IL-33/ST2/NF-κB在特應性皮炎中的作用研究進展

王一汀，王家旭，張 群 綜述，王忠永 審校

(濱州醫學院附屬醫院皮膚科，山東 濱州 256600)

特應性皮炎作為一種由多種炎性細胞因子參與的炎癥性皮膚病，發病率在工業國家兒童和成人中分別占20%、5%～10%。現階段此病的病因及發病機制沒有明確定義，與基因遺傳、免疫系統、環境因素等多種因素有關，其中免疫系統失調和皮膚屏障功能破壞在此病的發病機制中具有重要作用[1]。臨床表現為慢性、復發性、紅斑性皮膚損害伴嚴重瘙癢、干燥和苔蘚樣變，常影響患者生活質量[2]。其病理生理特征為表皮增生、角質形成細胞的缺陷性終末分化和免疫因子高表達的免疫反應[3]。白細胞介素-33(IL-33)/生長刺激表達基因2蛋白(ST2)/核因子κB(NF-κB)與特應性皮炎的發生、發展關系密切，現將三者在特應性皮炎中的研究進展綜述如下。

1 IL-33/ST2/NF-κB信號通路

IL-33是IL-1家族的炎性細胞因子之一，在結構上與IL-1β和IL-18相似，常以蛋白質形態儲存在細胞核中，組成性表達于上皮細胞[4]。IL-33的作用機制分為2個方面：一方面，作為核蛋白發揮生理作用；另一方面，作為內源性警報信號，在細胞受損時釋放至胞外發揮致炎作用[5]。ST2在1989年由日本學者SHIN-ICHI TOMINAGA發現并報道，為心肌細胞遭受生物機械應力后分泌的一種蛋白，其特異性配體——IL-33在2005年被發現[6]。ST2在多種細胞表面均有表達，如輔助性T淋巴細胞2(Th2)、嗜堿粒細胞、肥大細胞和Ⅱ型天然免疫細胞等[7]，通過ST2 mRNA的差異剪接主要有2種亞型，即跨膜型(ST2L)和可溶型(sST2)[8]。

經典IL-33/ST2 信號通路是IL-33作為核蛋白發揮生理作用的。IL-33與細胞膜上的特異性異源二聚體結合進行信號傳導，此異源二聚體由跨膜型(ST2L)和IL-1受體協同蛋白組成。IL-33在細胞膜上募集細胞質中的接頭蛋白髓樣分化因子88(MyD88)，進而激活下游IL-1R相關1/4(IRAκ1/4)和腫瘤壞死因子受體相關因6(TRAF6)，活化狀態的IRAκ使人NF-κB抑制蛋白α(IκB-α)進行磷酸化后降解，使NF-κB轉位到細胞核內發揮作用[5]；同時，活化后的TRAF6通過絲裂原活化蛋白激酶途徑使子蛋白1(AP-1)活化，導致AP-1轉位到細胞核內，NF-κB和AP-1同時進入細胞核并進行基因轉錄和調節表達。在其他細胞中IL-33也可誘導非受體型酪氨酸蛋白激酶2(JAK2)和哺乳動物雷帕霉素蛋白通路的激活。存在于細胞質中的可溶型ST2(sST2)可調節IL-33/ST2信號通路，sST2作為誘餌受體可與ST2L競爭性結合IL-33，從而阻斷或封閉體內外IL-33誘導的炎性細胞因子的表達[8]。

IL-33在免疫系統中作為內源性警報信號發揮作用，人類有兩大重要的免疫系統，即先天性免疫和適應性免疫。先天性免疫需細胞因子的參與，如1型先天淋巴細胞(ILC1s)、ILC2s、ILC3s誘導Th1、Th2、Th17的活化；而適應性免疫是通過抗原刺激機體產生細胞因子而激活免疫細胞，如可作為抗原的灰塵和螨蟲[9]。細胞因子參與先天性免疫的過程多為外界刺激誘導細胞因子mRNA的表達，然后細胞因子進行翻譯和分泌相關蛋白質，如IL-4、IL-17A等。而IL-33作用過程正相反，IL-33是作為蛋白質儲存在細胞內，皮膚屏障被破壞時由角質形成細胞分泌，并在10～20 min內被半胱天冬酶-3/7裂解[10]，此時的IL-33作為警報信號激活機體先天性免疫反應[11]。先天性免疫被激活后IL-33將信號因子傳導至細胞內激活ILC2s等多種免疫細胞，產生第2類細胞因子，如IL-5、IL-13等[12]，進而參與適應性免疫。對特應性皮炎的免疫反應，近年來，有學者提出雙開關模型的階段性發病機制，即第1個開關是可逆的先天性免疫；當表皮屏障被破壞，刺激角質形成細胞表達警報蛋白——IL-33，開始產生炎性反應。第2個開關由第1個開關觸發，導致不可逆的適應性免疫，如ILC2s在IL-25、IL-33、胸腺基質淋巴生成素刺激下生成大量2型細胞因子，進一步促進炎性反應的發生[13]。

