白細胞介素22結(jié)合蛋白在炎癥相關(guān)性疾病中的研究進展

時靜祥，曹際森，張金卷，王毅軍

白細胞介素（interleukin，IL）-22 屬于IL-10 細胞因子家族，其主要由T 輔助22（T helper 22，Th22）、Th17、Th1 以及自然殺傷細胞等免疫細胞所產(chǎn)生，該細胞因子通過與跨膜的受體復(fù)合物白介素IL-22 受體（interleukin 22 receptor subunit alpha，IL-22R）及IL-10 受體2（interleukin 10 receptor subunit beta 2，IL-10R2）結(jié)合，進一步磷酸化信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）3、STAT1 及促絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）等信號通路，激活或抑制靶基因而發(fā)揮生物學(xué)作用［1-2］。IL-22是組織對炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵細胞因子，尤其在環(huán)境和宿主之間形成屏障的部位，如皮膚、肺和腸道［3-5］。IL-22 結(jié)合蛋白（interleukin 22 binding protein，IL-22BP）與IL-22R 具有高度同源性，IL-22 與IL-22BP 的親和力遠高于其與IL-22R的親和力，因此兩者的相互結(jié)合會抑制IL-22的生物學(xué)效應(yīng)［6］。近年來，隨著研究的深入，人們逐漸認識到IL-22BP在細胞因子調(diào)節(jié)方面的重要作用。本文對IL-22BP在炎癥相關(guān)性疾病中的研究進展加以綜述。

1 IL-22BP概述

1.1 IL-22BP 的編碼基因與蛋白結(jié)構(gòu) 在IL-22R 被鑒定為IL-22 受體后，IL-22BP 隨之被鑒定為IL-22R 的可溶性受體同系物。人類編碼IL-22BP的基因IL22RA2定位于6號染色體，小鼠編碼該結(jié)合蛋白的基因Il22ra2 定位于10 號染色體［1］。而編碼IL-22R的基因，人類IL22RA1定位于1號染色體，小鼠Il22ra1 定位于4 號染色體［7］。這表明編碼IL-22BP的基因可能是由于基因復(fù)制事件而產(chǎn)生的。IL-22是由具有分泌活性的146個氨基酸形成的蛋白質(zhì)，由6個反平行α-螺旋構(gòu)成的［8］。IL-22BP 分子質(zhì)量約為24 ku，由2 個纖維連接蛋白Ⅲ結(jié)構(gòu)域串聯(lián)形成L形結(jié)構(gòu)［9］。

1.2 IL-22與IL-22BP的結(jié)合 IL-22與IL-22R之間存在較高親和力，兩者結(jié)合比率為1∶1，而與IL-10R2 無明顯親和力［10］。IL-22BP 結(jié)合IL-22 的位點與IL-22R 重疊，可阻斷IL-22 與IL-22R 的結(jié)合，從而抑制IL-22 的生物學(xué)效應(yīng)［6］。有研究顯示，IL-22 與IL-22BP 之間的解離常數(shù)為1 pmol，其與IL-22R 的解離常數(shù)為20 nmol；2 種結(jié)合體相應(yīng)的解離速率常數(shù)分別為4．7 d與7．4 min；因此IL-22與IL-22BP的親和力較與IL-22R 的親和力高10 000 倍［11］。有研究表明，IL-22BP通過5個結(jié)合環(huán)與IL-22連接，類似于IL-10與IL-10R1之間的結(jié)合［9］。

1.3 IL-22BP 的細胞來源 IL-22BP 主要由免疫細胞產(chǎn)生，如樹突狀細胞（DC）［12］、嗜酸性粒細胞以及CD4+T 細胞等［13-14］。有文獻報道，Il22ra2在正常小鼠脾臟和腸系膜淋巴結(jié)中高表達，在小腸和結(jié)腸中次之，而在胸腺、心臟、膀胱等其他組織中低表達［15］。DC細胞是IL-22BP最常見的來源細胞。有研究采用單細胞RNA 測序技術(shù)檢測表明IL-22BP 是由胃腸道中不同DC 亞群產(chǎn)生的，并進一步揭示了其可由淋巴毒素β 對胃腸道孤立淋巴濾泡內(nèi)的CD11c+DC 刺激而產(chǎn)生［12］。此外，角質(zhì)細胞也可以產(chǎn)生IL-22BP，其亦可分泌IL-19、IL-20和IL-24等IL-10相關(guān)的細胞因子［16］。

