公敬敬(綜述)，王曉明(審校)

(1.復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院，上海 200032； 2.復(fù)旦大學(xué)附屬上海市第五人民醫(yī)院兒科，上海 200240)

支氣管哮喘(哮喘)是由多種細(xì)胞包括呼吸道的炎性細(xì)胞(如嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、T細(xì)胞、中性粒細(xì)胞)和結(jié)構(gòu)細(xì)胞(如平滑肌細(xì)胞、呼吸道上皮細(xì)胞等)以及白三烯等細(xì)胞組分參與的反復(fù)發(fā)作的呼吸道慢性炎癥。這種慢性炎癥增強(qiáng)呼吸道痙攣-呼吸道高反應(yīng)性-對刺激物的暴露之間的循環(huán)。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為輔助性T細(xì)胞2(T helper 2 cells,Th2)占優(yōu)勢的Th1/Th2型免疫應(yīng)答失衡是哮喘發(fā)病的一個重要的免疫學(xué)機(jī)制。Th2主要通過分泌白細(xì)胞介素(interleukin,IL)4，IL-15，IL-9，IL-13等促進(jìn)變態(tài)反應(yīng)性炎癥的發(fā)生。然而，Th1/Th2型免疫應(yīng)答失衡尚不能完全解釋哮喘的發(fā)病機(jī)制。近來大量研究發(fā)現(xiàn)，Th17相關(guān)的細(xì)胞因子IL-17等在哮喘的發(fā)病中起重要作用。該文就IL-17家族及其在哮喘發(fā)生、發(fā)展中的作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 IL-17的結(jié)構(gòu)及細(xì)胞來源

IL-17家族是一類具有同源性基因序列的細(xì)胞因子。IL-17包括6個成員，分別是IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E和IL-17F。其中IL-17A是二硫鍵連接的同型二聚體糖蛋白，由155個氨基酸組成，IL-17F與IL-17A享有55%的同源氨基酸序列,而IL-17B、C、D、E與IL-17A同源性很低，僅為16%～30%，其中，IL-17A和IL-17F在結(jié)構(gòu)上很相似，基因均位于6p12[1]。有能力表達(dá)IL-17的一些人類淋巴組織細(xì)胞已經(jīng)被報道,包括Th17、自然殺傷T細(xì)胞、γδT細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞以及自然殺傷細(xì)胞和中性粒細(xì)胞[2-3]。近來Vazquez-Tello等[4]研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞因子刺激B淋巴細(xì)胞可能是IL-17A與IL-17F的重要來源。但這些研究的具體表達(dá)相關(guān)性還需要進(jìn)一步研究證明。其他的IL-17家族成員，如IL-17B、IL-17C、IL-17D和IL-17E的研究較少，目前只明確IL-17D可能由CD4+T細(xì)胞產(chǎn)生[5]。

2 IL-17表達(dá)的雙重調(diào)控

2.1相關(guān)因子對IL-17表達(dá)的刺激作用 IL-6、轉(zhuǎn)化生長因子β(transform growth factor β,TGF-β)、IL-1β和IL-23是IL-17表達(dá)過程中不可或缺的細(xì)胞因子，其中，IL-6和TGF-β是細(xì)胞表達(dá)IL-17的啟動因子，而IL-1β和IL-23是IL-17產(chǎn)生的促進(jìn)因子。研究表明，IL-6和TGF-β可通過抑制叉狀頭轉(zhuǎn)錄因子3的表達(dá)及調(diào)節(jié)性T細(xì)胞分化，上調(diào)IL-23R的表達(dá)，促進(jìn)誘導(dǎo)Th17的分化和IL-17的產(chǎn)生[6]；IL-6則可通過IL-6/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3途徑，拮抗叉狀頭轉(zhuǎn)錄因子3對轉(zhuǎn)錄因子維甲酸相關(guān)核孤兒受體α和維甲酸相關(guān)核孤兒受體γt的抑制，從而使初始T細(xì)胞向Th17分化[7]。又有研究表明，TGF-β1可以誘導(dǎo)小鼠體內(nèi)產(chǎn)生大量Th17，而缺乏TGF-β1則導(dǎo)致Th-17的明顯減少。進(jìn)而發(fā)現(xiàn)當(dāng)環(huán)境中缺乏IL-6時，單獨(dú)存在的TGF-β1并不能誘導(dǎo)Th0向Th17的分化。據(jù)此認(rèn)為，IL-6和TGF-β1的共同存在是Th17分化啟動的必要條件[8]。Murphy等[9]在鼠自身免疫疾病模型中發(fā)現(xiàn)，缺少IL-23對干擾素γ的分泌并沒有產(chǎn)生影響，但是對IL-17的生成卻是必需的。另有研究發(fā)現(xiàn),IL-23對維持Th17穩(wěn)定和促進(jìn)Th17增殖有重要作用[10],從側(cè)面反映了IL-23在IL-17生成過程中的不可或缺。Esnault等[11]研究發(fā)現(xiàn)，人嗜酸性粒細(xì)胞可以通過釋放IL-1β來促進(jìn)活化的CD4+T淋巴細(xì)胞對IL-17A的表達(dá)。不僅如此,Ghoreschi等[12]提出在IL-1β、IL-6和IL-23共同作用的情況下，缺失TGF-β并不影響Th17的分化,故推斷，初始T細(xì)胞在IL-1β、IL-6、IL-21及IL-23共同作用下可以分化增殖出Th17群。也就是說,Th17主要的分化產(chǎn)物IL-17的產(chǎn)生離不開這些細(xì)胞因子,最近也有研究表明,IL-33在支氣管上皮細(xì)胞中通過IL-13的受體ST2-細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2-絲裂原和應(yīng)激激活的蛋白激酶1信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來誘導(dǎo)IL-17F的產(chǎn)生[13]。

