Ⅰ型干擾素在系統性紅斑狼瘡發病中過度激活的機制

李夢迪，王吉波

(青島大學附屬醫院風濕免疫科，山東 青島266000)

系統性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)是一種以體內產生多種自身抗體為血清學特征、以多組織及多臟器受累為臨床特征的經典性自身免疫性疾病。在我國，SLE的患病率為(0.7～1)/10 000[1]，育齡期女性SLE發病率顯著高于男性，男女發病比例為1∶9[2]。SLE廣泛的臨床表現包括皮疹、神經精神癥狀、肌肉骨骼癥狀以及狼瘡性腎炎，這些可能由免疫復合物的大量沉積介導。SLE發病機制尚未完全明確，目前普遍認為免疫、遺傳、感染、環境、性激素等因素參與其中，免疫因素可能起較大作用，諸多細胞因子也可能參與其中。Ⅰ型干擾素(type Ⅰ interferon，Ⅰ-IFN)是一種能夠有效調控細胞分裂、免疫系統活化、抗病毒感染，并且能夠抑制腫瘤生長的重要的細胞因子，其化學本質為蛋白質。Niewold等[3]發現，SLE患者及其健康親屬的Ⅰ-IFN活性高于正常人，具有明顯的家族聚集性。有些應用重組人Ⅰ-IFN治療病毒性肝炎和血液系統惡性腫瘤的患者會發展為SLE[4]，當Ⅰ-IFN治療停止時，SLE相關癥狀通常會改善[5]。提示過度激活的Ⅰ-IFN可能在SLE發病過程中起重要作用。異常增多的Ⅰ-IFN通過調控免疫系統相關細胞的生存、活化及功能，促進SLE的發生、發展。隨著Ⅰ-IFN在SLE中作用機制的逐漸明朗以及許多針對Ⅰ-IFN靶向藥物的出現，為SLE治療增加了新選擇。現就Ⅰ-IFN在SLE發病中過度激活的機制予以綜述。

1 Ⅰ-IFN

Ⅰ -IFN主要包括IFN-α的13種亞型以及IFN-β、IFN-ε和IFN-ω等。IFN-α主要由漿細胞樣樹突狀細胞(plasmacytoid dendritic cell，pDC)產生，而IFN-β由多種類型細胞(如成纖維細胞、上皮細胞、樹突狀細胞、吞噬細胞和滑膜細胞)產生。Ⅰ -IFN與細胞表面的 Ⅰ -IFN受體(type Ⅰ interferon-α/β receptor，IFNAR)結合，導致多種基因活化表達，從而發揮抗病毒、抗菌及免疫調節等多種功能[6]。Ⅰ-IFN與IFNAR結合后涉及多種信號轉導途徑，目前比較清晰的是Janus激酶-信號轉導及轉錄激活因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)信號通路，活化的信號通路啟動了IFN刺激基因(interferon-stimulated gene，ISG)的轉錄[7]，ISG刺激下游的基因轉錄翻譯。ISG因子3復合物參與了大部分ISG的激活，該復合體長期以來被認為是Ⅰ-IFN激活的標志[8]。另外，Ⅰ-IFN還可以激活促分裂原活化的蛋白激酶信號通路以及磷脂酰肌醇-3-激酶等信號通路，從而發揮不同的細胞功能[9-10]。除了上述經典途徑外，還有一些ISG直接由病毒感染誘導生成，無Ⅰ-IFN直接參與[11]。Ⅰ-IFN誘導一系列生物效應，通過改變B細胞、T細胞和pDC等關鍵效應細胞的功能導致免疫失衡。

