操伟庆1,季 榕2
(1.石河子大学医学院,新疆 石河子 832000;2.石河子大学医学院第一附属医院 感染科,新疆 石河子 832000)
【摘要】白细胞介素17(IL-17)是近年来发现的一种前炎性细胞因子,主要由辅助性T细胞17(Th17)特异性分泌,也可由多种固有免疫细胞等分泌。虽然IL-17的作用至今仍未完全明确,但已发现其具有强大的招募中性粒细胞、诱导多种细胞分泌炎症细胞因子和趋化因子等多种生物学功能,并与人体多种疾病有着密切的联系。本文对IL-17的来源、生物学活性及其与人体各系统临床常见疾病的关系作一简要综述。
【关键词】白细胞介素17;生物学活性;疾病
白细胞介素17(interleukin 17,IL-17)是近年来发现的一种前炎性细胞因子,主要由辅助性T细胞17(T helper cell 17,Th17)特异性分泌,也可由多种固有免疫细胞等分泌。虽然IL-17的作用至今仍未完全明确,但已发现其具有强大的招募中性粒细胞、诱导多种细胞分泌炎症细胞因子和趋化因子等多种生物学功能,并与人体多种疾病有着密切的联系。现就IL-17的来源、生物学活性及其与人体各系统临床常见疾病的关系作一简要综述。
IL-17于1993年被Rouvier等[1]首次克隆出来,并命名为细胞毒T淋巴细胞相关抗原8(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-8,CTLA-8);1995年,Yao等[2]发现分泌到胞外的CTLA-8蛋白性质类似细胞因子,故将其改名为IL-17。IL-17家族包括6个成员:IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E 和IL-17F,通常IL-17即特指IL-17A;其受体家族包括5个成员:IL-17RA (receptor A)、IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD和IL-17RE。IL-17来源有多种,2005年国外学者发现了可以特异性分泌IL-17的CD4+T细胞,即Th17细胞[3]。但其不是唯一分泌IL-17的细胞,多种固有免疫细胞如γδT细胞、NK细胞、CD3+稳定的自然杀伤性T细胞(iNKT)、肥大细胞和中性粒细胞均可分泌IL-17[4-5]。
IL-17是一种强大的前炎症细胞因子,促炎反应是其主要生物学活性。它能够和许多细胞,如巨噬细胞、树突状细胞、造血细胞、成骨细胞、纤维细胞、内皮细胞及上皮细胞表面的IL-17R结合从而诱导这些细胞分泌大量的炎症细胞因子和趋化因子,例如粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、巨噬细胞炎症蛋白2(MIP-2)、单核细胞趋化蛋白(MCP)、CXC类趋化因子(CXCL)-8和CXCL-10以及前列腺素E2(PEG2)、基质金属蛋白酶(MMP)、急性相蛋白和IL-6。IL-17通过促进这些因子的分泌进而将中性粒细胞招募至炎症部位并参与中性粒细胞介导的炎症反应[6]。此外研究证明IL-17能够与IL-1β、IL-22、γ干扰素(IFN-γ)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、B细胞活化因子(BAFF)等起协同作用以放大炎症反应[7]。IL-17在感染、慢性炎症反应和自身免疫性疾病中发挥重要作用,如类风湿关节炎、系统性红斑狼疮及多发性硬化等[8];并且与肿瘤的发生、发展也有密切关系:一方面,IL-17可通过促进血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、转化生长因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)等的表达促进肿瘤进展;另一方面,IL-17也可通过激活CTL细胞、NK细胞、中性粒细胞等发挥抗肿瘤作用[9]。
3.1 IL-17与呼吸系统疾病
3.1.1 哮喘(asthma) 国外学者研究发现Th17细胞在哮喘的发生、发展中起着重要作用,而其功能的发挥主要通过特征性细胞因子IL-17来实现[10];国内学者发现IL-17通过各种因子、通路等对炎症、激素抵抗、气道重塑产生影响,并与某些炎症介质相互作用[11]。所以IL-17或其他炎症介质及其相关抗体、受体抗体、信号通路等可作为一种新的治疗靶点,为激素抵抗型难治性哮喘的治疗提供突破点,同时还可以有效防止气道重塑,改善哮喘预后。
3.1.2 慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary diseases,COPD) 研究表明血清IL-17水平可作为判定COPD病情严重程度的指标之一[12];黄振杰等[13]发现COPD急性加重期患者血清IL-17及C-反应蛋白(CRP)的水平明显高于COPD稳定期患者,COPD稳定期患者又明显高于健康人群,COPD急性加重期伴呼吸衰竭患者高于未合并呼吸衰竭的患者,且IL-17与CRP水平呈正相关,说明IL-17与炎症反应程度有关,可反映COPD的病情程度。
