閆婧雅，闞全程，余祖江，李 娟

(鄭州大學第一附屬醫(yī)院感染科 河南鄭州 450052)

近年關于重型肝炎發(fā)病機制的研究頗多，其中“二次打擊學說”逐漸為人們接受，其中心機制“免疫反應”逐漸被推廣。白細胞介素18(IL-18)，是具有廣泛的生物學活性的細胞因子，它在多種感染性疾病、免疫性疾病及炎癥中發(fā)揮作用［1］。IL-18及其誘導產生的細胞因子可能在重型肝炎發(fā)病機制中有著重要的作用。本文就IL-18在重型肝炎發(fā)病機制中的作用進行簡單綜述，為重型肝炎的診斷及治療提供新的方法。

1 IL-18生物學特性

1.1 IL-18的產生 1995年Okamura等從腹腔注射痤瘡丙酸桿菌(P.acnes)和內毒素(LPS)導致休克的小鼠肝臟中成功分離到IL-18。研究逐漸發(fā)現(xiàn)IL-18除了能誘導IFN-γ產生外，還有其他多種生物學功能，因此是一種可以替代傳統(tǒng)療法的新型治療劑和有效的免疫佐劑。IL-18可由多種細胞如Th細胞、B細胞、NK細胞、活化的巨噬細胞、皮膚角質細胞、成骨細胞等產生;在成人機體多種器官和組織中也都可檢測到IL-18 mRNA，如:肝、腎、脾、胰、肺、骨骼肌等［2，3］。IL-18具有廣泛而有效的免疫調節(jié)功能，在各種傳染病的防御中都是必須的。有研究表明IL-18在清除細胞內細菌、真菌、原核生物方面起著特別明顯的作用。同時IL-18通過細胞毒作用途徑在清除病毒過程中發(fā)揮部分作用［4，5］。

1.2 IL-18的生物學結構 人類 IL-18基因位于11q22.2～q22.3染色體上，前體形式是由193個氨基酸殘基組成的一種缺乏信號肽、不具有生物學活性的多肽，其中含有一個36個氨基酸殘基的引導序列，經IL-1β轉換酶作用后去除引導序列成為成熟的IL-18［6］。IL-18和IL-1可能來源于共同祖先，它們的結構和加工酶相似，無生物學功能的IL-18前體需IL-1β轉換酶在ASP-X位置切割后才能產生IL-18的成熟形式。二者前體分子N端均無疏水信號肽序列，而代之以一段無功能的前導序列，它們的合成和分泌都需要IL-1β轉換酶特異的水解作用。盡管IL-18的氨基酸序列中含有4個半胱氨基酸殘基位點，但其分子結構中并無二硫鍵存在，因此IL-18是以單體形式發(fā)揮生物學效應。

2 IL-18的作用機制

2.1 IL-18促進Th1/Th2比值的失衡加劇 輔助性T淋巴細胞在免疫應答中有著重要的作用，根據(jù)其分泌細胞因子的不同，可將其分為Th1和Th2兩個亞群［7］。Th1 亞群以分泌 IL-2、IL-12、INF-γ、TNF-β、IL-18等為特征，支持CTL的激活和增殖，主要參與吞噬細胞介導的抗感染免疫，以其為主的免疫應答與炎癥和組織損傷有關。Th2亞群以分泌IL-4、IL-5、IL-10等為特征，支持B細胞的激活和增殖，主要促進體液免疫反應，具有抑制急慢性炎癥的作用，在免疫應答中限制了伴隨Th1介導的保護性免疫引起的病理損傷。IL-18是一種能強烈誘生INF-γ的新型細胞因子，主要由活化的巨噬細胞產生，誘導Thl、NK、NKT細胞，同時還具有抗感染、介導炎癥反應、誘導神經細胞凋亡等多種生物學活性［8］。IL-18促進Th1亞群分化，并促進Th1細胞增殖和IL-2分泌，抑制活化T細胞產生IL-10。IL-18與IL-2聯(lián)合可促進NK細胞的增殖和細胞毒活性。IL-18激活Th1細胞，具有免疫調節(jié)、抗病毒等生物學功能，可誘導免疫細胞產生大量INF-γ、TNF-α、Fas配體及穿孔素，引起肝細胞壞死和凋亡，還能增強自然殺傷細胞及CTL活性殺傷靶細胞活性。IL-18缺陷小鼠INF-γ產生缺陷，NK功能受損，Th1應答明顯下降。研究表明IL-18可通過激發(fā)IFN-γ的表達與合成從而促進輔助性T淋巴細胞向Th1細胞增殖，進一步誘導分泌 IFN-γ、IL-2 等［9］，形成 IL-18 和 Th1 類細胞因子組成的細胞因子級聯(lián)反應。

