酒精性肝病(ALD)是一種長期飲酒所致的慢性肝臟疾病,嚴重酗酒可誘發(fā)廣泛的肝細胞壞死,甚至造成肝衰竭[1]。在中國,隨著人們生活水平的提高,酗酒人數(shù)逐年增加,ALD日漸成為影響人們健康的慢性疾病。白細胞介素-22(IL-22)是免疫研究的熱點,其已被證實與多種炎性疾病及自身免疫性疾病密切相關。近年來,IL-22在肝臟領域中的研究備受關注,但目前尚存在爭議,如在不同階段的肝細胞癌(HCC)患者中,IL-22可表現(xiàn)出保護或致病作用;對于不同病因引起的肝炎、肝纖維化患者,其作用機制也不盡相同。然而其在ALD中的保護作用已明確,有望成為治療ALD藥物的新靶點。本文就IL-22在ALD中的作用機制作一綜述。
IL-22屬于IL-10家族細胞因子,是2000年由Dumoutier等[2]用IL-9刺激T淋巴瘤細胞時發(fā)現(xiàn)的一種炎性細胞因子。IL-22與IL-10在一級序列上的相似性導致IL-22最初被命名為IL-10相關的T細胞來源誘導因子。人類IL-22基因位于12q15,鄰近編碼γ-干擾素及IL-26基因的位置[3]。IL-22主要來源于T細胞和自然殺傷細胞(NK細胞)。T細胞向1型(T1)表型的分化可激活并誘導IL-22表達,而向2型(T2)或調(diào)節(jié)表型的分化則可降低其表達。IL-22在CD4記憶細胞中高表達,此外活化的CD8+T淋巴細胞、Th17細胞、Th22細胞、NKT細胞、αβT細胞、γδT細胞及固有淋巴細胞(ILC)也能分泌IL-22。IL-22通過與IL-22受體1(IL-22R1)、IL-10受體2(IL-10R2)組成受體復合物而發(fā)揮生物學功能。IL-10R2的表達較廣泛,而IL-22R1的表達較局限。IL-22R1表達部位的局限性決定了IL-22可對其敏感的組織細胞進行靶向調(diào)節(jié),而對免疫細胞的功能無直接影響。IL-22結(jié)合蛋白(IL-22BP)是獨立于IL-22R1外的另一種IL-22結(jié)合受體(可溶性受體),其細胞外結(jié)構(gòu)與IL-22R1相似,但缺乏細胞內(nèi)及跨膜部分結(jié)構(gòu)域,其在各組織器官中廣泛表達。IL-22與IL-22BP的親和力是膜結(jié)合受體IL-22R1的4倍[4],可阻止IL-22/IL-22R1復合物的形成及IL-22生物學功能的發(fā)揮,因此IL-22BP是IL-22的拮抗劑。IL-22與相關受體結(jié)合后,通過激活Janus激酶(JAK)/信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)信號通路,受體結(jié)合狀態(tài)被酪氨酸激酶磷酸化,磷酸化的酪氨酸激酶使二聚體易位進入細胞核,在細胞核中與響應元件結(jié)合并促進下游調(diào)節(jié)靶基因的表達,從而發(fā)揮生物學作用[5]。
IL-22具有多種生物學功能,主要包括增強免疫、保護機體免受損傷和促進再生。IL-22是一種雙性質(zhì)的細胞因子,它在慢性炎性疾病中起保護或致病性作用,主要取決于受影響組織的性質(zhì)、局部細胞因子微環(huán)境[6]。IL-22參與多種慢性炎性反應的發(fā)生、發(fā)展,研究表明IL-22與神經(jīng)系統(tǒng)疾病及多種自身免疫性疾病相關,包括格林-巴利綜合征、多發(fā)性硬化、阿爾茨海默病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風濕關節(jié)炎和克羅恩病等[7]。對于肝病(如藥物介導的肝損傷、T細胞介導的肝炎、肝部分切除術后等)患者,IL-22通過抑制T細胞及毒性物質(zhì)誘導的肝臟炎性反應,促進肝細胞的修復和再生,從而發(fā)揮保護作用。此外,IL-22還具有抗氧化、抗凋亡、抗脂肪變性和抗菌作用[8-10]。由于IL-22在不同疾病狀態(tài)下有多重作用,故其生物學活性是可變的。
