白細胞介素-38 的生物學特性及其在自身免疫性疾病中作用的研究進展

代宛蓉 張 宇 馬 莉

1.貴州醫(yī)科大學醫(yī)學檢驗學院，貴州貴陽 550004；2.貴州醫(yī)科大學附屬醫(yī)院臨床檢驗中心，貴州貴陽 550004

自身免疫性疾?。╝utoimmune disease，AID）是由于自身抗原免疫耐受紊亂，機體對自身抗原發(fā)生異常免疫反應(yīng)，進而導(dǎo)致組織和器官損傷及功能障礙的一類疾病，AID 的病因和發(fā)病機制尚未完全明確，目前認為細胞因子在各種AID 的發(fā)病機制中扮演不可替代的角色。白細胞介素（interleukin，IL）-38 是一種新型抗炎細胞因子，在類風濕性關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）、系統(tǒng)性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）、銀屑病、炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease，IBD）等疾病中異常表達，并且疾病活動度和炎癥指標相關(guān)性提示IL-38 可能參與AID 的發(fā)生發(fā)展。本文將對IL-38 的生物學特性及其在AID 中的作用進行綜述，探討未來IL-38 的研究方向，旨在為AID 的治療提供新思路。

1 IL-38

1.1 IL-38 的結(jié)構(gòu)和來源

IL-38 是新近發(fā)現(xiàn)的一種細胞因子，屬于IL-1 家族成員，可廣泛表達于多種細胞和組織中，如外周血單個核細胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）、滑膜成纖維細胞、B 細胞、角質(zhì)形成細胞（keratinocyte，KC）等。IL-38 的基因位于人類染色體2q13-14.1，緊鄰編碼白細胞介素1 受體拮抗劑（IL-1 receptor antagonist，IL-1Ra）和白細胞介素36 受體拮抗劑（IL-36 receptor antagonist，IL-36Ra）的基因，并與兩者具有高度同源性。同時IL-38 的分子結(jié)構(gòu)具有IL-1 家族細胞因子的代表性特征，包括與IL-1Ra 相似的典型β-三葉草結(jié)構(gòu)，缺乏信號肽和caspase-1 切割位點，以及需要N 端裂解才能獲得完整的生物學活性等[1]。

1.2 IL-38 的功能和受體

白細胞介素1 受體1（IL-1 receptor 1，IL-1R1）和白細胞介素36 受體（IL-36 receptor，IL-36R）在體內(nèi)大多數(shù)細胞中均可表達，可分別與配體IL-1（α、β）和IL-36（α、β、γ）結(jié)合而被激活，招募IL-1R 輔助蛋白，三者形成復(fù)合物，通過將髓系分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）募集至細胞內(nèi)Toll 樣受體結(jié)構(gòu)域來啟動信號，激活核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）和絲裂原活化蛋白激酶（mitogenactivated protein kinase，MAPK）信號通路，從而促進炎癥細胞因子的分泌，誘導(dǎo)一系列炎癥反應(yīng)[2]。而IL-1Ra 和IL-36Ra 分別作為IL-1 和IL-36 的競爭性拮抗劑，可以與IL-1R1 和IL-36R 結(jié)合而抑制上述炎癥反應(yīng)過程。