2 Ⅰ-IFN在SLE中過度激活的機制

Ⅰ-IFN與SLE發病關系密切，這種相關性主要表現為體內Ⅰ-IFN(主要為IFN-α和IFN-β)的過度激活，過度激活的Ⅰ-IFN通常使用IFN標記(存在或不存在ISG表達)及IFN評分(ISG表達水平)來表示其活性。Ⅰ-IFN系統過度激活原因可能包括Ⅰ-IFN誘導物的存在、促進Ⅰ-IFN產生的遺傳因素以及幾種產生Ⅰ-IFN的細胞類型的異常激活。

2.1Ⅰ-IFN誘導物的存在 SLE有多種Ⅰ-IFN誘導物刺激pDC和其他細胞產生Ⅰ-IFN。SLE患者IFN-α的產生主要由抗核抗體和核抗原免疫復合物(immune complex，IC)介導。IC通過細胞內吞轉運至細胞內，其中核酸部分結合Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)7或TLR9，然后，髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor 88，MyD88)-干擾素調節因子(interferon regulatory factor，IRF)7途徑被激活，最終Ⅰ-IFN的分泌通過核因子κB信號轉導途徑介導產生，這種Ⅰ-IFN誘導產生途徑已在體外得到證實[12]。目前已經明確了部分SLE患者Ⅰ-IFN誘導物。

2.1.1紫外線 紫外線是SLE患者皮膚和全身性炎癥較為典型的誘導物，能夠引起SLE患者皮膚光敏反應及更嚴重的全身表現。紫外線照射后SLE患者皮膚中Ⅰ-IFN的表達上調，Wolf等[13]證明了紫外線誘導狼瘡易感小鼠與野生型小鼠的差異免疫細胞激活，這種差異由狼瘡易感小鼠的Ⅰ-IFN上調所驅動。此外，紫外線暴露導致核抗原重新分布暴露于細胞表面，并觸發角質形成細胞的凋亡和繼發性壞死；核抗原也可以被自身抗體識別，并形成干擾性IC，誘導皮膚中的pDC產生Ⅰ-IFN[14]。紫外線還可以誘導活性氧類釋放，從而導致DNA鏈斷裂和DNA中嘧啶二聚體的形成，進一步促進核酸對IC形成的可用性，增加Ⅰ-IFN的產生[15]。繼而，Ⅰ-IFN通過各種炎癥細胞因子、趨化因子和黏附分子增加白細胞對皮膚的募集以及上調細胞毒蛋白的產生，從而誘導產生皮膚炎癥[16]。

2.1.2中性粒細胞胞外誘捕網(neutrophil extracellular trap，NET) NET的形成是一種細胞死亡途徑，中性粒細胞以網狀結構擠壓出核物質(如組蛋白、去濃縮染色質和細胞質蛋白)，NET可以捕獲入侵的病原體。NET在SLE疾病發生、發展過程中發揮著重要作用，這種作用與Ⅰ-IFN關系密切。SLE的DNA酶Ⅰ功能降低，使NET形成增多，NET以TLR9依賴性方式激活pDC，以產生高水平IFN-α[17]。Lande等[17]發現，SLE患者IC在激活pDC及導致Ⅰ-IFN的釋放過程中起重要作用，在這些IC中包含NET來源的抗菌肽(如LL-37抗菌肽)和人中性粒細胞多肽。SLE患者的中性粒細胞可以在自身抗體或外源性病原微生物的刺激下釋放NET，而NET可以強力激活pDC釋放IFN-α，IFN-α又可以反過來促進NET的大量形成，如此形成了一個自我增強的反饋環路[18]。