乙醇濫用是全球性的問題,每年約有3.2%死亡病例與乙醇相關,肝臟是較常見的乙醇所致臟器損傷。在中國,ALD的發(fā)病率僅次于病毒性肝炎。長期飲酒是慢性肝病的主要原因之一,它可導致一系列肝功能紊亂,ALD病變初期從脂肪變性進展為酒精性肝炎,進而發(fā)展為肝纖維化、肝硬化甚至HCC[11]。ALD的組織學分為3個階段[12-13]:(1)酒精性脂肪肝或脂肪變性 在此階段,脂肪在肝實質(zhì)中蓄積。(2)酒精性肝炎 在此階段,肝細胞發(fā)生炎性反應,其結(jié)果取決于損傷的嚴重程度。戒酒、營養(yǎng)支持、抗感染或在嚴重情況下使用激素有利于酒精性肝炎的治療,但嚴重情況下會發(fā)生肝衰竭。(3)酒精性肝硬化 在此階段,肝損傷不可逆轉(zhuǎn),并有肝硬化和門脈高壓癥等發(fā)生。現(xiàn)就IL-22在ALD的不同組織學階段中的作用機制綜述如下。
長期飲酒可能導致各種類型的肝損傷,經(jīng)常飲酒,即使只是數(shù)日,也會導致脂肪肝(又稱脂肪變性)。脂肪肝患者的肝細胞中含有脂肪小滴,如不進行早期干預,很可能會發(fā)展為酒精性肝炎。Ki等[10]在其構(gòu)建的酒精性肝損傷鼠模型中發(fā)現(xiàn):(1)重組IL-22處理可降低長期乙醇灌注誘導升高的血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)和肝臟三酰甘油(TG)水平,但不影響膽固醇水平;(2)IL-22對酒精性脂肪肝的保護作用進一步在肝臟組織學中被證實,其可能的機制是IL-22對脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白(FATP)的表達有明顯下調(diào)作用,但脂肪代謝相關基因卻未見改變,推測IL-22誘導的FATP表達下調(diào)可能有助于乙醇誘導的脂肪肝的保護作用。而FATP的失活已被證明可改善高脂飲食誘導的脂肪肝[14]。此外,Yang等[15]報道IL-22可通過下調(diào)幾種脂肪生成和TG合成相關基因的表達以改善肥胖相關的脂肪肝。這些研究結(jié)果之間的差異可能是由于采用了不同的模型所致。近年來的研究發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸內(nèi)產(chǎn)生IL-22的細菌可誘導人再生胰島衍生蛋白3γ(REG3G)的表達,而REG3G通過減少細菌向肝臟的易位以減輕乙醇誘導的脂肪肝[16]。綜上所述,IL-22可通過不同的作用機制改善乙醇導致的肝臟脂肪變性。
酒精性肝炎的發(fā)病率呈不斷升高趨勢,是最危險的ALD,6個月內(nèi)病死率高達40%[17-18],因此干預其發(fā)生、發(fā)展是非常必要的。Stoy等[19]收集重度酒精性肝炎患者、酒精性肝硬化患者以及健康人血液標本時發(fā)現(xiàn):(1)酒精性肝炎患者分泌IL-22的Th細胞水平升高,明顯高于肝硬化組及健康對照組,而且大部分來自于健康狀況有所好轉(zhuǎn)的患者,因此向分泌IL-22這一表型極化的T細胞可能對酒精性肝炎患者是有利的;(2)盡管產(chǎn)生IL-22的T細胞水平上調(diào),但血漿IL-22水平未發(fā)生變化,這可能是由于IL-22的隔離造成的。Ki等[10]的研究也表明酒精性肝炎患者的肝臟中IL-22水平?jīng)]有升高,而IL-22R1表達上調(diào),表明這些患者可能對IL-22治療更敏感。酒精性肝炎患者通常有脂多糖(LPS)升高,LPS可進一步誘導IL-22BP的表達[20],而IL-22BP具有比IL-22R1更高的親和力。Parfieniuk-Kowerda等[21]收集重癥酒精性肝炎患者血清時發(fā)現(xiàn),抗F-肌動蛋白抗體在晚期ALD患者中存在。肌動蛋白是一種細胞蛋白,細胞溶解后其可暴露于細胞外,被認為是一種損傷特異性標志物[22]。在晚期ALD患者中,抗F-肌動蛋白抗體更易被檢測到,且與較高水平的血清IL-22有關,提示IL-22介導的相關通路在酒精性肝炎中起作用。Liu等[23]的研究發(fā)現(xiàn)酒精性肝炎患者巨噬細胞產(chǎn)生的IL-22增加,而LPS可通過c-Jun氨基末端激酶(JNK)信號通路使巨噬細胞IL-22的水平下降,從而加重乙醇誘導的肝細胞凋亡,提示IL-22可能具有肝保護功能。在酒精性肝炎的治療中,糖皮質(zhì)激素已被廣泛使用,而腫瘤壞死因子-α(TNF-α)抑制劑也已被嘗試用于治療重癥酒精性肝炎,但相關研究的結(jié)果存在爭議[18,24-26]。由于IL-22R的表達僅限于上皮細胞(包括肝細胞),在免疫細胞中不表達,因此IL-22聯(lián)合糖皮質(zhì)激素或TNF-α抑制劑治療酒精性肝炎的不良反應可能較小。