IL-36與纖維化疾病的研究進(jìn)展*

楊銘杰， 楊新棵， 陳 婷， 惠 毅， 李京濤， 閆曙光△

（1陜西中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院胃腸病教研室，陜西 咸陽 712046；2陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院肝病科，陜西 咸陽 712000）

纖維化是由組織損傷觸發(fā)的異常修復(fù)機(jī)制，伴隨著細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix， ECM）產(chǎn)生/降解的失衡以及在正常組織中的過度沉積，最終以器官功能障礙甚至衰竭而告終［1］。纖維化幾乎可見于所有慢性疾病的終末期階段，死亡率在工業(yè)化國家中約占1/3 以上，對人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅［2-3］。然而，由于具體分子機(jī)制尚未明確，關(guān)于抗纖維化藥物的開發(fā)仍在不斷探索中。隨著分子生物學(xué)領(lǐng)域的不斷進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素36（interleukin-36， IL-36）在纖維化病變的過程中具有顯著的促進(jìn)作用，通過抑制IL-36 信號能夠防止甚至逆轉(zhuǎn)纖維化進(jìn)程，可能成為潛在的靶點之一［4］。基于此，本文將對近年來關(guān)于IL-36 的生物學(xué)研究進(jìn)展、在纖維化疾病中的表達(dá)以及相關(guān)促纖維化機(jī)制作一綜述，以期為進(jìn)一步研究提供參考。

1 IL-36概述

IL-36 細(xì)胞因子屬于IL-1 超家族的成員之一，由3 種受體激動劑IL-36α、β 和γ，以及IL-36 受體拮抗劑（IL-36 receptor antagonist， IL-36Ra）組成。由于氨基酸序列與IL-1β 和IL-1Ra 具有高度相似性，最初IL-36 也被稱為IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9 和IL-1F5［5］。由于IL-1Ra、IL-38 與IL-36Ra 具有高度同源性，均可在相關(guān)信號傳導(dǎo)中發(fā)揮拮抗作用［6］。IL-36廣泛表達(dá)于皮膚表層、支氣管、肺、牙齦和腸上皮層等部位，并且在與細(xì)菌成分接觸后表達(dá)顯著增高，表明IL-36 在調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)外環(huán)境方面扮演著重要角色［7］。

IL-36 在全長前體蛋白形式中表現(xiàn)出極低的生物活性，需經(jīng)過蛋白水解才能變得完全活躍。與IL-1 家族的其他成員相同，IL-36 的活性受到N 端切割的嚴(yán)格調(diào)節(jié)，其中N 端懸垂很可能是干擾配體-受體結(jié)合的關(guān)鍵點［8］。對3 種激動劑及1 種抑制劑分別在K6、R5、S18和V2位置的N 端處理，可充分發(fā)揮IL-36的生物學(xué)潛能。然而與IL-1 不同的是，IL-36 不具有caspase-1 或信號肽等特征性切割位點，表明IL-36 的加工可能受到其他機(jī)制的影響［9］。已證實由中性粒細(xì)胞衍生的幾種蛋白酶，如組織蛋白酶G、彈性蛋白酶和蛋白酶3 等，能夠通過差異處理方式激活I(lǐng)L-36細(xì)胞因子［10］。不同的N 末端加工機(jī)制為早期關(guān)于IL-36 細(xì)胞因子功能的一些爭議提供了解釋，同時也突出了其生物學(xué)的復(fù)雜性。

IL-36 的受體是一種異二聚體復(fù)合物，由IL-36R和IL-1受體輔助蛋白（IL-1 receptor accessory protein，IL-1RAcP）組成，在角質(zhì)形成細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及各種免疫細(xì)胞等廣泛表達(dá)［11］。IL-36R 包含與配體結(jié)合的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域和與IL-1RAcP相連的細(xì)胞內(nèi)Toll/IL-1受體結(jié)構(gòu)域，與激動劑結(jié)合后能形成二元復(fù)合物進(jìn)而募集IL-1RAcP 介導(dǎo)下游信號［12］。相反，拮抗劑IL-36Ra與IL-1RAcP存在空間結(jié)構(gòu)沖突，與IL-36R結(jié)合后能夠阻止其募集，通過與其他細(xì)胞因子競爭而抑制其活性。此外，當(dāng)IL-36 激動劑與拮抗劑細(xì)胞濃度相同時，拮抗劑會占據(jù)更多的受體，意味著拮抗劑對IL-36R具有更高的親和力［13］。

