調控IL-33的藥物研究進展①

艾 潔 陳火英 劉洪波 （桂林醫(yī)學院藥學院，桂林 541199）

細胞因子IL-1 超家族通過調節(jié)宿主防御、炎癥和損傷在先天性和適應性免疫中起關鍵作用［1］。IL-33是IL-1家族的非常規(guī)新成員，屬于損傷相關分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMP），具有“警報素”作用。該細胞因子表達于皮膚、胃、腸、肺等屏障組織的上皮細胞或內皮細胞及成纖維細胞、脂肪細胞和免疫細胞（包括巨噬細胞和樹突狀細胞等）［2］。IL-33 通過細胞表面的特異性受體ST2（也稱為IL1RL1）激活免疫細胞，誘導免疫細胞成熟和細胞因子釋放，參與炎癥起始、維持、消退及多種疾病生理和病理過程［3］。因此，針對性地采用藥物調節(jié)IL-33 表達和釋放，借此控制其活性，可治療其介導的炎癥及免疫相關性疾病。本文綜述對IL-33 表達和釋放具有調控作用的藥物及商品化中和抗體的重要研究進展，以期為進一步研發(fā)針對IL-33的新型藥物提供參考。

1 IL-33分子生物學特性

IL-33 首次發(fā)現(xiàn)時被命名為高內皮靜脈細胞核因子（NF-HEV），2005年SCHMITZ等［4］發(fā)現(xiàn)NF-HEV可特異性結合受體ST2 和共受體IL-1RAcP，并將其重新命名為 IL-33，歸入 IL-1 家族。IL-33 與 IL-1 家族其他成員的不同之處在于其基因編碼位于9號染色體（9p24.1），經(jīng)轉錄、翻譯后最先形成前體蛋白（IL-33FL）聚集于細胞核。IL-33 基因由 1 個 N 末端核定位序列（包含與組蛋白結合的染色質結合基序）、1 個helix-turn-helix 的基序（參與 DNA 轉錄調控）和C 端（IL-1 家族結構的同源性區(qū)域）構成［5］。這種特性使其具有雙重功能，既可聚集于核內作為核轉錄因子調節(jié)基因表達，也可被釋放到細胞外作為“警報素”發(fā)揮作用［6］。受到外源性刺激（如感染、損傷或炎癥）后，屏障組織細胞（如上皮細胞）釋放IL-33 以響應外界傷害。釋放的IL-33 與ST2L/IL-1RAcP 組成異構體結合，受體胞漿段TIR 結構域募集 MyD88 復合物，分別誘導 MAPK 和 NF-κB 信號通路激活，傳遞危險信號至部分先天性和適應性免疫細胞，警告其盡快募集至組織損傷或感染部位，調節(jié)免疫應答［7］。也有體外證據(jù)表明，細胞發(fā)生損傷或壞死時，免疫細胞的炎癥蛋白酶，如中性粒細胞的組織蛋白酶G和彈性蛋白酶以及肥大細胞的糜蛋白酶和類胰蛋白酶，可將IL-33FL 剪切為較短的成熟形式，其活性遠高于IL-33FL［8］。作為一種多效細胞因子，IL-33被發(fā)現(xiàn)與多種人類疾病發(fā)生發(fā)展密切相關。

2 IL-33在疾病中的作用

近年IL-33 在多種疾病中的作用及機制備受關注，主要包括過敏性疾病、自身免疫性疾病、感染性疾病和腫瘤等［9-17］。由于其功能的多效性，IL-33 在疾病中如一把雙刃劍，既可發(fā)揮促進疾病作用，也可發(fā)揮保護作用。如IL-33 被認為是哮喘、過敏性鼻炎、特應性皮炎等過敏性疾病進展的關鍵因素，可通過誘導促炎細胞因子產(chǎn)生和Th2型免疫細胞活化加重過敏性疾病，中和IL-33 可抑制過敏性疾病發(fā)展［18］。IL-33 在慢性自身免疫性疾病進展中同樣起促進作用，如炎癥性腸病、類風濕關節(jié)炎等［19-20］。同時，IL-33 在實驗性自身免疫性腦脊髓炎（experi?mental autoimmune encephalomyelitis，EAE）中表現(xiàn)出保護作用，敲除IL-33 基因加劇EAE 小鼠疾病嚴重程度，并伴有更嚴重的脫髓鞘［21］。IL-33可作為感染性疾病嚴重程度的生物標志物，研究發(fā)現(xiàn)幽門螺旋桿菌、牙齦卟啉單胞菌、銅綠假單胞菌等細菌感染疾病過程中，IL-33表達呈增加趨勢并加劇炎癥反應［22-24］。但同時有研究發(fā)現(xiàn)，重組IL-33 蛋白治療銅綠假單胞菌性角膜炎時可減少炎癥，使角膜病變減輕，提示IL-33 在角膜防御細菌感染中具有保護作用［25］。IL-33在腫瘤中具有復雜的雙重作用，是近年研究熱點。一方面IL-33 與腫瘤發(fā)生、增殖及惡性轉移有關，另一方面又可激活機體免疫效應機制從而抑制腫瘤生長［16-17］。探索IL-33 作為癌癥免疫治療候選靶點的可能性需闡明IL-33 在不同腫瘤中的生物學作用。

