白細(xì)胞介素-34在風(fēng)濕性疾病中的作用

武雪，王學(xué)彬

白細(xì)胞介素-34(interleukin-34，IL-34)是2008年定義的一種新的細(xì)胞因子，是一種分泌型同源二聚體糖蛋白，與集落刺激因子-1(colony stimulating factor-1，CSF-1；M-CSF)共同作為CSF-1R的配體。IL-34不僅通過觸發(fā)CSF-1R信號級聯(lián)調(diào)節(jié)包括細(xì)胞分化、增殖、存活、粘附、遷移、炎癥和免疫反應(yīng)在內(nèi)的一系列生理病理過程，還誘導(dǎo)多種促炎細(xì)胞因子和趨化因子(如IL-17和IFN-γ)的產(chǎn)生，另外還參與破骨細(xì)胞形成。近年來發(fā)現(xiàn)IL-34的異常表達(dá)與多種風(fēng)濕性疾病密切相關(guān)，進(jìn)一步研究其在相關(guān)疾病中的作用，可能為疾病的治療提供新靶點。

1 IL-34的結(jié)構(gòu)及生物學(xué)功能

1.1 IL-34結(jié)構(gòu)及表達(dá)

IL-34是一種包含242個氨基酸且分子量為39 kDa的同型二聚體，由位于16號染色體q22.1上的IL-34基因編碼。IL-34的結(jié)構(gòu)包括2個β鏈(β1，β2)，4個短螺旋(α1-4)和4個長螺旋(αA-D)。在人體中，IL-34 mRNA廣泛存在于腦、脾、卵巢、前列腺、結(jié)腸、小腸、胸腺、睪丸、腎臟、肝臟、肺和心臟等組織中。在細(xì)胞水平上，免疫細(xì)胞、滑膜成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和癌細(xì)胞等都可產(chǎn)生IL-34[1]。

1.2 IL-34相關(guān)受體

CSF-1R是一種高親和力受體酪氨酸激酶,廣泛表達(dá)于巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、髓樣前體細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞。IL-34與CSF-1共同作為CSF-1R的配體，在功能上存在相似之處。但它們的DNA和蛋白質(zhì)序列同源性很低(26%)，導(dǎo)致它們的信號激活路徑和生物學(xué)活性不盡相同[2]。研究表明，IL-34與CSF-1R的親和力高于CSF-1，并誘導(dǎo)CSF-1R及其下游分子發(fā)生更強(qiáng)的酪氨酸磷酸化[3]。這可能是由于IL-34：CSF-1R復(fù)合物具有與依賴親水作用的CSF-1：CSF-1R復(fù)合物不同的疏水特性，導(dǎo)致IL-34與CSF-1R的結(jié)合比CSF-1更穩(wěn)定[1]。

除了CSF-1R，還發(fā)現(xiàn)兩種新的受體：蛋白酪氨酸磷酸酶ζ(protein-tyrosine phosphatase ζ，PTP-ζ)和多配體蛋白聚糖(syndecan-1,CD138)。IL-34激活PTP-ζ可誘導(dǎo)黏著斑激酶(FAK)和樁蛋白(paxillin)的酪氨酸磷酸化，從而抑制特定細(xì)胞靶點(如膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞)的增殖、克隆和運(yùn)動[4]。IL-34與syndecan-1結(jié)合可調(diào)節(jié)IL-34誘導(dǎo)的CSF-1R激活并影響細(xì)胞遷移，具體表現(xiàn)在：低/中水平的syndecan-1可能通過其硫酸軟骨素鏈將IL-34隔離在細(xì)胞表面，從而限制IL-34與CSF-1R之間的相互作用。相反，高表達(dá)的syndecan-1可能會增加IL-34與CSF-1R之間的親和力，從而有利于IL-34發(fā)揮作用[5-6]。由于這兩種不同受體的發(fā)現(xiàn)，IL-34的作用變得更加復(fù)雜，這表明與CSF-1相比，IL-34具有更多的作用。

1.3 IL-34生物學(xué)功能

與CSF-1一樣，IL-34是影響巨噬細(xì)胞、破骨細(xì)胞和單核細(xì)胞功能的重要調(diào)節(jié)因子，與CSF-1存在功能重疊[7]。然而，相關(guān)研究也揭示了IL-34在某些條件下表現(xiàn)出與CSF-1不同的特殊功能。

