白介素25及其相關(guān)因子在肝纖維化中的作用

吳劍平，肖海英，鄭雪蓮，汪安江*

(南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院 1.消化內(nèi)科; 2.藥劑科， 江西 南昌 330006)

肝纖維化(liver fibrosis)是慢性肝病患者發(fā)展為肝硬化的必經(jīng)階段。患者一旦發(fā)展為肝硬化，將會出現(xiàn)腹水、消化道出血或肝癌等并發(fā)癥，病死率明顯上升。如何抑制肝纖維化是改善慢性肝病患者預(yù)后的關(guān)鍵。近年來，IL-17及其家族成員在肝纖維化中的作用成為研究熱點(diǎn)。

白介素25(IL-25)是IL-17家族的成員之一。最早發(fā)現(xiàn)的IL-25是由活化的Th2細(xì)胞產(chǎn)生的，在胃腸道、肺部和睪丸中含量較高。IL-25在哮喘和特應(yīng)性皮炎等過敏性炎性反應(yīng)的初始階段中起關(guān)鍵作用，還參與慢性鼻竇炎的病理過程[1-2]，并且對宿主防御寄生蟲感染有著至關(guān)重要的作用。最近IL-25及其相關(guān)因素與肝纖維化的關(guān)系也成為研究熱點(diǎn)。本文就IL-25及其相關(guān)因素與肝纖維化的關(guān)系做一綜述。

1 IL-25與肝纖維化

在動物實(shí)驗(yàn)中，白介素17受體A(interleukin 17receptor A，IL-17RA)基因敲除小鼠肝纖維化程度比野生型小鼠減輕，其肝內(nèi)的α-平滑肌肌動蛋白(alpha-smooth muscle actin，α-SMA)減少，纖維化相關(guān)基因包括轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor β，TGFβ)和膠原-1(collagen-Ⅰ，Col-Ⅰ)表達(dá)下降，同時(shí)伴有IL-25水平的降低[3]，該結(jié)果提示肝內(nèi)IL-25水平和肝纖維化程度呈正相關(guān)。在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，用IL-25刺激人肝星狀細(xì)胞系LX-2細(xì)胞24h后，細(xì)胞內(nèi)α-SMA 和Col-I水平顯著上調(diào)；用核轉(zhuǎn)錄因子κB (nuclear factor-kappa B，NF-κB)抑制劑BAY 11-7083預(yù)處理LX-2細(xì)胞后再與IL-25進(jìn)行共培養(yǎng)，α-SMA和Col-I則沒有上述變化[4]。提示IL-25依賴NF-κB通路活化LX-2細(xì)胞，從而促進(jìn)肝纖維化。為了進(jìn)一步探究IL-25在血吸蟲肝纖維化中的作用，有學(xué)者將野生型小鼠和IL-25-/-小鼠暴露于曼氏血吸蟲尾蚴中，感染12周后發(fā)現(xiàn)IL-25-/-小鼠與野生型小鼠的肝纖維化程度無明顯差別。但是在Th2炎性反應(yīng)的起始和持續(xù)階段同時(shí)阻斷胸腺基質(zhì)淋巴生成素(thymic stromal lymphopoietin,，TSLP)，IL-25和IL-33這3種細(xì)胞因子使小鼠肝臟中的炎性反應(yīng)和纖維化顯著減輕[5]。由此可見，雖然體外實(shí)驗(yàn)中IL-25可以直接活化肝星狀細(xì)胞從而可能促肝纖維化，但體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中IL-25促肝纖維化的作用可能需要和其他細(xì)胞因子共同作用完成。