目前IL-38 被認為是一種抑炎細胞因子，因其與IL-1Ra 和IL-36Ra 高度同源，被推測是一種受體拮抗劑。研究發(fā)現(xiàn)，IL-38 可與IL-36R 結(jié)合，其結(jié)合能力與IL-36Ra 相似，且具有類似的生物學效應(yīng)；使用IL-36γ 刺激PBMC 產(chǎn)生IL-8，在IL-38 存在的情況下，IL-8 產(chǎn)生量減少了42%（IL-36Ra 存在時IL-8 下降73%）；IL-38 可抑制念珠菌誘導(dǎo)的輔助性T 細胞17（T helper 17，Th17）反應(yīng)并降低IL-17 和IL-22 水平，與IL-36Ra 引起的結(jié)果相似，這些發(fā)現(xiàn)提出了IL-38/IL-36R 通路的理論[3]。與IL-36Ra 相似，IL-38作為拮抗因子可能通過競爭性結(jié)合至IL-36R 的胞外區(qū)域，阻止其與IL-36 結(jié)合，阻礙受體輔助蛋白的募集和復(fù)合體形成，同時招募抑制性共受體，阻斷下游的NF-κB 和MAPK 信號通路抑制炎癥反應(yīng)，發(fā)揮抗炎作用[4]。其中NF-κB 通路抑制會影響哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）激活，mTOR 是一種細胞能量感應(yīng)分子，通過調(diào)控其下游信號通路可調(diào)節(jié)細胞新陳代謝、周期進程及生長，已知活化的mTOR 可通過磷酸化作用激活調(diào)節(jié)Th17細胞分化的重要環(huán)節(jié)——信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白3 信號通路，由此推測IL-38 可能通過IL-38-mTORTh17 這一途徑來影響Th17 的分化和相關(guān)細胞因子的分泌[5-6]。Li 等[7]發(fā)現(xiàn)IL-38 可降低Th17 細胞/調(diào)節(jié)性T 細胞（regulatory T cells，Treg）比例，這可能是通過下調(diào)Th17 細胞表面IL-23 受體表達來降低IL-23介導(dǎo)的Th17 細胞反應(yīng)。此外，研究發(fā)現(xiàn)IL-38 的第3 個潛在受體是IL-1R 輔助蛋白樣1，凋亡細胞產(chǎn)生的IL-38 可結(jié)合至該受體，阻斷下游的c-Jun 氨基末端激酶/激活子蛋白1（c-Jun N-terminal kinase/activator protein-1，JNK/AP-1）信號通路[8]。IL-6 是啟動Th17 細胞分化的關(guān)鍵細胞因子，而巨噬細胞中IL-6和IL-8 的產(chǎn)生依賴于JNK 磷酸化和AP-1 激活，IL-38 可能通過阻斷這一信號通路，抑制巨噬細胞相關(guān)炎癥細胞因子的產(chǎn)生，間接調(diào)控Th17 細胞的分化及其功能[9]。

2 IL-38 與AID

2.1 IL-38 與RA

RA 是一種慢性炎癥性關(guān)節(jié)疾病，以對稱性、多關(guān)節(jié)和侵襲性小關(guān)節(jié)炎為主要表現(xiàn)，遺傳、免疫及環(huán)境等因素在RA 的發(fā)病機制中發(fā)揮了一定作用。研究發(fā)現(xiàn)，與健康對照組或其他非RA 患者比較，RA 患者的血清、滑膜或滑膜液中的IL-38 表達水平顯著增高[10-12]，并且IL-38 升高與疾病活動程度指標相關(guān)，提示IL-38 可能是判斷RA 疾病活動度的潛在生物標志物。在RA 實驗動物模型膠原誘導(dǎo)關(guān)節(jié)炎（collagen induced arthritis，CIA）小鼠關(guān)節(jié)中IL-38 mRNA 表達水平顯著增高，并且誘導(dǎo)小鼠關(guān)節(jié)局部過表達IL-38后，發(fā)現(xiàn)CIA小鼠的臨床炎癥評分顯著降低，巨噬細胞浸潤減少，IL-17、IL-22、IL-23、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、CXC 趨化因子配體1 及NF-κB 受體活化因子配體（一種促破骨細胞因子，可以激活破骨細胞，在RA 患者的滑膜組織中表達升高，并且對關(guān)節(jié)炎性骨質(zhì)破壞有重要作用）表達水平下調(diào)[13]。研究發(fā)現(xiàn)，注射IL-38 可改善CIA 小鼠的關(guān)節(jié)腫脹程度，IL-38 處理組小鼠脾單個核細胞中Treg 細胞百分數(shù)及Treg/Th17 細胞比例較對照組升高，Th17 細胞百分比及其相關(guān)細胞因子表達水平下降，沉默信息調(diào)節(jié)因子2 相關(guān)酶1（Silencing information regulator 2 related enzyme 1，SIRT1）表達上調(diào)，缺氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）、MyD88、NF-κB 表達下調(diào)，而SIRT1 抑制劑可逆轉(zhuǎn)上述結(jié)果。已知，SIRT1可以通過調(diào)控HIF-1 影響細胞凋亡，SIRT1 可通過去乙?；蛘咂茐腘F-κB 穩(wěn)定性，降低其轉(zhuǎn)錄活性，抑制下游炎癥反應(yīng)，過表達SIRT1 能延緩RA 的發(fā)生[14]。提示IL-38 可能通過SIRT1/HIF-1α 信號通路調(diào)節(jié)Th17/Treg 平衡對CIA 小鼠起到保護作用。體外用重組人IL-38 刺激RA 患者PBMC，可降低Th17 細胞轉(zhuǎn)錄因子維甲酸相關(guān)孤兒受體C，抑制Th17 細胞的活化[15]。提示IL-38 在RA 中具有保護作用，在RA 的臨床治療中有潛在價值，其具體的作用機制及信號通路尚需要進一步研究。