2.2 IL-18與IL-18BP調節(jié)免疫紊亂 白細胞介素18結合蛋白(IL-18BP)是目前發(fā)現(xiàn)的體內存在的唯一能夠與IL-18以高親和力特異性結合并拮抗IL-18相關生物學功能的蛋白因子。IL-18BP基因在體內多種組織和細胞中均有表達，人類IL-18BP基因至少有4種不同的亞型，IL-18BPa是其中表達最豐富的，與IL-18以1∶1高親和力結合(Ka=400pM)，抑制 IL-18的生物功能［10］。拮抗促炎因子對機體具有保護作用己在部分動物實驗中得以證實［11］。正常體內IL-18和IL-18BP兩者的分泌是相對穩(wěn)定的，使機體免疫反應保持相對平衡狀態(tài)。IL-18BP能以高親合力與IL-18結合并抑制IL-18相關的生物學活性，抑制IFN-γ產生。IL-18/IL-18BP形成負反饋環(huán)路，調節(jié)機體的免疫功能［12］。IL-18是公認的誘導IFN-γ合成的最主要的介質，體外實驗觀察到IFN-γ可使IL-18BP表達明顯上調，而IL-18BP可抑制IL-18的生物學活性，因此，IFN-γ誘導IL-18BP表達可能是調控IL-18活性的負反饋機制［13］。IL-18和IL-18BP分泌紊亂，從而導致體內免疫功能紊亂，引起肝臟不同程度的免疫損傷。

2.3 IL-18加重LPS誘導的炎癥反應 LPS是腸道細菌產生的一種毒素，能誘導巨噬細胞等炎性細胞活化，產生多種炎癥介質的級聯(lián)反應，使機體發(fā)生休克和多器官功能衰竭。LPS主要由肝臟枯否氏細胞清除，當肝臟處于缺血狀態(tài)，枯否氏細胞功能下降，清除LPS能力降低。肝病越重，多有腸道膜屏障功能障礙、腸道細菌過度生長、局部和全身免疫防御功能減退［14］，側枝循環(huán)形成，導致不同程度的內毒素血癥，LPS水平越高。LPS除直接作用外，更重要的是通過促進體內單核巨噬細胞產生高水平的細胞因子，加重肝損害。在肝病患者中，腸道粘膜屏障功能下降，通透性增加，腸道細菌產生的內毒素大量進入肝臟和血液循環(huán)，加重肝臟損傷，是急慢性肝炎、重癥肝炎、肝硬化的重要病理現(xiàn)象。

2.4 IL-18誘導Fas/FasL系統(tǒng)啟動細胞凋亡 HBV感染時，受感染的肝細胞表達Fas，活化的CTL則表達Fas配體(FasL)，CTL-FasL和靶細胞表達的 Fas結合，通過級聯(lián)放大作用激活caspase-8、caspase-3從而引發(fā)靶肝細胞大量凋亡［15］，而凋亡發(fā)生過于迅速可能是暴發(fā)性肝炎的重要機制。Fas/FasL系統(tǒng)作用肝細胞凋亡中心，與眾多肝臟疾病的發(fā)生及發(fā)展相關［16］。IL-18過度表達引起Fas在肝減活體肝細胞損傷，在IL-18轉基因鼠中，肝細胞Fas和FasL共同表達，提示激活潛在的肝細胞旁分泌及自分泌凋亡機制［17］。IL-18可刺激有IL-18受體表達的淋巴細胞分泌INF-γ，從而刺激巨噬細胞，使其分泌TNF-α和表達膜表面，這又刺激Fas表達的巨噬細胞分泌大量IL-18，同時殺死包括肝細胞在內的有Fas表達的細胞，在實驗中抗鼠Fas抗體或抗INF-γ抗體可部分阻斷IL-18誘導的肝損害，提示在FasL與IL-18之間可能存在正反饋環(huán)，在許多肝損害中表現(xiàn)為強有力的促進作用［18］。

