黎秋男, 李書含, 周永恒, 耿 毅, 黃小麗, 陳德芳, 歐陽萍*
(1. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院,四川 成都 611130;2. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,四川 成都 611130)
白介素10 (interleukin 10, IL-10)是一種多功能的細(xì)胞因子,具有免疫抑制和免疫增強(qiáng)的作用,但是其主要功能為免疫抑制,可以抑制單核/巨噬細(xì)胞的活性,進(jìn)而抑制細(xì)胞因子合成、一氧化氮產(chǎn)生和其他協(xié)同刺激因子的表達(dá),能夠抑制甚至結(jié)束炎癥反應(yīng),進(jìn)而防止過度炎癥反應(yīng)對(duì)機(jī)體的損傷[1]。IL-10 家族的成員有 IL-19、IL-20、IL-22、IL-24 及IL-26。IL-10 家族的所有成員都具有相似的基因和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),同時(shí)能夠利用類似的受體復(fù)合物。此外,部分病毒(如EB 病毒、綿羊痘病毒)也編碼宿主IL-10 的類似物,稱為病毒IL-10(vIL-10),目前已知有21 種病毒能夠編碼vIL-10,部分vIL-10 被證實(shí)具有與宿主IL-10 相似的蛋白結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能[2]。
IL-10 是機(jī)體內(nèi)最重要的抗炎細(xì)胞因子之一,其來源主要是單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和不同類型的T 淋巴細(xì)胞[3]。此外,樹突狀細(xì)胞、B 細(xì)胞、NK細(xì)胞、肥大細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞也能合成分泌IL-10,然而大多數(shù)組織細(xì)胞類型不能分泌產(chǎn)生IL-10[4-5]。單核/巨噬細(xì)胞是IL-10 主要作用細(xì)胞,其影響單核/巨噬細(xì)胞抗原呈遞、免疫介質(zhì)的釋放和吞噬作用[4]。此外,有研究報(bào)道IL-10 也具有一定免疫刺激作用,能夠調(diào)節(jié)B 細(xì)胞、NK 細(xì)胞、細(xì)胞毒性和輔助性T 細(xì)胞、肥大細(xì)胞、粒細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、角質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng)或分化,以及促進(jìn)抗體的產(chǎn)生[1]。因此,有報(bào)道認(rèn)為IL-10 的免疫調(diào)節(jié)作用大于其抗炎作用。
1989 年,F(xiàn)iorentino 等[1]發(fā)現(xiàn)小鼠Th2 細(xì)胞分泌一種獨(dú)特的細(xì)胞因子,命名為細(xì)胞因子合成抑制因子(CSIF),隨后命名為IL-10。1991 年,Vieira等[6]在人類基因組中發(fā)現(xiàn)了IL-10 基因,隨后IL-10 基因在多種哺乳動(dòng)物中被發(fā)現(xiàn)和克隆。2004 年,Rothwell 等[7]成功從雞中克隆了IL-10 基因。在魚類中,2003 年Zou 等[8]首次從紅鰭東方鲀(Takifugu rubripe)基因組分析中獲得了魚類IL-10 基因。同年,Savan 等[9]在鯉(Cyprinus carpio)中克隆獲得了IL-10 基因,隨后在虹鱒(Oncorhynchus mykiss)[10]、斑馬魚(Danio rerio)[11]、舌齒鱸(Dicentrarchus labrax)[12]、大西洋鱈(Gadus morhua)[13]、金魚(Carassius aurutus)[14]、草魚(Ctenopharyngodon idella)等[15]魚類中也克隆出IL-10 基因。此外,vIL-10 也在21 種病毒中有報(bào)道,其中包括鯉皰疹病毒3 型(CyHV-3)和鰻鱺皰疹病毒(AngHV)兩種魚類病毒[2]。本文根據(jù)已有的報(bào)道,從魚類IL-10 的基因結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)錄表達(dá)、魚類IL-10 的來源與進(jìn)化、生物學(xué)活性、魚類IL-10 的受體和信號(hào)通路共5 個(gè)方面進(jìn)行了綜述,為魚類IL-10 的功能研究和應(yīng)用提供依據(jù)。