甾體類抗炎藥和TNF-α抑制劑均可抑制炎性反應,但也會抑制肝臟再生且增加細菌感染風險[24-26],而IL-22具有抗菌[27]、促進肝臟再生的作用[9,28],因此IL-22與甾體類抗炎藥或TNF-α抑制劑聯(lián)合治療可減少兩者誘導的細菌感染風險,并可阻止對肝臟再生的抑制。酒精性肝炎與多種炎性介質(zhì)(如IL-6)水平升高相關,而IL-22與IL-6及其家族細胞因子共享信號轉(zhuǎn)導通路,這可能會降低肝細胞對IL-22刺激的敏感度,而甾體類抗炎藥治療可阻斷炎性反應,從而恢復肝細胞對IL-22刺激的反應。急性腎損傷(AKI)是酒精性肝炎患者死亡的另一個主要原因[29]。IL-22在預防AKI中發(fā)揮了作用,其通過促進腎小管上皮細胞的存活和再生,可顯著改善小鼠缺血/再灌注模型的AKI[30-31]。因此,IL-22療法也可通過改善AKI來治療酒精性肝炎。肝特異性IL-22轉(zhuǎn)基因小鼠未出現(xiàn)明顯的肝臟炎性反應或趨化因子水平上調(diào)[28],說明IL-22治療對肝臟炎性反應的影響較小。IL-22短期治療不太可能引起嚴重的肝臟炎性反應,其與甾體類抗炎藥聯(lián)合應用可預防IL-22治療對肝臟的潛在促炎作用[32-33]。此外,研究人員已提出將抗炎藥物與IL-22聯(lián)合應用于ALD的治療,目前酒精性肝炎的兩項臨床試驗正處于招募階段(NCT01918462和NCT02655510),兩項試驗均將IL-22與酒精性肝炎聯(lián)系起來,前者研究IL-22在酒精性肝炎中的生物學作用,后者旨在利用重組人IL-22的抗脂肪變性和抗凋亡功能,這兩種開創(chuàng)性的臨床方法可能為治療ALD帶來新的機遇。
肝臟損傷后通常會再生,但當肝臟損傷和炎性反應持續(xù)進展時,肝臟不能正常再生,導致纖維化。纖維化是一種創(chuàng)面愈合反應,目前普遍認為在肝纖維化過程中,肝星狀細胞(HSC)是主要的效應細胞。HSC是細胞外基質(zhì)的主要來源[34]。細胞外基質(zhì)的產(chǎn)生和沉積導致瘢痕組織形成,漸進性的肝纖維化發(fā)展為肝硬化,肝細胞由于纖維化瘢痕和再生結(jié)節(jié)的形成以及血供減少而不能正常工作[35-36]。肝纖維化是一種慢性進展性肝病,肝纖維化進展為肝硬化后,疾病不可逆轉(zhuǎn),極可能發(fā)展為HCC,因此阻止其發(fā)生、發(fā)展是非常必要的。Kong等[37]的研究發(fā)現(xiàn),IL-22R1和IL-10R2在肝祖細胞和HSC中高表達,IL-22可通過STAT3信號通路促進肝祖細胞增殖,促進肝臟修復,IL-22過表達可通過活化造血干細胞中的STAT3誘導HSC衰老,加速肝纖維化組織在康復過程中溶解,從而減輕肝纖維化。Ni等[38]通過酒精性肝纖維化模型發(fā)現(xiàn),IL-22可抑制乙醛誘導的HSC活化和增殖,這可能與Nrf2核易位和抗氧化軸Nrf2-Keap1-ARE活性增強有關。由于IL-22的肝保護作用及抗纖維化作用有利于改善酒精性肝損傷,故IL-22可能成為ALD患者治療的候選藥物。然而,IL-22已被證明可促進肝腫瘤細胞在體內(nèi)外生長[39],HCC患者的IL-22水平升高,IL-22參與HCC的發(fā)生、發(fā)展[40]。研究表明肝臟中過度表達IL-22的小鼠雖不會自發(fā)形成腫瘤,但對二乙基亞硝胺誘導的HCC更敏感[28]。這些研究結(jié)果表明單純高表達水平的IL-22可能不會引起肝臟腫瘤發(fā)展,但IL-22可能通過促進現(xiàn)有肝臟腫瘤中的細胞存活和增殖來加速HCC的發(fā)生。由此可見,IL-22的應用對于沒有肝硬化和HCC的ALD患者是安全的,而對于酒精性肝硬化或HCC患者卻應謹慎。
IL-22以不同的作用機制在不同階段的ALD患者中發(fā)揮不同的作用,為ALD的相關治療及預后提供了細胞分子水平的新思路。此外,IL-22是一種重要的肝臟保護細胞因子,上皮細胞中的IL-22R表達受限使得其潛在的不良反應較小,在治療重癥ALD患者方面可能具有較大的潛力。雖然IL-22介導的肝保護作用在動物和體外細胞模型中的研究有較好的效果,但其在人類肝病發(fā)病機制中的作用尚不清楚。今后需進行IL-22對ALD患者的肝臟保護作用機制方面的大量動物及臨床研究,以期揭示其在疾病不同階段的作用機制,從而找到更好及更安全的治療手段。