2.2抑制IL-17表達(dá)的因素 有研究發(fā)現(xiàn)[14]，干擾素γ和IL-4可以干擾TGF-β1誘導(dǎo)Th17分化的過程。例如，干擾素γ可以抑制TGF-β1信號下游的Smad3(細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子)的磷酸化作用，從而阻斷Smad3對TGF-β1受體的影響。而TGF-β1是IL-17表達(dá)的啟動因子，故間接抑制了IL-17的表達(dá)。而Girtsman等[15]研究發(fā)現(xiàn)，自然調(diào)節(jié)性T細(xì)胞可以減少IL-17分泌及中性粒細(xì)胞的數(shù)量,提示自然調(diào)節(jié)性T細(xì)胞對IL-17的分泌具有抑制作用。

3 IL-17在多種疾病中的生物學(xué)作用

IL-17家族是免疫性疾病中的炎癥前及炎癥細(xì)胞因子，能促進(jìn)多種細(xì)胞因子(包括趨化性細(xì)胞因子)的釋放，并協(xié)同其他細(xì)胞因子和炎癥介質(zhì)增強(qiáng)炎性反應(yīng)[16]。有研究表明，IL-17可能參與多發(fā)性硬化的發(fā)病，并且其表達(dá)與病情密切相關(guān)[17]。在炎癥性腸病患者中，IL-17A不僅在緩解期患者結(jié)腸黏膜局部表達(dá)，在其血清中也高表達(dá)，提示Th17及其分泌的IL-17A在緩解期炎癥性腸病患者的發(fā)病過程中起重要作用[18]。Suurmond等[19]研究發(fā)現(xiàn)，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎滑膜肥大細(xì)胞分泌IL-17在疾病中發(fā)揮重要作用。IL-17不僅在多發(fā)性硬化、炎癥性腸病及類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生、發(fā)展中有重要作用，在兒童支氣管哮喘的發(fā)生、發(fā)展中也起著關(guān)鍵的作用。

4 IL-17在哮喘中的作用

IL-17在兒童哮喘中扮演著非常重要的角色。近年來，有研究表明，與對照組相比，哮喘兒童的支氣管肺泡灌洗液中的IL-17水平顯著增高[20]。并且發(fā)現(xiàn)哮喘患兒誘導(dǎo)痰上清液及外周血中的IL-17水平顯著高于健康對照組兒童，且發(fā)作期IL-17水平顯著高于慢性持續(xù)期、緩解期[21-22]。但是陳杰華等[23]研究顯示，哮喘患兒外周血單個核細(xì)胞被長時間刺激活化后，IL-17的水平顯著降低。以上研究提示，IL-17在兒童哮喘中可能發(fā)揮著雙重作用。

4.1參與呼吸道炎癥 IL-17有很強(qiáng)的致炎效應(yīng)，尤其在呼吸道炎癥方面，Cheung等[16]研究發(fā)現(xiàn)，IL-17能作用于嗜酸性粒細(xì)胞引起大量細(xì)胞因子和化學(xué)介質(zhì)釋放，進(jìn)而增強(qiáng)呼吸道炎癥。體外試驗研究也表明[24]，呼吸道局部的IL-17可以促進(jìn)支氣管纖維母細(xì)胞、上皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的活化，使這些細(xì)胞高度表達(dá)IL-6、IL-8和粒細(xì)胞集落刺激因子，進(jìn)而促使中性粒細(xì)胞活化和趨化，加重呼吸道炎癥。Ano等[25]的動物實驗研究表明，抗IL-17抗體可以抑制轉(zhuǎn)錄因子維甲酸相關(guān)核孤兒受體γt引起的嗜中性粒細(xì)胞呼吸道炎癥及呼吸道高反應(yīng)，這也間接說明了IL-17在呼吸道炎癥和呼吸道高反應(yīng)中的重要作用。但有趣的是，有研究表明，黏膜下IL-17陽性細(xì)胞與痰液中的中性粒細(xì)胞計數(shù)有微弱的負(fù)相關(guān)性[26]。因此，盡管有大量研究表明,IL-17在一些動物模型中可以聚集中性粒細(xì)胞,引起呼吸道炎癥,但是它在人類哮喘中的具體機(jī)制尚缺乏證據(jù)。