2003 年,Zou 等[8]首次在低等脊椎動(dòng)物紅鰭東方鲀基因組序列分析中發(fā)現(xiàn)魚類IL-10 基因,該基因位于2 790 bp 的片段中,其中包括549 bp的氨基酸編碼序列,生物信息學(xué)分析推導(dǎo)其氨基酸序列與哺乳動(dòng)物IL-10 序列具有44%~50%同源性,與vIL-10 具有39%~42%的同源性,與IL-10家族其他成員具有37%~42%的同源性,并且證實(shí)該基因在正常組織中呈低水平表達(dá)。同年,Savan等[9]在鯉的頭腎中克隆了IL-10 基因,發(fā)現(xiàn)IL-10基因序列長(zhǎng)度為2 083 bp,包含5 個(gè)外顯子和4 個(gè)內(nèi)含子,除了內(nèi)含子更緊密外,其基因組結(jié)構(gòu)與哺乳動(dòng)物IL-10 相似,鯉IL-10 cDNA 全長(zhǎng)1 096 bp,包含 55 bp 的 5′非翻譯區(qū)(UTR)、543 bp 的開放閱讀框和498 bp 的 3′非翻譯區(qū),其中開放閱讀框編碼180 個(gè)氨基酸,包含22 個(gè)氨基酸的信號(hào)肽。此外,該研究還證實(shí)鯉IL-10 基因在正常鯉的頭腎、脾臟、腸道和鰓中均有表達(dá),其中頭腎和腸道中表達(dá)量最高[9]。2006 年,肖凡書等[16]運(yùn)用RACEPCR 方法成功克隆獲得了鰱 IL-10 的 cDNA,其全長(zhǎng) 1 248 bp,包含 156 bp 的 5′非翻譯區(qū)、540 bp的開放閱讀框和552 bp 的3′非翻譯區(qū),運(yùn)用原核表達(dá)系統(tǒng)成功獲得了鰱IL-10 的重組蛋白,并且發(fā)現(xiàn)鰱IL-10 mRNA 主要在脾臟、鰓、頭腎和肌肉中表達(dá)。
鯉和虹鱒存在2 種IL-10,分別命名為IL-10a和IL-10b,鯉IL-10a和IL-10b具有相似的基因和蛋白結(jié)構(gòu),并且在鯉吞噬細(xì)胞上都表現(xiàn)出相似的生物學(xué)活性,IL-10a在正常組織中表達(dá)量較高,IL-10b在病原感染時(shí)發(fā)揮著主要調(diào)節(jié)作用[17]。Harun 等[18]對(duì)虹鱒的2 個(gè)IL-10 基因進(jìn)行了比較,IL-10a的表達(dá)通常高于IL-10b,還證實(shí)IFN-γ 通過不同的細(xì)胞或者細(xì)胞系抑制IL-10a或IL-10b的表達(dá),表明虹鱒體內(nèi)可能存在兩個(gè)調(diào)節(jié)IL-10 基因表達(dá)的途徑。目前,在GenBank 數(shù)據(jù)庫中有150 多種魚類IL-10 的基因序列,其中虹鱒、斑馬魚、舌齒鱸、大西洋鱈、斜帶石斑魚(Epinephelus coioides)、草魚、大黃魚(Larimichthys crocea)、黃顙魚(Tachysurus fulvidraco)、金鯧(Trachinotus ovatus)、尼羅羅非魚(Oreochromis niloticus)等18種魚類IL-10 基因被克隆(表1)。
表1 魚類IL-10 的克隆表達(dá)Tab. 1 Expression of IL-10 in fish
