白細(xì)胞介素-36亞家族與特應(yīng)性疾病的關(guān)系

譚雯汶，姚煦，宗文凱

白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-36亞家族是IL-1家族中最近發(fā)現(xiàn)的一個(gè)亞家族，編碼于人類2號染色體上，包括3種具有促炎活性的分子：IL-36α(IL-1F6)、IL-36β(IL-1F8)和IL-36γ(IL-1F9)，以及2種拮抗劑：IL-36受體拮抗劑(IL-36 receptor antagonist，IL-36Ra)(IL-1F5)和IL-38(IL-1F10)，在多種細(xì)胞類型中表達(dá)，包括角質(zhì)形成細(xì)胞(keratinocyte，KC)、單核細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和上皮細(xì)胞等，通常在體內(nèi)呈低水平表達(dá)，經(jīng)刺激誘導(dǎo)活化后在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，特別是與炎癥反應(yīng)相關(guān)的機(jī)制[1-2]。IL-36α、IL-36β和IL-36γ作為激動劑，與IL-36受體(IL-36 receptor，IL-36R)結(jié)合后，產(chǎn)生的異二聚體信號復(fù)合物募集IL-1受體輔助蛋白(IL-1 receptor accessory protein，IL-1RAcP)，繼而聚集細(xì)胞內(nèi)受體的Toll/白細(xì)胞介素-1受體(Toll/interleukin-1 receptor，TIR)結(jié)構(gòu)域，觸發(fā)下游信號級聯(lián)反應(yīng)，發(fā)揮促炎作用。IL-36Ra則作為拮抗劑與IL-36R結(jié)合阻止IL-1RAcP的募集從而阻斷細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，發(fā)揮抗炎作用；IL-38具有與IL-36Ra類似的生物學(xué)效應(yīng)，然而對于其主要作用途徑仍不明確[2-4]。IL-36亞家族構(gòu)成了一個(gè)特異的信號系統(tǒng)，其中促炎和抗炎成分之間的失衡可能會導(dǎo)致包括皮膚在內(nèi)的各種組織慢性炎癥的發(fā)展。

特應(yīng)性疾病主要包括特應(yīng)性皮炎(atopic dermatitis，AD)、變應(yīng)性鼻炎(allergic rhinitis，AR)以及哮喘(asthma，AS)等，是一組復(fù)雜的免疫紊亂性疾病，受遺傳和環(huán)境的影響，免疫球蛋白E(immunoglobulin E，IgE)參與了發(fā)病機(jī)制。目前，IL-36亞家族已被廣泛報(bào)道與這些特應(yīng)性疾病的發(fā)病有關(guān)。本綜述概述IL-36亞家族成員的生物學(xué)功能，敘述其在皮膚生理和病理，尤其是在AD發(fā)病過程中的調(diào)節(jié)作用，總結(jié)其與特應(yīng)性疾病發(fā)病機(jī)制的關(guān)系以及潛在應(yīng)用。

1 IL-36亞家族成員的生物學(xué)功能

1.1 IL-36α、IL-36β、IL-36γ和IL-36Ra

3種IL-36R激動劑(IL-36α、IL-36β和IL-36γ)由于它們的序列相似性而被歸類在一起，且IL-36α和IL-36γ在序列上的相似性高于IL-36β，提示前兩者比IL-36β具有更多的相關(guān)功能[2]。IL-36α、IL-36β和IL-36γ都是以無生物活性的前體形式生成的，需要由中性粒細(xì)胞來源的組織蛋白酶G、彈性蛋白酶或蛋白酶-3切除N端少量殘基才能充分發(fā)揮其生物學(xué)功能[5]。經(jīng)酶切激活后，IL-36α、IL-36β和IL-36γ作為激動劑與IL-36R結(jié)合，招募IL-1RAcP形成異二聚體信號復(fù)合物，繼而募集細(xì)胞內(nèi)信號分子，如髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor 88，MyD88)、IL-1受體相關(guān)激酶(IL-1R associated kinases，IRAK)和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)受體相關(guān)因子6(TNF receptor associated factor 6，TRAF6)，并進(jìn)一步激活核因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)通路，從而啟動下游基因表達(dá)，如IL-6和IL-8等炎癥細(xì)胞因子，而IL-36Ra作為一種拮抗劑與IL-36R結(jié)合，阻止IL-1RAcP的募集以及隨后功能信號復(fù)合體的形成，其活性也取決于N端甲硫氨酸的去除[3-4]。