除以上疾病，IL-33 還與心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、肝臟疾病等密切相關［26-30］。因此，針對IL-33的藥物具有廣闊臨床應用前景，根據(jù)IL-33 在不同疾病中的作用，采用藥物針對性調控IL-33 活性，可達到控制疾病進展和治療的目的。

3 IL-33與藥物

目前對調控IL-33 的藥物的全面綜述較少，因此課題組總結了IL-33 商品化中和抗體的研發(fā)進展，并歸納對IL-33 表達和釋放具有調控作用的藥物，將中和抗體和藥物按照作用機制分為拮抗IL-33產(chǎn)生和促進IL-33產(chǎn)生兩類進行闡述（表1、表2）。

表1 拮抗IL-33產(chǎn)生的藥物Tab.1 Drugs that inhibit or neutralize IL-33

表2 促進IL-33產(chǎn)生及表達的藥物Tab.2 Drugs that promote release and expression of IL-33

3.1 拮抗IL-33產(chǎn)生的藥物

3.1.1 IL-33 中和抗體 IL-33 過表達和釋放可加重哮喘、特應性皮炎等疾病程度，因此，多家制藥公司以抑制或中和IL-33 作為哮喘和特應性皮炎藥物研發(fā)的方向。目前，成熟的IL-33 商品化單抗藥物尚未面世，但有幾種藥物處于臨床試驗階段。Anap?tysBio 研發(fā)的單抗藥物 ANB020 以 IL-33 為靶點，在Ⅱ期臨床試驗中用于治療特應性皮炎［31］。法國制藥泰斗賽諾菲（Sanofi）與合作伙伴再生元（Regeneron）研發(fā)的IL-33 抗體REGN3500 在一項治療哮喘疾病的Ⅱ期臨床試驗上達到了主要終點，在改善哮喘疾病癥狀方面顯示出較好療效［32-33］。英國制藥巨頭GSK 公司研發(fā)的CNTO 7160 作為靶向IL-33 的單克隆抗體藥物，能夠通過阻斷IL-33與ST2受體相互作用調控患者體內炎癥細胞治療重度哮喘，該藥物目前處于Ⅰ期臨床試驗階段［34］。HOLGADO 等［35］從人細胞中制備并純化了重組IL-33trap（一種新型IL-33中和劑），研究其在鏈格孢菌誘導的過敏性氣道炎癥小鼠模型中的作用，結果顯示，IL-33trap可體外結合IL-33 并抑制IL-33 活性，但仍需進一步臨床試驗證明。

雖然進入臨床試驗階段的IL-33 單抗藥物已有數(shù)種，但單抗藥物也有其不足之處。首先，價格昂貴難以普及；其次，并不是所有患者服用單抗藥物均有效。因此，還需進一步探索能調控IL-33 表達和釋放的潛在藥物，尤其是具有多靶點效應的天然產(chǎn)物。

3.1.2 抑制 NF-κB 和 MAPK 通路藥物 NF-κB 和MAPK 信號通路既是IL-33/ST2 的下游信號通路，也是調控IL-33 表達和釋放的重要上游信號通路［36-37］。部分植物中提取的天然產(chǎn)物已被證明可通過抑制NF-κB 和/或 MAPK 通路活化有效減弱 IL-33 活性，

