IL-23/IL-17軸在強直性脊柱炎發病中的作用及治療意義研究進展

陳超，李建軍

IL-23/IL-17軸在強直性脊柱炎發病中的作用及治療意義研究進展

陳超1，李建軍2

強直性脊柱炎（AS）發病機制至今不明，治療效果不佳。白細胞介素（IL）-23/IL-17軸是近幾年受到高度重視的重要免疫通路。本文對IL-23/IL-17軸在AS發病遺傳學和免疫學中的作用進行論述，并介紹了抗IL-23和抗IL-17抗體用于治療AS的新進展。IL-23/IL-17軸在AS發病和治療中的重要作用提示其可能成為一個有效的新治療靶點。

脊柱炎,強直性；白細胞介素23；白細胞介素17；免疫療法；綜述；IL-23/IL-17軸

強直性脊柱炎（AS）致殘率較高，發病年齡輕，進展迅速，晚期多形成脊柱和（或）髖、膝關節強直畸形，嚴重影響患者生活，而矯形手術難度大、風險高。AS治療的重點在于早期行藥物治療，控制疼痛，延緩或終止病情進展，但目前臨床尚無能達此要求的藥物［1］。柳氮磺胺吡啶等傳統藥物起效慢、療程長、不良反應多、依從性差，且不能很好地抑制疼痛，而腫瘤壞死因子（TNF）-α拮抗劑雖起效較快，但存在藥效不足或病因針對性不強等缺點。白細胞介素（IL）-23/IL-17軸是近幾年逐漸受到重視的重要免疫通路，在遺傳學和免疫學方面均與AS有密切的關聯，可能成為一個有效的新治療靶點，本文對此作一綜述。

1 IL-23/IL-17軸

IL-23/IL-17軸主要包括IL-23、IL-23受體（IL-23R）、信號傳導子及轉錄激活子（STAT3）、蛋白酪氨酸激酶（JAK2）和IL-17等。IL-23/IL-17軸作用通路為:由樹突狀細胞、巨噬細胞和其他抗原提呈細胞分泌IL-23，IL-23與表達IL-23R的細胞特異性結合后，激活JAK2，磷酸化IL-23R的非連續位點，繼而形成STAT3的停泊位點；隨后STAT3被JAK2磷酸化，具備了二聚作用和轉移至Th17細胞核的能力；在細胞核中，STAT3將上調維甲酸相關孤兒受體C（RORC），后者是重要的Th17細胞特異性轉錄調節因子，可促進IL-17的生成［2］。

2 IL-23/IL-17軸與AS發病的遺傳學關聯

Burton等［3］進行的全基因組關聯研究（GWAS）顯示，IL-23R基因多態性與AS易感性相關性很強。另有多項研究顯示，白種人后裔人群均存在這一相關性［4-5］。但有研究顯示，我國人群兩者不存在這一關聯性［6］。有針對東亞人群（中國、日本、韓國）進行的薈萃分析結果證實，與歐美人群的研究結果相反，IL-23R多態性與東亞人群AS易感性并無關聯［7］。不過，該通路中另2個關鍵因子STAT3和（或）JAK2的基因變異與我國漢族人群AS發病相關［8-9］。這說明在基因層面上，由于遺傳背景不同，不同種族人群之間AS的發病機制可能有所差異，但IL-23/IL-17軸在AS發病中起重要作用基本是共通的。

3 IL-23/IL-17軸在AS免疫學發病機制中的作用

3.1 IL-17的炎癥破壞效應AS的早期病理特征是骶髂關節和肌腱、韌帶的骨附著點處呈急性或慢性炎癥，后期則進展為椎間盤炎和椎小關節炎；且AS患者均存在骨密度下降的現象。研究顯示，AS患者外周血和椎小關節中Th17細胞數量及IL-17濃度均較健康者顯著升高［10］。另有研究顯示，IL-17在AS軟骨下骨炎發病中起重要作用［11］。IL-17能激活巨噬細胞、樹突狀細胞、內皮細胞、成纖維細胞、軟骨細胞以及成骨細胞等多種細胞，這些細胞將生成數量眾多的致炎破壞性因子。在骨組織中，IL-17誘導成骨細胞表達細胞核因子κb受體活化因子配體（RANKL），激活破骨細胞，從而誘發骨吸收，累積性地加劇骨丟失，直接或間接地導致骨質破壞［12-13］。有研究顯示，IL-17還能破壞關節軟骨［14］。