人、鼠及魚類IL-10 的基因結(jié)構(gòu)相似,都是由5 個(gè)外顯子和4 個(gè)內(nèi)含子組成,不同物種間外顯子編碼的氨基酸數(shù)量相近,內(nèi)含子長(zhǎng)度存在差異,魚類IL-10 的內(nèi)含子比人和鼠IL-10 的內(nèi)含子數(shù)量如圖1 所示。人IL-10 的基因長(zhǎng)度為4 892 bp,編碼的蛋白含178 個(gè)氨基酸,其中N 端18 個(gè)氨基酸預(yù)測(cè)為信號(hào)肽[9]。魚類IL-10 與人IL-10 一樣,包含了6 個(gè)保守區(qū)域,但是相互作用位點(diǎn)存在顯著差異。魚類IL-10 基因第 1 個(gè)外顯子編碼信號(hào)肽和 A 螺旋結(jié)構(gòu),第 2 個(gè)外顯子編碼 AB 魯普結(jié)構(gòu)和 B 螺旋結(jié)構(gòu),第 3 個(gè)外顯子編碼 C 和 D 螺旋結(jié)構(gòu),第 4 個(gè)外顯子編碼 DE 魯普結(jié)構(gòu)和 E 螺旋結(jié)構(gòu),第 5 個(gè)外顯子編碼 F 螺旋和羧基端的尾巴以及 1 個(gè)不翻譯的包括 AUUUA 的片段,當(dāng)這個(gè)片段與 AUF1 結(jié)合時(shí),會(huì)降低IL-10 mRNA 的穩(wěn)定性[33]。
圖1 魚類IL-10 內(nèi)含子/外顯子結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1 Genomic exon/intron organization of fish IL-10
人、鼠、貓、雞與虹鱒等魚類IL-10 編碼的氨基酸數(shù)量為175~189 (表1)。魚類IL-10 氨基酸序列與高等脊椎動(dòng)物的同源性較低,如鯉 IL-10的氨基酸序列與鯽的同源性高達(dá) 90%,與鰱(Hypophthalmichthys molitrix)、草魚、斑馬魚,同源性分別為 88.0%、85.5%、79.1%,與其他硬骨魚類的同源性為 39.0%~56.0%,與哺乳動(dòng)物的同源性為 25.0%~30.0%[34]。斑馬魚的 IL-10 氨基酸序列與其他哺乳動(dòng)物氨基酸序列相似度為30%左右,與草魚的相似度為達(dá)到80.9%[11]。
目前已知所有物種成熟IL-10 蛋白都含有4個(gè)半胱氨酸殘基,雞的IL-10 缺乏潛在的N-鏈糖基化位點(diǎn),而在小鼠中有2 個(gè),在人IL-10 中有1個(gè)[7]。另外,運(yùn)用3D 模型分析顯示,魚類IL-10中存在2 個(gè)高度保守的氨基酸殘基(Cys5 和Cys10),在高級(jí)脊椎動(dòng)物(包括人) IL-10 中沒有[33]。
IL-10 蛋白的分子質(zhì)量為17~19 ku,包含2 個(gè)二硫鍵橋,并以非共價(jià)同源二聚體的形式表達(dá)[35]。同源二聚體有2 個(gè)V 形結(jié)構(gòu)域,每個(gè)結(jié)構(gòu)域由6個(gè)α 螺旋組成。在IL-10 單體中,存在2 個(gè)二硫鍵橋,對(duì)維持細(xì)胞因子的結(jié)構(gòu)和生物活性至關(guān)重要。對(duì)虹鱒2 個(gè)IL-10 基因、斑馬魚IL-10 基因和大西洋鱈IL-10 基因編碼蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè),結(jié)果如圖版Ⅰ所示,魚類IL-10 三級(jí)結(jié)構(gòu)是由α-螺旋和無規(guī)則卷曲組成的雙重對(duì)稱的倒V 型二聚體,并且結(jié)構(gòu)域間角度都比較接近,與先前魚類IL-10 三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果一致[2]。
圖版 Ⅰ 幾種魚類的三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)1.虹鱒IL-10a,2.虹鱒IL-10b,3.斑馬魚IL-1,4.大西洋鱈IL-10。Plate Ⅰ Three-level structure prediction of several fishes 1. IL-10a of O. mykiss; 2. IL-10b of O. mykiss; 3. IL-10 of D. rerio; 4 IL-10 of G. morhua.