3.1.3 肺癌(lung cancer) 有学者发现IL-17可通过招募部分骨髓细胞和促进炎症加速癌症的发展[14];梅建东等[15]研究证实IL-17可促进肺癌发生,并且IL-17还通过促进肿瘤血管生成、促进其侵袭转移及诱导肿瘤免疫抑制微环境等加速肺癌的进展,但是对肺癌患者的观察却显示出Th17细胞具有抑制肿瘤进展的潜力。
3.2 IL-17与消化系统疾病
3.2.1 消化性溃疡(pepticulcer) 消化性溃疡患者多存在免疫调节紊乱,体内释放多种细胞因子。何小谷等[16]发现消化性溃疡组血清中IL-17表达水平明显高于健康对照组,不同部位消化性溃疡患者对比,复合型溃疡患者血清IL-17表达水平显著高于胃溃疡和十二指肠溃疡患者,与相关研究结果一致[17],表明血清IL-17水平高低可能反映消化性溃疡的病变严重程度。
3.2.2 急性胰腺炎(acute pancreatitis,AP) 有研究发现:AP患者血清IL-17水平在首个24 h内显著高于健康受试者,其诊断AP敏感性高达70.7%;而在急性重症胰腺炎和轻度AP患者间,IL-17水平则没有显著的差异,而且血清IL-17水平随时间推移急剧降低。表明IL-17可作为24 h内AP的血清生物学标识物,而不能作为评估AP预后的标识物[18]。
3.2.3 结肠癌(cancer of colon) Chae等[19]报道,在结肠癌动物模型中,CD4+T细胞来源的IL-17A能促进肠道肿瘤的发生、发展。吴雨岗等[20]发现结肠癌组织中IL-17阳性高表达,而且结肠癌组织IL-17高表达分别与肿瘤TNM分期和淋巴结转移有相关性。这些结果均提示IL-17可能成为判断结肠癌恶性程度的指标和预测因子。
3.2.4 慢性乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染 张祥明[21]试验结果显示,与慢性乙型肝炎(CHB)轻中度组、肝肿瘤(HCC)组和对照组相比,CHB重度组、肝硬化(LC)组血浆IL-17水平显著增高,且CHB重度组最高,这表明慢性HBV感染者中IL-17水平随着肝脏炎症和纤维化程度增加,当疾病进展为HCC反而下降;各组肝脏组织中IL-17的表达与血浆中IL-17的表达一致。故推测机体感染HBV并慢性化后,Th17被病毒抗原所激活,继而分泌IL-17调节免疫反应,并招募特异性中性粒细胞至炎症中心,从而引起肝脏炎症的加重,与疾病进展密切相关。
3.3 IL-17与心血管系统疾病
3.3.1 动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS) 王博等[22]全面综述前人的研究成果后,发现除少数报道以外[23],多数研究者发现在AS斑块局部存在IL-17和能够分泌IL-17的各种细胞,IL-17与AS疾病的严重程度呈正相关。另外郭三强等[24]研究也提示了IL-17可能参与并促进AS发病的过程。
3.3.2 慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF) 有动物实验显示Th17细胞能诱导心室肥厚和心肌纤维化,导致心室重塑;心肌组织中IL-17大量表达,且随着时间变化而逐渐升高[25],这意味着Th17细胞可能与CHF后的心室重塑发生有关。此外,Liu等[26]动物实验发现,IL-17可能是各种心力衰竭心脏重构的共同致病因子。
3.4 IL-17与泌尿系统疾病 糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)是一个炎症进展过程,细胞因子介导的炎症反应可能单独或作为多种发病机理的下游环节在DN的发病中起关键作用[27]。尿白蛋白排泄率(UAER)是公认的早期肾脏损害的重要指标[28]。CRP异常增高可间接促进AS的发生、发展,导致包括DN在内血管并发症的发生[29]。哈华兰等[30]研究结果显示:糖尿病组血清IL-17水平明显高于健康对照组,临床DN组IL-17水平明显高于早期DN组,早期DN组明显高于单纯糖尿病组,DN组IL-17与UAER、CRP呈强相关,且病情越进展相关性越显著。IL-17通过诱导CRP分泌,调节CRP的表达,可能在AS病变过程中起重要调控作用,进一步说明IL-17在DN进程中起重要作用。
3.5 IL-17与内分泌系统疾病
3.5.1 毒性弥散性甲状腺肿(graves disease,GD) Li等[31]研究表明,骨桥蛋白可诱导IL-17的表达,参与GD的发病。李红林等[32]发现以Th17细胞为核心的IL-23/IL-17免疫炎症轴可能参与了GD的发病过程,并通过促进甲状腺局部炎症反应,诱导产生自身抗体,促进GD的进展。据此推测Th17细胞及相关细胞因子IL-17、IL-23可能在GD病变过程发挥重要作用,并与病变程度密切相关;IL-23/IL-17炎症轴有望成为GD免疫治疗的新靶点。