3.2 IL-23/IL-23R影響IL-17的生成的機制IL-17主要由Th17細胞生成。Th17細胞分化中關鍵的細胞因子有IL-1β、IL-6、轉化生長因子β（TGF-β）、IL-23、IL-21等。鼠類的Th17細胞是在IL-6和TGF-β存在的環境下，由幼稚的CD4（+）T細胞分化而來，然后在IL-21和IL-23的作用下快速成熟穩定［15］。實驗性自身免疫性腦脊髓炎（EAE）和膠原誘導性關節炎（CIA）的模型研究顯示，IL-23與Th17細胞的發育高度相關，缺乏IL-23的小鼠體內未生成IL-17的CD4（+）的T細胞［16］。早期的小鼠研究顯示，IL-23能誘發IL-17的表達，輔助已分化的Th17細胞擴增和存活［17］。后期研究顯示，IL-23R僅在激活的T細胞上表達，IL-23雖能上調Th17細胞的IL-17水平，但卻不能使幼稚的T細胞向Th17細胞分化［18］。IL-23是Th17細胞發揮效應的必需因素而非分化所必需［19］。

Zeng等［20］研究發現，在感染環境中的脂多糖作用下，AS患者體外分離的巨噬細胞IL-23生成水平顯著增高。目前，臨床關于IL-23/IL-23R信號和AS的發病機制的關系研究尚無定論。有學者對此作出假設，即AS患者體內IL-23水平的變化和（或）IL-23R信號的改變導致了IL-17的生成增加［21］。目前，Th17細胞尚能在缺乏TGF-β的環境下聯合應用IL-23和IL-6進行分化已達到臨床共識。ROR-γt是Th17分化的一個重要的調節因子。在小鼠中，ROR-γt無論在體外還是體內均是IL-17表達的充分及必要條件；在人類，ROR-γt的人類直向同源物RORC是由IL-23、IL-1β和IL-6誘導，而這些細胞因子本身也可誘導IL-17的產生［20］。

IL-23是一種異二聚體結構的致炎因子，是IL-12家族的成員，IL-23和IL-12以及它們的受體之間存在很多結構上的共享現象［22］。IL-23由p19和p40兩個亞基組成，其中的p40亞基與IL-12的p40亞基相同。IL-23和IL-12通過與各自的受體結合產生信號，它們的受體同樣共用一個亞基IL-12Rβ1。IL-23R是IL-12Rβ1和IL-23R的一個異二聚體，而IL-12R則包含IL-12Rβ1和獨特的IL-12Rβ2亞基。研究表明，IL-23和IL-1β能刺激IL-17的生成和表達［23］。

IL-23信號通路改變可導致AS患者IL-17應答增強。一方面，R381Q為IL-23R與AS相關的一個主要的保護性多態性，其能減弱AS對IL-23的應答，從而導致IL-17（+）的T細胞在帶有R381Q的健康者中數量減少［24-25］。另一方面，HLA–B27（+）的AS患者體內表達殺傷細胞免疫球蛋白樣受體3DL2（KIR-3DL2）的CD4（+）T細胞群增多，后者的集聚也是生成IL-17的重要一環［25］。

研究顯示，IL-23可以增加IL-23R在Th17細胞上的表達［26］。AS患者外周血IL-23R陽性者的T細胞比例亦增高，IL-23R表達增加，體內γ/δ T細胞分泌的IL-17增多，γ/δ T細胞對IL-23的病理性應激反應增強，因而該研究認為，AS患者IL-23R表達的增加同時伴隨著IL-17的生成增多［26］。

3.3 JAK2/STAT3的橋梁作用在Th17細胞的分化過程中，細胞因子的信號通過STAT3進行傳導，從而啟動種系特異性轉錄程序。STAT3對于Th17細胞的分化以及存活起重要的調節作用。JAK2則是STAT3磷酸化并轉移至細胞核的必需因子。因此，有研究認為，抑制JAK2將極大程度減少STAT3的磷酸化［27］。

STAT3可直接與IL-17A、IL-17F以及IL-21基因座結合并對各基因進行調控，從而調節ROR-γt和IL-23R的表達［28］。首先，IL-17A/F基因具有公認的STAT結合位點，STAT3能直接與這一啟動子結合。其次，IL-6、IL-21和IL-23均能夠激活Janus激酶家族并優先激活STAT3，而IL-6介導的IL-21的生成是依賴于STAT3的，STAT3能與IL-21啟動子結合。第三，STAT3在ROR-γt的表達中起重要作用，后者是Th17分化所需的一個關鍵的轉錄因子。雜合的STAT3基因變異能使功能性STAT3二聚體的利用率降低25%，相應地可使ROR-γt的表達減少4倍［29］。最后，IL-6、IL-21和IL-23能夠上調IL-23R的表達，而這也是STAT3依賴性的。

最近的一項研究顯示，STAT3的變異可對人Th17細胞的發育造成損害，STAT3缺如的T細胞在體外分化為Th17細胞的能力極大地受損；Th17細胞優先表達ROR-γt，而表達該轉錄因子的功能在缺乏STAT3的T細胞中同樣受損；相反地，逆轉錄病毒過度表達激活的STAT3將導致IL-17生成增加［30］。

