李沛隆，連 杰，林 娜，劉運(yùn)廣

(1.右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院兒科，廣西 百色 533000；2.右江民族醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院，廣西 百色 533000)

哮喘是兒童時期最常見的慢性呼吸系統(tǒng)疾病，是一種慢性氣道炎癥性疾病，伴有嗜酸性粒細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞和肥大細(xì)胞浸潤及促炎癥細(xì)胞因子和脂質(zhì)介質(zhì)的釋放[1]。這種慢性炎癥會引起氣道高反應(yīng)性，通常會出現(xiàn)廣泛的可逆性氣流受限，引起患兒反復(fù)發(fā)作性的喘息、咳嗽、胸悶或氣促等癥狀。在我國，哮喘的患病率呈明顯上升趨勢[2]。流行病學(xué)調(diào)查顯示，我國哮喘患者約3 000萬人，其中約50%的患者在兒童期發(fā)病，嚴(yán)重危害兒童的身心健康，給家庭和社會帶來了巨大的心理和經(jīng)濟(jì)壓力[3]。有研究表明，白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-33是炎癥和纖維化損傷的介質(zhì)[4]，也被認(rèn)為是“警報(bào)素”的一種[5]。全基因組關(guān)聯(lián)研究證實(shí)，編碼IL-33和IL-1受體樣1(interleukin-1 receptor-1，IL-1RL1)的基因均是哮喘易感位點(diǎn)，IL-33編碼細(xì)胞受損時釋放的細(xì)胞因子，而IL-1RL1編碼部分IL-33受體復(fù)合物[6]。IL-33是支氣管哮喘的關(guān)鍵因子，為進(jìn)一步明確IL-33在哮喘中的作用，并為哮喘的治療提供新的靶點(diǎn)，本文對IL-33在兒童哮喘中的作用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 IL-33的特性

IL-33是一種屬于IL-1超家族的促炎癥細(xì)胞因子，在人體內(nèi)主要存在于與外界接觸的消化道、呼吸道等皮膚黏膜系統(tǒng)，高表達(dá)于巨噬細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(dendritic cells，DC)、肥大細(xì)胞(mast cell，MC)、嗜堿性粒細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell，NKC)、肺固有2型淋巴細(xì)胞(type-2 innate lymphiod cells，ILC2s)、Th2淋巴細(xì)胞和B細(xì)胞等免疫細(xì)胞，以及上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等[7]。

IL-33于2003年被首次發(fā)現(xiàn)，許多學(xué)者研究了其功能和相關(guān)復(fù)合體與其他免疫調(diào)節(jié)途徑的關(guān)系[8]。IL-33作為一種炎癥細(xì)胞因子，通過與膜結(jié)合受體致癌性抑制基因2(suppression of tumorigenicity 2，ST2)蛋白結(jié)合形成復(fù)合體來發(fā)揮作用。IL-33由 N端核結(jié)構(gòu)域和C端IL-1樣細(xì)胞結(jié)構(gòu)域組成。TOMINAGA[9]研究發(fā)現(xiàn)，IL-33通過IL-1樣細(xì)胞結(jié)構(gòu)域與細(xì)胞膜結(jié)合。ST2分為跨膜型ST2受體和可溶性ST2[10]。ST2是Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)超家族成員之一，與IL-1相互作用組成受體輔助蛋白(interleukin-1 receptor accessory protein，IL-1RACP),激活骨髓分化因子88(bone marrow differentiation factor 88,MyD88)在TIR區(qū)域的適配器蛋白。另外，下游分子活動包括IL-1受體相關(guān)激酶(interleukin 1 receptor associated kinase，IL-1RAK)、IRAK4和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)的募集和激活，可誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生[11]?？扇苄許T2可通過結(jié)合IL-33形成誘騙受體復(fù)合物而阻斷IL-33與跨膜型ST2受體的結(jié)合，抑制下游因子的產(chǎn)生，進(jìn)而對炎癥反應(yīng)起負(fù)向調(diào)節(jié)的作用[12]。