1.4 IL-22BP 的分型 雖然小鼠和人類IL-22BP 生物學(xué)特性相似，但編碼兩者的mRNA 存在一些不同之處。人類有3種不同的IL22RA2 亞型（包括IL22RA2v1、IL22RA2v2 和IL22RA2v3），但小鼠僅有一種與人類亞型2相對應(yīng)的Il22ra2 mRNA［17-18］。在蛋白水平，人類IL-22BP 亦具有3 個亞型，分別為IL-22BPi1、IL-22BPi2及IL-22BPi3；IL-22BPi1改變IL-22信號的能力較弱，主要原因在于其mRNA中存在外顯子3，外顯子3 可以抑制其分泌而導(dǎo)致其濃度不足；IL-22BPi2 與IL-22 的結(jié)合能力較強，其親和力較IL-22R 高20～1 000 倍；IL-22BPi3與IL-22的親和力與IL-22R類似［17］。

1.5 IL-22BP 表達的調(diào)節(jié) 有文獻表明，維甲酸能夠促進DC中IL-22BP的表達，從而參與肝病及銀屑病細胞因子的調(diào)控［19-20］。另有文獻表明，前列腺素E2在體外可抑制IL-22BP表達；小鼠皮膚炎癥模型中IL-22BP 蛋白表達水平降低，抑制前列腺素E2可以提高IL-22BP蛋白表達水平，從而減輕炎癥［21］。在小鼠胃腸道中定植的微生物能夠誘導(dǎo)IL-22 的產(chǎn)生，而IL-22BP水平不受共生微生物的影響［22］。另有研究顯示，炎癥小體激活后，炎癥小鼠小腸中Il22ra2 水平降低［23］。此外，Huber 等［24］研究顯示，核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1 和IL-18 均可下調(diào)IL-22BP 蛋白的表達。

2 IL-22BP與炎癥相關(guān)性疾病

機體的多種組織是IL-22-IL-22BP 復(fù)合物的靶器官，但目前研究較多的是皮膚、胃腸道、肝臟、肺和中樞神經(jīng)系統(tǒng)。由于IL-22具有促炎及抗炎的雙重作用，因此，作為其抑制體的IL-22BP亦具有雙重作用，具體的作用方式取決于所處的微環(huán)境。

2.1 皮膚病 皮膚的角質(zhì)細胞對IL-22 刺激高度敏感，IL-22會促進角質(zhì)細胞中抗菌分子、增殖標記物和遷移蛋白的表達［25］。有研究顯示，在銀屑病患者中，IL-22可促進角質(zhì)細胞增殖和移動，抑制該細胞由真皮到表皮的分化，這種上皮重塑以及抗菌肽和趨化因子的誘導(dǎo)可促進炎癥［26］。另有研究表明，與健康對照組相比，銀屑病患者IL-22 水平升高，IL-22BP 水平下降；此外，銀屑病皮損部位IL22RA2水平低于非皮損部位［1，27］。這提示IL-22BP 水平降低和IL-22 水平升高協(xié)同加重銀屑病患者皮膚的炎癥狀態(tài)。在咪喹莫特誘導(dǎo)的皮膚炎癥小鼠模型中，敲除IL-22BP 基因或給予IL-22BP 抗體后小鼠炎性相關(guān)細胞因子（如IL-1b、IL-17a及IL-19等）的表達水平明顯升高，經(jīng)重組IL-22BP-Fc 融合蛋白治療后小鼠炎性細胞因子的表達水平降低，且疾病的病理學(xué)改變減輕［27-28］。Brunner等［29］研究表明，IL-22在特應(yīng)性皮炎的發(fā)病過程中起促炎作用，患者皮損組織中IL-22 基因和蛋白表達水平明顯升高；而IL-22BP可以抑制IL-22的表達，從而改善患者的炎癥狀態(tài)。以上研究均表明IL-22BP 在炎性皮膚病中起到保護性的抗炎作用。