4 IL-23/IL-17軸對于AS的治療意義

4.1 抗IL-23抗體目前有關抗IL-23抗體用于AS臨床治療方面的研究少見。有體外實驗表明，抗IL-23抗體能阻斷IL-23/IL-17軸，抑制IL-23介導的IL-17的產生［31］。Chen等［32］報道，抗IL-23抗體能抑制多種炎癥通路，改善EAE的癥

狀。特異性阻斷IL-23免疫通路能安全有效地治療包括系統性紅斑狼瘡（SLE）在內的多種自身免疫性炎癥疾病［33］。

由于IL-23與IL-12共享p40亞基，因此，以往針對IL-12p40的抗體也逐漸開始應用于IL-23相關疾病的治療研究中。注射抗p40抗體阻斷IL-23和IL-12的活性已被證明有效可行，IL-23受體拮抗劑在多種免疫性疾病的臨床應用階段或臨床前階段的研究已深入開展［34］。

Ustekinumab是近年來研究廣泛的一種抗IL-12的單克隆抗體，它通過與p40亞基結合，阻止IL-12與IL-12受體復合體的IL-12β1鏈結合，繼而達到中和IL-12的作用。通過與IL-23和IL-12共有的p40亞基結合，ustekinumab也能阻止IL-23與IL-23受體復合體的IL-12β1鏈的結合，從而發揮類似的中和IL-23生物活性的作用。研究顯示，ustekinumab以細胞因子∶抗體為2∶1的比例結合于IL-12/ 23 p40亞基上的1號結構域［34］。因此，筆者認為，ustekinum?ab這種既能與IL-12也能與IL-23的p40亞基結合的能力是其能同時中和IL-12和IL-23生物活性的基礎所在。

Ustekinumab的研發最初是用于治療銀屑病，但對其他免疫介導的炎癥性疾病也可能有效。Ustekinumab能阻斷IL-12/IL-23與它們的受體之間的相互作用，進而阻斷它們之間的信號傳導、分化和細胞因子的生成。研究表明，Th17通路失調與多種疾病［包括風濕類疾病［35］，如類風濕性關節炎、銀屑病關節炎（PsA）；胃腸疾病［36］，如克羅恩病（CD）、潰瘍性結腸炎等］之間均存在因果關聯［37］。2009年，Ustekinumab獲得美國食品藥品監督管理局（FDA）和歐洲藥品局（EMA）批準上市，用于治療非皮膚病損疾病如CD［38］。目前，有關ustekinumab治療AS的研究報道尚少見。除ustekinumab外，另一種作用于相同分子的生物制劑briakinumab（ABT-874）目前還處于治療銀屑病的申請批準階段［39］。

4.2 抗IL-17抗體抗IL-17抗體用于AS的治療已有相關研究。目前的抗IL-17抗體命名為secukinumab（AIN-457），是一種完全的人類IgG1單克隆抗體，能中和IL-17的效應。最近歐洲的一項研究顯示，經脊柱關節病國際學會評估表（ASAS）評估，secukinumab治療重度AS患者有效率可達61%，而安慰劑對照組僅為17%［39］。MRI顯示，secukinum?ab減輕脊柱炎癥的效果最早在第6周即可出現［40］。因此，IL-17抗體的應用研發前景值得期待。

綜上所述，IL-23/IL-17軸在AS發病和進展過程中的重要作用已基本確認，但作用機制仍不明，臨床治療意義仍在探討中。由于IL-23/IL-17軸包含若干因子，今后開發每種因子的拮抗劑是否能有效緩解病情，甚至幾種因子的拮抗劑組成的合成藥物是否可以明顯減輕AS的臨床癥狀尚有待研究深入。

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（2015-01-30收稿 2015-05-12修回）

（本文編輯 陸榮展）

Roles of IL-23/IL-17 axis in pathogenesis and treatment of ankylosing spondylitis

CHEN Chao1,LI Jianjun2
1 Department of Spine Surgery，Tianjin Hospital，Tianjin 300233，China；2 Beijing Bo Ai Hospital，China Rehabilitation Research Center

The treatments for ankylosing spondylitis（AS）are still not effective,which partially due to its unclear patho?genesis.Interleukin（IL）-23/IL-17 axis is a significant immunologic pathway which has attracted much attention in the past few years.This article reviewed the role of IL-23/IL-17 axis in genetic and immunological pathogenesis of AS,and intro?duced the recent progresses in treatments of AS using anti-IL-23 or anti-IL-17 antibody.The important role of IL-23/IL-17 axis in the pathogenesis and treatment of AS indicates its potential use as a new therapeutic target.

spondylitis,ankylosing；interleukin-23；interleukin-17；immunotherapy；review；IL-23/IL-17 axis

R593.23

A

10.11958/j.issn.0253-9896.2015.10.034

北京市博士后A類經費資助課題（2011ZZ-02）；中國康復研究中心科研基金面上課題（2011-24）

1天津，天津醫院脊柱外科（郵編300233）；2中國康復研究中心北京博愛醫院

陳超（1981），男，主治醫師，博士后，主要從事脊柱外科研究