白細(xì)胞介素-33在潰瘍性結(jié)腸炎中的作用進(jìn)展

李小麗 王小娟 金正旭 張德奎

潰瘍性結(jié)腸炎(UC)是一組慢性復(fù)發(fā)性腸道炎性疾病，是炎癥性腸病(IBD)的一個(gè)類型。UC多影響結(jié)腸和直腸的黏膜，導(dǎo)致上皮屏障功能障礙和免疫反應(yīng)失調(diào)，患者出現(xiàn)嚴(yán)重的腹痛、腹瀉、血便、體重減輕等臨床癥狀，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量[1-3]。目前UC的發(fā)病機(jī)制尚不明確[4]，但近年來研究發(fā)現(xiàn)，白細(xì)胞介素(IL)-33在UC發(fā)病機(jī)制中具有促進(jìn)或抑制炎癥反應(yīng)的雙重免疫調(diào)節(jié)作用，是UC的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。本文主要對(duì)近年來IL-33與UC發(fā)病機(jī)制的作用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、IL-33及其受體

1.IL-33

IL-33是IL-1細(xì)胞因子家族的一員，是UC等多種免疫系統(tǒng)疾病的重要調(diào)節(jié)因子[5]，由位于人類第9號(hào)染色體和小鼠第19號(hào)染色體上的基因編碼，編碼產(chǎn)物是一種30 kDa的前體蛋白，通過caspase-1裂解形成18 kDa的成熟蛋白，在細(xì)胞損傷或死亡時(shí)釋放啟動(dòng)免疫應(yīng)答參與疾病的發(fā)生發(fā)展[6]。IL-33主要由內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、脂肪細(xì)胞等產(chǎn)生[7]，是具有雙重作用的細(xì)胞因子，既能作為內(nèi)源性報(bào)警素發(fā)揮作用，同時(shí)也具有核轉(zhuǎn)錄抑制功能[8]，這種特性的發(fā)揮與IL-33濃度有關(guān)[7]，也與宿主的免疫狀態(tài)、持續(xù)炎癥過程以及微環(huán)境密切相關(guān)，同時(shí)依賴于IL-33與免疫應(yīng)答的程度和/或免疫應(yīng)答類型之間的平衡[9]。

2.IL-33/ST2軸

致瘤性受體2(ST2)是IL-33的作用受體，ST2基因位于人染色體2q12.1上，長(zhǎng)約40 kb[10]。目前研究發(fā)現(xiàn)至少存在兩種ST2亞型，包括膜結(jié)合形式(ST2L)和可溶性形式(sST2)，其中ST2L可通過選擇性剪接產(chǎn)生兩種亞型，即ST2V和ST2LV[6]。ST2L是IL-33的功能性組成部分，主要表達(dá)在嗜酸性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞、2型輔助性T細(xì)胞(Th2細(xì)胞)、樹突狀細(xì)胞(DC細(xì)胞)、自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)、肥大細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞等免疫細(xì)胞中，主要通過激活髓樣分化反應(yīng)蛋白(Myd88)/核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB信號(hào)通路，增強(qiáng)各類細(xì)胞的功能[9]。sST2是IL-33誘餌受體，是反映UC嚴(yán)重程度的標(biāo)志物，在UC患者和實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎小鼠模型中顯著升高[11]。2010年P(guān)astorelli等[12]首次在IBD發(fā)病機(jī)制中提出了IL-33/ST2軸的作用，尤其是在UC。IL-33通過結(jié)合ST2的跨膜亞型(ST2L和ST2V)激活靶細(xì)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致共受體[IL-1受體輔助蛋白(RACP)]的募集，兩種跨膜受體(ST2和IL-1RACP)的二聚體進(jìn)一步聚集細(xì)胞內(nèi)支架蛋白和激酶，其中包括Myd88、IL-1受體(IL-1R)相關(guān)激酶、腫瘤壞死因子(TNF)受體相關(guān)因子6、絲裂原活化蛋白激酶(包括JNK、p38和ERK)和NF-κB，這些信號(hào)程序的激活可以影響各種免疫細(xì)胞，從而導(dǎo)致細(xì)胞因子產(chǎn)生，參與疾病的發(fā)生發(fā)展[13]。IL-33/ST2信號(hào)傳導(dǎo)不僅作為組織損傷的前兆，且通過在T細(xì)胞、固有淋巴細(xì)胞(ILCs)和巨噬細(xì)胞中有效誘導(dǎo)2型募集炎性細(xì)胞的反應(yīng)，進(jìn)一步將宿主腸黏膜的固有免疫和適應(yīng)性免疫聯(lián)系起來[14]。