4.2參與呼吸道重塑 目前所知,呼吸道重塑會引起呼吸道上皮細(xì)胞增殖,平滑肌增厚,黏液分泌過剩,這些改變會導(dǎo)致呼吸道在結(jié)構(gòu)和功能上的狹窄。一些間接的證據(jù)表明，IL-17參與了呼吸道重塑，如有研究表明，IL-17可以通過引起一些與呼吸道重塑有關(guān)的細(xì)胞因子(IL-6，IL-8，IL-11)、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子及血管內(nèi)皮生長因子等來參與呼吸道重塑[27]。最近,也有研究表明,IL-17可引起呼吸道平滑肌的遷移,從而在哮喘患者呼吸道重塑的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用[28]。Kaminska等[29]的研究表明，哮喘患者支氣管活檢的平滑肌增厚的面積與所測量的痰細(xì)胞因子濃度呈正相關(guān)，而這些細(xì)胞因子包括IL-5，IL-13，IL-12，干擾素γ，不包括IL-17。以上研究可以發(fā)現(xiàn)，IL-17在呼吸道重塑方面的證據(jù)仍然不完善，還需要進(jìn)一步深入探討。

4.3參與呼吸道高反應(yīng) 關(guān)于IL-17與呼吸道高反應(yīng)之間關(guān)系的研究報道較少,Mizutani等[30]研究表明,抗IL-17單克隆抗體可以減小哮喘小鼠的呼吸道高反應(yīng)以及呼吸道阻力的增加,從側(cè)面反映了IL-17可能是導(dǎo)致呼吸道高反應(yīng)的一個重要因子；此項動物實驗研究也表明，CD4+細(xì)胞是遲發(fā)性哮喘反應(yīng)發(fā)展中四個階段的關(guān)鍵因素,補(bǔ)體C3活化后的小分子片段C3a在前三個階段中的作用增加了第四個階段中的IL-17+CD4+細(xì)胞數(shù)量，C3a引起的IL-17增加可通過中性粒細(xì)胞浸潤來增強(qiáng)遲發(fā)性哮喘反應(yīng)及呼吸道高反應(yīng)。也有研究表明，在小鼠哮喘模型中，Th17產(chǎn)生的IL-17A可通過直接作用于呼吸道平滑肌來增加變應(yīng)原誘導(dǎo)呼吸道高反應(yīng)[31]。雖然相關(guān)的臨床數(shù)據(jù)還不充足，但呼吸道高反應(yīng)是哮喘形成的重要機(jī)制，深入了解IL-17在呼吸道高反應(yīng)中的作用將有助于完善哮喘機(jī)制。

5 IL-17基因與兒童哮喘的相關(guān)性

近年來，多基因掃描顯示染色體組6p區(qū)域基因與哮喘及哮喘相關(guān)表型密切相關(guān)[32]。IL-17基因位于染色體6p12.1[1]。有研究表明，在哮喘患者中IL-17A、IL-17F的水平會顯著上調(diào)，且在沙特人群的研究中發(fā)現(xiàn)rs17880588基因多態(tài)性與哮喘患者表現(xiàn)出了非常密切的關(guān)聯(lián)性[33]。Jin等[34]在對韓國人群的研究中發(fā)現(xiàn)，哮喘患者與健康對照組相比，位于IL-17F啟動子區(qū)的單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)rs1889570的基因型以及等位基因都有明顯的不同。rs1889570的基因型也與哮喘患者外周血嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)呈正相關(guān)；并且哮喘患者中AA、GG以及AG這些單體型頻率與健康組有明顯差異，證實了IL-17F的rs1889570位點(diǎn)多態(tài)性與哮喘易患性有關(guān)。最近也有研究表明,在我國人群中IL-17A和IL-17F單核苷酸基因多態(tài)性以及一些基因變異與過敏性鼻炎并發(fā)哮喘患者有潛在聯(lián)系[35]。最近又有研究也表明，有3個基因位點(diǎn)(1075A→G,947A→G,50C→T)的次要等位基因可能會通過衰減IL-17RA(IL-17A相對應(yīng)的配體)的基因表達(dá)來降低對阿司匹林高敏感性的哮喘患者的危險性[36]。綜上所述，說明IL-17基因多態(tài)性與兒童哮喘發(fā)病是相關(guān)的，但具體相關(guān)性有待進(jìn)一步系統(tǒng)闡明。

6 結(jié) 語

細(xì)胞因子IL-17家族的研究,使人們意識到傳統(tǒng)的Th1/Th2理論存在不足,需要重新審視Th1/Th2在各種疾病中的作用,現(xiàn)在IL-17家族在哮喘及一些自身免疫性疾病中的地位越來越受到重視，其表達(dá)過程作為靶點(diǎn)來設(shè)計藥物可能為哮喘的防治提供新的思路。而IL-17在哮喘中的具體機(jī)制仍然不清楚，如IL-17在呼吸道炎癥,呼吸道重塑,呼吸道高反應(yīng)的具體作用,IL-17基因遺傳易患性，以及IL-17在哮喘中的雙重作用等尚不明確,需要作進(jìn)一步的研究探討。

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