1.2 IL-38

IL-38是新近發(fā)現(xiàn)的IL-1家族成員，在免疫細(xì)胞上廣泛表達(dá)，在多種炎癥性自身免疫性疾病中發(fā)揮重要作用，但其確切的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和功能仍知之甚少。IL-38與IL-36Ra的同源性達(dá)43%，與IL-1Ra的同源性達(dá)41%[2]，因此，目前被廣泛認(rèn)可為IL-1家族的拮抗劑。目前已經(jīng)提出了IL-38的3種候選受體：IL-36R、IL-1受體1(L-1 receptor 1，IL-1R1)和IL-1受體輔助蛋白樣1(IL-1 receptor accessory protein like 1，IL-1RAPL1)，IL-38和活化性配體競爭與這些受體結(jié)合，抑制下游信號通路，繼而抑制輔助性T細(xì)胞(helper T cell，Th)1和Th17的激活和功能，促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regular T cell，Treg)的增殖，從而發(fā)揮抗炎作用[6-7]。然而，目前對于其主要作用途徑仍存在爭議[8]。

2 IL-36亞家族與特應(yīng)性疾病的關(guān)系

2.1 IL-36亞家族與AD的關(guān)系

AD可分為內(nèi)源性(血清IgE正常)和外源性(血清總IgE升高)，外源性AD表型更為嚴(yán)重，且與絲聚蛋白(filaggrin，F(xiàn)LG)突變相關(guān)[9]。一項(xiàng)對14例AD患者、9例銀屑病患者和8名健康對照者的皮損皮膚的研究發(fā)現(xiàn)，與外源性AD和健康對照組相比，IL-36α在內(nèi)源性AD和銀屑病患者中顯著上調(diào)[10]。組織樣本的RNA-seq分析顯示，與非皮損皮膚相比，中重度AD患者皮損中IL-36α和IL-36γ的表達(dá)增加，雖然這種異常不如銀屑病患者明顯[11]，但仍提示IL-36家族在AD發(fā)病中扮演角色。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，急性期到慢性期AD的進(jìn)展與Th1、Th2、Th17和IL-36炎癥程度有關(guān)，AD急性期皮損中IL-36γ表達(dá)增加，并在慢性皮損中表達(dá)進(jìn)一步升高，說明IL-36γ可能參與了AD由急性向慢性的病程進(jìn)展[12]。

在皮膚中，IL-36的生理功能是通過炎癥反應(yīng)促進(jìn)宿主對微生物的防御，其中IL-36α與細(xì)菌感染的反應(yīng)有關(guān)，而IL-36γ與對真菌和病毒感染的反應(yīng)有關(guān)[2]。而在病理狀態(tài)下，IL-36可在金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus，SA)誘導(dǎo)的皮膚炎癥尤其是AD中發(fā)揮作用。SA是一種與AD密切相關(guān)的革蘭氏陽性細(xì)菌，可定殖在70% AD患者的皮損中[13]，并可產(chǎn)生許多與人體相互作用的毒力因子，從而促進(jìn)AD的發(fā)病以及病情發(fā)展和惡化[14]。其中，SA表達(dá)的毒力因子多肽酚溶調(diào)控蛋白α(phenol-soluble modulin，PSM)可破壞表皮KC，誘導(dǎo)其釋放IL-1α和IL-36α，并通過IL-36R/MyD88途徑誘導(dǎo)T細(xì)胞產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子IL-17A[15-16]。Patrick[17]等研究還發(fā)現(xiàn)，不同于Th2途徑，SA誘導(dǎo)表皮KC產(chǎn)生的IL-36α在觸發(fā)B細(xì)胞產(chǎn)生IgE方面具有直接的功能活性：IL-36信號通路通過增加Aicda、Blimp1和Xbp1的轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)B細(xì)胞類別轉(zhuǎn)換和漿細(xì)胞分化；此外，IL-36α還可促進(jìn)IL-4介導(dǎo)的IgE產(chǎn)生和漿細(xì)胞分化[17]。這表明除了眾所周知的Th2途徑外，還有另一種產(chǎn)生IgE的途徑。

相較于IL-36α和IL-36γ在AD中多篇報(bào)道，目前針對IL-36β的研究仍較少。最近日本的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在AD皮損中，表皮KC的IL-36β表達(dá)高于正常皮膚；IL-36β通過細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinases)1和2的磷酸化促進(jìn)HaCaT細(xì)胞血管內(nèi)皮生長因子A(vascular endothelial growth factorA)的產(chǎn)生；IL-36β可上調(diào)KC胎盤生長因子(placental growth factor)的基因表達(dá)；AD患者表皮KC的IL-36β表達(dá)水平與真皮血管數(shù)量呈正相關(guān)，提示IL-36β在AD皮損皮膚血管生成中可能起重要作用[18]。

