]證明，在肝臟疾病中，IL-33可以誘導(dǎo)大量ST2+Treg產(chǎn)生并使其增殖活化，但是IL-33促進(jìn)Treg發(fā)揮組織修復(fù)作用的具體機(jī)制尚不清楚，有待深入研究。

3.4IL-33/ST2信號(hào)通路活化其他免疫細(xì)胞 依據(jù)功能不同，肝臟中的巨噬細(xì)胞可分為促進(jìn)炎癥的M1型巨噬細(xì)胞和抑制炎癥的M2型巨噬細(xì)胞[43]。IL-33/ST2 通路誘導(dǎo)Th2型細(xì)胞分泌相關(guān)細(xì)胞因子(IL-4、IL-13、IL-10等)，活化巨噬細(xì)胞由M1型轉(zhuǎn)變?yōu)镸2型。M2型巨噬細(xì)胞可加強(qiáng)機(jī)體清除病原體的能力，并在炎癥反應(yīng)后期發(fā)揮抗炎作用，促進(jìn)組織修復(fù)和纖維化[44]。纖維化階段，IL-33/ST2通路誘導(dǎo)大量的Th2型細(xì)胞因子IL-13產(chǎn)生，IL-13使巨噬細(xì)胞極化為M2型，M2型巨噬細(xì)胞進(jìn)一步釋放TGF-β和IL-13，通過(guò)誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞分化和刺激細(xì)胞外基質(zhì)成分(如膠原)的產(chǎn)生，加速纖維化的進(jìn)展[45-46]。同時(shí)，炎癥反應(yīng)中巨噬細(xì)胞本身就是IL-33的重要來(lái)源，因此，巨噬細(xì)胞可以通過(guò)釋放IL-33和IL-13對(duì)纖維化的發(fā)展形成正向反饋調(diào)節(jié)機(jī)制[47]。此外，在肝損傷修復(fù)階段，M2型巨噬細(xì)胞釋放IL-10等抗炎細(xì)胞因子，發(fā)揮Th2型免疫抑制作用，加速組織重塑、誘導(dǎo)血管生成[48]。

DC是典型的抗原提呈細(xì)胞，在機(jī)體免疫應(yīng)答中起著重要作用，DC主要促進(jìn)CD4+T細(xì)胞的分化方向[49]。DC表面表達(dá)ST2受體，Rank等研究發(fā)現(xiàn)IL-33通過(guò)激活DC，促進(jìn)CD4+T細(xì)胞向Th2型細(xì)胞分化，并釋放IL-5和IL-13等炎性細(xì)胞因子。此外，Matta等[50]研究證明，IL-33通過(guò)活化DC，促進(jìn)CD4+Foxp3+ST2+Treg的擴(kuò)增。因此，IL-33主要通過(guò)DC介導(dǎo)從而發(fā)揮Th2型免疫應(yīng)答。

肝臟疾病中，IL-33高表達(dá)的區(qū)域總能發(fā)現(xiàn)較多數(shù)量的肥大細(xì)胞，IL-33/ST2通路可以調(diào)控肥大細(xì)胞的增殖、存活及凋亡[27]。研究[51-52]發(fā)現(xiàn)，肝臟炎癥中，IL-33在一定的條件下促進(jìn)肥大細(xì)胞脫顆粒，釋放IL-4、IL-5、IL-13，發(fā)揮免疫調(diào)控作用。肝纖維化過(guò)程中，肥大細(xì)胞既可以參與抗肝纖維化的Th2極化反應(yīng)，產(chǎn)生IL-4和IL-10，也可以通過(guò)刺激TGF-β、血小板衍生生長(zhǎng)因子、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子等，促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生[53]。但是，不同肝臟疾病中IL-33活化肥大細(xì)胞的具體作用機(jī)制不明確，仍需進(jìn)一步闡明。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，IL-33/ST2信號(hào)通路在肝臟疾病中高表達(dá)，是至關(guān)重要的免疫調(diào)節(jié)通路。肝臟損傷發(fā)生時(shí)，受損的肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞、肝血管內(nèi)皮細(xì)胞、肝臟巨噬細(xì)胞以及HSC等快速釋放大量的IL-33，隨后IL-33與免疫細(xì)胞(如Th2、Treg、ILC2、DC等)表面的膜受體ST2L結(jié)合活化免疫細(xì)胞，活化的免疫細(xì)胞通過(guò)分泌相應(yīng)的細(xì)胞因子(IL-5、IL-13、IL-10等)而發(fā)揮免疫效應(yīng)。目前研究證實(shí)，IL-33/ST2信號(hào)通路在肝臟疾病中的作用主要包括調(diào)控免疫應(yīng)答，促進(jìn)肝臟纖維化以及促進(jìn)損傷組織修復(fù)等。盡管關(guān)于此信號(hào)通路在肝臟疾病中的研究已經(jīng)有很多報(bào)道，但不同疾病模型中，其具體作用機(jī)制不盡相同。因此，研究不同肝臟疾病模型中IL-33/ST2信號(hào)通路如何與下游免疫細(xì)胞結(jié)合及結(jié)合后不同的免疫調(diào)控機(jī)制，未來(lái)可以為肝臟疾病的臨床治療提供新的依據(jù)。