2 IL-36的生物學(xué)功能

IL-36 在免疫反應(yīng)中扮演了重要角色，可以通過多種方式影響炎癥反應(yīng)，包括誘導(dǎo)分泌炎癥及趨化因子，調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞功能等。IL-36 細(xì)胞因子刺激后可在角質(zhì)細(xì)胞中促進(jìn)粒細(xì)胞集落刺激因子、IL-17C、C-C基序趨化因子配體20（C-C motif chemokine ligand 20， CCL20）和IL-8的分泌，以及內(nèi)皮細(xì)胞及成纖維細(xì)胞中誘導(dǎo)CCL20、CCL2、IL-8 和血管細(xì)胞粘附分子1水平的過表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)炎癥反應(yīng)［14］。調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞方面，IL-36 可以通過促進(jìn)樹突狀細(xì)胞（dendritic cell，DC）成熟和誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞分化的方式發(fā)揮促炎作用。體外實驗發(fā)現(xiàn)，IL-36對小鼠的DC和CD4+T細(xì)胞存在顯著的特異性反應(yīng)，能夠激活Th1 細(xì)胞免疫應(yīng)答；在體內(nèi)，IL-36 能促進(jìn)DC 的成熟，增強(qiáng)DC 抗原提呈功能，同時刺激幼稚T 細(xì)胞向Th1、Th17 分化［15］。當(dāng)IL-36R敲除小鼠的CD4+T 細(xì)胞與IL-36 激動劑共培養(yǎng)時，與正常小鼠CD4+T 細(xì)胞相比調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞（regulatory T cells， Treg）分化受到顯著抑制，進(jìn)而抑制了抗炎細(xì)胞因子IL-10的產(chǎn)生。此外，當(dāng)從MyD88敲除或p50敲除小鼠中分離的CD4+T細(xì)胞與IL-36細(xì)胞因子共培養(yǎng)時，Treg 分化顯著增強(qiáng)［16］。上述結(jié)果表明IL-36可通過下游MyD88和NF-κB信號傳導(dǎo)，在促進(jìn)Th0細(xì)胞分化的同時抑制Treg分化，增強(qiáng)炎癥反應(yīng)。

3 IL-36在纖維化疾病中的表達(dá)

3.1 特發(fā)性肺纖維化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF） IPF 是一種原因不明的慢性進(jìn)行性肺部疾病，臨床以進(jìn)行性呼吸困難、肺功能降低甚至呼吸衰竭為特征［17-18］。支氣管上皮細(xì)胞、肺成纖維細(xì)胞和巨噬細(xì)胞均大量表達(dá)IL-36R/IL-1RAcP 復(fù)合體，可對IL-36 細(xì)胞因子產(chǎn)生應(yīng)答［19］。通過檢測IPF 患者血清中IL-36α/γ 水平顯著高于對照組，而拮抗劑IL-36Ra 與對照組相比無顯著差異，提示IL-36 激動劑和拮抗劑的失衡參與了IPF 的進(jìn)展。且IL-36α 表達(dá)與肺一氧化碳彌散量呈負(fù)相關(guān)，與高分辨率CT 評分呈正相關(guān)，IL-36γ 表達(dá)與用力肺活量呈負(fù)相關(guān)，提示IL-36水平可能與IPF 患者的預(yù)后有關(guān)［20-21］。同時發(fā)現(xiàn)同源抑制劑IL-38 的過表達(dá)能夠通過抑制IL-36R 信號傳導(dǎo)的方式，防止由博萊霉素誘導(dǎo)的小鼠肺纖維化反應(yīng)［22］。此外，在慢性阻塞性肺疾病和支氣管哮喘中也觀察到IL-36 的異常表達(dá)，表明其信號傳導(dǎo)可能通過多種機(jī)制參與肺部疾病的發(fā)生發(fā)展［23］。

