IL-17在肺纖維化中的作用研究進展

武 琦，周 瑤，馮凡超，金譯涵，王志超，周賢梅

（徐州醫(yī)科大學：1生理學教研室，2病理生理學教研室，江蘇 徐州221000；3南京中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院，江蘇南京210029）

0 引言

肺纖維化是一種以慢性彌漫性肺間質纖維增生和限制性通氣功能障礙為基本特點的肺間質性疾病，其主要病理特點為成纖維細胞大量增殖和細胞外基質的堆積，進而引起彌漫性肺泡炎，導致肺泡的單位發(fā)生結構紊亂，從而影響肺功能［1］。目前對于肺纖維化發(fā)病機制的研究一直是國內外醫(yī)學界的研究熱點和難點，以往的研究多集中于成纖維細胞增殖、分化、活化和膠原的分泌等方面，學者們也普遍認為肺部的炎癥反應在肺纖維化的發(fā)生發(fā)展中的作用有限，然而，近年來的研究［2-4］發(fā)現，白細胞介素（interleukin， IL）、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor， TNF）、前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）等在肺纖維化的進展中起著關鍵作用。其中，IL-17不但可通過介導絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases， MAPK）、糖原合成酶 3β（glycogen synthase kinase-3β， GSK3β）、核轉錄因子（nuclear factor κB，NF-κB）等相關信號通路調控氧化應激、凋亡、自噬等相關生物學效應，同時可與其他相關細胞因子協同發(fā)揮作用，共同促進肺纖維化的進展。本文就IL-17在肺纖維化中的作用作一綜述。

1 IL-17及其生物學效應

IL-17作為一種分泌性蛋白，由150～180個氨基酸組成。目前所知的IL-17家族有IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E和IL-17F這6個成員，而其作用受體包括 IL-17RA、IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD 和IL-17RE［5］。其中IL-17A是IL-17家族中具有代表性的成員，在通常情況下，IL-17即是指IL-17A。IL-17A與IL-17F在結構上比較相近，IL-17B、C、D、E則與IL-17A之間的同源性很低。IL-17的家族成員必須形成同源或者異源二聚體才能發(fā)揮生物學效應［6］。

IL-17必須與其細胞膜上的IL-17R受體結合才能發(fā)揮作用，IL-17R是一種單次跨膜蛋白，多在上皮細胞、星狀細胞、成纖維細胞和造血細胞中表達，而在造血組織中的表達水平最高［7］。IL-17的效應細胞主要有表皮細胞、內皮細胞、成纖維細胞，此外巨噬細胞、樹突狀細胞、淋巴細胞等對 IL-17也有一定的反應。目前，研究［8］表明，IL-17可直接參與多種炎癥性疾病和自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展，同時，IL-17作為一種多功能的細胞因子，同時具備強大的募集各種炎性細胞和粒細胞的功能，如可使單核巨噬細胞、淋巴細胞等細胞聚集，并能促進釋放TNF-α、IL-6等多種炎性細胞因子。

2 IL-17與肺纖維化的關系

有學者［9］首先在囊性纖維化患者氣道中檢測到IL-17存在，而在患者的痰液中IL-17濃度增加更為顯著，同時IL-17水平與患者病變的嚴重程度呈正相關，而當給予相關治療后發(fā)現 IL-17水平則有所下降，提示IL-17可能參與了肺纖維化的進展。Wilson等［10］通過建立不同的肺纖維化體內模型，發(fā)現IL-17可能聯合了TGF-β1共同促進膠原蛋白的合成和分泌，加快肺纖維化的發(fā)生發(fā)展。Lo等［11］用二氧化硅建立肺纖維化模型，發(fā)現IL-17的上調水平與肺纖維化的病變程度密切，進一步通過給予基因敲除小鼠（IL-17R-／-）中和 IL-17 的抗體，發(fā)現當 IL-17R 基因被敲除后，給予IL-17的中和抗體，并沒有使二氧化硅誘導的慢性炎癥程度減弱，同時TGF-β1的表達水平也沒有明顯降低，提示IL-17及其受體IL-17R可能參與二氧化硅誘導的肺纖維化。另有學者［12］通過提取原代小鼠肺成纖維細胞，給予IL-17干預后發(fā)現，肌成纖維細胞的標志性蛋白α-SMA明顯增加，表明IL-17能夠促進肺成纖維細胞向肌成纖維細胞轉化。以上研究均提示 IL-17可能參與了肺纖維化的發(fā)展過程，IL-17水平在一定程度上可反映出肺纖維化的病變程度。