2.1.3感染 在SLE中，多種微生物與Ⅰ-IFN誘導關系密切，微生物RNA或DNA可被多個核酸傳感器識別并誘導Ⅰ-IFN的產生，例如，腸道微生物群可以激活IFN基因刺激蛋白通路并誘導Ⅰ-IFN的產生[19]。研究表明，革蘭陽性球菌可易位穿過腸道屏障并誘導輔助性T細胞17和濾泡型輔助性T細胞以及先天免疫途徑，包括pDC-IFN軸[20]。研究發現，用抗生素治療狼瘡易感小鼠可以抑制自身抗體的產生并改善病情；成人和兒童SLE患者的EB病毒血清陽性率顯著高于年齡匹配的對照組，潛在的機制包括EB病毒的RNA復合體通過TLR3誘導Ⅰ-IFN[21-22]。既往資料顯示，1/3～1/2的SLE患者病程中患有較嚴重的感染，而且感染是導致SLE患者死亡的最常見原因，占23%～50%[23]。盡管許多微生物感染與SLE病因有關，但尚未發現任何特定微生物引起該病，這可能是眾多微生物涉及促進SLE發展和復發的機制。

2.1.4轉座元件 轉座元件是可以改變基因組內位置的DNA序列，占人類基因組的46%， 人轉座元件占基因組的比例僅次于負鼠[24]。轉座元件是一種重要的刺激性自身核酸來源，轉座元件RNA可能具有獨特的結構特征，刺激細胞內在的RNA識別途徑，從而導致IFN上調；轉染表達轉座元件的質粒后，在細胞系中誘導了Ⅰ-IFN，支持了轉座元件RNA具有與IFN誘導有關的獨特結構特征的概念[25]。長散布核元件的主要成員L1屬于Ⅰ類轉座元件，在任何給定的個體中80～100個L1被認為具有活性[26]。在SLE腎炎患者的腎活檢中，觀察到L1的表達增加，且與Ⅰ-IFN的表達相關，L1通過TLR7由pDC產生IFN，也可由單核細胞通過細胞質內的視黃酸誘導基因蛋白Ⅰ觸發IFN的產生[27]。

2.2促進Ⅰ-IFN產生的遺傳因素 SLE的Ⅰ-IFN通路相關基因存在變異，SLE是高度可遺傳的疾病，而且可能由不同基因座的協同作用產生。全基因組關聯研究已經鑒定出超過50個SLE相關基因位點，其中大多數影響早期SLE病因學中涉及的途徑，包括IC加工、TLR信號轉導和Ⅰ-IFN產生及應答，這些基因中超過一半與Ⅰ-IFN系統有關[28]。

2.2.1IRF家族 IRF家族有10個成員(IRF1～IRF9以及病毒IRF)，它們在IFN的誘導、病毒防御及免疫調節中具有重要作用，其中3個成員與SLE相關。IRF通過與IFN基因中順式元件的相互作用協調Ⅰ-IFN和ISG表達，從而參與SLE的發病，在不同的祖先背景下，IRF5基因為SLE的風險基因，且已證實IRF5基因多態性位點(如rs2004640和rs10954213)與SLE易感性密切相關[29-30]。研究發現，IRF5基因型對血清IFN-α水平的影響由抗雙鏈DNA和抗RNA結合蛋白自身抗體驅動，這支持了“基因+自身抗體=高IFN-α”的結合模式[31]。可能是由于自身抗體通過TLR途徑慢性刺激產生IFN-α，并且這種慢性刺激與IRF5基因變體共同導致了SLE患者體內IFN-α途徑的失調。IRF7在TLR信號轉導Ⅰ-IFN的產生中起關鍵作用，其基因多態性位點rs1131665使IRF7的激活增加，并易導致各種族人群SLE的發生[32]。IRF8為SLE的相關危險因素，Chrabot等[33]研究顯示，rs17445836G等位基因與SLE患者血清IFN活性降低及ISG表達降低相關。總之，IRF在SLE患者中存在表達異常，深入、系統的研究將為明確SLE的發病機制提供線索。

2.2.2STAT4信號通路 STAT4為細胞信號轉導分子，主要表達于淋巴細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞等相關細胞胞質內，激活后形成二聚體，進入細胞核內調節ISG的轉錄和表達[34]。STAT4 rs7574865位點單核苷酸多態性與SLE的易感性有關，主要通過增加IFN-α信號轉導的敏感性實現[35]。rs7574865位點單核苷酸多態性還與更嚴重的SLE表型相關，主要與較年輕(<30歲)的疾病發作、高頻率發作的腎炎以及抗雙鏈DNA抗體相關[36]。