3.2 肝纖維化 肝纖維化是由多種因素所致肝臟持續(xù)損傷進(jìn)而產(chǎn)生的慢性疾病，隨著疾病的進(jìn)展可形成纖維化瘢痕，影響肝臟正常生理功能，甚至可發(fā)展為肝硬化、肝癌等［24］。慢性乙型肝炎（chronic hepatitis B， CHB）是由于持續(xù)感染乙型肝炎病毒（hepatitis B virus， HBV）所引起的肝臟炎癥性疾病，可造成肝臟的慢性損傷，促進(jìn)肝纖維化的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，CHB 患者循環(huán)血清中IL-36α 濃度顯著增高，而IL-36β、IL-36γ和IL-36Ra無明顯變化，提示IL-36α可能參與了HBV 感染期間肝臟的免疫炎癥反應(yīng)。同時，關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)IL-36α 濃度的升高與HBV-DNA 水平呈正相關(guān)，提示IL-36α 與CHB 患者的病毒復(fù)制活躍程度有關(guān)［25］。此外，在肝損傷動物實驗中同樣發(fā)現(xiàn)IL-36 參與了早期炎癥反應(yīng)及纖維化病變。CCL20大量分布于肝臟組織中，其過度激活能夠促進(jìn)肝臟炎癥反應(yīng)，加速肝纖維化的發(fā)展［26］。在對乙酰氨基酚誘導(dǎo)小鼠肝損傷模型中可發(fā)現(xiàn)，IL-36γ 與CCL20均呈高表達(dá)狀態(tài)，經(jīng)IL-36Ra 處理后能夠降低CCL20在mRNA 與蛋白質(zhì)水平的表達(dá)，同時減輕肝臟損傷，提示通過阻斷IL-36 信號傳導(dǎo)能夠通過降低CCL20的表達(dá)減輕肝臟炎癥，進(jìn)而干預(yù)肝纖維化的進(jìn)展［27］。

3.3 腎間質(zhì)纖維化（renal interstitial fibrosis， RIF）RIF 是多種慢性腎臟疾病發(fā)展過程中的常見病理表現(xiàn)，終末期易致腎功能衰竭，需依靠腎移植或透析維持治療［28］。腎小管間質(zhì)病變（tubulointerstitial lesion， TIL）作為RIF 形成的標(biāo)志之一，其嚴(yán)重程度與IL-36α 的表達(dá)密切相關(guān)。在TIL 患者的腎組織中觀察到IL-36α 表達(dá)顯著升高，與腎功能相關(guān)評估指標(biāo)尿素氮和肌酐水平以及纖維化評分呈正相關(guān)關(guān)系。同時，對纖維化的單側(cè)輸尿管梗阻小鼠腎小管上皮細(xì)胞行免疫組化染色發(fā)現(xiàn)，IL-36α 表達(dá)顯著上調(diào)，提示IL-36α表達(dá)增高與腎功能下降以及纖維化的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)［29-30］。在IL-36基因敲除實驗中，小鼠的腎實質(zhì)損傷、膠原蛋白沉積、纖維化病變等顯著減輕，表明阻斷IL-36信號傳導(dǎo)可減輕RIF病變［31］。

3.4 炎性腸?。╥nflammatory bowel disease， IBD）相關(guān)腸纖維化 腸纖維化是IBD的常見并發(fā)癥之一，約1/3 的克羅恩病和5%的潰瘍性結(jié)腸炎患者會在臨床終末期出現(xiàn)纖維化病變，表現(xiàn)出腸腔狹窄、腸壁運(yùn)動障礙、腸梗阻等癥狀［32］。在活動期IBD患者的結(jié)腸標(biāo)本中可觀察到IL-36a 和IL-36γ 的mRNA 表達(dá)顯著升高，同時在IBD 動物模型腸道組織中可觀察到IL-36R/IL-1RAcP 復(fù)合物表達(dá)增加，證明IL-36信號傳導(dǎo)可能與腸道疾病的免疫病理學(xué)存在一定聯(lián)系［33］。既往認(rèn)為只有IL-36α/γ 在IBD 的發(fā)生發(fā)展中扮演著主要角色，最新研究發(fā)現(xiàn)在急性結(jié)腸炎小鼠模型中IL-36β表達(dá)同樣顯著增高，通過注射重組IL-36β可加劇結(jié)腸炎癥反應(yīng)，表明IL-36 所有同工型均參與了IBD的發(fā)展［34］。免疫熒光染色發(fā)現(xiàn)，表達(dá)IL-36α、CD14、CD64和CD163的巨噬細(xì)胞位于小鼠結(jié)腸中的纖維化區(qū)域，提示IL-36α可能作為主要調(diào)節(jié)劑參與了纖維化進(jìn)展［30］。通過IL-36R敲除或注射抗體，IBD模型小鼠的腸道炎癥和纖維化程度明顯減輕；此外，于已經(jīng)發(fā)生纖維化病變的時點注射抗體，炎癥反應(yīng)減輕，黏膜下層厚度減小，纖維化評分降低，表明阻斷或抑制IL-36信號傳導(dǎo)可防止甚至逆轉(zhuǎn)腸纖維化的發(fā)生［35］。