IL-34可以協(xié)調(diào)炎癥和免疫反應(yīng)。首先，某些促炎細(xì)胞因子、感染、化學(xué)應(yīng)激源和組織損傷等與炎癥相關(guān)的刺激可以誘導(dǎo)IL-34的表達(dá)。其次，IL-34可以通過誘導(dǎo)趨化因子、金屬蛋白酶和促炎介質(zhì)的表達(dá)來放大炎癥效應(yīng)。此外，既往研究已明確表明巨噬細(xì)胞在免疫反應(yīng)中起重要調(diào)節(jié)作用，而CSF-1和IL-34均可誘導(dǎo)單核細(xì)胞極化為M1或M2型巨噬細(xì)胞，但與CSF-1相比，IL-34刺激的M1和M2巨噬細(xì)胞分泌的IL-10和趨化因子配體17(CCL17)顯著增加[8]。IL-34和CSF-1具有共同的血管生成能力，不同之處在于：IL-34直接作用于內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)而增加血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的表達(dá)，而CSF-1通過腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞間接影響血管生成[9]。IL-34和CSF-1都具有誘導(dǎo)破骨細(xì)胞生成、黏附和增殖的能力，但與IL-34相比，CSF-1誘導(dǎo)破骨細(xì)胞存活的能力更強(qiáng)[10]。IL-34可能參與急性腎損傷的發(fā)生和慢性腎損傷的加重。相關(guān)研究表明，與IL-34-/-小鼠相比，IL-34+/+小鼠的腎臟纖維化更嚴(yán)重[11]。另一方面，CSF-1以自分泌和旁分泌方式促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞增殖和存活，起到與IL-34相反的保護(hù)作用[12]。IL-34與CSF-1存在異同，進(jìn)一步分析IL-34與CSF-1的關(guān)系對于探討IL-34作用機(jī)制具有一定指導(dǎo)意義。

2 IL-34在風(fēng)濕性疾病中的作用

2.1 IL-34與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)是一種以滑膜炎癥、骨和軟骨破壞為特征的自身免疫性疾病。Chemel等[13]研究發(fā)現(xiàn)，RA滑膜上的成纖維樣滑膜細(xì)胞(fibroblast-like synoviocytes，F(xiàn)LS)可表達(dá)IL-34，且IL-34的表達(dá)與滑膜炎的嚴(yán)重程度有關(guān)，另外發(fā)現(xiàn)IL-1β和TNF-α可刺激其表達(dá)。提示IL-34作為促炎細(xì)胞因子的下游效應(yīng)因子參與RA滑膜炎癥的病理作用。此外，F(xiàn)LS上IL-34與CSF-1R結(jié)合可上調(diào)活性氧的表達(dá)，進(jìn)而提高IL-6水平促進(jìn)Th17細(xì)胞的產(chǎn)生[14]。Li等[15]通過進(jìn)一步探討IL-34對RA患者不同亞群CD4+T細(xì)胞的影響，發(fā)現(xiàn)IL-34可促進(jìn)Th17細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)和IL-17分泌，但對包括Th1、Th2和Treg在內(nèi)的其他Th細(xì)胞亞群的分化沒有影響。由此推測IL-34作用于Th17細(xì)胞分化的上游，可能是影響RA炎癥細(xì)胞間相互作用的關(guān)鍵細(xì)胞因子。另外，Truong等[16]研究IL-34在雞巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和特異的生物學(xué)功能時發(fā)現(xiàn)：IL-34可激活JAK/STAT、NF-κB和MAPK信號通路，從而上調(diào)Th17型細(xì)胞因子(如IL-12、IL-17)的表達(dá)。上述信號通路的異常激活在RA炎癥過程中發(fā)揮重要作用。因此認(rèn)為IL-34可能通過JAK/STAT、NF-κB和MAPK等信號通路影響Th17的功能進(jìn)而在RA中發(fā)揮作用。一項應(yīng)用外源性IL-34干擾膠原誘導(dǎo)型關(guān)節(jié)炎(collagen-induced arthritis，CIA)模型小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，IL-34加重了CIA小鼠的關(guān)節(jié)炎癥，增加了CIA小鼠血清和滑膜中促炎細(xì)胞因子TNF-α、IL-17和IL-6的表達(dá)[17]。而抑制TNF-α、IL-17和IL-6等細(xì)胞因子可減輕RA患者炎癥反應(yīng)，提示IL-34可能是類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的一種新的治療靶點。