二、IL-33與UC

目前UC發(fā)病機(jī)制尚不明確，但近年來研究發(fā)現(xiàn)IL-33在UC發(fā)病機(jī)制中具有促進(jìn)或抑制炎癥反應(yīng)的雙重免疫調(diào)節(jié)作用，是UC的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。有學(xué)者指出IL-33與ST2結(jié)合后，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑誘導(dǎo)機(jī)體免疫反應(yīng)改變，誘導(dǎo)IL-4、IL-10、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGF-β)等細(xì)胞因子的分泌，進(jìn)而影響1型輔助性T細(xì)胞(Th1)、Th2、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)等細(xì)胞的分化和增殖參與UC的發(fā)生發(fā)展[1,14-15]。但近年來也有研究報(bào)道了IL-33參與UC的其他機(jī)制。

1.保護(hù)作用

(1)IL-33與腸道免疫細(xì)胞：杯狀細(xì)胞是腸黏膜的第一道屏障，主要通過產(chǎn)生黏液Muc2阻止微生物入侵，杯狀細(xì)胞的減少和耗竭是UC重要的病理特點(diǎn)。Waddell等[11]應(yīng)用腸道免疫細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)作為腸道上皮免疫串?dāng)_的模型，證明IL-33可通過刺激ILCs產(chǎn)生Th2相關(guān)細(xì)胞因子IL-13，間接誘導(dǎo)杯狀細(xì)胞分化，誘導(dǎo)Muc2和Atoh1表達(dá)，減輕腸道組織病理嚴(yán)重程度；此外，IL-33還可以促進(jìn)結(jié)腸中杯狀細(xì)胞的增生和肥大，通過抑制NOTCH配體的表達(dá)抑制杯狀細(xì)胞的損耗，使黏液分泌增多，增多的黏液可以形成額外屏障，保護(hù)受損的上皮免受管腔內(nèi)細(xì)菌侵襲[16]。

ILCs是腸道固有免疫細(xì)胞亞群，廣泛存在于黏膜屏障表面，主要表達(dá)Th2相關(guān)細(xì)胞因子，如IL-4、IL-5和IL-13等參與UC的發(fā)展，在細(xì)胞受到損傷刺激或死亡時(shí)，IL-33釋放激活I(lǐng)LCs細(xì)胞，ILCs細(xì)胞產(chǎn)生生長(zhǎng)因子雙調(diào)蛋白(AREG)，與表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)結(jié)合，在炎癥期間促進(jìn)組織修復(fù)，以恢復(fù)黏膜完整性，但同時(shí)IL-33能夠促進(jìn)ILCs的增殖，參與慢性結(jié)腸炎腸纖維化的形成，二者的平衡紊亂決定疾病階段和狀態(tài)[17]。

巨噬細(xì)胞是協(xié)調(diào)宿主先天免疫和適應(yīng)性免疫反應(yīng)的重要免疫細(xì)胞，能夠吞噬感染性微生物和組織碎片發(fā)揮作用。此外，IL-33在IL-13和IL-4的協(xié)同作用下，能夠啟動(dòng)巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為選擇性活化巨噬細(xì)胞(AAM)，減輕炎癥的發(fā)展，改善上皮細(xì)胞屏障的通透性，且AAM產(chǎn)生抗炎分子IL-10、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)-β和細(xì)胞外基質(zhì)的各種組分，有助于宿主對(duì)組織修復(fù)和愈合的反應(yīng)[15,18]。

肥大細(xì)胞是腸上皮內(nèi)的原位組織免疫細(xì)胞，主要存在于腸上皮間隙，高表達(dá)受體ST2，作為IL-33的細(xì)胞傳感器和效應(yīng)器發(fā)揮作用，在UC中，IL-33/ST2信號(hào)通路是肥大細(xì)胞介導(dǎo)炎癥環(huán)境下黏蛋白反應(yīng)調(diào)節(jié)因子IL-13和IL-22產(chǎn)生的關(guān)鍵機(jī)制，能夠調(diào)控免疫網(wǎng)絡(luò)來阻止炎癥的發(fā)展及促進(jìn)上皮修復(fù)，進(jìn)而在慢性結(jié)腸炎中發(fā)揮保護(hù)作用[19]。

腸上皮細(xì)胞是維持腸黏膜屏障功能的重要結(jié)構(gòu)，IL-33能夠刺激結(jié)腸腸上皮細(xì)胞(IEC)中微小RNA(miRNA)網(wǎng)絡(luò)的表達(dá)，調(diào)節(jié)胃腸道黏膜生長(zhǎng)損傷后的修復(fù)，以及調(diào)控緊密連接，維持腸上皮黏膜屏障的功能[20]；在UC患者或小鼠結(jié)腸炎中，炎癥環(huán)境能夠造成腸上皮細(xì)胞(IEC)缺氧，導(dǎo)致缺氧誘導(dǎo)因子1ɑ(HIF-1α)的產(chǎn)生，其能夠靶向結(jié)合IL-33基因啟動(dòng)子相關(guān)作用元件，促進(jìn)IL-33在腸上皮細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，促進(jìn)黏膜內(nèi)平衡的維持[21]。