2.2.3蛋白酪氨酸磷酸酶非受體型22(protein tyrosine phosphatase nonreceptor 22，PTPN22) PTPN22 基因編碼淋巴特異性酪氨酸磷酸酶，主要表達于成熟或未成熟的T、B淋巴細胞中，抑制T、B淋巴細胞對抗原的免疫應答[37]。PTPN22基因可以通過人和小鼠髓系細胞表達的一系列模式識別受體對Ⅰ-IFN起到正向調節誘導作用，SLE的全基因組關聯分析證實了PTPN22基因位點rs2476601與歐洲人群中的SLE存在關聯，攜帶rs2476601風險等位基因的SLE患者有較高的IFN-α水平；而且PTPN22 rs1310182AA基因型也被證實與小兒SLE相關，可能作為疾病易感性的遺傳標志[38]。

2.2.4骨橋蛋白(osteopontin，OPN) OPN是一種分泌性的細胞外基質細胞黏附糖蛋白，在骨骼、受損腎組織和T細胞中表達。OPN主要與TLR下游的MyD88銜接蛋白相互作用，是pDC中IFN產生的關鍵分子[39]。OPN具有多種免疫功能，如巨噬細胞趨化、輔助性T細胞極化和B細胞活化，支持了其在SLE發病機制中的作用。有研究表明，血漿OPN水平升高與SLE疾病活動及器官損害增加有關；另外，OPN基因的多態性與SLE年輕患者中IFN-α的誘導增加有關，一項針對歐美裔SLE患者的研究表明，淋巴結腫大與OPN啟動子區rs7687316之間存在關聯[40]。另一項針對多民族隊列中OPN基因SLE風險等位基因與相關臨床亞型的研究顯示，風險等位基因rs9138C與所有祖先背景中SLE患者的光敏性相關，且rs9138的OPN基因型引起的SLE風險是男性患者所特有的[41]。近年OPN與SLE相關腎損害研究的熱度較高，表明OPN與SLE相關腎損害可能關系密切，具體機制有還待進一步闡明。

2.2.5解旋酶C誘導干擾素結構域蛋白1(interferon induced with helicase C domain 1，IFIH1) IFIH1是DEAD-box解旋酶，位于細胞質中，與另一個細胞質RNA傳感器視黃酸誘導基因蛋白Ⅰ具有顯著相似性，它們可識別病毒RNA，并在激活時介導ISG的轉錄和Ⅰ-IFN的產生[42]。IFIH1的遺傳變異與1型糖尿病、自身免疫性甲狀腺疾病及銀屑病有關，同時也與SLE具有相關性。基于IFIH1在Ⅰ-IFN反應中的重要性以及IFN-α在人SLE中的致病性，Robinson等[43]提出了IFIH1 rs1990760多態性對SLE患者體內IFN-α途徑的影響，研究顯示，在抗雙鏈DNA陽性SLE患者中，IFIH1 rs1990760風險等位基因與抗雙鏈DNA相關，并可調節SLE患者外周血細胞中IFN-α誘導的基因表達。一項針對轉基因小鼠模型的研究表明，當IFIH1過表達與SLE易感遺傳背景相結合時，導致慢性Ⅰ-IFN途徑激活，觸發自身免疫，表現為轉換自身抗體的加速產生以及腎小球腎炎和早期病死率增加[44]。以上研究均表明，IFIH1相關基因對SLE患者的Ⅰ-IFN水平具有顯著的調節作用。