抑制關(guān)節(jié)破壞是類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎治療中最重要的問題之一。RA的骨和軟骨損傷主要由破骨細(xì)胞(osteoclasts, OCs)和FLS介導(dǎo)。OCs是在CSF-1和核因子κB受體活化因子配體(receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL)的作用下，從單核/巨噬細(xì)胞系分化而來的。IL-34可以在破骨細(xì)胞形成中替代CSF-1，以支持破骨細(xì)胞的形成。Cui等[18]研究發(fā)現(xiàn)：IL-34通過IL-17調(diào)節(jié)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎FLS和外周血單個核細(xì)胞(PBMC)分泌RANKL和骨保護(hù)素(osteoprotegerin，OPG)，以提高RANKL/OPG比值來誘導(dǎo)破骨細(xì)胞生成。提示IL-34在RA骨破壞中的重要作用。另外相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)：IL-34與RA患者超聲下骨侵蝕評分呈正相關(guān)[19]。進(jìn)一步證實了IL-34與RA骨破壞密切相關(guān)。

IL-34除了在RA滑膜炎和骨侵蝕中發(fā)揮重要作用，還與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的嚴(yán)重程度有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，RA患者的血清IL-34水平顯著高于骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)患者和健康對照組，RA患者滑液中IL-34濃度也高于OA患者。同時發(fā)現(xiàn)RA患者血清和滑液IL-34水平與IL-6和RANKL水平呈正相關(guān)，血清IL-34水平與RF和抗CCP抗體滴度呈正相關(guān)[20]。另一項研究顯示：IL-34與RA患者血沉、CRP、IL-8、TNF-α、基質(zhì)金屬蛋白酶-3等呈正相關(guān)。另外，接受TNF-α抑制劑治療的患者血清IL-34水平降低[21]。除此，Chang等[22]發(fā)現(xiàn)血清IL-34水平是RA放射學(xué)進(jìn)展的獨(dú)立危險因素，表明IL-34是一種新的破骨細(xì)胞因子，可作為預(yù)測RA患者放射學(xué)進(jìn)展的潛在生物標(biāo)志物。

另外發(fā)現(xiàn)IL-34與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎血管生成有關(guān)。VEGF和缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α)在RA血管生成中起重要作用。Ding等[23]研究發(fā)現(xiàn)：IL-34促進(jìn)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎PBMC分泌VEGF和HIF-1α，間接促進(jìn)血管生成，參與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的發(fā)病過程。

2.2 IL-34與系統(tǒng)性紅斑狼瘡

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)是一種以淋巴細(xì)胞多克隆激活、自身抗體產(chǎn)生和免疫復(fù)合物積聚為特征的自身免疫性疾病。研究表明，SLE患者血清IL-34水平明顯高于健康對照組，并與SLE疾病活動指數(shù)、抗dsDNA抗體、CRP水平呈正相關(guān)，與補(bǔ)體C3水平呈負(fù)相關(guān)。此外，SLE患者接受治療后血清IL-34水平明顯降低[24-25]，提示IL-34可能參與了SLE的發(fā)病過程且與疾病活動性相關(guān)。青少年系統(tǒng)性紅斑狼瘡(J-SLE)是一種侵襲性自身免疫性疾病，與成人系統(tǒng)性紅斑狼瘡相比具有更高的疾病活動性和嚴(yán)重程度。El-Banna等[26]通過探討青少年系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者血清IL-34濃度與疾病活動性的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)J-SLE患者血清IL-34濃度明顯高于對照組，且與SLEDAI、ESR、CRP、抗dsDNA抗體呈顯著正相關(guān)，與補(bǔ)體(C3、C4)、血紅蛋白水平呈負(fù)相關(guān)。進(jìn)一步說明IL-34與SLE密切相關(guān)，可能成為SLE疾病活動性的潛在生物標(biāo)志物。