針對IL-36亞家族的研究雖然取得了一些進(jìn)展，但其上游調(diào)控及其與其他分子間的復(fù)雜相互作用的理解仍處于初級階段。最近研究發(fā)現(xiàn)，IL-17D可通過激活CD93-p38MAPK-AKT-SMAD2/3信號通路抑制KC中RNA解旋酶DDX5表達(dá)，進(jìn)而誘導(dǎo)膜結(jié)合IL-36R表達(dá)增加，通過消耗sIL-36R放大IL-36R介導(dǎo)的皮膚炎癥效應(yīng)，從而參與AD皮膚炎癥[19]。

IL-38被認(rèn)為是IL-36R的拮抗劑，但I(xiàn)L-38在皮膚炎癥中的抗炎作用尚不明確。Lauritano等[20]最近提出，在過敏性接觸性皮炎(allergic contact dermatitis，ACD)中，IL-38可以阻斷由活化的肥大細(xì)胞衍生的IL-1誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞中的IL-36信號，從而起到抑制炎癥的作用。盡管AD是一種與ACD具有相似臨床表型的皮膚病，但這種抑炎作用在AD中的作用還有待闡明。

Spesolimab(BI 655130)是一種人源化免疫球蛋白G1抗體，與IL-36R結(jié)合阻止其激活，從而抑制下游的促炎信號[21]。一項(xiàng)IIa期研究結(jié)果首次評估了阻斷IL-36通路在AD中的抑炎作用，雖然最終結(jié)果沒有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但在EASI評分中，從基線改變的主要終點(diǎn)仍可觀察到一定的改善，且Spesolimab耐受性良好，其安全性可以接受[22]。

2.2 IL-36亞家族與AR的關(guān)系

IL-36亞家族在AR中作用的相關(guān)研究很少，但有數(shù)據(jù)顯示AR患者血清中IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-36Ra和IL-36RmRNA的表達(dá)顯著高于健康者，其中，IL-36γ的表達(dá)差異最高，且IL-36γ表達(dá)的增高與嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)量以及血清中的嗜酸性粒細(xì)胞陽離子蛋白濃度呈正相關(guān)，與中性粒細(xì)胞數(shù)量無關(guān)。IL-36γ可以通過細(xì)胞內(nèi)p38 MAPK和MAPK激酶(mitogenactivated protein kinase kinase，MEK)途徑促進(jìn)嗜酸性粒細(xì)胞的存活、激活和遷移，從而調(diào)節(jié)其功能。這些結(jié)果表明IL-36γ可以通過調(diào)節(jié)其主要效應(yīng)細(xì)胞嗜酸性粒細(xì)胞而在AR中發(fā)揮重要作用。此外，變應(yīng)原屋塵螨(allergen house dust mite，HDM)Dermatophagoidespteronyssinusgroup 1(Der p1)可顯著上調(diào)AR患者外周血中的嗜酸性粒細(xì)胞和健康人外周血中的中性粒細(xì)胞上IL-36R的表達(dá)[23-24]。

有研究表明，IL-36α是調(diào)節(jié)AR炎癥反應(yīng)的另一個(gè)潛在靶點(diǎn)[25]：IL-36α通過磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphoinositide 3 kinase/protein kinase B，PI3K/Akt)和細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)途徑直接影響AR的Th17型炎癥反應(yīng)。IL-36α也能促進(jìn)外周血單個(gè)核細(xì)胞(Peripheral blood mononuclear cell，PBMC)向Th17分化。此外，AR患者血清中IL-36α的水平與IL-17、IL-23密切相關(guān)，IL-17和IL-23可以促進(jìn)IL-36α的產(chǎn)生，形成正反饋。同時(shí)，抗IL-36α治療可以抑制AR小鼠模型的Th17型炎癥反應(yīng)。

目前，尚未有足夠的研究揭示IL-36亞家族在AR中的確切作用，因此繼續(xù)探索有助于我們深入了解AR的發(fā)病機(jī)制，揭示IL-36亞家族在疾病發(fā)生發(fā)展中的作用，為臨床治療提供新的思路和方法。

2.3 IL-36亞家族與AS的關(guān)系

在AS小鼠動物模型中，HDM提取物致敏可以顯著提高AS小鼠肺中IL-36γ、趨化因子配體(chemokine(C-X-C motif)ligand，CXCL)1和CXCL2的表達(dá)水平，且氣管內(nèi)輸注IL-36γ可增加小鼠氣道高反應(yīng)(airway hyperresponsiveness，AHR)的嚴(yán)重程度[26]；在卵清蛋白(ovalbumin，OVA)致敏的AS小鼠中，IL-36γ表達(dá)上調(diào)，肺泡灌洗液中CXCL1的表達(dá)及中性粒細(xì)胞的浸潤增加，此外，IL-36γ可增強(qiáng)小鼠肺組織中NF-kB的表達(dá)，維持重癥AS患者肺組織中NF-kB的活化，促進(jìn)AS發(fā)病過程中炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生[27]。