(2)其他：在腸黏膜中，肌成纖維細(xì)胞是IL-33的主要來源，IL-33能夠影響腸神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致腸功能亢進(jìn)，促進(jìn)腸道雜質(zhì)及入侵腸道的寄生蟲排除，并且誘導(dǎo)腸神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞分泌膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子家族配體(GFLs)，GFLs通過維持緊密連接和負(fù)性調(diào)節(jié)局部炎癥反應(yīng)來維持腸上皮屏障內(nèi)穩(wěn)態(tài)，進(jìn)一步維持腸道內(nèi)微生物的穩(wěn)定[22]。Malik等[23]發(fā)現(xiàn)IL-33具有促進(jìn)B細(xì)胞分泌免疫球蛋白(Ig)A的功能，對(duì)維持腸道微生物穩(wěn)態(tài)非常重要；還指出缺失IL-33的小鼠易發(fā)展出益生菌微生物群，其特征在于黏液溶解和大腸桿菌水平增加，經(jīng)重組共生菌群或IL-1α消融術(shù)可顯著改善IL-33缺陷鼠的結(jié)腸炎易感性。

2.致病作用

正常的腸上皮和間質(zhì)在腸黏膜的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化過程中表達(dá)大量的IL-33和ST2，證實(shí)IL-33在維持正常腸道內(nèi)環(huán)境平衡方面發(fā)揮著重要作用，但是過量IL-33的產(chǎn)生可能導(dǎo)致上皮屏障功能障礙、慢性復(fù)發(fā)性炎癥和纖維化病變[11]。

(1)IL-33-促炎因子：三磷酸腺苷(ATP)結(jié)合亞族G成員5和8(ABCG5/8)是小腸和肝臟已知的膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)體，近年研究發(fā)現(xiàn)在結(jié)腸炎中發(fā)揮重要作用[24]。IL-33作為促炎因子，能通過TLR受體通路顯著下調(diào)ABCG5/8，導(dǎo)致緊密連接蛋白基因表達(dá)水平減低，進(jìn)一步在急性炎癥期能夠下調(diào)緊密連接蛋白(如ZO-1、occludin)的水平，導(dǎo)致上皮屏障功能障礙，促進(jìn)腸道微生物入侵，能夠引發(fā)和維持腸道炎癥[24-25]。

(2)IL-33纖維形成分子：在炎癥恢復(fù)期，IL-33作為纖維形成分子，能夠刺激嗜酸性粒細(xì)胞流入炎癥組織并誘導(dǎo)其活化，誘導(dǎo)嗜酸性粒細(xì)胞過氧化物酶和IL-13分泌，啟動(dòng)成纖維細(xì)胞增加促炎因子TNF-α、IL-1β、IL-6及嗜酸性粒細(xì)胞相關(guān)趨化因子(CCL24、CCL26)和IL-13Rα2的產(chǎn)生，導(dǎo)致纖維生成分子(膠原1A2)、纖維結(jié)合蛋白和骨膜蛋白增加，最終導(dǎo)致腸道纖維化和腸腔狹窄[17,26]。此外，腸道共生微生物與IL-33共同刺激腸上皮細(xì)胞，促進(jìn)依賴IL-33的嗜酸性粒細(xì)胞浸潤(rùn)黏膜層，腸黏膜通透性改變，加重腸道炎癥[17]。

(3)其他：GATA結(jié)合蛋白3(GATA-3)是Th2主要調(diào)節(jié)因子，IL-33能夠上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子GATA-3的表達(dá)，誘導(dǎo)和增強(qiáng)Th2細(xì)胞因子IL-4、IL-5和IL-13的產(chǎn)生，促進(jìn)腸道炎癥的加重[27]。目前IL-33可作為潰瘍相關(guān)活化成纖維細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化的早期標(biāo)志物，預(yù)示其在UC中的潛在作用,但關(guān)于致病機(jī)制的研究尚少[28]。CNTO-7160是第一種抑制IL-33與ST2受體結(jié)合的單克隆抗IL-33R抗體，目前在臨床上已獲得用于治療嚴(yán)重哮喘和特應(yīng)性皮炎的Ⅰ期臨床試驗(yàn)的許可，但是目前相關(guān)臨床數(shù)據(jù)報(bào)道較少，需要進(jìn)一步探索[29]。

三、問題與展望

在急性期UC患者中，IL-33及其受體ST2的表達(dá)明顯升高，其作為潛在的血清標(biāo)志物在疾病進(jìn)化、治療反應(yīng)和疾病緩解中的作用目前正在研究中。從廣義角度來看，雖然這些研究提供了IL-33信號(hào)失調(diào)與UC之間的相關(guān)性，但沒有提出明確的因果關(guān)系，然而更重要的是，IL-33/ST2信號(hào)在UC發(fā)病機(jī)制中的可能作用為IL-33在結(jié)腸炎實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械难芯刻峁┝吮尘?，為IL-33靶點(diǎn)藥物的研究提供了新的方向和思路。鑒于當(dāng)前的研究數(shù)據(jù)有限，IL-33在UC中的確切作用尚不能確定，但我們可以大膽推測(cè)IL-33/ST2靶向治療可能成為未來治療UC的新方向，為UC患者提供新的治療方案。