IL- 27在膿毒癥炎癥調節機制中的研究進展

張登容， 劉春瑤，卜婷婷， 羅鎮頡， 汪松

(遵義醫科大學附屬醫院 急診科，貴州 遵義 63003)

膿毒癥是宿主對感染的免疫反應失調而引起的威脅生命的器官功能障礙[1]。據統計，膿毒癥的發生率呈上升趨勢，全球每年高達3 100萬例患者發生膿毒癥，其中約600萬人死亡[2]，嚴重危害著人類生命健康。膿毒癥的病理機制主要是炎性介質的過度釋放，導致免疫功能處于抑制或麻痹狀態。了解原發疾病致膿毒癥的炎癥調節機制核心，能有效預防其發生，避免病情進一步惡化。白介素- 27(IL- 27)是一種多效性細胞因子，在膿毒癥的炎癥調節過程中發揮著重要作用。IL- 27被中和及受體被阻斷時，膿毒癥癥狀能夠得到相應的改善。活性氧(ROS)、酪氨酸激酶2(Tyk2)、c- Jun氨基末端激酶(JNK)、信號轉導與轉錄激活因子3(STAT3)、T細胞免疫球蛋白及黏蛋白分子- 3(TIM- 3)均與膿毒癥的炎癥反應密切相關，現將上述因子與IL- 27配體/受體之間的具體作用機制進行綜述。

1 IL- 27概述

IL- 27是一種異二聚體，由p28和EB病毒誘導的基因3(EBI3)兩個亞單位組成[3]，參與膿毒癥的發展過程。IL- 27主要由活化的抗原呈遞細胞產生，在樹突狀細胞分泌最多，其中Ⅰ型樹突狀細胞產生IL- 27的能力比Ⅱ型高[4- 6]。IL- 27受體由WSX- 1(也稱為IL- 27Rα)和糖蛋白gp130組成，WSX- 1可直接結合IL- 27,但不能激活信號通路， gp130受體不能單獨與IL- 27結合，只有在WSX- 1存在時，兩者共同形成具有高親和力的受體復合物，才能介導IL- 27信號通路[7]。

2 IL- 27的炎性作用

IL- 27在免疫系統調節中主要對單核細胞發揮促炎作用，對巨噬細胞發揮抗炎作用，兩者之間存在動態平衡，可避免炎癥反應的過度活化。IL- 27可抑制人巨噬細胞的腫瘤壞死因子- α(TNF- α)和白介素- 1β(IL- 1β)的反應以及小鼠巨噬細胞的抗炎細胞因子白介素- 10(IL- 10)的產生[8- 10]。然而，Petes等[11]研究表明IL- 27在巨噬細胞中增強促炎反應。Guzzo等[12]通過先后使用IL- 27和脂多糖(LPS)處理新分離的人初級單核細胞發現，白介素- 6(IL- 6)和TNF- α等炎癥細胞因子的表達較單獨使用IL- 27或LPS顯著增加。Yoshida等[13]研究證實,IL- 27受體缺失能夠促進輔助性T細胞1(Th1)分化，進而產生干擾素- γ(IFN- γ)加速炎癥反應過程。目前IL- 27在膿毒癥炎癥調節方面的相關文獻較少，以下將對IL- 27在膿毒癥中的炎癥調節作用進行闡釋。

3 IL- 27在膿毒癥期間的炎癥調節機制

3.1 IL- 27與ROS

ROS的產生即氧化爆發，具有顯著的抗菌作用[14]，在中性粒細胞內，還原型輔酶Ⅱ(NADPH)氧化酶復合物所釋放的ROS通過激活顆粒蛋白酶形成中性粒細胞捕獲網(NETs)，以及刺激TNF- α和巨噬細胞炎癥蛋白2(MIP- 2)的產生來增強中性粒細胞的抗菌反應[15]。此外，ROS能夠穿過病原體的細胞膜，破壞胞內的核酸、蛋白質的復制，減少細菌的增殖[16]。Santos等[17]研究發現，中性粒細胞持續產生ROS與膿毒癥患者的不良預后有關。線粒體靶向Szeto- Schiller肽(SSP)的衍生物與抗氧化劑TIron(T- SSP)結合，可顯著抑制LPS介導的HLMVEC絲裂原- 活性氧(mito- ROS)的產生和炎性小體的激活[18]。在膿毒癥動物模型中，抑制線粒體活性氧(mtROS)可保護心臟線粒體，減輕炎癥，改善心臟功能[19]。