IL-10 在魚類正常組織中的表達(dá)量很低,受到脂多糖刺激、細(xì)菌感染、免疫激活劑刺激時(shí) IL-10的表達(dá)會(huì)顯著上調(diào)。Zou 等[8]研究了紅鰭東方鲀IL-10 的組織分布,發(fā)現(xiàn) IL-10 在河鲀肝臟、腎臟、腸道和脊髓中均有低水平表達(dá),而在脾臟、鰓、腦和性腺中均未檢測(cè)到表達(dá)。鰱IL-10 主要在脾臟、鰓、頭腎和肌肉中表達(dá),腦、心臟、腸道中有少量表達(dá),肝臟和脊髓中幾乎沒有表達(dá)。Savan等[9]在證實(shí)鯉 IL-10 在頭腎、脾臟、腸道和鰓中都有表達(dá),在頭腎和脾臟中表達(dá)量相對(duì)較高,LPS刺激后的肝臟中也有表達(dá),LPS 刺激 1 和 3 h 后頭腎中 IL-10 表達(dá)量顯著上調(diào),表明魚類 IL-10 可能參與機(jī)體抗菌反應(yīng)。Jiang 等[36]通過poly I:C刺激大西洋鱈后發(fā)現(xiàn),IL-10 表達(dá)水平在早期顯著升高,表明IL-10 在mRNA 水平上可能參與宿主早期的免疫反應(yīng)。IL-10 在不同魚類中的表達(dá)模式也有所不同,Xu 等[37]發(fā)現(xiàn)維羅尼氣單胞菌(Aeromonas veronii)感染黃鱔(Monopterus albus)后,IL-10 在細(xì)菌感染后期表達(dá)顯著升高,表明IL-10 可以調(diào)節(jié)宿主后期的免疫反應(yīng)。
高等脊椎動(dòng)物IL-10 的特征、功能和調(diào)節(jié)機(jī)制等已經(jīng)被解析得較清楚,但是關(guān)于硬骨魚IL-10 的調(diào)節(jié)機(jī)制及其在疾病中的作用研究還十分有限。T 細(xì)胞亞群是IL-10 的主要細(xì)胞來源[38],但是對(duì)于魚類IL-10 的細(xì)胞來源還缺乏研究。魚類具有TCR、CD3、CD4 等T 細(xì)胞標(biāo)志基因[39],與哺乳類不同,魚類CD4 基因有2 個(gè)拷貝,即CD4-1和CD4-2。與CD4-2 相比,CD4-1 與哺乳動(dòng)物CD4 的親緣關(guān)系更近,CD4-1 胞外區(qū)有4 個(gè)Ig 結(jié)構(gòu)域,而CD4-2 具有2 個(gè)或3 個(gè)Ig 結(jié)構(gòu)域[40-41]。Toda等[42]證明硬骨魚類存在CD4+和CD8α+T 細(xì)胞亞群,其形態(tài)特征和組織分布與哺乳動(dòng)物CD4+和CD8+T 淋巴細(xì)胞相似,并發(fā)現(xiàn)CD4+/CD8+雙陽性T 細(xì)胞僅存在于胸腺中。魚類具有和哺乳動(dòng)物相似的T 淋巴細(xì)胞亞群,推測(cè)魚類IL-10 也可能來自于T 淋巴細(xì)胞,Li 等[43]研究發(fā)現(xiàn),羅非魚活化的T 細(xì)胞可以產(chǎn)生IL-10。Grayfer 等[44]成功表達(dá)了金魚重組IL-10 和重組IL-10R1 蛋白并通過體外結(jié)合研究表明rgIL-10 和rgIL-10R1 可以特異性結(jié)合。Huo 等[25]研究發(fā)現(xiàn)鱖(Siniperca chuatsi)具有保守的受體結(jié)合物,并能與其特異性結(jié)合。因此,魚類IL-10 在進(jìn)化過程中一直保持高度保守。
根據(jù)表1 中IL-10 的氨基酸序列,利用Mega 7 軟件采用鄰接法(Neighbour-Joining)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(圖2)。根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)化樹進(jìn)行分析,IL-10 進(jìn)化樹分為兩個(gè)大分支,所有魚類IL-10 聚為一個(gè)大支,虹鱒2 個(gè)IL-10 蛋白聚為一支,親緣度100%,而其他哺乳動(dòng)物(如人、鼠、雞等) IL-10與水生哺乳動(dòng)物寬吻海豚IL-10 聚為一支。
圖2 魚類IL-10 的進(jìn)化樹Fig. 2 Phylogenetic tree of fish IL-10