2 IL-33相關(guān)信號通路

2.1 IL-33-ST2-p38軸ENDO[13]研究發(fā)現(xiàn)，IL-33-ST2信號通路通過調(diào)控Th2細(xì)胞產(chǎn)生IL-4、IL-5和 IL-13，進(jìn)而誘導(dǎo)氣道過敏性炎癥。p38 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)通路是Th2細(xì)胞中IL-33-ST2的中下游靶點(diǎn)，IL-33-ST2-p38信號通路可以直接誘導(dǎo)Th2細(xì)胞產(chǎn)生IL-5，進(jìn)而誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)。Th2細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞可通過IL-33-ST2-p38通路產(chǎn)生IL-5和IL-13，參與炎癥反應(yīng)和氣道重塑。CANBAZ等[14]研究發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)塵螨變應(yīng)原誘導(dǎo)的氣道炎癥小鼠中，IL-33可誘導(dǎo)免疫B細(xì)胞的活化，進(jìn)而促進(jìn)免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)E、IgG的產(chǎn)生。

2.2 IL-33-ST2/核因子-κB(nuclear factor-kappa-B，NF-κB)信號通路在哮喘的發(fā)病過程中，中性粒細(xì)胞參與了變態(tài)反應(yīng)的發(fā)生與進(jìn)展。但不同功能的中性粒細(xì)胞在變態(tài)反應(yīng)中的作用尚需進(jìn)一步明確，為了分析IL-33誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞的特征，以及經(jīng)IL-33誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞在過敏性疾病發(fā)病機(jī)制中的作用，SUN等[15]進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，給予IL-33預(yù)處理的中性粒細(xì)胞可選擇性地產(chǎn)生IL-4、IL-5、IL-9和IL-13，經(jīng)IL-33誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞可優(yōu)先在細(xì)胞表面表達(dá)高水平的白細(xì)胞介素-1受體2(interleukin-1 receptor 2，IL-1R2)，而靜止和脂多糖處理的中性粒細(xì)胞則不表達(dá)IL-1R2，提示IL-1R2可能被用作中性粒細(xì)胞的生物標(biāo)志物，而細(xì)胞表面過表達(dá)的IL-1R2更易促進(jìn)氣道變態(tài)反應(yīng)的發(fā)生。該研究還發(fā)現(xiàn)，IL-33可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞極化，并通過IL-33-ST2/NF-κB信號通路來發(fā)揮作用，顯著促進(jìn)了經(jīng)卵原蛋白誘導(dǎo)的過敏性哮喘小鼠肺組織中變態(tài)反應(yīng)的發(fā)生[15]。

3 IL-33與哮喘的相關(guān)性

3.1 IL-33的多態(tài)性與哮喘易感性的相關(guān)性有研究發(fā)現(xiàn)，IL-33基因的多態(tài)性可能對應(yīng)不同的哮喘表型，因此，檢測特應(yīng)性哮喘的生物標(biāo)志物愈發(fā)必要[16]。一項(xiàng)旨在確定IL33-IL1RL1通路多態(tài)性與哮喘及哮喘特異性表型聯(lián)系的研究對94例哮喘和螨蟲過敏的兒童及AVON縱向研究中的 7 247例兒童進(jìn)行了單核苷酸多態(tài)性分析，每個隊(duì)列均分析8歲時哮喘表型和哮喘的相關(guān)性，隨后進(jìn)行meta分析，經(jīng)多重檢測校正后發(fā)現(xiàn)，中度發(fā)作的喘息與IL-33基因上的2個單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNP) (rs4742170和rs7037276)、1個IL-1RACP SNP (rs10513854)及1個TRAF6 SNP (rs5030411)相關(guān)；晚發(fā)性喘息與IL-1RACP基因上的2個SNP (rs10208293和rs13424006)相關(guān)；持續(xù)性喘息與IL-33基因上1個 SNP (rs1342326)和1個IL1RAP SNP (rs9290936)相關(guān)[17]。該研究表明，IL-33基因多態(tài)性與哮喘特異性表型有關(guān),從而推測IL-33基因多態(tài)性可影響兒童早期喘息和隨后哮喘的發(fā)生[17]。一項(xiàng)來自歐洲的隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，IL-33基因位點(diǎn)rs928413和rs1342326與德國兒童哮喘及花粉熱的發(fā)展有關(guān)[18]。