3.5.2 桥本甲状腺炎(hashimoto thyroiditis,HT) 有研究显示,HT患者不同腺叶中IL-17的表达是不均匀的,且其表达与间质纤维化呈强相关[33],表明IL-17的存在可能加重HT局部炎症,继而导致甲状腺局部纤维化。此外,有学者研究提示IL-17可能参与HT的免疫紊乱过程,促进自身免疫性甲状腺疾病的发生[34]。
3.6 IL-17与风湿免疫系统疾病
3.6.1 系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE) SLE是一种慢性自身免疫性疾病,其体内补体系统及免疫系统都存在着一定的异常。刘孟庄等[35]试验发现,SLE患者外周血IL-17呈过度表达状态,且与SLE的疾病活动度及严重程度密切相关。这与徐雪等[36]研究一致。然而国外报道SLE患者血清IL-17水平与疾病的SLE疾病活动指数(SLEDAI)不存在相关性[37]。
3.6.2 类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA) 张玉萍等[38]研究发现IL-17作为炎症因子,在RA进程中不仅发挥致炎作用,也参与了RA骨和软骨的破坏;抑制IL-17成为治疗RA新的治疗策略,IL-17靶向药物Secukinumab和Ixekizumab的研发取得了重要成果[39],但针对RA的确切疗效尚处于探索阶段。
3.7 IL-17与中枢神经系统疾病 刘博文等[40]试验发现,Th17细胞及其相关细胞因子(IL-17、IL-23 和IL-6)可能参与了多发性硬化病(multiple sclerosis,MS)的发生与进展。而解丽丽等[41]试验结果显示,MS组患者血清IL-17水平明显高于对照组,说明IL-17存在于MS的发病过程,可作为早期筛查MS的生物标识物及判断MS的活动性和预测临床进程的潜在生物标识物。
3.8 IL-17与妇科疾病
3.8.1 乳腺癌(breast cancer,BC) IL-17A促进肿瘤血管生成,促进BC的发生、发展[42]。伦俊杰等[43]研究显示:IL-17A的表达在BC细胞中明显高于癌旁正常组织,有淋巴结转移的明显高于无淋巴结转移患者,Ⅰ期+Ⅱ期患者阳性率明显高于Ⅲ期+Ⅳ期患者,IL-17A、VEGF在BC中的表达显著高于癌旁正常组织且IL-17A与VEGF、微血管密度表达均呈正相关。因此,IL-17 A 可能通过促进VEGF表达促进血管生存,最终促进肿瘤进展。
3.8.2 宫颈癌(cervical cancer) 高俊等[44]研究发现:血清IL-17A高表达的宫颈癌患者生存时间明显缩短;患者年龄越大,IL-17A表达越高;从CIN(宫颈上皮内瘤变)到宫颈癌的演变过程中,IL-17A的表达是增高的。这提示IL-17A可能作为早期预测子宫颈病变的生物标识物。
3.8.3 卵巢癌(ovarian cancer) Kryczek等[45]对205例卵巢癌患者的回顾性分析发现卵巢癌患者腹水IL-17表达水平与预后存在相关性。熊雯等[46]发现IL-17在诊断上皮性卵巢癌(EOC)的敏感性、特异度以及与病理结果一致性等方面与CA125比较接近。
3.8.4 子宫内膜异位症(endometriosis,EMS) 辛小燕等[47]发现:IL-17通过刺激间质细胞增生并诱导IL-8的分泌而参与诱导EMS形成、发展;IL-17通过刺激血管内皮细胞迁移和血管索形成,并上调多种血管形成因子来诱导EMS血管的形成[48];IL-17参与EMS早期形成的免疫应答;IL-17参与EMS中免疫失衡。
3.9 皮肤疾病
3.9.1 慢性荨麻疹(chronic urticaria,CU) CU的中心环节是肥大细胞活化脱颗粒,释放组胺、合成细胞因子及炎性介质等引起血管扩张及血管通透性增加,导致真皮水肿。张飞娟等[49]、宁静等[50]发现IL-17在CU患者血清中的表达较健康对照组明显升高, 且与病情严重程度呈正相关,故推测IL-17参与了CU的发生。
3.9.2 玫瑰糠疹(pityriasis rosea,PR) 周琼艳等[51]研究发现PR患者外周血Th17细胞相关因子IL-17急性期及恢复期均明显高于正常对照组;同时发现,急性期患者IL-17的表达亦高于恢复期患者,由此推测Th17细胞介导的细胞免疫可能在PR的发病、病程发展及皮损的产生等方面起重要作用。
综上所述,IL-17与人体各系统临床常见病及多发病的免疫紊乱的发生、发展有关,但其参与临床疾病的作用机理以及应用于临床治疗的前景,还有待于进一步的探讨,相信未来深入地研究IL-17对临床疾病的诊治将会提供新靶点及途径。
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通信作者:季榕,jirong@sina.cn
【中图分类号】R593
【文献标识码】A
DOI:10.11851/j.issn.1673-1557.2017.04.002
优先数字出版地址:http://kns.cnki.net/kcms/detail/51.1688.R.20170720.0945.050.html
(收稿日期:2016-08-23)