狼瘡性腎炎(lupus nephritis，LN)是系統(tǒng)性紅斑狼瘡的嚴(yán)重并發(fā)癥，約70%的狼瘡患者存在臨床腎臟損害。研究表明，LN患者血清中IL-34高表達(dá)，是LN預(yù)后不良的獨(dú)立危險因素[27]。另一數(shù)據(jù)表明，血清IL-34水平高的SLE患者更易發(fā)生LN，且對免疫抑制治療反應(yīng)差[28]。Abdd-Rehim等[29]研究發(fā)現(xiàn)血清IL-34水平與腎臟病變程度相關(guān)，在蛋白尿不明顯的狼瘡患者中，血清IL-34水平可區(qū)分不同組織學(xué)類型的亞臨床LN。表明血清IL-34可作為無癥狀性LN，尤其是增生型LN早期腎臟病變的替代指標(biāo)。巨噬細(xì)胞可調(diào)節(jié)與腎損傷和修復(fù)有關(guān)的炎癥反應(yīng)，是啟動和驅(qū)動LN的核心，而IL-34可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞的積聚。Wada等[30]研究IL-34在LN中的發(fā)病機(jī)制發(fā)現(xiàn)：(1)LN小鼠腎內(nèi)IL-34及其兩種受體(CSF-1R和PTP-ζ)表達(dá)增加；(2)IL-34可誘導(dǎo)腎內(nèi)趨化因子(如MCP-1、IP-10和IL-8等)的表達(dá)，而這些趨化因子可促進(jìn)巨噬細(xì)胞募集。因此，IL-34可能是通過與其受體結(jié)合誘導(dǎo)腎內(nèi)趨化因子表達(dá)，間接促進(jìn)巨噬細(xì)胞募集從而參與LN的發(fā)病機(jī)制。但不管確切的機(jī)制如何，靶向IL-34可以抑制腎內(nèi)趨化因子表達(dá)和巨噬細(xì)胞功能，進(jìn)而抑制狼瘡性腎炎。

2.3 IL-34與強(qiáng)直性脊柱炎

強(qiáng)直性脊柱炎(ankylosing spondylitis，AS)作為慢性自身免疫性炎癥性疾病，主要影響中軸關(guān)節(jié)。炎癥、骨破壞、新骨形成是AS發(fā)展過程中3個典型病理改變，其中附著點炎是AS的特征性改變。鄔秀娣等[31]研究發(fā)現(xiàn)，AS患者IL-34水平明顯升高并與CRP、ESR呈正相關(guān)，且HLA-B27陽性組IL-34水平顯著升高。黃嫻倩等[32]的研究也證明AS患者外周血中存在較高水平的lL-34，但與鄔等研究不一致的是：IL-34與CRP、ESR無相關(guān)性。IL-34是否作為炎癥指標(biāo)反應(yīng)AS患者疾病活動度需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本來證實。該研究還發(fā)現(xiàn)IL-34與超聲評估附著點病變骨侵蝕關(guān)節(jié)個數(shù)及附著點炎關(guān)節(jié)個數(shù)均呈正相關(guān)，但與RANKL、OPG和TNF-α等無相關(guān)性，提示IL-34可作為預(yù)測AS患者發(fā)生骨侵蝕的獨(dú)立指標(biāo)。巨噬細(xì)胞作為一種先天免疫細(xì)胞在強(qiáng)直性脊柱炎的炎癥及骨侵蝕中起著關(guān)鍵作用。因此，IL-34是否通過影響巨噬細(xì)胞或其相關(guān)細(xì)胞因子參與AS炎癥及骨破壞需要進(jìn)一步研究。

2.4 IL-34與干燥綜合征

干燥綜合征(sjogren’s syndrome，SS)是一種以口干、眼干和多器官受累為特征的慢性進(jìn)行性自身免疫性疾病。B細(xì)胞過度激活是該疾病的重要免疫學(xué)特征，該過程通常會導(dǎo)致自身抗體的產(chǎn)生和高丙種球蛋白血癥或高IgG水平。Liu等[33]研究發(fā)現(xiàn)SS組的血清IL-34水平明顯高于健康對照組，且抗SSA和抗SSB抗體陽性的SS患者血清IL-34水平高于陰性的患者。另外還發(fā)現(xiàn)血清IL-34水平與RF、IgG、丙種球蛋白呈正相關(guān)。提示IL-34可能通過參與B細(xì)胞的活化過程在SS中發(fā)揮作用。Ciccia等[34]研究發(fā)現(xiàn)，IL-34 mRNA在SS的炎性唾液腺中高表達(dá)，并與TNF-α、IL-1β、IL-17和IL-23的表達(dá)增加有關(guān)。提示IL-34在SS免疫炎癥通路的調(diào)節(jié)中起作用，同時IL-34可能與SS唾液腺中的IL-23/Th17軸存在聯(lián)系。但I(xiàn)L-34與SS的相關(guān)研究報道較少，需進(jìn)一步研究證實。