3.5 心肌纖維化 心肌梗死（myocardial infarction，MI）后發(fā)生的心肌纖維化是心肌組織對缺血刺激產(chǎn)生的修復(fù)機(jī)制，但ECM 的持續(xù)沉積導(dǎo)致心肌收縮力受到破壞，進(jìn)而發(fā)生心力衰竭［36］。心臟炎癥反應(yīng)是MI 后驅(qū)動心室重塑的關(guān)鍵因素，例如IL-1 被證明是MI后關(guān)鍵的促纖維化介質(zhì)之一，以及可溶性IL-33可在心肌組織中產(chǎn)生纖維化表型［37］。在ST 段抬高型MI 患者的外周血中發(fā)現(xiàn)IL-38 水平顯著增加，提示IL-38 及其抑制的IL-36R 信號傳導(dǎo)參與了MI 的疾病進(jìn)展。同時，通過注射重組IL-38 可阻斷MI 后小鼠心臟纖維化的進(jìn)程，同時改善心室功能，提示抑制IL-36信號傳導(dǎo)具有調(diào)控心肌纖維化發(fā)展的作用［38］。

4 IL-36介導(dǎo)組織纖維化的分子機(jī)制

盡管不同組織間纖維化的發(fā)病機(jī)制存在差異，但研究表明IL-36 信號傳導(dǎo)能夠通過影響某些纖維化關(guān)鍵節(jié)點進(jìn)而促進(jìn)纖維化的進(jìn)展，如調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞反應(yīng)、活化成纖維細(xì)胞、調(diào)節(jié)相關(guān)酶活性等。

4.1 調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞反應(yīng) 損傷初期免疫細(xì)胞的積累是出現(xiàn)早期炎癥反應(yīng)的前提，作為一類促炎細(xì)胞因子，IL-36 能夠通過多種免疫反應(yīng)途徑參與早期的組織炎癥反應(yīng)［39］。NLRP3 炎癥小體是一種多聚體蛋白復(fù)合物，可通過介導(dǎo)caspase-1 的活化進(jìn)而切割pro-IL-1β 和pro-IL-18 的方式促進(jìn)炎癥反應(yīng)，進(jìn)而參與多種纖維化疾病的進(jìn)展［40-41］。當(dāng)IL-36R敲除時可觀察到腎臟疾病小鼠NLRP3、caspase-1和IL-1β活性顯著降低，外源性給予重組IL-36α可促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中NLRP3 的活化，而在缺乏MyD88的細(xì)胞中使用IL-36α刺激時，NLRP3的激活被減弱［29］。這表明IL-36信號可能通過MyD88依賴性途徑參與NLRP3介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。此外，已證明激活I(lǐng)L-23/IL-17軸能夠促進(jìn)纖維化的發(fā)展，抑制或敲除IL-36信號在抗纖維化形成的同時能減輕T 細(xì)胞反應(yīng)，減少IL-23和IL-17A 的產(chǎn)生［42］。IL-36 刺 激能升高轉(zhuǎn)錄因子RORγt的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)Th17細(xì)胞的分化，表明IL-36可以通過調(diào)控T 細(xì)胞分化參與纖維化反應(yīng)［43］。此觀點同樣在肺纖維化疾病模型中得到證實，重組同源抑制劑IL-38 的慢病毒治療可減少免疫細(xì)胞的積累，降低IL-1β和IL-17A表達(dá)水平，減輕纖維化反應(yīng)［22］。