3.2 IL-33與氣道高反應(yīng)性(airway hyperrespon-siveness,AHR)和氣道重塑的相關(guān)性氣道炎癥是導(dǎo)致AHR的重要機(jī)制，AHR是哮喘發(fā)病的重要特征，有研究表明，植物花粉、室內(nèi)灰塵和某些細(xì)菌含有可直接激活NKC的糖脂類物質(zhì)，且激活的NKC可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞及DCs產(chǎn)生IL-33，導(dǎo)致AHR的發(fā)生[19]。

在哮喘患者氣道中，呼吸道上皮中杯狀細(xì)胞的增生可引起氣道平滑肌的增厚，從而導(dǎo)致氣道重塑，而血管生成是氣道重塑的重要特征[20]。IL-33可引起氣道炎癥，但其在氣道重塑中的作用尚不明確。SHAN等[21]用IL-33對小鼠鼻腔進(jìn)行連續(xù)性刺激,結(jié)果發(fā)現(xiàn)，IL-33促進(jìn)了小鼠氣道內(nèi)多種血管生成因子的表達(dá)，從而誘導(dǎo)氣道新生血管生成；該研究還發(fā)現(xiàn)，IL-33可以雙向調(diào)節(jié)血管生成因子并與內(nèi)皮素-1、表皮生長因子、胰島素樣生長因子-1的表達(dá)密切相關(guān)，說明IL-33具有誘導(dǎo)血管生成的能力。體外研究發(fā)現(xiàn)，IL-33可促進(jìn)成纖維細(xì)胞合成和分泌細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，從而引起氣道重塑[22]。

3.3 IL-33水平與哮喘嚴(yán)重程度的相關(guān)性IL-33在驅(qū)動Th2型炎癥中發(fā)揮了核心作用，而Th2型炎癥是嗜酸性變態(tài)反應(yīng)性哮喘的核心。BESNARD等[23]研究發(fā)現(xiàn)，IL-33在體外和體內(nèi)均可調(diào)節(jié)DC的功能，IL-33可通過激活DC產(chǎn)生IL-6、IL-1β、TNF、CCL17，并表達(dá)高水平的CD40、CD80和CCR7；該研究還發(fā)現(xiàn)，IL-33可誘導(dǎo)人肺DC的募集和活化，從而產(chǎn)生Th2細(xì)胞因子IL-5和IL-13，且這些細(xì)胞因子的水平與哮喘嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。

CHRISTIANSON等[24]在小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，哮喘的持續(xù)性需要ILC2s和上皮細(xì)胞間的多個相互連接的反饋通路。ILC2s可直接誘導(dǎo)上皮細(xì)胞產(chǎn)生IL-13，后者直接誘導(dǎo)上皮細(xì)胞產(chǎn)生IL-33，建立正反饋回路，同時IL-13可上調(diào)IL-33受體，從而建立前饋通路，消除這些回路的任何組成部分均可緩解慢性哮喘，從而控制哮喘的嚴(yán)重程度。

3.4 IL-33與氣道過敏的相關(guān)性氣道過敏與肥大細(xì)胞引起的支氣管收縮有關(guān)，IL-33可通過增加肥大細(xì)胞中血清素的合成、儲存和分泌來收縮支氣管[25]。ZOLTOWSKA等[26]研究發(fā)現(xiàn)，在缺乏MC的小鼠中移植缺乏ST2受體的骨髓來源的肥大細(xì)胞后，肥大細(xì)胞分泌的前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)水平降低，說明IL-33-ST2依賴MCs誘導(dǎo)的PGE2可能對AHR有保護(hù)作用；該研究還發(fā)現(xiàn)，IL-33/ST2依賴性肥大細(xì)胞在氣道過敏的發(fā)生過程中起保護(hù)作用，而不是致病作用。

