姜雪峰,賈 楠，牛譯晨,2，岳 丹,3，王媛媛，張曉清，孫 遜*

(1.中國醫(yī)科大學基礎(chǔ)醫(yī)學院 免疫學教研室，遼寧 沈陽 110122；2．中國醫(yī)科大學 第一臨床學院，遼寧 沈陽 110122；3.中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院 檢驗科，遼寧 沈陽 110004；4.中國醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院 麻醉科，遼寧 沈陽 110032)

炎癥性腸病(Inflammatory bowel disease，IBD)是一種特殊的慢性炎癥性腸道疾病，包括克羅恩氏病(Crohn′s disease,CD)和潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis,UC)，其病因和發(fā)病機制尚不明確，普遍認為是由多種因素相互作用導致的，如：腸黏膜免疫調(diào)節(jié)異常、持續(xù)性腸道感染、腸黏膜屏障缺損、遺傳和環(huán)境因素[1]。研究表明，腸黏膜固有性和適應性免疫應答共同參與IBD的病變形成過程，腸黏膜異常的免疫應答是引起黏膜組織損傷的重要原因。研究發(fā)現(xiàn)，CD主要由Th1和Th17細胞及其分泌的細胞因子介導，UC主要由Th2細胞及其分泌的細胞因子和NKT細胞介導。同時調(diào)節(jié)性T細胞(regulator Tcells，Treg)介導的免疫應答在調(diào)節(jié)IBD患者適應性免疫應答、介導其炎癥發(fā)生發(fā)展過程中亦發(fā)揮重要作用[2]。此外，還有研究表明B細胞同樣參與IBD的發(fā)生[3]。近年來，臨床研究發(fā)現(xiàn)在IBD患者血清中IL-21蛋白水平異常升高，暗示IL-21/IL-21R信號可能在IBD的發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用[4]。本文將針對IL-21/IL-21R信號在IBD病變形成機制中作用的研究進展進行綜述。

1 IL-21/IL-21R的生物學特點

IL-21是γ鏈細胞因子家族成員之一,是一種多效性的I型細胞因子，主要來源于濾泡輔助性T(T follicular helper,TFH)細胞和Th17細胞等CD4+T細胞亞群[5]，還可以由自然殺傷T細胞(natural killer T cell，NKT)和中性粒細胞產(chǎn)生[6]。IL-21受體 (IL-21 receptor,IL-21R)是一個由IL-21R亞單位和γ鎖(γ-chain)組成的復合體，其中IL-21R亞單位為配體識別結(jié)合部位,γ-chain為信號傳導單位[7]。IL-21R主要表達在T細胞、B細胞、NK細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞等免疫細胞表面[8]。IL-21與IL-21Rα/γ鏈結(jié)合后，通過活化JAK1/JAK3路徑，激活信號傳導及轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducers and activators of transcription 3，STAT3)通路,以及部分激活 STAT1、STAT5a和 STAT5b。此外,IL-21R信號還可觸發(fā)激活磷脂酰肌醇激酶(phosphoinositide 3-kinase，PI3K)/ Akt和促細胞分裂原活化蛋白激酶(motigen-activated proteinkinase,MAPK)信號通路,進而在介導細胞增殖中發(fā)揮重要作用[9]。

2 IL-21/IL-21R的生物學功能

IL-21對多種細胞產(chǎn)生影響，包括CD4+T細胞、CD8+T細胞、B細胞、巨噬細胞、單核細胞和樹突狀細胞(dendritic cells，DCs)[9-10]等。IL-21可增強IL-23R信號介導的Th17細胞的增殖和生存維持；反之，IL-21R信號缺失將明顯抑制小鼠CD4+T細胞表面IL-23R的表達[11]。在抗原提呈過程中，TFH細胞能產(chǎn)生高水平的IL-21，同時IL-21能促進TFH的表面標志趨化因子受體5(CXCR5)的表達，進一步促進TFH細胞分泌IL-21[12]，兩者相互促進。DC可以重新激活TFH細胞的記憶功能產(chǎn)生高水平的IL-21。因此，TFH細胞能在再次免疫應答中快速強效地為B細胞提供輔助信號[13]。有研究報道，IL-21可抑制T細胞Foxp3的表達,進而抑制Treg細胞的分化，從而起到抗腫瘤作用[14、15]。另有研究報道,外源性IL-21重組蛋白可顯著抑制IL-21KO小鼠Foxp3的表達[16]。這說明腫瘤免疫細胞高表達內(nèi)源性IL-21可增強外源性IL-21對局部Treg細胞分化的抑制作用。然而，缺少外源性IL-21的參與,TGF-β刺激后的IL-21KO小鼠和野生型小鼠Treg細胞的Foxp3表達水平無顯著差異。IL-21是作用于B細胞的一類免疫抑制因子,可以抑制B細胞淋巴瘤細胞亞群的增殖，也可能在調(diào)節(jié)B細胞腫瘤發(fā)生方面起到作用[17-18]。IL-21具有誘導凋亡的能力，在IL-21R基因敲除鼠中B細胞對IL-21介導的凋亡或抗增殖信號無敏感性[19]。IL-21可介導鼠祖B細胞內(nèi)STAT1和STAT3的磷酸化，其中STAT1作為一種腫瘤抑制因子，該基因缺失后可導致小鼠對腫瘤的易感性明顯增加。IL-21也是B細胞分泌IgG1的重要調(diào)節(jié)因子,IL-21喪失反應性會導致內(nèi)源性B細胞功能缺陷,進而廣泛影響多種免疫球蛋白的合成。另有報道顯示，IL-21可上調(diào)IgG1,抑制IgE的合成，所以在IL-21R基因缺失小鼠中IgE分泌水平顯著升高,而在IL-4、IL-21R缺失小鼠中IgE沒有任何上調(diào),說明IgE的合成依賴于IL-4/IL-21信號通路[20]。