2 IL-33/ST2/NF-κB在特應性皮炎中的作用機制

2.1IL-33/ST2的作用機制 YANG等[14]研究表明，IL-33在角蛋白14啟動子驅動轉基因小鼠中誘導嚴重濕疹。在5周內IL-33轉基因(IL33tg)小鼠生長正常，但均出現皮炎。IL33tg小鼠皮損表現為表皮增厚伴肥大細胞和嗜酸粒細胞浸潤。這些小鼠表現出嚴重的搔抓行為，其血液總免疫球蛋白E(IgE)水平顯著升高。2型細胞因子、趨化因子(如IL-4/5/13、重組人正常T細胞表達和分泌因子、人嗜酸粒細胞趨化蛋白-1)水平在IL33tg小鼠血清和皮損中均顯著高于野生型小鼠，這些表型與人類特應性皮炎的特征非常相似。

在此病的病因及發病機制中免疫失調具有關鍵作用，多種免疫細胞作用于各個階段，ILC2s主要作用于病變早期，Th2主要作用于急性期，Th1則在慢性期起作用[15]。ILC2s是一種缺乏T淋巴細胞、B淋巴細胞、自然殺傷細胞、巨噬細胞、中性粒細胞和嗜酸粒細胞系表面標記的譜系陰性淋巴細胞群。ILC2s分為炎癥ILC2s和天然ILC2s，分別對IL-25/胸腺基質淋巴生成素和IL-33有反應[16]。在健康人體皮膚中存在皮膚常駐天然ILC2s，被IL-33激活并產生2型細胞因子。在特應性皮炎早期皮膚因瘙癢而被抓撓破壞，表皮角質形成細胞產生過量IL-33激活ST2+細胞，如ILC2s和嗜堿粒細胞。ILC2s被激活分泌IL-5和IL-13，嗜堿粒細胞被激活產生IL-4，IL-4可促進ILC2s進一步活化[17]。二者共同作用使皮損中的嗜酸粒細胞積聚。嗜酸粒細胞可分泌一系列細胞因子和趨化因子，以吸引更多嗜酸粒細胞至炎癥部位，促進特應性皮炎患者向慢性反應轉變[18]。而IL-3下調緊密連接蛋白1(claudin-1)和纖維蛋白的表達，降低皮膚屏障功能，使皮膚接觸過敏原時更易釋放IL-33，形成惡性循環加重皮炎[19]。在急性期病變皮損中可見大量Th2，活化的Th2釋放各種細胞因子激活B淋巴細胞，活化的B淋巴細胞產生分泌IgE介導體液免疫；在慢性期則可見大量Th1，如Th17和Th22，Th1產生干擾素1、腫瘤壞死因子(TNF)、IL-2等細胞因子，參與細胞免疫反應[20]。

SIMPSON等[21]研究表明，氫水可改善NC/Nga小鼠特應性皮炎樣病變嚴重程度，減少IL-1β、IL-33和肥大細胞浸潤。表明氫水在特應性皮炎的治療中具有明顯療效，今后研究應著重于長期服用氫水治療特應性皮炎的效果。目前沒有發現僅在人體中表達并可以標記ILC2s的標記物，難以標記消除ILC2s，而IL-4作為可激活ILC2s的一種重要細胞因子，其抗體——度匹魯單抗(dupilumab)治療特應性皮炎的療效值得期待。IL-33作為在特異性皮炎中發揮重要作用的細胞因子之一，其抑制療法也被寄予厚望，抗IL-33抗體治療已被報道可抑制過敏原誘導的嗜酸性氣道炎癥、黏液高分泌和小鼠Th2細胞因子的產生。目前的依托金抗體是一種針對IL-33的人源化IgG1抗體，在2a期試驗中證明對特異性皮炎有效。明確特應性皮炎的病理生理學有助于利用特應性皮炎生物制劑確定新的治療策略，目前，針對各種IL的抗體有望在臨床應用。

除去各種免疫細胞的作用，另一個重要發生因素是皮膚屏障功能的破壞。在病變的皮損中，皮膚中絲聚蛋白(FLG)的表達被免疫細胞分泌的2型細胞因子，如IL-4、IL-13、IL-33下調，同時，表達于角質形成細胞中的claudin-1蛋白被信號傳導和轉錄激活因子3(STAT3)途徑下調[22]。FLG的主要作用是保持表皮內穩態與維持完整的皮膚屏障[23]，claudin-1蛋白對維持上皮細胞屏障功能和細胞間的緊密連接具有重要作用，二者表達下調導致皮膚屏障功能障礙。而在屏障功能障礙的皮膚中，刺激很容易促進角質形成細胞分泌IL-33，IL-33可誘導自然ILC2s產生IL-31。IL-31屬IL-6細胞因子家族，可直接作用于瘙癢感覺神經元而誘導瘙癢；對特應性皮炎而言，IL-31分泌加劇了皮損部位的瘙癢和抓撓，進一步破壞皮膚屏障，導致皮膚更容易接觸過敏原，以此形成惡性循環，加重特應性皮炎的發展[24]。