包括黃芩苷、長春西汀、胡黃連苷Ⅱ、柚皮苷和白藜蘆醇［38-42］。

研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷治療可有效緩解右旋糖酐硫酸鈉誘導的慢性潰瘍性結腸炎小鼠炎癥浸潤，其保護機制涉及抑制NF-κB 途徑活化和隨后的IL-33 表達下調［38］。長春西汀也可通過抑制 NF-κB 通路活化降低促炎細胞因子IL-33表達，從而減輕乙酸誘導的結腸炎小鼠炎癥［39］。在針對類固醇治療抵抗的慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）患者中，胡黃連苷Ⅱ同樣可通過抑制MAPK 和NF-κB 途徑活化，抑制人氣道上皮細胞中血清淀粉樣蛋白A 誘導的IL-33 表達/分泌，提示胡黃連苷Ⅱ可通過負調控SAA-IL-33 軸有效治療類固醇難治性肺部炎癥，為類固醇難治性COPD 患者提供了替代療法［40］。柚皮苷通過抑制 NF-κB 通路活化減少促炎細胞因子IL-33 生成，在酵母聚糖誘導的關節(jié)炎中發(fā)揮鎮(zhèn)痛和抗炎作用，說明這種類黃酮是治療關節(jié)發(fā)炎的一種有前景的藥物［41］。腦膜腦炎小鼠中，白藜蘆醇通過抑制NF-κB 通路減少免疫細胞活化及促炎因子IL-33 合成和釋放，發(fā)揮神經(jīng)保護和抗炎作用，表明其具有治療腦膜腦炎潛能［42］。

另外，低聚半乳糖（galactooligosaccharide，GOS）也可通過抑制NF-κB 通路激活顯著降低結腸組織中IL-33 分泌和mRNA 表達，表明GOS 可能是減輕結腸炎損傷的潛在藥物［43］。由于IL-33產(chǎn)生受NF-κB和MAPK 信號通路激活調節(jié)，因此針對NF-κB 和MAPK 信號通路分子（如 NF-κB p65、ERK1/2、p38等）的抑制劑也可能抑制IL-33 產(chǎn)生，可作為研發(fā)針對IL-33藥物的方向之一。

3.1.3 抗TNF-α 單抗 TNF-α 可誘導IL-33表達和釋放［37，44］。研究發(fā)現(xiàn)，銀屑病患者血清IL-33水平與血清TNF-α水平相關，抗TNF-α（阿達木單抗或英夫利昔單抗）治療后IL-33水平明顯降低［45］。且TNF-α抑制劑依那西普和英夫利昔單抗可抑制銀屑病患者皮損中促炎細胞因子IL-33 表達，有效緩解疾病癥狀［46］。急性潰瘍性結腸炎患者結腸隱窩腸細胞核中存在IL-33 表達，但采用英夫利昔單抗后疾病嚴重程度減輕，同時結腸隱窩和上皮細胞均未再檢測到IL-33 表達［47］。此外，青蒿提取物異山梨醇以劑量依賴性方式預處理人角質形成細胞時抑制TNF-α/IFN-γ 誘導的 IL-33 產(chǎn)生，為異山梨醇的抗炎功能提供了新證據(jù)［48］。綜上，TNF-α和IL-33的聯(lián)系表明抗TNF-α 療法同樣可作為抑制IL-33 產(chǎn)生的手段之一。

3.1.4 其他抑制IL-33 的藥物 二甲雙胍、甲氨蝶呤（MTX）、雷西莫德及槲皮素等同樣也顯示出抑制IL-33 表達或釋放的潛能。二甲雙胍可通過降低糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）患者血清IL-33水平減輕DN 患者癥狀，為IL-33 作為評估二甲雙胍治療DN的療效指標提供了證據(jù)［49］。接受MTX 治療后，銀屑病患者病變皮膚中IL-33 mRNA水平和血清中IL-33 水平下調，癥狀得到有效改善［50］。雷西莫德（一種TLR7/8 激動劑）可下調OVA 誘發(fā)的變應性鼻炎（allergic rhinitis，AR）小鼠血清IL-33水平，減少嗜酸性粒細胞浸潤并減輕AR 小鼠鼻部癥狀，提示雷西莫德有望用于2 型免疫疾病治療［51］。此外，槲皮素可顯著降低乙酸誘發(fā)的小鼠結腸炎結腸組織中IL-33 水平，減少中性粒細胞募集等，改善疾病癥狀［52］。這些藥物均具有多種藥理學效應，且對IL-33的抑制作用多數(shù)處于觀察性研究或動物實驗階段，這些老藥能否新用，尚需更充足和更可靠的數(shù)據(jù)支持。

3.1.5 ST2中和抗體或可溶性ST2（sST2） 另一方面，中和細胞膜上IL-33的受體ST2也是一種藥物研發(fā)策略。研究發(fā)現(xiàn)，抗IL-33或ST2的中和抗體緩解了漆酚（一種過敏原）攻擊小鼠的抓撓行為和皮膚炎癥［53］。另外，缺少跨膜結構域的ST2 可溶性變體（sST2）可起誘餌受體作用并負調控IL-33/ST2 信號傳導［54］。因此，ST2 中和抗體或 sST2 也應被視為潛在的IL-33抑制劑。