3 IL-21與炎癥性腸病

Monteleone等[21]發(fā)現(xiàn)在CD或UC患者的炎癥性腸組織中IL-21的分泌明顯增加，IL-21通過對多種細胞的靶向作用加重腸炎的嚴重程度。例如，IL-21可通過抑制Treg細胞分化，并發(fā)增強Th17細胞分化及相關(guān)細胞因子的合成，進而促進IBD的發(fā)生發(fā)展。IL-21主要由抗原活化的CD4+T細胞產(chǎn)生。IL-21的缺乏可導致早發(fā)性IBD的發(fā)生，說明IL-21參與炎癥早期腸道黏膜固有免疫和適應性免疫應答，并發(fā)揮重要調(diào)控作用。同時，IL-21KO小鼠對于Th1/Th17細胞介導的腸道炎癥易感性顯著降低。由此可見，IL-21/IL-21R信號可能通過上調(diào)腸黏膜固有層Th1/Th2/Th17細胞應答，從而參與IBD的病變形成，并扮演重要的炎癥誘導作用。

大量證據(jù)支持腸道過度產(chǎn)生IL-21對宿主有害的結(jié)論。在葡聚糖硫酸鈉(DSS)和三硝基苯磺酸(TNBS)誘導的野生型小鼠腸炎模型中IL-21分泌增加，而IL-21KO小鼠炎癥程度減輕，同時IL-21KO小鼠與Th17細胞相關(guān)的細胞因子分泌顯著下降，如IL-17A和IL-17F[11]。DSS誘導的腸炎模型中，IL-21R/Fc與IL-21結(jié)合防止其表面受體激活，野生型小鼠炎癥減輕，說明IL-21有促炎作用。類似的情況出現(xiàn)在人類IBD的研究中[22]，刺激腸黏膜T細胞上IL-21的表達會增強轉(zhuǎn)錄因子的激活(即STAT3、STAT4和T-bet)和IFN-γ、IL-21本身標記的合成。以上數(shù)據(jù)說明，IL-21能夠增強腸道中Th1和Th17細胞的免疫應答。但是最近有一項研究表明IL-21基因的純合子突變與普通變量相關(guān)聯(lián)免疫缺陷樣B細胞導致人類早發(fā)性炎癥性腸病[23]。此外，Yeste等[24]也通過實驗得出IL-21通過STAT3、ROR-γt和芳香烴受體路徑誘導黏膜T細胞產(chǎn)生IL-22，從而保護免疫缺陷小鼠免受DSS誘導的腸炎。

研究顯示IL-21可以抑制Foxp3+Tregs應答加重腸炎[25],但最新研究表明在DSS誘導腸炎的mIL-21iso-Tg小鼠中Treg細胞應答上調(diào)[26]。有研究發(fā)現(xiàn)，在IL-21RKO小鼠中DSS誘導腸炎后Treg細胞明顯下降。IL-21的調(diào)節(jié)抑制了IL-2的產(chǎn)生，進而間接降低了Treg細胞的生存能力[27]。由于IL-21/IL-21R信號的缺失，可能有另一個細胞因子影響了Treg細胞的生存能力。IL-21具有免疫抑制力，因為它可以誘導初始CD4+T細胞、CD8+T細胞和B細胞產(chǎn)生IL-10[28]。Th1或Th17細胞在IL-21存在的情況下也可以產(chǎn)生高水平的IL-10，然后IL-21通過T-調(diào)節(jié)型1(T-regulatory type 1，Tr1)細胞的免疫抑制力誘導IL-10的產(chǎn)生。

TFH細胞是效應性CD4+T細胞亞群，存在于B淋巴濾泡中,其主要特征是組成性表達CXCR5 和高水平表達ICOS，IL-21是其主要的效應因子，為B細胞的分化和活化過程提供輔助。在以DSS誘導的炎癥性腸病動物模型中，用TFH細胞特異性膜表面分子ICOS、CXCR5、CD40L為標記，結(jié)合其特異性細胞因子Bcl-6 以及相關(guān)細胞因子IL-21的表達檢測，發(fā)現(xiàn)小鼠中TFH細胞的上述標記分子均顯著降低，提示TFH的比例及活性在此模型中均顯著降低，說明TFH可能參與了UC的免疫調(diào)節(jié)過程。同時研究發(fā)現(xiàn)，TFH細胞在TNBS誘導的結(jié)腸炎小鼠體內(nèi)顯著上調(diào)[29],所以TFH 細胞比例和功能的異常變化在IBD 發(fā)病過程中的作用需進一步探討。

4 展 望

L-21/IL-21R信號在IBD腸黏膜免疫應答及腸道穩(wěn)態(tài)的維持中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用，但其生物學功能具有復雜性和多樣性。目前有關(guān)IL-21/IL-21R信號轉(zhuǎn)導對腸道炎癥發(fā)生發(fā)展的相關(guān)研究仍然存在“促炎”和“抑炎”兩種截然不同的觀點。這可能與IBD疾病類型和實驗對象基因背景不同相關(guān)。因此，IL-21/IL-21R信號在IBD中的作用機制還有待于進一步研究，以期為IBD臨床免疫生物學治療提供新的靶點。