3 IL-17參與肺纖維化的作用機制

3.1 MAPK信號通路MAPK信號通路是一類重要的生長信號調節(jié)蛋白，在胞質和胞核信號傳遞中起著樞紐作用，在細胞的增殖、分化、免疫應答等相關的生理過程中具有重要的調節(jié)作用。研究［13］表明，哺乳動物的MAPK家族主要包括三大類，即p38、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinases，JNK）和細胞外信號調節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinases，ERK）。MAPK信號通路的激活是通過三級激酶級聯反應完成的，即MAPKKK→MAPKK→MAPK，而不同的刺激能夠激活MAPK家族中不同信號通路，從而介導相應的生物學效應。研究［14］表明MAPK信號通路受多種炎癥因子的調節(jié)，其中IL-17在其中發(fā)揮著重要的作用。

近年有報道［15］表明，IL-17通過調控p38信號通路參與肺纖維化發(fā)生發(fā)展的過程。有學者［16］研究發(fā)現，博來霉素誘導的肺纖維化小鼠肺泡灌洗液中IL-17的水平明顯升高，同時p38蛋白的磷酸化水平顯著上調，而當toll樣受體被阻斷后，使得分泌IL-17的TH17被抑制，p38蛋白的磷酸化水平明顯下調，同時肺纖維化程度得到明顯緩解，這表明，IL-17可能是通過誘導p38蛋白的磷酸化促進肺纖維化進展。此外，另有研究［17］證實，p38在被IL-17等炎性細胞因子激活的同時又可促進包括IL-17、TNF-α、IL-6在內的多種炎性細胞因子的分泌，從而形成惡性循環(huán)，共同導致級聯“炎癥瀑布”反應的發(fā)生。Meng等［18］的報道顯示，p38磷酸化后刺激炎癥因子的生成可能與其促進NFκB的活化并轉位入核有關。

ERK是目前研究最多的一條MAPK信號通路，是一種絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶，主要有 ERK1／ERK2兩個亞型，與細胞增殖、分化等有密切關系［19］。研究［20］表明，ERK的磷酸化水平與多種致纖維化因子有關，如 TGF-β、基質金屬蛋白酶、IL-6、IL-17等。有學者［16］研究發(fā)現，ERK的磷酸化水平、IL-17的表達含量都與肺纖維化嚴重程度呈正相關，而當IL-17被抑制后，ERK磷酸化水平也同時明顯減弱，表明ERK信號通路在肺纖維化的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，而ERK的磷酸化水平可能受IL-17的調節(jié)。

JNK信號通路在MAPK信號通路中的作用可能與細胞凋亡有關。有研究［21］表明，在特發(fā)性肺纖維化中JNK的磷酸化可誘導肺泡上皮細胞的凋亡，JNK活化后可激活半胱天冬酶-9（caspase-9）結合，最終引起caspase-3級聯反應的發(fā)生，誘導凋亡的發(fā)生。有研究［22］通過用IL-17刺激人肺泡上皮細胞A549后發(fā)現，JNK的磷酸化水平明顯升高的同時A549的凋亡數顯著增加，提示IL-17可能通過激活JNK誘導肺泡上皮細胞的凋亡。另有學者［23］首先通過體外研究發(fā)現，當向小鼠氣管上皮細胞中加入IL-17后，JNK的磷酸化水平顯著增加，同時炎癥反應明顯增強，而進一步的體內實驗發(fā)現，當把C57BL／6小鼠的JNK基因敲除后，再給予IL-17干預，發(fā)現IL-17介導的炎癥反應與正常小鼠相比并無明顯的區(qū)別，提示IL-17在肺纖維化中發(fā)揮作用可能需要JNK的參與。