3 IL-18在重型肝炎發(fā)病機制中的地位

3.1 IL-18在誘導動物模型肝損傷中的作用 有研究［19，20］發(fā)現(xiàn)座瘡丙酸桿菌和LPS可引發(fā)小鼠的嚴重肝損傷，給予 LPS 后致炎因子 IL-18、IL-12、INF-γ、TNF-α、FasL等的mRNA和蛋白先后增多，且抗IL-18抗中和性抗體能抑制 INF-γ、TNF-α、FasLmRNA表達，阻止肝損傷，并使血清ALT和AST水平恢復正常，這說明IL-18作為它們的上游因子，在這一全身性炎癥反應中起著核心作用。裸鼠注射脂多糖并不引起肝臟損傷，而痤瘡丙酸桿菌致敏的裸鼠注射脂多糖卻能完全引起嚴重的肝損傷、類似爆發(fā)性肝炎，使小鼠注射抗IL-18抗體則能完全阻止這種肝損害。這表明在內毒素誘導的肝損害中IL-18具有重要的作用。Hennenberg等通過動物實驗證實肝損傷過程中，肝星狀細胞(HSC)發(fā)生表型轉變，活化HSC在肝損傷部位移行、增殖，IL-18抗體認為是通過TNF-α和INF-γ等炎癥因子使 mHSC 生長受到抑制［21，22］。同時也有研究［23］發(fā)現(xiàn)IL-18和Caspase-1在大鼠肝衰竭模型中表達呈時間依賴性增高，而且二者的表達趨勢基本一致。由于Caspase-1是IL-18的活化酶，二者的同時增高提示IL-18在急性肝衰竭時可以被Caspase-1激活進而發(fā)揮其細胞凋亡的誘導作用，因此可能進一步放大了細胞炎癥因子級聯(lián)反應，促進了肝衰竭的發(fā)生。已知IL-18能通過IFN-γ誘導TNF-α表的達，形成1個由IL-18、IFN-γ和TNF-α組成的細胞因子級聯(lián)反應，引起肝臟損傷。

3.2 IL-18在重型肝炎的臨床研究 IL-18主要通過肝臟代謝，并與膽汁同時排人腸道，重型肝炎患者肝臟處理、排泄能力急驟下降，炎性壞死物阻塞膽道引起排泄不暢繼而加重IL-18在體內蓄積。Yumoto等［24］報道慢性重型肝炎患者中IL-18水平比急性肝炎、慢性肝炎、肝硬化及健康者的水平明顯升高。相對于亞急性暴發(fā)型肝炎、急性肝炎和健康志愿者，急性暴發(fā)型肝衰竭［25］患者血清中的 TNF-α、TNFR1 及 TNFR2 明顯升高，且TNFR1的水平在死亡患者更高。Th1/Th2比值的平衡是維持正常免疫功能的重要因素，在清除病毒和腫瘤，誘導免疫耐受等方面起著重要作用。在病毒性肝炎中，Th1可能通過清除病毒來促使疾病恢復，而Th2功能的增高則可能造成機體對肝炎病毒的耐受，致使疾病遷延不愈，Th1/Th2比例嚴重倒置很可能是導致重癥化的諸多免疫紊亂因素之一。IL-18可以上調CD8+T細胞和NK細胞功能性FasL的表達，加強FasL介導的細胞毒效應，促進有Fas表達的細胞凋亡［26］。有研究表明Fas/FasL的分布主要在各種炎性區(qū)域如碎屑性壞死、灶性壞死區(qū)等炎癥活動廣泛的肝組織表達強度高，兩者均隨病變程度加重而表達顯著，臨床分型中有表達有急性肝炎＜慢性肝炎輕度＜慢性肝炎中度＜慢性肝炎重度＜慢性重型肝炎的趨勢。