2.2 IL-38 與銀屑病

銀屑病是一種常見的慢性炎癥性皮膚病，其病理特征為角質(zhì)細胞增生、T 淋巴細胞及炎癥細胞浸潤，臨床表現(xiàn)以皮膚紅斑和鱗屑為主，目前該病的病因尚不清楚。現(xiàn)有研究關(guān)于IL-38 在銀屑病中表達情況的結(jié)果不完全一致。Kim 等[16]研究發(fā)現(xiàn)，銀屑病患者外周血PBMC 中IL-38 mRNA 水平高于健康人群，且與疾病嚴重程度相關(guān)。而有研究報道，IL-38 在正常皮膚中高表達，在銀屑病患者外周血和皮膚中表達下降或不變，且血清IL-36γ/IL-38 與銀屑病面積與嚴重性指數(shù)呈正相關(guān)[17]。結(jié)果不一致的原因可能是由于IL-38 在細胞中的差異性表達，以及研究樣本較小的影響，因此需要更大樣本量的研究來進一步證實。咪喹莫特（imiquimod，IMQ）誘導(dǎo)的銀屑病小鼠模型中，IL-36 及IL-36Ra 表達升高，IL-38 表達明顯下調(diào)[13]。Han 等[18]報道，敲除銀屑病小鼠模型IL-38 基因會加劇IL-17 介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，延緩疾病的進展，注射重組IL-38 后可以逆轉(zhuǎn)這種現(xiàn)象。另一項研究也觀察到在IMQ 誘導(dǎo)小鼠模型皮下注射重組IL-38，促進KC的增殖和分化，減少血管內(nèi)皮生長因子A 表達，改善銀屑病的嚴重程度[19]，IL-17 和IL-36 反饋回路參與了銀屑病的發(fā)病[20]，IL-38 可能是通過阻斷該反饋回路來發(fā)揮作用的。這些研究表明IL-38 表達異常與銀屑病密切相關(guān)，IL-38 很可能通過抑制Th17 細胞反應(yīng)在銀屑病中發(fā)揮抗炎作用。

2.3 IL-38 與SLE

SLE 是一種累及多器官、多系統(tǒng)的AID，以產(chǎn)生多種自身抗體、形成免疫復(fù)合物導(dǎo)致包括腎臟在內(nèi)的多器官損傷為特征，典型癥狀為面頰部出現(xiàn)蝶形或盤狀紅斑，目前認為免疫系統(tǒng)失調(diào)和紊亂參與了SLE的發(fā)病。研究發(fā)現(xiàn)，與健康對照組比較，SLE 患者外周血PBMC 中IL-38 mRNA 水平升高并與疾病活動度指數(shù)評分相關(guān)，此外，SLE 患者血漿中IL-38 濃度與TNF-α、IL-1β、IL-6 和IL-23 升高相關(guān)[21]。但自發(fā)性SLE 小鼠模型中IL-38 表達水平與在SLE 患者中得到的結(jié)果并不一致，Chu 等[22]發(fā)現(xiàn)SLE 小鼠脾臟和胸腺中IL-38 表達水平低于對照小鼠，注射rIL-38 后小鼠皮膚損傷、腎炎等癥狀減輕，同時觀察到小鼠血清中促炎細胞因子IL-17、IL-22 濃度降低，這與在體外觀察到的IL-38 可以抑制Th17 反應(yīng)一致。Xu 等[21]發(fā)現(xiàn)注射IL-38 可能通過下調(diào)TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-23 等促炎細胞因子表達，對誘導(dǎo)SLE 小鼠模型具有類似的保護作用。盡管IL-38 在SLE 中的表達情況仍有爭議，但可以推測IL-38 的表達異常參與了SLE 的發(fā)生發(fā)展，IL-38 可能通過抑制促炎細胞因子的生成而在SLE 中發(fā)揮抗炎作用。