2.2 胃腸道疾病 由于胃腸道DC 是IL-22BP 的主要來源，目前對于其在胃腸系統(tǒng)中作用的研究較為深入。在正常的胃腸道，Peyer’s 斑上皮內(nèi)的DC 產(chǎn)生IL-22BP 來對抗IL-22所誘發(fā)的生物學(xué)反應(yīng)，從而使胃腸道卵泡相關(guān)上皮內(nèi)局部黏蛋白和抗菌肽處于較低水平；而缺乏IL-22BP的小鼠這兩種蛋白的表達水平均明顯升高［30］。此外，胃腸道DC 所產(chǎn)生的IL-22BP 也是機體脂質(zhì)代謝的重要調(diào)節(jié)器。Guendel 等［12］研究表明，與野生型小鼠相比，缺乏IL-22BP 的小鼠對長鏈脂肪酸的攝取減少，導(dǎo)致血清中游離脂肪酸水平以及機體脂肪含量下降。Sabihi 等［22］研究顯示，IL-22 軸調(diào)節(jié)腸道微生物群的平衡，IL-22 缺乏小鼠出現(xiàn)了胃腸道菌群失調(diào)，而IL-22BP缺乏小鼠腸道微生物群無明顯變化。

IL-22-IL-22BP 復(fù)合物在胃腸道炎性疾病中起重要作用。有研究顯示，克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎患者炎癥組織中IL-22BP 水平高于正常組織，且患者的血清IL-22BP 水平高于健康對照組，高水平的IL-22BP 抑制了IL-22 對于胃腸道上皮細胞的保護作用［5］。另有研究表明，IL-22 缺失小鼠對右旋糖酐硫酸鈉介導(dǎo)的結(jié)腸炎的易感性增加；相反，IL-22BP缺失小鼠對此種結(jié)腸炎的易感性無明顯變化；主要原因在于該型結(jié)腸炎發(fā)病期間IL-22BP 的表達水平較低，難以影響IL-22所介導(dǎo)的保護作用［1，31］。

IL-22BP 在結(jié)直腸癌中亦發(fā)揮重要作用。首先，IL-22在結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展中具有雙重作用，其在早期具有保護作用，有助于維持屏障完整性和減輕炎癥，從而抑制腫瘤的產(chǎn)生；此后，在上皮的修復(fù)過程中，可促進細胞增殖，促進腫瘤進展；而IL-22BP 通過抑制IL-22 在結(jié)直腸癌中發(fā)揮保護作用［24，32］。其次，Kempski等［33］研究表明，人結(jié)直腸癌組織中IL-22BP 蛋白表達水平低于正常組織，且IL-22BP 蛋白低表達患者的預(yù)后較差；淋巴毒素可以誘導(dǎo)DC 產(chǎn)生IL-22BP，抑制淋巴毒素可增加野生型小鼠的腫瘤負荷，但對IL-22BP缺陷小鼠無明顯影響；以上研究表明IL-22BP與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后存在相關(guān)性。

2.3 肝病 Stoy等［34］研究表明，在酒精性肝炎患者中，低IL-22BP 水平者疾病嚴重程度更重，1年病死率更高，可能的原因在于低水平的IL-22BP會導(dǎo)致IL-22R表達水平降低，從而影響IL-22 所介導(dǎo)的肝細胞的保護作用。另有文獻顯示，與野生型小鼠相比，IL-22BP 缺乏小鼠CXC 趨化因子配體10（CXCL10）的表達水平更高，CXCL10可導(dǎo)致炎性細胞聚集到肝臟加重炎癥，抑制CXCL10 表達可逆轉(zhuǎn)此現(xiàn)象，提示IL-22BP對于肝臟的缺血再灌注損傷以及對乙酰氨基酚誘導(dǎo)的急性肝損傷具有保護作用［35］。Schwarzkopf 等［36］研究表明，高IL-22水平和低IL-22BP水平與慢加急性肝衰竭和肝硬化患者病死率呈正相關(guān)，進一步研究表明IL-22BP可抑制肝衰竭及肝硬化患者促炎介質(zhì)（如腫瘤壞死因子α及CXCL10）等的產(chǎn)生。隨著慢性丙肝患者肝纖維化程度加重，肝組織中IL-22BP 水平升高，且IL-22BP 與IL-22 的比值與肝纖維化程度呈正相關(guān)，提示IL-22BP可通過加重肝纖維化程度發(fā)揮致病作用［37］。因此，IL-22BP在肝病中可發(fā)揮保護及致病的雙重作用，具體作用方式依賴于疾病模型及所處的免疫環(huán)境。