3.2 GSK3β信號通路GSK3β是一種絲氨酸蘇氨酸激酶，可參與細胞的生長和能量代謝等生物學功能，目前對于GSK3β在肺纖維化中的研究多與其介導蛋白降解有關［24］。 有研究［25］表明，當向人肺泡上皮細胞給予IL-17刺激后，能夠通過激活PI3K使GSK3β磷酸化失活，從而抑制GSK3β活性，加快肺纖維化進展。另有學者［26］發(fā)現IL-17對GSK3β的調節(jié)作用可能與自噬相關蛋白Bcl-2有關，IL-17可以激活PI3K使GSK3β磷酸化失活，使Bcl-2的磷酸化及泛素化降解被抑制，而Bcl-2被抑制后，可以促進Bcl-2與Becline-1結合，抑制自噬的活化，進一步體內研究發(fā)現，當給予博來霉素誘導的肺纖維化小鼠GSK3β的抑制劑SB213167后，可明顯抑制Bcl-2與Becline-1結合，在激活自噬的同時，促進膠原基質降解，緩解肺纖維化程度。以上研究表明GSK3β在肺纖維化的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著至關重要的作用，而GSK3β的表達可能受IL-17的調節(jié)。

3.3 NF-κB信號通路NF-κB是調控炎癥反應的重要轉錄調節(jié)因子。正常情況下，NF-κB與抑制性蛋白IκB結合形成復合體存在于胞質中，而當受到各種刺激后，細胞外的刺激信號傳入細胞后，可能激活IκB，使IκB磷酸化，進而促進其與NF-κB的解離，而游離的NF-κB則可迅速進入細胞核，與靶基因啟動子的相關區(qū)域特異性結合，從而激活靶基因促進相關蛋白的轉錄［27］。 有學者［28］通過體外研究發(fā)現，當給予肺泡上皮細胞和肺成纖維細胞IL-17刺激后，TNF-α、IL-6等炎癥因子的釋放明顯升高，進一步研究發(fā)現TNF-α、IL-6等炎癥因子的升高可能與 IL-17激活NF-κB信號通路有關。劉理靜等［29］通過體內實驗研究發(fā)現，博來霉素誘導的肺纖維化大鼠肺組織中NF-κB表達明顯升高，而當給予尾靜脈注射IL-17中和抗體后，在減輕肺纖維化程度的同時，NF-κB表達水平顯著降低。以上研究提示IL-17促進肺纖維化的作用可能與激活NF-κB信號通路有關。

3.4 其他細胞因子的協同作用現已證實，細胞因子在肺纖維化中的作用并不是單一的，而是由多種細胞因子協同作用形成細胞因子網，共同參與了肺纖維化的發(fā)生發(fā)展［30］。隨著研究的深入，IL-17在細胞因子網絡中的作用越來越明確。為了探明IL-17的產生機制，學者們對Th17細胞的調節(jié)和分化展開了大量深入的研究，現已明確TGF-β1與IL-21或者IL-6的協同作用是誘導Th17細胞分化并產生IL-17的關鍵，而IL-23在增強Th17細胞的效應功能，促進IL-17的分泌等方面同樣發(fā)揮著重要作用［31］。同時IL-17的產生同樣能夠刺激成纖維細胞、內皮細胞、上皮細胞等分泌多種細胞因子，共同促進肺纖維化的形成。Fossiez等［32］研究發(fā)現，IL-17 能通過激活 NF-κB 信號通路促進肺成纖維細胞分泌 IL-6、G-CSF和IL-8分泌。此外，Hata等［33］也同樣觀察到給予IL-17刺激后，肺成纖維細胞分泌的IL-6、IL-11、IL-8等促進肺成纖維細胞增殖的細胞因子明顯增加。這些研究均表明IL-17通過與多種細胞因子協同作用共同參與了肺纖維化發(fā)病過程。

綜上所述，目前雖然對IL-17在肺纖維化中的作用機制進行了大量深入研究，但仍不十分全面，多數環(huán)節(jié)仍屬推測，同時IL-17與其他細胞因子之間相互作用機制需要進一步的深入研究。充分認識IL-17參與肺纖維化的機制可能會為肺纖維化的治療提供新的思路。