IL-10 是一種重要的抗炎細(xì)胞因子,其主要免疫調(diào)節(jié)功能主要是抑制吞噬細(xì)胞(單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞)中促炎細(xì)胞因子的合成及抑制抗原遞呈與細(xì)胞表面MHC 類基因的表達(dá)、T 細(xì)胞和非免疫細(xì)胞的增殖與活化功能[45]。除了免疫抑制特性外,IL-10 也具有一定的免疫刺激作用,如促進(jìn)B 細(xì)胞與T 細(xì)胞的生長(zhǎng)分化[46]。魚類IL-10 的功能與結(jié)構(gòu)與人類IL-10 的類似,因此同時(shí)具有免疫抑制和免疫促進(jìn)的雙重作用。
人IL-10 在許多炎癥性疾病的發(fā)生發(fā)展中起作用。如IL-10 降低可以加速形成B 細(xì)胞腫瘤,并且IL-10 缺失還會(huì)增加B 細(xì)胞腫瘤突變的概率,因此IL-10 與白血病轉(zhuǎn)化有著密切的關(guān)系[47]。此外,IL-10 還與神經(jīng)性疼痛、帕金森病、阿爾茨海默病、骨關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、銀屑病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、1 型糖尿病、炎癥性腸病和過敏等有聯(lián)系。
已有研究報(bào)道魚類IL-10 可以抑制金魚、鯉、鱖、舌鰨(Cynoglossus semilaevis)、草魚及斑馬魚等魚類的單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞及脾細(xì)胞等體細(xì)胞的TNF-α1、TNF-α2、IL-1β1 和iNOS 等促炎細(xì)胞因子的表達(dá)。Grayfer 等[14]發(fā)現(xiàn)金魚IL-10 可以抑制由沙門氏菌誘導(dǎo)的單核細(xì)胞中TNF-α1、TNF-α2 和IL-1β 的表達(dá)。Carla 等[48]研究發(fā)現(xiàn),鯉IL-10 能夠抑制巨噬細(xì)胞及中性粒細(xì)胞IL-1β、TNF-α、iNOS 和IL-6 等促炎因子及MHC基因的表達(dá)。鱖重組IL-10 降低了LPS 刺激后脾細(xì)胞IL-6、IL-1β、IL-8、TNF-α 等細(xì)胞因子表達(dá)的水平[25]。李佳琪[49]使用純化重組尼羅羅非魚IL-10 蛋白對(duì)T 淋巴細(xì)胞進(jìn)行刺激,可以抑制胞內(nèi)IL-1β、IL-6、TNF-α、IL-2 的轉(zhuǎn)錄水平。在體外激活的T 細(xì)胞內(nèi)加入純化IL-10 重組蛋白,發(fā)現(xiàn)IL-10 抑制了CD44、CD122、IL-2、IFN-γ 等T 細(xì)胞內(nèi)活化標(biāo)志物的轉(zhuǎn)錄水平。金魚重組 IL-10能夠抑制單核細(xì)胞中 TNF-α1、TNF-α2、IL-1β1、CXCL-8 和 SOCS-3 以 及 脾 臟 細(xì) 胞 中IFN-γ 的 表達(dá)[14]。上述結(jié)果表明,魚類 IL-10 具有免疫抑制功能,能夠參與魚類免疫調(diào)節(jié)。
IL-10 主要作用于單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞[48]。金魚重組Il-10 蛋白能顯著抑制由沙門氏菌和干擾素誘導(dǎo)的單核細(xì)胞爆發(fā)[14]。除此之外,鯉IL-10 在抑制氮氧自由基產(chǎn)生、抑制mRNA的轉(zhuǎn)錄及阻斷蛋白降解等方面也有相關(guān)的研究。Carla 等[48]發(fā)現(xiàn)鯉重組IL-10 可以抑制PMA 和LPS 誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞自由基,阻斷蛋白降解,抑制mRNA 轉(zhuǎn)錄[48]。中華鱖IL-10 可以抑制PMA 誘導(dǎo)的氧自由基生成[25]。IL-10 對(duì)于中性粒細(xì)胞主要通過誘導(dǎo)IRF 破壞以及間接通過NF-κB 通道產(chǎn)生抑制作用[50]。此外,IL-10 對(duì)T 淋巴細(xì)胞的增殖也有一定作用,如削弱其細(xì)胞毒性[43]。