3.2 促進IL-33產(chǎn)生的藥物

3.2.1 促IL-33 的西藥及天然產(chǎn)物 IL-33 在多種疾病中亦可發(fā)揮有益作用，利用藥物誘導其表達和釋放可達到緩解疾病的目的。目前，促進IL-33 表達和釋放的藥物較少，部分研究揭示了幾種藥物（依帕列凈、他汀類藥物及雷公藤紅素、漆樹酸等中藥天然產(chǎn)物）具有潛在誘導IL-33 表達和釋放的作用。

飲食誘導的肥胖小鼠模型中，依帕列凈提高了抗炎細胞因子IL-33水平，該過程涉及p38絲裂原活化蛋白激酶和細胞外信號相關激酶磷酸化，為依帕列凈抑制高脂飲食誘導的炎癥提供了新證據(jù)［55］。另外，他汀類藥物（氟伐他汀/洛伐他?。┰隗w外可通過抑制甲羥戊酸通路活化增加人心肌細胞和成纖維細胞中IL-33表達［56］。而IL-33是被認為具有心臟保護作用，敲除IL-33 基因會導致心臟重構加重和心臟功能受損，首次表明IL-33 可能是他汀類藥物在人類心臟組織中具有多效作用的重要遞質［57］。

具有多能活性的天然產(chǎn)物也可作為促進IL-33的候選藥物。缺血性腦卒中大鼠模型中，雷公藤紅素通過促進IL-33/ST2 介導的M2 小膠質細胞極化，增加IL-33表達并上調抗炎細胞因子IL-10水平抑制神經(jīng)元損傷［58］。漆樹酸可通過上調EAE 小鼠中IL-33 表達進而直接和間接誘導少突膠質細胞成熟及改善髓鞘再生能力，表明該化合物具有治療人脫髓鞘疾病如多發(fā)性硬化的前景［59］。

綜上，促進IL-33 的藥物研發(fā)還有較大探索空間，而以上具有潛在誘導IL-33 表達和釋放作用的藥物能否進一步運用到其他IL-33 發(fā)揮有益作用的疾病中，還需進行更多藥理學評價，包括動物試驗等臨床前研究和臨床試驗評估。

3.2.2 重組IL-33 蛋白 野生型小鼠中，明礬作為經(jīng)典的Th2型免疫佐劑可通過誘導細胞壞死致使內源性危險信號IL-33釋放，介導Th2和炎癥相關細胞因子反應，表明明礬的佐劑活性中存在IL-33 作用，提示IL-33 本身具有佐劑活性［60］。因此，重組IL-33蛋白也是IL-33 藥物的重要研發(fā)方向。人乳頭瘤病毒感染引起的癌癥中，IL-33被證明是免疫療法的有效疫苗佐劑，可增強Th1 和CD8+T 細胞反應，在體內誘導抗腫瘤免疫應答［61］。人源化小鼠淋巴瘤模型中進行重組人IL-33（rhIL-33）蛋白給藥可擴增Vγ9 T 細胞，改善小鼠對磷酸抗原的治療反應并抑制腫瘤生長［62］。同樣，重組小鼠 IL-33（rmIL-33）蛋白治療銅綠假單胞菌性角膜炎時，IL-33通過誘導角膜中抗炎型巨噬細胞極化促進Th2型免疫應答并減少炎癥［25］。綜上，IL-33 本身可作為藥物用于疾病治療。雖然多個研究采用重組IL-33蛋白證明了IL-33的治療作用，但目前市面尚未出現(xiàn)成熟、安全、高效、可進入臨床試驗的產(chǎn)品。

4 總結與展望

IL-33 對多種靶細胞的調控作用及其在疾病進展中的角色提示其治療潛能，但目前靶向IL-33 的成熟藥物尚未面世，有限的幾個進入臨床試驗的單抗藥物適應證有限，其有效性還有待更大規(guī)模的臨床試驗評估。因此，需進一步探索調控IL-33 的潛在藥物。部分老藥如二甲雙胍、甲氨蝶呤等及多種具有多能活性的天然產(chǎn)物（如黃芩苷、胡黃連苷Ⅱ、槲皮素等）顯示出抑制IL-33 產(chǎn)生或作用的活性，有望成為治療IL-33 介導疾病的候選藥物。同時，依帕列凈、他汀類藥物、雷公藤紅素等顯示出促進IL-33 產(chǎn)生作用，亦可考慮用于IL-33 發(fā)揮有益作用的疾病治療。但以上藥物對IL-33 具有調控作用的證據(jù)僅來源于觀察性研究或動物試驗階段數(shù)據(jù)，這些藥物能否進一步開發(fā)為調控IL-33 的有用藥物，還需深入研究和臨床試驗評估。