2.5 IL-34與銀屑病關(guān)節(jié)炎

銀屑病關(guān)節(jié)炎(psoriatic arthritis，PsA)是一種以外周關(guān)節(jié)表現(xiàn)和軸性骨骼受累為特征的慢性炎癥性疾病。研究發(fā)現(xiàn)，PsA患者尤其是侵蝕性PsA患者血清IL-34水平顯著升高，而且給予TNF-α抑制劑治療后患者血清TNF-α水平明顯下降，但I(xiàn)L-34水平并未下降[35]。提示IL-34在PsA中起重要作用，該作用可能獨(dú)立于TNF-α。PsA的特征是進(jìn)行性破骨細(xì)胞形成、關(guān)節(jié)損傷和骨侵蝕。研究發(fā)現(xiàn)，PsA患者血清中IL-34的顯著增加與破骨前體細(xì)胞呈正相關(guān)。提示IL-34可能替代CSF-1參與PsA的骨破壞機(jī)制[36]。但是，在既往發(fā)表的關(guān)于銀屑病關(guān)節(jié)炎骨破壞的文獻(xiàn)中尚未涉及IL-34與RANK/RANKL系統(tǒng)的相關(guān)研究。

2.6 IL-34與系統(tǒng)性硬化癥

系統(tǒng)性硬化癥(systemic sclerosis，SSc)是一種以皮膚、肺和其他內(nèi)臟過度纖維化為特征的結(jié)締組織疾病。Kuzumi等[37]首次檢測了SSc患者血清IL-34水平，發(fā)現(xiàn)彌漫性皮膚SSc組血清IL-34水平明顯高于局限性皮膚SSc組和健康對照組。血清IL-34水平升高的SSc患者比血清IL-34水平正常的患者更容易患間質(zhì)性肺疾病(interstitial lung disease，ILD)。此外，在SSc患者中，血清IL-34水平與預(yù)測肺活量百分比呈負(fù)相關(guān)，而與磨玻璃樣陰影評分和胸部CT纖維化評分呈正相關(guān)。進(jìn)一步說明血清IL-34水平的升高與SSc患者ILD的發(fā)生和嚴(yán)重程度相關(guān)，可作為SSc相關(guān)性ILD的血清學(xué)指標(biāo)。

越來越多的證據(jù)表明，IL-34與多種風(fēng)濕性疾病有關(guān)，不僅介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、骨破壞、血管生成等多種過程，還與疾病活動度及嚴(yán)重程度有關(guān)。但目前還有很多機(jī)制不明確：首先，IL-34可調(diào)節(jié)下游的信號通路(如JAK/STAT、NF-κB和MAPK等)，而信號通路對于風(fēng)濕性疾病而言至關(guān)重要。我們有理由認(rèn)為IL-34可能通過相關(guān)信號通路在風(fēng)濕性疾病中發(fā)揮重要作用。其次，IL-34可促進(jìn)Th17細(xì)胞的增殖和相關(guān)細(xì)胞因子的分泌，在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎和其他風(fēng)濕性疾病中，IL-34和Th17之間的明確關(guān)系有待討論。除此之外，IL-34能夠促進(jìn)破骨細(xì)胞的形成參與骨破壞。因此，IL-34是否通過RANKL影響骨破壞進(jìn)程以及如何與RANKL相互作用值得探討。最后，既往對IL-34的阻斷研究僅限于某些風(fēng)濕性疾病的動物模型，暫無針對IL-34的抗風(fēng)濕性疾病藥物報道。深入探討IL-34在風(fēng)濕性疾病中的作用對于理解疾病發(fā)病機(jī)制具有重要意義，可能為相關(guān)疾病的治療提供新思路(圖1)。

圖 1 IL-34參與風(fēng)濕性疾病的相關(guān)機(jī)制Fig 1 IL-34 participates in the pathogenesis of rheumatic disease