IL-18BP的濃度與肝臟炎癥的進展密切相關，IL-18BP在IL-18介導的炎癥疾病中發(fā)揮了重要的調控因子的作用，局部細胞因子濃度在肝臟炎癥形成過程中發(fā)揮重要的作用［28］。楊漢正等［29］研究發(fā)現(xiàn):慢性肝炎、肝硬化組織中均有不同程度的IL-18BP的表達，免疫組化陽性表達率分別為22.2%和36.4%，正常肝臟組織為0.4±0.5，幾乎沒有陽性表達。在IL-18BP陽性細胞數(shù)、細胞染色強度和陽性表達率等方面，肝硬化組織均較慢性肝炎組織高。其中1例為慢性重型肝炎患者，空泡變性的肝細胞質內出現(xiàn)深棕黃色的染色。肝硬化患者血清IL-18、IL-18BP水平雖然都隨著病情加重而增高，但IL-18增高幅度明顯大于IL-18BP。血清中IL-8BP不足以中和IL-18，大量游離的IL-18激活Thl型免疫反應引起嚴重的肝細胞損傷，同時誘導單核吞噬細胞分泌大量的 IFN-γ、IL-18、TNF-α 等 Thl型細胞因子，進一步加重肝臟的炎癥反應，促進肝炎進展。肝病末期IL-18BP可能不足以抑制嚴重的炎癥反應，如果IL-18/IL-18BP的分泌進一步失調，肝硬化可能會發(fā)展為慢性重癥肝炎。

綜上所述，IL-18檢驗及其產品雖然還沒有直接應用于臨床，但越來越多的證據(jù)顯示IL-18在重型肝炎的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用。IL-18促進Th1亞群分化，打破Th1/Th2比值的平衡，使Th1/Th2比例嚴重倒置導致肝炎重癥化，同時IL-18能介導LPS對肝組織的損傷，加強Fasl誘導細胞凋亡，加重肝炎進展。IL-18/IL-18BP的分泌失調，亦可加重肝臟損害，導致重型肝炎。lL-18具有廣泛的免疫調節(jié)功能，在重型肝炎發(fā)病機制中有著重要作用，在未來可以作為判斷肝炎重型發(fā)展傾向的新指標。

［1］Tschoeke S K，Oberholzer A，Moldawer L L.Interleukin-18:a novel prognostic cytokine in bacteria-induced sepsis［J］.Crit Care Med，2006，34(4):1225-1233.

［2］Zilverschoon G R，Tack C J，Joosten L A，et al.Interleukin-18 resistance in patients with obesity and type 2 diabetes mellitus［J］.Int J Obes，2008，32(9):1407-1414.

［3］Sennello J A，F(xiàn)ayad R，Pini M，et al.Interleukin-18，together with interleukin-12，induces severe acute pancreatitis in obese but not in nonobese leptin-deficient mice［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2008，105(23):8085-8090.

［4］Rooney T，Murphy E，Benito M，et al.Synovial tissue interleukin-18 expression and the response to treatment in patients with inflammatory arthritis［J］.Ann Rheum Dis，2004，63(11):1393-1398.

［5］Sekiyama A，Ueda H，Kashiwamura S，et al.IL-18:a cytokine translates a stress into medical science［J］.J Med Invest，2005，52(11):236-239.

［6］Thompson S R，Humphries S E.Interleukin-18 genetics and inflammatory disease susceptibility［J］.Genes Immun，2007，8(2):91-99.

［7］Mosmann T R，Cherwinski H，Bond M W，et al.Two types of murine helper T cell clone.I.Definition according to profiles of lymphokine activities and secreted proteins［J］.J Immunol，2005，175(1):5-14.

［8］Marco Sifringer，Vanya Stefovska，Stefanie，et al.Activation of caspase-1 dependent interleukins in developmental brain trauma［J］.Neurobiology of Disease，2007，25:614-622.

［9］Dinarello C A.IL-18:A TH1-inducing，proinflammatory cytokine and new member of the IL-1 family［J］.J Allergy Clin Immunol，1999，103(1):11-24.

［10］Shi W，Wu J.Research progress on IL-18 and IL-18BP involved in hepatic diseases and tumor［J］.International journal of Immunology，2008，31(2):133-138.