環(huán)境中的抗原刺激氣道后通常會導(dǎo)致免疫耐受?；加羞^敏性氣道疾病患者的氣道耐受性會降低。CHEN等[27]研究顯示，當(dāng)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，Treg)暴露于IL-33時，Treg會上調(diào)經(jīng)典Th2轉(zhuǎn)錄因子GATA3和ST2的表達(dá)，進(jìn)而產(chǎn)生Th2型細(xì)胞因子，說明IL-33可使Treg細(xì)胞失去抑制效應(yīng)T細(xì)胞的能力，從而引起哮喘的發(fā)生。MORITA等[28]研究發(fā)現(xiàn)，IL-33是肺上皮細(xì)胞接觸蛋白酶變應(yīng)原后產(chǎn)生的，通過激活天然輔助性細(xì)胞 (ILC2)來分泌Th2型細(xì)胞因子，進(jìn)而使氣道內(nèi)嗜酸性粒細(xì)胞增多；該研究中的體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，IL-33通過刺激MC表達(dá)IL-2，IL-2可促進(jìn)Treg細(xì)胞的生成，從而抑制氣道過敏的發(fā)生。

4 IL-33與人鼻病毒感染、真菌相關(guān)哮喘的研究

人鼻病毒或真菌感染是哮喘發(fā)作的常見誘因，也是哮喘加重的主要基礎(chǔ)，但目前對人鼻病毒或真菌感染引起哮喘發(fā)病的潛在機(jī)制知之甚少。JACKSON等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在鼻病毒感染哮喘患者的氣道中IL-33可直接激活T細(xì)胞和ILC2s，從而產(chǎn)生大量的Th2型細(xì)胞因子，IL-33水平還與病毒載量呈顯著正相關(guān)。該研究首次發(fā)現(xiàn)了病毒誘導(dǎo)的IL-33及其受體是病毒感染與哮喘加重之間的關(guān)鍵機(jī)制聯(lián)系。LYNCH等[30]研究發(fā)現(xiàn)，IL-33在調(diào)節(jié)抗病毒免疫方面發(fā)揮著重要作用，并作為一個靶點(diǎn)來減少哮喘的發(fā)生和發(fā)展。CASTANHINHA等[31]研究發(fā)現(xiàn)，兒童真菌致敏引起的嚴(yán)重哮喘(severe bronchial asthma with fungal sensitization,SAFS)與口服類固醇和IL-33水平升高有關(guān)，IL-33在真菌引起的哮喘加重中發(fā)揮作用，但其具體機(jī)制尚有待研究。

5 抗IL-33抗體在小鼠模型中的研究

ALLINNE等[32]在重癥氣道炎癥小鼠中使用了一種抗IL-33的抗體，結(jié)果顯示，該抗體可明顯改善氣道重塑、減輕肺部氣道炎癥的程度。HANANIA等[33]研究證實(shí)，抗IL-33代表性藥物利克珠單抗可明顯改善哮喘患者的病情進(jìn)展。有研究發(fā)現(xiàn)，抗IL-33治療可明顯減少哮喘小鼠支氣管和肺泡中炎癥細(xì)胞的浸潤及呼吸道杯狀細(xì)胞的化生和增生[34]。LEE等[35]在小鼠實(shí)驗(yàn)中首次發(fā)現(xiàn)，重組ST2蛋白可以減少Th2細(xì)胞因子的產(chǎn)生，進(jìn)而減輕嗜酸性氣道炎癥的嚴(yán)重程度。

6 總結(jié)與展望

綜上所述，IL-33 是重要的參與免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)的Th2 細(xì)胞因子，其可同時激活先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，既可以進(jìn)行負(fù)向調(diào)節(jié)也可以進(jìn)行正向調(diào)節(jié)。近年來，研究人員的注意力已經(jīng)從單一分子方法轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)上的促炎癥軸，隨著對IL-33/ST2通路的不斷研究，IL-33可能會成為哮喘研究的新方向以及哮喘治療監(jiān)測的新靶點(diǎn)。IL-33有望成為監(jiān)測兒童哮喘病情和評估預(yù)后的參考指標(biāo)，將有助于兒童哮喘的針對性治療。但至今尚無針對人的抗IL-33抗體的研究，還需要多中心合作的大樣本人體研究來證明其臨床實(shí)踐效果。