2 IL-25相關(guān)細(xì)胞因子與肝纖維化

2.1 IL-25下游細(xì)胞因子與肝纖維化

IL-4和IL-13是IL-25的下游細(xì)胞因子,并且IL-25主要是通過信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子6(signal transducers and activators of transcription 6，STAT6)通路上調(diào)IL-4和IL-13的表達(dá)[6]。IL-25的下游細(xì)胞因子IL-4和IL-13都是促肝纖維化的細(xì)胞因子，其機(jī)制之一就是IL-4或IL-13與M2型巨噬細(xì)胞表面的白介素4受體通道蛋白α(interleukin 4 receptor alpha，IL-4Rα)IL-4Rα/白介素13受體通道蛋白α1(interleukin 13 receptor alpha 1，IL-13Rα1)受體復(fù)合物結(jié)合觸發(fā)STAT6的磷酸化，從而促進(jìn)促纖維化分子表達(dá)[7]。

使用骨髓來源的CD11b+CD14+單核細(xì)胞治療肝纖維化小鼠模型會使纖維化減輕，該作用可能與小鼠體內(nèi)的IL-13減少有關(guān)[8]。可見IL-13體內(nèi)水平和肝纖維化程度呈正相關(guān)。為了探究IL-13促進(jìn)肝纖維化的具體機(jī)制，有學(xué)者使用Il4raflox/floxPDGFRBWT/cre(PDGFRB-cre+)轉(zhuǎn)基因小鼠模型阻斷肝星狀細(xì)胞的IL-13信號傳導(dǎo)。向野生型小鼠和PDGFRB -cre+小鼠注射過度表達(dá)IL-13的質(zhì)粒后，PDGFRB -cre+小鼠纖維化程度明顯小于野生型小鼠；并且PDGFRB-cre+小鼠中Th2型細(xì)胞因子較野生型小鼠增多，這可能是由于PDGFRB+成纖維細(xì)胞表達(dá)IL-13Rα2的減少所致[9]，提示IL-13-(PDGFRB+)成纖維細(xì)胞信號傳導(dǎo)途徑是Th2型細(xì)胞因子介導(dǎo)的肝纖維化所必需的。過去一直認(rèn)為非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)的進(jìn)展與慢性低水平的Th1型炎性反應(yīng)相關(guān)聯(lián)，然而Th2型細(xì)胞因子IL-13也會加重NAFLD相關(guān)的肝纖維化，在高脂飲食(high fat diet，HFD)誘導(dǎo)的非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)小鼠模型中，肝內(nèi)干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)基因敲除的小鼠迅速進(jìn)展到NASH，并且其肝纖維化相關(guān)基因(col3a1和col6a1)表達(dá)明顯增加。使用TGF-β單克隆抗體阻斷TGF-β信號傳導(dǎo)的NAFLD小鼠，其肝組織的COL3A1前體蛋白mRNA水平降低，但CLL6A1前體蛋白沒有明顯變化[10]，且已經(jīng)證實(shí)CLL6A1前體蛋白是IL-13依賴性組織纖維化的標(biāo)記，并且同時(shí)抑制TGF-β和IL-13信號傳導(dǎo)比單獨(dú)抑制TGF-β信號傳導(dǎo)能更明顯減弱NAFLD相關(guān)的肝纖維化[10]。提示IFN-g基因敲除小鼠的肝纖維化相關(guān)基因表達(dá)的增加是通過TGF-β和IL-13信號通路起作用的，IL-13和TGF-β對NAFLD進(jìn)展為肝纖維化階段起協(xié)同作用。IL-4與IL-4Rα結(jié)合后會誘導(dǎo)STAT6磷酸化，從而增加膠原生成，促進(jìn)肝纖維化[11]。敲除慢性血吸蟲感染誘導(dǎo)的肝纖維化小鼠模型體內(nèi)的IL-4Rα基因可以改善小鼠肝纖維化[12]，也從側(cè)面證實(shí)IL-4的促肝纖維化作用。在體外實(shí)驗(yàn)中IL4和IL-13可以上調(diào)人外周血管來源的原代巨噬細(xì)胞miR-142-5p表達(dá)，但抑制miR-130a-3p的表達(dá)。IL-4和IL-13活化的人原代巨噬細(xì)胞可以促進(jìn)人原代纖維母細(xì)胞α-SMA和成纖維細(xì)胞活化蛋白(fibroblast activation protein，F(xiàn)AP)的表達(dá)，在miR-142-5p反義寡核苷酸(ASO)和miR-130a-3p模擬物傳導(dǎo)的人原代巨噬細(xì)胞中該作用會被抑制。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，向四氯化碳誘導(dǎo)的肝纖維化小鼠的靜脈中注射鎖核酸修飾的miR-142-5pASO和miR-130a-3p模擬物會抑制小鼠肝纖維化[13]，提示IL-4和IL-13在巨噬細(xì)胞中可以上調(diào)miR-142-5p但抑制miR-130a-3p的表達(dá)，從而起到促肝纖維化作用。可見IL-25的下游細(xì)胞因子IL-4和IL-13可以通過多種途徑產(chǎn)生促進(jìn)肝纖維化的作用。