IL-10 在病原感染過程中同樣發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。Xu 等[37]研究發(fā)現(xiàn),黃鱔IL-10 在健康組織中表達(dá)較低,但在感染維羅尼氣單胞菌后表達(dá)顯著上調(diào)。Huo 等[25]發(fā)現(xiàn)鱖感染傳染性脾腎壞死病毒(ISKNV)后,脾臟IL-10 的表達(dá)顯著上調(diào)。Wang 等[51]發(fā) 現(xiàn),斑 石 鯛(Oplegnathus punctatus)在哈維氏弧菌(Vibrio harveyi)和斑點(diǎn)刀顎虹膜病毒(SKIV)感染時(shí),IL-10 在6 個(gè)組織均有表達(dá)上調(diào),其中肝臟IL-10 在整個(gè)感染期內(nèi)表達(dá)均有升高,表明肝臟中的IL-10 在病原感染時(shí)發(fā)揮重要作用。IL-10 發(fā)生突變的斑馬魚通過限制ifng1 反應(yīng)來提高自身在感染海洋分枝桿菌(Mycobacterium marinum)后的存活率[52],IL-10 在機(jī)體對(duì)抗病原體感染過程中起到積極的調(diào)節(jié)作用。但是,Li 等[53]在細(xì)菌感染半滑舌鰨中發(fā)現(xiàn),當(dāng)存在rCsIL-10 時(shí),促炎因子的表達(dá)受到顯著抑制,同時(shí)細(xì)菌感染加劇。當(dāng)敲低CsIL-10 后發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的感染受到了抑制,此外,IL-10 通過與PBL 相互作用從而影響PBL 對(duì)細(xì)菌的吞噬作用。當(dāng)阻斷CsIL-10 受體時(shí),CsIL-10 對(duì)PBL 的抑制作用下降,促炎因子表達(dá)上升,細(xì)菌感染受到抑制,表明IL-10 及其受體在細(xì)菌感染過程中起負(fù)調(diào)控作用[54]。
魚類IL-10 還可以抑制MHC 類分子表達(dá),目前發(fā)現(xiàn)鯉IL-10 與CyHV-3 vIL-10 能夠抑制MHC I 與MHC II 的表達(dá)。Piazzon 等[55]發(fā)現(xiàn)普通鯉在LPS 刺激下MHC I 與MHC II 表達(dá)增加,添加鯉IL-10 能抑制MHC I 與MHC II 的表達(dá)。
此外,有研究表明,IL-10 突變斑馬魚腸道杯狀細(xì)胞數(shù)量的升高可能與Notch 通道受損有關(guān),后續(xù)通過激活Notch 通道傳導(dǎo)來抑制杯狀細(xì)胞的增加,證實(shí)了IL-10 可以通過Notch 通路對(duì)杯狀細(xì)胞產(chǎn)生抑制作用[56]。
IL-10 能夠刺激淋巴細(xì)胞的增殖分化與抗體產(chǎn)生。在體外IL-10 可以刺激B 細(xì)胞增殖,體內(nèi)IL-10 可以刺激硬骨魚B 細(xì)胞和T 細(xì)胞的增殖分化[55,57]。Abos 等[58]發(fā)現(xiàn)虹鱒體內(nèi)的IL-10 可以刺激B 細(xì)胞增殖分化且促進(jìn)IgM 分泌。另外IL-10可以刺激免疫細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的表達(dá)。Yang 等[59]發(fā)現(xiàn)扁口魚(Paralichthys olivaceus)重組IL-10 蛋白可以誘導(dǎo)B 細(xì)胞中NLRC 和Scarf1 的表達(dá)。Neranjan等[30]用qPCR 量化大腹海馬巨噬細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)IL-10 可以促進(jìn)STAT3 和SOCS3 mRNA 的表達(dá)。
已知CyHV-3 與AngHV-1 能夠編碼病毒IL-10,目前僅有CyHV-3 IL-10 相關(guān)生物學(xué)活性的報(bào)道。CyHV-3IL-10 被證實(shí)是病毒體外復(fù)制和體內(nèi)致病性的非必需基因。通過原核表達(dá)方式獲得CyHV-3 IL-10 重組蛋白,證實(shí)其在抑制炎癥因子表達(dá)方面與鯉IL-10 具有相似功能,Piazzon 等[57]發(fā)現(xiàn)CyHV-3 IL-10 可以抑制中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的呼吸爆發(fā)及氮氧自由基的產(chǎn)生。Sunarto 等[60]發(fā)現(xiàn)CyHV-3 IL-10 也可以通過IL-10 受體亞基IL-10R1作用,增加白細(xì)胞數(shù)量。也有一些研究表明,CyHV-3 IL-10 能促進(jìn)B 細(xì)胞增殖分化,并促進(jìn)其表面MHC I 的表達(dá)[57]。CyHV-3IL-10 基因在注射到斑馬魚胚胎中時(shí)會(huì)增加溶菌酶細(xì)胞的數(shù)量,具有斑馬魚IL-10 相似的作用[61]。