2.2NF-κB在特異性皮炎中的作用 NF-κB是Rel蛋白家族的一種異二聚體轉錄因子，多存在于細胞質中，與內源性抑制劑——IκB-α結合成為非活性形式，在急、慢性炎癥的發生及發展中具有重要作用[25]。NF-κB發揮作用的經典途徑為當細胞外IL-33與ST2受體復合物結合，將信號傳導至細胞內，導致MyD88的激活聚集，同時，IRAκ1/4、TRAF6共同聚集吸附于MyD88表面[26]。依賴于TRAF6 的IRAκ1/4活化，活化后的IRAκ可誘導下游的IκB-α在26S蛋白酶體中進行磷酸化和降解，使NF-κB恢復活性狀態，進入細胞核與其特異性序列結合，啟動定向靶基因，從而導致轉錄因子下游各種激酶的激活，如細胞外調節蛋白激酶、p38蛋白、絲裂原活化蛋白激酶和應激活化蛋白激酶等[27]，炎癥信號通路繼續進行。具體而言，NF-κB在不同細胞中發揮不同作用。WALKER等[28]研究表明，細胞因子(TNF-α和IL-33)與內皮受體結合可激活角質形成細胞、肥大細胞和樹突狀細胞等常駐細胞中的信號，進而激活NF-κB途徑，促進細胞因子和趨化因子的產生，加劇過敏性炎癥。在肥大細胞中IL-33與ST2受體復合物結合的級聯反應使磷脂酶D與鞘氨醇激酶活化，使鈣離子流入細胞內，NF-κB活化生成多種細胞因子，如IL-3/6、TNF、趨化因子2等[23]。同時，NF-κB也可在B淋巴細胞和T淋巴細胞中被激活，表明NF-κB在激活免疫細胞、分泌Ig中具有關鍵作用。

目前，多種藥物對特應性皮炎的治療具有不錯的療效，近年來，針對NF-κB途徑的研究較多，且效果值得期待。JIANG等[29]進行的角質層切除小鼠模型實驗結果顯示，去氫羥甲基環氧喹諾米辛通過抑制NF-κB作用機制可作為特應性皮炎治療的潛在候選者，特別適用于一些嚴重特應性皮炎樣皮膚病變，如紅斑/出血、脫屑/糜爛、濕疹和苔蘚化。SUNG等[30]進行的NC/Nga小鼠實驗證明，西紅花苷通過阻斷NF-κB/STAT6信號通路下調Th2反應而改善小鼠特應性皮炎癥狀，可降低小鼠皮炎程度評分、耳郭厚度、血清IgE水平及炎癥細胞(包括嗜酸粒細胞和肥大細胞)浸潤。YANG等[14]進行的2，4-二硝基氯苯小鼠實驗證明，Jageum-Jung(一種草藥)通過抑制TNF-α/γ干擾素誘導的STAT1和NF-κB信號傳導而改善皮炎癥狀，抑制促炎趨化因子的產生。

3 小結與展望

隨著對特應性皮炎發病機制研究的深入，出現了許多優秀的靶向藥物，如小分子靶向抑制劑和生物制劑。目前，已知的小分子靶向抑制劑有磷酸二酯酶Ⅳ抑制劑和JAK-STAT抑制劑。磷酸二酯酶Ⅳ抑制劑可阻斷磷酸二酯酶，降低炎癥介質的表達，減輕皮膚炎性反應，具有局部外用(Crisaborole、RVT-501、OPA-15406)和口服制劑2種劑型(Apremilast)。JAK-STAT抑制劑可抑制JAK-STAT 信號通路，減少炎性細胞因子(IL-4、IL-5、IL-13、IL-31等)和抗胸腺淋巴細胞生成素的生成，減輕皮膚炎性反應，同樣具有局部外用(Ruxolitinib、Delgocitinib)及口服制劑(upadacitinib、tapinarof)2種劑型。目前，已知的生物制劑主要是針對Th2型炎癥通路和非Th2型炎癥通路的細胞因子，抑制Th2 型炎癥通路中IL-1、IL-4、IL-13的信號傳導，如 Dupliumab、Tralokinumab、Lebrikizumab和Nemolizumab；抑制非Th2型炎癥通路中細胞因子的有ILV-094/Fezakizumab和MOR106、Omalizumab；其中Dupliumab、Crisaborole已用于特應性皮炎的臨床治療中，其他藥物仍處于臨床試驗中，結果尚未公布。

綜上所述，IL-33與ST2結合促進2型細胞因子的產生，參與適應性免疫和先天性免疫反應而發生特應性皮炎，而FLG、claudin-1等關鍵皮膚結構蛋白表達下調使皮膚屏障功能遭到破壞，同時，NF-κB信號通路參與了人角質形成細胞(包括人類永生化表皮細胞)和肥大細胞中細胞因子和趨化因子的產生，加速特應性皮炎病變的發生及發展。因此，對 IL-33/ST2/NF-κB信號通路的深入研究為探討特應性皮炎的免疫發病機制及尋找新的治療靶點提供了一個新的思路。