2.2 IL-25同族細(xì)胞因子IL-17與肝纖維化

IL-17也是一種促肝纖維化細(xì)胞因子。日本血吸蟲感染的IL-17RA基因敲除小鼠肝纖維化程度比野生型小鼠減輕，其肝內(nèi)的α-SMA減少，纖維化相關(guān)基因包括TGFβ1和Col-Ⅰ表達(dá)下降[3]。使用Kleiner評分對40例酒精性肝炎(alcoholic hepatitis，AH)和36例非AH的酒精性肝病(alcoholic liver disease，ALD)活檢標(biāo)本進(jìn)行肝纖維化評分，在AH標(biāo)本中，與F2和F3期肝纖維化相比，F(xiàn)4期肝纖維化有更多的IL-17+細(xì)胞浸潤。在非AH的ALD肝臟標(biāo)本中，IL-17+細(xì)胞浸潤程度與纖維化程度正相關(guān)。在ALD的人體標(biāo)本中，IL-17R主要是在肝臟纖維間隔中的HSC表面表達(dá)，但是在體外實(shí)驗(yàn)中IL-17不直接影響HSC的促纖維化基因表達(dá)[14]。這表明IL-17可能通過在肝臟炎性反應(yīng)區(qū)域募集細(xì)胞這種間接的方式調(diào)節(jié)ALD纖維化進(jìn)展。

3 IL-25相關(guān)細(xì)胞與肝纖維化

3.1 M2型巨噬細(xì)胞

IL-25可以通過STAT6誘導(dǎo)M2型巨噬細(xì)胞極化[6]，其下游細(xì)胞因子IL-13和IL-4也可以誘導(dǎo)M2型巨噬細(xì)胞極化[15-16]。M2型巨噬細(xì)胞主要起抗炎、促進(jìn)組織修復(fù)/重塑的作用[17]。

M2型巨噬細(xì)胞和肝纖維化的關(guān)系也是最近研究的熱點(diǎn)。肝臟來源的血漿蛋白-富含組氨酸糖蛋白(histidine-rich glycoprotein，HRG)在小鼠腫瘤模型中可以介導(dǎo)M2型巨噬細(xì)胞到M1型巨噬細(xì)胞的轉(zhuǎn)變，Hrg敲除小鼠體內(nèi)的肝巨噬細(xì)胞數(shù)量會減少并且優(yōu)先極化為M2亞型，使用高脂飲食和四氯化碳喂養(yǎng)Hrg敲除小鼠后，其肝臟損傷和纖維化程度較野生型小鼠更輕[18]，提示敲除小鼠Hrg導(dǎo)致其肝纖維化減弱的這種效應(yīng)與M2型巨噬細(xì)胞極化有關(guān)。此外NOTCH信號通路的抑制劑avagacestat能明顯減弱小鼠的纖維化并且伴隨著其體內(nèi)M2型巨噬細(xì)胞的上調(diào)[19]。可見M2型巨噬細(xì)胞對肝纖維化是起抑制作用的，而IL-25可以促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞極化，IL-25或許能通過促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞極化從而抑制肝纖維化。