IL-10R1 和IL-10R2 為IL-10 的受體,IL-10是由二者組成的跨膜受體復(fù)合物,IL-10R1 與IL-10R2 都屬于II 類細(xì)胞因子受體家族。IL-10R1 主要在免疫細(xì)胞上表達(dá),而IL-10R2 可在大多數(shù)細(xì)胞上表達(dá)[4]。IL-10 首先與IL-10R1 結(jié)合,形成IL-10/IL-10R1 復(fù)合物,繼而IL-10/IL-10R1 復(fù)合物與IL-10R2 結(jié)合[62]。該配體-受體組合激活Janus 激酶家族成員Janus 激酶1 (Jak1)和酪氨酸蛋白激酶2(Tyk2),這些活化的激酶可磷酸化IL-10R1 細(xì)胞質(zhì)部分,進(jìn)而募集并激活STAT3 的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)器和激活劑,從而引起各種下游基因的轉(zhuǎn)錄[63]。因此,STAT3 被認(rèn)為是IL-10 活動(dòng)的重要中介[64]。在IL-10誘導(dǎo)的基因中,SOCS3 參與IL-10 介導(dǎo)的免疫抑制作用[65],且對(duì)Jak-STAT 途徑也具有抑制作用[66]。
有研究表明,魚類IL-10 信號(hào)通路與高等脊椎動(dòng)物相似,都可通過STAT3 磷酸化的保守信號(hào),導(dǎo)致宿主細(xì)胞中SOCS3 表達(dá)上調(diào),從而發(fā)揮生物學(xué)活性。目前在草魚中檢測(cè)到IL-10R1 與IL-10R2 受體,部分硬骨魚中鑒定出了STAT3 的存在,研究發(fā)現(xiàn)部分魚中含有不止1 個(gè) STAT3 基因,如鯉經(jīng)IL-10 作用后,其STAT3 水平增高[57],草魚中含有 STAT3α1 和 STAT3α2[67-68]。經(jīng)研究驗(yàn)證,魚類2 個(gè)STAT3 轉(zhuǎn)錄本都具有入核與轉(zhuǎn)錄調(diào)控的活性,暗示在硬骨魚中存在功能冗余的STAT3 亞型[68]。細(xì)胞因子SOCS3 是 IL-10/JAK/STAT 信號(hào)通路所轉(zhuǎn)錄表達(dá)的關(guān)鍵基因,在鮸 (Miichthys miiuy)等硬骨魚中存在著SOCS3a和SOCS3b基因[69]。在草魚中檢測(cè)到SOCS3 基因?qū)?IL-10 信號(hào)的響應(yīng)表達(dá),表示魚類 IL-10 信號(hào)也通過上調(diào)SOCS3 基因而放大抑制影響,表明硬骨魚中很可能存在保守的免疫抑制性調(diào)控機(jī)制[70]。在斑馬魚和哺乳動(dòng)物中存在IL-10-Notch 軸,可以調(diào)節(jié)杯狀細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和黏蛋白的產(chǎn)生[56]。
在過去30 年中,人IL-10 的結(jié)構(gòu)與功能已有廣泛的研究,并且在一些免疫性疾病治療中有應(yīng)用。多種魚類IL-10 已經(jīng)成功克隆并鑒定,發(fā)現(xiàn)魚類IL-10 與人IL-10、哺乳動(dòng)物IL-10 和禽類IL-10 具有相似的基因結(jié)構(gòu)、氨基酸數(shù)量、二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu),同時(shí)也證明了魚類IL-10 具有免疫抑制和免疫增強(qiáng)作用。此外,魚類IL-10 的受體以及信號(hào)通路方面的研究也有了一定的進(jìn)展。但是對(duì)于魚類IL-10 的起源和進(jìn)化方面的研究尚存在不足,哺乳動(dòng)物IL-10 主要來源于單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和T 淋巴細(xì)胞及其亞群,魚類具有和哺乳動(dòng)物相似的T 淋巴細(xì)胞亞群結(jié)構(gòu),推測(cè)魚類IL-10 也可能來自于T 淋巴細(xì)胞及其亞群,但是目前暫無實(shí)驗(yàn)證明。因此,關(guān)于魚類IL-10 的研究可以著重于其具體來源、揭示魚類疾病病理以及應(yīng)用于治療。
(作者聲明本文無實(shí)際或潛在的利益沖突)