4.2 活化成纖維細(xì)胞 成纖維細(xì)胞是ECM 產(chǎn)生的主要來源，當(dāng)受到慢性炎癥等刺激時，能夠活化為表達(dá)α-平滑肌肌動蛋白的肌成纖維細(xì)胞，進(jìn)而促進(jìn)大量ECM 的合成［44］。研究發(fā)現(xiàn)，IL-36能夠通過驅(qū)動纖維化相關(guān)因子、促進(jìn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelialmesenchymal transition， EMT）和內(nèi)皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（endothelial-mesenchymal transition， EndMT）的方式活化成纖維細(xì)胞，進(jìn)而促進(jìn)纖維化的發(fā)展。在腸纖維化實驗中，對健康小鼠注射IL-36 激動劑后發(fā)現(xiàn)結(jié)腸中肌成纖維細(xì)胞數(shù)量明顯增多［35］。同時，研究發(fā)現(xiàn)IL-36R信號傳導(dǎo)對胰腺肌成纖維細(xì)胞具有明顯激活作用，進(jìn)一步證實了IL-36 誘導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)事件在活化成纖維細(xì)胞中的重要作用［45］。上皮/內(nèi)皮細(xì)胞可通過EMT/EndMT 轉(zhuǎn)變?yōu)殚g充質(zhì)細(xì)胞，進(jìn)而促進(jìn)成纖維細(xì)胞池的積累［46］。在一項慢性鼻竇炎動物實驗中，發(fā)現(xiàn)IL-36γ的過表達(dá)與EMT呈正相關(guān)關(guān)系，提示IL-36 信號傳導(dǎo)可能通過調(diào)控EMT 的方式參與纖維化病變，具體機(jī)制仍需進(jìn)一步探索［47］。

4.3 調(diào)節(jié)相關(guān)酶活性 在RIF 相關(guān)實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)IL-36敲除小鼠的腎組織中絲氨酸蛋白酶35（serine protease 35， Prss35）顯著增加，并改變了許多感覺蛋白的表達(dá)，包括嗅覺受體（olfactory receptor， OR）和犁鼻神經(jīng)中的蛋白受體家族［48］。已證實Prss35 能夠通過促進(jìn)I型膠原蛋白降解的方式預(yù)防纖維化發(fā)展，而OR 則是腎功能檢測的關(guān)鍵指標(biāo)之一［49-50］。據(jù)此可推測，IL-36 信號可能具有調(diào)節(jié)膠原重塑和血壓穩(wěn)態(tài)相關(guān)酶的作用，能夠改善腎損傷后的纖維化反應(yīng)。

5 總結(jié)及展望

纖維化發(fā)展所導(dǎo)致的器官功能障礙與多種疾病相關(guān)，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量的同時，造成了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，然而目前還沒有任何有效的治療方法來預(yù)防或逆轉(zhuǎn)纖維化病變。與其他IL-1 家族成員一樣，IL-36 信號傳導(dǎo)主要作為促進(jìn)多種炎癥基因轉(zhuǎn)錄的途徑。在穩(wěn)態(tài)條件下，IL-36 在細(xì)胞、組織和器官中廣泛表達(dá)并有助于免疫調(diào)節(jié)，但如果過量產(chǎn)生，則會在纖維化病變中發(fā)揮致病作用。IL-36 信號傳導(dǎo)可通過多種方式促進(jìn)組織纖維化的發(fā)展，阻斷其信號傳導(dǎo)能夠明顯預(yù)防甚至逆轉(zhuǎn)纖維化病變。不足的是，大多數(shù)實驗仍停留在動物或體外階段，需要進(jìn)一步研究探索。同時，關(guān)于誘導(dǎo)IL-36/IL-36R信號傳導(dǎo)的起始因子也將是一個值得探索的未知領(lǐng)域。藥物開發(fā)方面，spesolimab 是一種人源化抗IL-36 受體單克隆抗體，也被稱為BI 655130，其療效已在泛發(fā)性膿皰型銀屑病患者的臨床研究中得到了證實，同時也為通過阻斷IL-36 信號傳導(dǎo)的臨床應(yīng)用提供了確切證據(jù)。目前spesolimab 已進(jìn)入活動期潰瘍性結(jié)腸炎患者的II 期試驗，旨在通過阻斷IL-36R 信號進(jìn)而防止?jié)冃越Y(jié)腸炎患者結(jié)腸中促炎因子的釋放以及組織重塑通路的激活?；贗L-36 的復(fù)雜生物特性，未來可以嘗試通過多種方式進(jìn)行藥物開發(fā)，例如通過靶向相關(guān)蛋白酶活性抑制IL-36 激動劑的加工、施用IL-36Ra 或IL-38 以及靶向IL-1RAcP 等，仍需進(jìn)一步的研究證實。這無疑會在將來對靶向IL-36 的藥物開發(fā)以及組織纖維化的臨床治療提供新的方法和思路，填補(bǔ)抗纖維化藥物缺失的空白。