3.2 LY-6Clo單核細(xì)胞來源的巨噬細(xì)胞

LY-6Clo單核細(xì)胞來源的巨噬細(xì)胞(LY-6Cloinfiltrating macrophages，LY-6CloIMs)是M1、M2型巨噬細(xì)胞分型外的另一種巨噬細(xì)胞表型[20]。來源于骨髓的LY6Chi單核細(xì)胞會離開外周血管進(jìn)入組織轉(zhuǎn)化為LY-6Clo單核細(xì)胞[21]。在四氯化碳和乙醇誘導(dǎo)的肝纖維化小鼠模型中，LY6ChiIMs會被招募到肝組織進(jìn)而分化為LY6CloIMs[17,20]。

LY-6CloIMs高表達(dá)M2型巨噬細(xì)胞表面標(biāo)志物ARG1和CHI3L3，并且和M2型巨噬細(xì)胞一樣具有抗肝纖維化作用。LY-6CloIMs在纖維化瘢痕愈合期大量增加，在肝組織中大量表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)降解的基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)和基質(zhì)金屬蛋白酶-13(matrix metalloproteinase-13，MMP-13)基因；在CD11B啟動子-白喉毒素受體(CD11B promoter - diphtheria toxin receptor，CD11BDTR)轉(zhuǎn)基因的小鼠肝纖維化瘢痕愈合期注射白喉毒素，小鼠肝臟組的LY-6Chi單核細(xì)胞明顯減少，而LY-6CloIMs無明顯變化，肝組織維持在持續(xù)肝纖維化期而沒有達(dá)到瘢痕愈合期。與對照組相比，肝組織α-SMA未檢測到差異，表明LY-6CloIMs能抑制肝纖維化，并且是通過促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)降解而不是抑制肝成纖維細(xì)胞活化從而抑制肝纖維化[20]。將骨髓來源的巨噬細(xì)胞(bone marrow-derived monocytes，BMDMs)M0BMDMs、M1BMDMs和M2BMDMs通過小鼠尾靜脈注射入肝纖維化小鼠體內(nèi)，M1BMDM組比M0BMDMs、M2BMDMs和PBS組能明顯緩解小鼠的肝纖維化，其內(nèi)在的機(jī)制是M1BMDM招募LY-6CloIMs，從而上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-2、MMP-9和MMP-13的表達(dá)，促進(jìn)膠原分解，抑制肝纖維化[15]。LY-6CloIMs還高表達(dá)白介素1受體2(interleukin 1 receptor 2，IL-1R2)、肝細(xì)胞生長因子(hepatocyte growth factor，HGF)、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、基質(zhì)降解基因MMP-9，MMP-12、吞噬作用相關(guān)基因甘露醇受體C1(mannose receptor C1，MRC1)和M2型巨噬細(xì)胞表面標(biāo)志物(CHI3L3，ARG1)[17],提示LY-6CloIMs還可能具備類似M2型巨噬細(xì)胞一樣的抗炎和促進(jìn)組織修復(fù)/重塑的作用。由于在體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)中，IL-25均可以上調(diào)M2型巨噬細(xì)胞表面標(biāo)志物(CHI3L3，ARG1)的表達(dá)[6,22]。或許IL-25也可以誘導(dǎo)LY-6CloIMs的分化從而抑制肝纖維化。

4 展望

綜上所述，IL-25及其相關(guān)細(xì)胞和因子和肝纖維化密切相關(guān)。雖然IL-25在體外實(shí)驗(yàn)中可以激活肝星狀細(xì)胞從而促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生發(fā)展，但在動物實(shí)驗(yàn)中單獨(dú)阻斷IL-25基因并沒有明顯變化。IL25的相關(guān)細(xì)胞因子IL4/IL-13/IL-17以及相關(guān)的M2型巨噬細(xì)胞/LY6CloIMs均和肝纖維化相關(guān)，但I(xiàn)L-25是否能直接通過下游細(xì)胞因子和相關(guān)的細(xì)胞影響肝纖維化仍不甚清楚。隨著對IL-25及其相關(guān)因子在肝纖維化發(fā)生發(fā)展中作用的研究深入，這些研究結(jié)果將為肝纖維化發(fā)病機(jī)制及靶向治療提供新的理論依據(jù)與思路。