2.4 肺部疾病 目前大多數(shù)研究表明IL-22BP 在肺部炎癥疾病中發(fā)揮致病作用。有文獻顯示，與野生型小鼠相比，IL-22BP 缺失小鼠對肺炎鏈球菌感染具有更強的抵抗力，并且存活時間更長［18］。Hebert等［23］研究表明，小鼠感染流感病毒期間肺部IL-22 水平升高，IL-22BP 水平降低；IL-22BP 缺失小鼠體內(nèi)生物活性IL-22 水平增高可減輕炎癥，并進一步增加肺部緊密連接，從而減輕小鼠肺部損傷。Abood等［38］研究顯示，IL-22BP 在小鼠流感病毒和肺部細菌雙重感染期間發(fā)揮促炎作用，IL-22BP缺失小鼠通過改善緊密連接功能、促進脂質(zhì)運載蛋白2生成以及降低膜通透性等機制來提升肺部對雙重感染的抵抗作用。

2.5 中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病 目前IL-22BP 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的相關(guān)研究較少。Lindahl 等［39］研究顯示，在體外實驗中，多發(fā)性硬化癥患者腦脊液中IL-22BP水平與疾病的嚴重程度呈正相關(guān)；在體內(nèi)實驗中，與野生型小鼠相比，IL-22BP缺乏小鼠的疾病嚴重程度明顯降低，其主要通過提升干擾素γ的水平發(fā)揮致病作用。

3 IL-22BP的治療潛力

目前將IL-22BP 作為藥物靶點的研究較少。有研究顯示，在小鼠敗血癥模型中，注射IL-22BP 抗體可減輕疾病的嚴重程度［1］。另有研究表明，IL-22BP 的藥理修飾可能是抑制肝硬化進展的有效策略［40］。再者，因IL-22BP 與IL-22 結(jié)合的結(jié)構(gòu)已被闡明，可設(shè)計一個小分子來阻斷兩者的相互作用［9］。將IL-22BP 作為藥物靶點時應(yīng)充分考慮到IL-22-IL-22BP 軸的平衡。過高的IL-22BP 水平可能會產(chǎn)生嚴重的不良反應(yīng)；而較低的IL-22BP 水平可能會促進腫瘤的產(chǎn)生，尤其是結(jié)直腸癌［24］。

IL-22BP 亦可作為一種潛在的生物標志物，用于判斷不同疾病的預(yù)后。例如，從炎性腸病患者活檢中分離出的T細胞和DC中未檢出IL22RA2，則表明抗腫瘤壞死因子α的治療對患者有效［15］。IL-22BP 還可用于判斷結(jié)直腸癌患者的預(yù)后，IL-22BP高表達者的生存期較低表達者更長［33］。

4 小結(jié)

IL-22BP通過與IL-22結(jié)合抑制其表達來發(fā)揮維持機體免疫穩(wěn)態(tài)的作用。目前有關(guān)IL-22BP功能的研究尚不全面，了解IL-22BP 轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后的確切調(diào)節(jié)機制，以及IL-22BP和IL-22之間免疫微環(huán)境的相互作用是今后兩個重要的研究方向。相信隨著實驗和臨床研究的進一步深入，IL-22BP 有可能成為臨床診斷和治療的良好靶標。