2.4 IL-38 與IBD

IBD 是一種慢性非特異性腸道炎癥性疾病，包括潰瘍性結(jié)腸炎和克羅恩病，已知腸道黏膜異常免疫應(yīng)答所致的炎癥反應(yīng)在IBD 的發(fā)病中起重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，IBD 患者和葡聚糖硫酸鈉（dextran sulphate sodium，DSS）誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠腸道中IL-38 水平顯著升高，免疫熒光分析表明IL-38 來源于腸道B 細胞[23]。經(jīng)過rIL-38 治療后，DSS 誘導(dǎo)小鼠的結(jié)腸炎癥狀緩解，促炎細胞因子IL-1β 和TNF-α 表達水平降低，這與在體外觀察到的rIL-38 可以下調(diào)巨噬細胞中IL-1β 和TNF-α 表達而發(fā)揮抗炎作用一致[24]。另一項研究也觀察到在DSS 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠中，結(jié)腸發(fā)炎部位的IL-38 和IL-36α 表達水平高于結(jié)腸健康部位[13]。IL-38 表達上調(diào)可能是一種降低炎癥反應(yīng)的防御機制，對IBD 具有保護作用，IL-38 可能成為治療IBD 的潛在靶點。

2.5 IL-38 與其他AID

甲狀腺相關(guān)眼?。╰hyroid-associated ophthalmopathy，TAO）患者血清IL-38 水平高于健康人群，在體外，IL-38 可抑制TAO 患者PBMC 中IL-17A、IL-23R 的表達和IL-1β 誘導(dǎo)的眼眶成纖維細胞中IL-6、IL-8的表達，并且與IL-38 濃度呈負性依賴[25-26]。新診斷的多發(fā)性硬化癥（multiple sclerosis，MS）患者血清IL-38表達水平顯著高于健康人群和激素治療后的MS 患者[27]，IL-38 缺陷的MS 模型小鼠的疾病臨床評分和標志物明顯降低[28]。白塞?。˙ehcet disease，BD）患者血清IL-38 表達水平較健康人群明顯降低，其中病理實驗陽性患者IL-38 水平高于病理陰性患者，此外IL-38 水平還與BD 患者的眼部受累程度呈正相關(guān)[29]。Luo 等[30]發(fā)現(xiàn)與健康人群比較，原發(fā)性干燥綜合征（primary Sj?gren’s syndrome，pSS）患者血清和唾液腺中IL-38 mRNA 和蛋白水平顯著降低，并與IL-17 和IL-23 表達水平呈負相關(guān)。體外試驗表明，IL-38 可抑制pSS 患者唾液腺單核細胞和PBMC 中IL-17 和IL-23的表達，進一步研究則發(fā)現(xiàn)IL-17 可反過來誘導(dǎo)IL-38的表達。

3 小結(jié)

IL-38 作為近年來新發(fā)現(xiàn)的一種細胞因子，屬于IL-1 家族，與家族其他成員具有相似的特征，廣泛表達于人體多種器官和組織，可以作用于多種細胞，調(diào)節(jié)炎癥細胞因子分泌，與多種AID 的發(fā)病密切相關(guān)，已成為免疫學領(lǐng)域研究的焦點。對IL-38 的研究豐富了人們對IL-1 家族細胞因子的了解，然而，目前關(guān)于IL-38 的成熟、轉(zhuǎn)運、受體、信號傳導(dǎo)通路及在不同疾病發(fā)展進程中的具體調(diào)節(jié)機制尚未完全闡明，雖然已經(jīng)提出了幾種可能的信號通路，但目前對這個問題的研究仍未達成共識。AID 的病因是多方面的，且不同疾病中可能涉及的細胞和分子不同，涉及途徑也可能不同，還需要更深入的研究來明確在不同的疾病中IL-38 發(fā)揮何種生物學作用及確切的機制，為未來AID的治療提供新靶點。