除上述基因位點外，SLE相關基因變體還包括酪氨酸激酶2、三素修復核酸外切酶1基因等，它們在激活Ⅰ-IFN產生、信號轉導及應答的過程中也起到重要作用。

2.3多種產生Ⅰ-IFN的細胞類型的異常激活 SLE中存在多種產生Ⅰ-IFN的細胞類型(如pDC、中性粒細胞及單核細胞)的異常激活。pDC是SLE患者持續產生Ⅰ-IFN的主要細胞，SLE患者血液、皮膚、腎臟等均可檢測到大量激活的pDC；靜脈內高劑量糖皮質激素治療可從血液中消耗pDC，而靶向清除SLE患者的pDC可降低血液中IFN應答基因的表達，減少皮膚免疫細胞浸潤并改善皮膚病變[45]。單核細胞是狼瘡小鼠模型中IFN產生的主要細胞，但產生IFN的單核細胞在人類SLE中的確切作用尚未明確，需要進一步探索。中性粒細胞也具有產生Ⅰ-IFN的能力，來源于骨髓的中性粒細胞也可以產生IFN-α。有研究表明，中性粒細胞及單核細胞一旦被激活可刺激pDC增加Ⅰ-IFN的產生[46]。這也說明SLE中不同免疫細胞和pDC之間存在廣泛的協同作用。幾種細胞類型的異常激活均可促進SLE患者表現IFN特征，盡管pDC很可能是Ⅰ-IFN的主要來源，但也不排除一部分SLE患者依賴其他細胞產生IFN。

3 Ⅰ-IFN作為治療靶標

由于Ⅰ-IFN系統在人類狼瘡的病因和發病機制中起著至關重要的作用，因此多家公司正在開發抑制Ⅰ-IFN產生或對該疾病產生影響的療法。目前治療SLE的傳統藥物包括糖皮質激素與抗瘧藥等，均涉及改變IFN通路的機制。糖皮質激素在SLE患者和小鼠模型中通過抑制TLR依賴性途徑產生pDC,使Ⅰ-IFN途徑活性降低[47]；而抗瘧藥通過阻斷TLR7和TLR9的激活，使Ⅰ-IFN具有相對選擇性[48]。西法木單抗是一種完全人源化的IFN單克隆抗體，具有中和13種已知IFN-α亞型的能力，有研究報道了單次注射西法木單抗治療SLE患者的第一階段臨床試驗[49]。抗IFN-α治療可引起外周血液和皮膚活檢中ISG的劑量依賴性抑制以及臨床疾病活動性的降低。Ⅱ期臨床試驗在相對較大活動期的SLE患者中進行，與安慰劑組相比，接受西法木單抗(所有劑量)患者達到主要終點的比例更高(在第52周達到SLE反應指數的患者比例)[50]。因此，西法木單抗可能是成人SLE治療的選擇。迄今為止，尚無SLE患者經抗IFN-α治療后出現嚴重病毒感染增加的報道，這可能是由于除IFN-α外，體內尚有其他幾種具有抗病毒活性的Ⅰ-IFN。在Ⅰ-IFN系統中還存在其他可能的治療靶點，如IFNAR、pDC相關的BDCA-2(CD303)抗原、寡脫氧核苷酸及寡核苷酸TLR拮抗劑等[51]。但目前這些藥物并未完成安全性檢驗。

4 小 結

Ⅰ-IFN具有非常廣泛的生物活性，在感染、癌癥、炎癥和自身免疫過程中均發揮著重要作用，而過度激活的Ⅰ-IFN系統在SLE中作用巨大。生物及基因技術的進步將幫助研究者深入理解Ⅰ-IFN系統在SLE發病中的作用，而將Ⅰ-IFN作為治療靶標也將開啟SLE精準治療的新篇章。但目前Ⅰ-IFN在SLE發病機制的研究中仍存在許多問題，如IFN誘導劑在個體中是否存在致病性差異、人體內是否存在IFN誘導劑的阻斷器以及Ⅰ-IFN哪種亞型致病作用更強等。解決了這些問題，可能會更好地理解Ⅰ-IFN在SLE中的發病機制。