［11］Hiraki S，Ono S，Kinoshita M.Interleukin-18 restores immune suppression in patients with nonseptic surgery，but not with sepsis［J］.Am J Surg，2007，193(6):676-680.

［12］Veenstra K G，Jonak Z L，Trulli S，et al.IL-12 induces monocyte IL-18 binding protein expression via IFN-gamma［J］.J Immunol，2002，168(5):2282-2287.

［13］M?ller B，Paulukat J，Nold M，et al.Interferon-gamma induces expression of interleukin-18 binding protein in fibroblast-like synoviocytes［J］.Rheumatology(Oxford)，2003，42(3):442-445.

［14］Koulaouzidis A，Bhat S，Saeed A A.Spontaneous bacterial peritonitis［J］.Word J Gastroenterol，2009，15(9):1042-1049.

［15］Leifeld L，Nattermann J，F(xiàn)ielenbach M，et al.Intrahepatic activation of caspases in human fulminant hepatic failure［J］.Liver Int，2006，26(7):872-879.

［16］Mita A，Hashikura Y，Tagawa Y，et al.Expression of Fas ligand by hepatic macrophages in patients with fulminant hepatic failure［J］.Am J Gastroenterol，2005，100(11):2551-2559.

［17］Ishii K，Takamura N，Shinohara E，et al.Intracellular cytokine analysis of CD4-positive T cells predictive of sustained response to interferon therapy for patients with chronic hepatitis C［J］.Dig Dis Sci，2002，47(4):778-783.

［18］Ahmed-Choudhury J，Russell C L，Randhawa S，et al.Differential induction of nuclear factor-kappaB and activator protein-1 activity after CD40 ligation is associated with primary human hepatocyte apoptosis or intrahepatic endothelial cell proliferation［J］.Mol Biol Cell，2003，14(4):1334-1345.

［19］Nowak M，Gaines G C，Rosenberg J，et al.LPS-induced liver injury in D-galactosamine-sensitized mice requires secreted TNF-alpha and the TNF-p55 receptor［J］.Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol，2000，278(5):1202-1209.

［20］Josephs M D，Bahjat F R，F(xiàn)ukuzuka K，et al.Lipopolysaccharide and D-galactosamine-induced hepatic injury is mediated by TNF-alpha and not by Fas ligand［J］.Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol，2000，278(5):1196-1201.

［21］Hennenberg M，Trebicka J，Kohistani Z，et al.Hepatic and HSC specific sorafenib effects in rats with established secondary biliary cirrhosis［J］.Lab Invest，2011，91(2):241-351.

［22］Chen F，Zhu H H，Zhou L F，et al.Genes related to the very early stage of ConA-induced fulminant hepatitis:a gene chipbased study in a mouse model［J］.BMC Genomics，2010，11:239-240.

［23］張示淵.IL-18和caspase-1在大鼠急性肝衰竭模型中表達及其意義［J］.第三軍醫(yī)大學學報，2011，33(19):2034-2036.

［24］Yumoto E，Higashi T，Nouso K，et al.Serum gamma-interferon-inducing factor(IL-18)and IL-10 levels in patients with acute hepatitis and fulminant hepatic failure［J］.J Gastroenterol Hepatol，2002，17(3):285-294.

［25］Du J，Liang X，Liu Y，et al.Hepatitis B virus core protein inhibits TRAIL-induced apoptosis of hepatocytes by blocking DR5 expression［J］.Cell Death Differ，2009，16(2):219-229.

［26］Lee T B，Min Y D，Lim S C，et al.Fas(Apo-1/CD95)and Fas ligand interaction between gastric cancer cells and immune cells［J］.J Gastroenterol Hepatol，2002，17(1):32-38.

［27］Ludwiczek O，Kaser A，Novick D，et al.Plasma levels of interleukin-18 and interleukin-18 binding protein are elevated in patients with chronic liver disease［J］.J Clin Immunol，2002，22(6):331-337.

［28］楊漢正，吳建成，成玉生，等.IL-18結合蛋白在慢性肝炎及肝癌中的表達意義［J］.第四軍醫(yī)大學學報，2008，29(21):2005-2007.