與健康人相比，慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)和AS患者的血清中IL-36表達(dá)無明顯變化，而當(dāng)進(jìn)一步根據(jù)炎癥表型對患者進(jìn)行分類時(shí)，嗜酸性粒細(xì)胞性氣道炎癥的COPD和AS患者的IL-36表達(dá)水平顯著低于健康者和中性粒細(xì)胞性氣道炎癥患者，且COPD和AS患者血清中的IL-36水平與嗜酸性粒細(xì)胞性炎癥程度呈負(fù)相關(guān)，與中性粒細(xì)胞性炎癥程度呈正相關(guān)(IL-36α和IL-36γ被認(rèn)為參與AS中性粒細(xì)胞性氣道炎癥的調(diào)節(jié)[28])。總之，嗜酸性粒細(xì)胞性氣道炎癥患者的IL-36水平降低，可能增加了患者的氣道感染率，因?yàn)镮L-36在抗菌防御中起作用，這些結(jié)果部分解釋了為什么嗜酸性粒細(xì)胞性氣道炎癥的阻塞性氣道疾病患者更容易惡化[29]。

此外，有研究表明IL-36Ra可以通過IL-36R/NF-kB途徑發(fā)揮抗炎作用從而緩解AS的氣道炎癥；研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，AS患者IL-36Ra的表達(dá)減少，而IL-36Ra具有抗炎作用，可以減少PBMC和痰單個(gè)核細(xì)胞(sputum mononuclear cells，SMNC)中IL-1、IL-6、IL-17和TNF-α的產(chǎn)生[30]。

在HDM誘導(dǎo)的AS小鼠模型中，經(jīng)腹腔注射IL-38后，AHR和Th2相關(guān)細(xì)胞因子的產(chǎn)生均得到改善，且IL-38可以通過減少嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子(chemokine(C-C)motif ligand，CCL)11的產(chǎn)生抑制嗜酸性粒細(xì)胞向肺的遷移[31-32]。

有數(shù)據(jù)顯示，學(xué)齡期AS患者激素治療前后血清IL-38的水平均顯著高于健康者。分析上述原因，考慮炎癥細(xì)胞因子的增加可以觸發(fā)免疫抑制因子IL-38的釋放，但是IL-38的免疫調(diào)節(jié)作用可能不足以抵消細(xì)胞因子風(fēng)暴，因此，在AS患者中仍可觀察到促炎細(xì)胞因子IL-17、IL-6、干擾素(interferon，INF)-γ和IL-1β水平的升高。定量分析進(jìn)一步顯示，AS患者與健康者PBMC中IL-38mRNA的表達(dá)水平無顯著差異，表明釋放的IL-38可能是一種儲存的蛋白質(zhì)。此外，該研究還表明，當(dāng)Th2相關(guān)性AS標(biāo)志物Periostin水平較高時(shí)，血清IL-38的升高與抗炎T細(xì)胞亞群CD4+CD25+Foxp3+Treg的百分比呈負(fù)相關(guān)，提示IL-38與Treg在哮喘發(fā)病機(jī)制中存在潛在的負(fù)反饋機(jī)制，但I(xiàn)L-38調(diào)節(jié)Treg以調(diào)控哮喘炎癥的詳細(xì)機(jī)制需要進(jìn)一步研究[33]。

IL-36亞家族在AS發(fā)病中可通過更復(fù)雜的途徑起作用，其異常表達(dá)可以促進(jìn)T細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞的募集和浸潤，從而參與不同亞型AS的發(fā)病。

綜上所述，IL-36亞家族是IL-1家族中最近發(fā)現(xiàn)的成員，在特應(yīng)性疾病如AD、AR和AS的發(fā)病中發(fā)揮不同的作用，其在患者或小鼠模型的皮膚和呼吸道中的差異表達(dá)表明其在特應(yīng)性疾病中具有重要作用，雖然其具體的分子機(jī)制尚不十分明確，但毫無疑問，其在調(diào)節(jié)炎癥方面仍然具有較大的應(yīng)用潛力，IL-36Ra和IL-38在變態(tài)反應(yīng)中的應(yīng)用仍是值得探索的領(lǐng)域。