膿毒癥小鼠及患者中未成熟單核細胞中ROS持續產生，可導致器官損傷、淋巴器官功能受損、炎癥反應加劇[20]。IL- 27在LPS處理時直接抑制中性粒細胞產生ROS，降低宿主細胞的抗菌能力[21]。IL- 27EBI3-/-小鼠盲腸結扎穿孔可產生更多的ROS，中性粒細胞能夠迅速產生IL- 27亞單位,可能與EBI3和p28基因轉錄增強有關[22]。Wirtz等[23]在膿毒性腹膜炎小鼠模型中證實IL- 27是中性粒細胞氧化爆發的負性調節因子，EBI3-/-小鼠能夠存活，然而在注射重組IL- 27后野生型小鼠的死亡數量顯著增加。此外，IL- 27 EBI3-/-小鼠腹膜及血液中的細菌數量顯著減少，與中性粒細胞的ROS增加有關。Rinchai等[24]研究也進一步證明，使用外源性IL- 27可以通過減少ROS的產生和增加TNF- α和IL- 1β的水平來提高細菌的存活率。相比之下，在被細菌感染前使用可溶性受體中和IL- 27，有助于提高氧化爆發，降低細菌存活率。因此，膿毒癥時IL- 27 EBI3-/-能刺激中性粒細胞產生ROS，通過氧化爆發防御細菌及控制感染。

3.2 IL- 27與Tyk2

Tyk2是細胞內受體相關激酶JAK家族的成員，在各種免疫細胞中均表達，在全身炎癥反應綜合征的實驗模型中具有重要作用[25]。Tyk2能夠提高人類和小鼠對病毒和細菌感染的抵抗力[26]。Poelzl等[27]研究證實，Tyk2通過調節胱天蛋白酶- 11(CASP11)的轉錄而降低小鼠LPS所致的死亡率。此外，Tyk2或其酶活性的缺乏會抑制巨噬細胞焦磷酸化，減少促炎因子IL- 1β釋放，抑制炎癥反應。目前已有關于Tyk2在膿毒癥所致休克中作用的報道，那么膿毒癥時IL- 27與Tyk2之間是否存在某種聯系，值得進一步探討。

Tyk2通過激活內源性Ⅰ型干擾素促進IL- 27的釋放，反之，Tyk2- /- 使Ⅰ型干擾素處于失活狀態，抑制IL- 27的產生[28]。Bosmann等[29]通過實驗發現Tyk2-/-的膿毒癥小鼠的生存率為89%，血漿中IL- 27水平顯著降低，而接受相同劑量大腸桿菌LPS處理的野生型小鼠的生存率為33%，血漿中IL- 27濃度顯著升高，由此表明Tyk2-/-在膿毒癥中具有一定的保護作用。此外，LPS與免疫細胞表面Toll樣受體- 4(TLR4)的結合會產生大量的IL- 27，當TLR4活化后，Tyk2-/-小鼠巨噬細胞IL- 27的數量減少了50%，生存率明顯提高[30]。以上研究均表明Tyk2調節IL- 27在膿毒癥中的表達和釋放，從而控制膿毒癥的病情發展。

3.3 IL- 27與JNK

抑制物阻抗性酯酶1(IRE1)通過觸發內質網應激信號激活JNK信號通路，從而促進細胞死亡[31]。JNK作為應激活化蛋白激酶，在炎癥反應中具有重要作用[32]。在外界因素的刺激下，JNK通過上游的酶促級聯反應發生磷酸化，形成磷酸化c- Jun氨基末端激酶(p- JNK)，移位到胞核發揮一定作用[33]。李青青等[34]在膿毒癥小鼠模型中發現，膿毒癥內質網凋亡途徑中胸腺、脾臟及闌尾p- JNK、c- Jun氨基末端激酶1(JNK1)表達顯著增加，膿毒癥后12 h較6 h凋亡更顯著，炎癥反應更劇烈。JNK選擇性抑制劑(IQ- 1S)能夠顯著抑制JNK信號通路，致JNK磷酸化及炎癥細胞因子IL- 1β、IL- 6、TNF- α水平降低，對膿毒癥具有一定保護作用[35]。此外，Lou等[36]研究發現，JNK信號在膿毒癥所致的肺損傷中通過促進內質網應激而加速細胞凋亡，阻斷該通路在一定程度上能夠減輕膿毒癥造成的肺部損害。

Bauer等[37]研究發現，在小鼠盲腸結扎穿孔術后，肝組織中EBI3和P28亞基mRNA及IL- 27受體亞基WSX- 1表達增加，與促炎因子IL- 6、TNF- α增加程度一致，表明IL- 27可能促進膿毒癥炎癥反應。在膿毒癥所致肝損傷的研究中，加用IL- 27的野生型小鼠肝臟組織JNK磷酸化水平顯著升高，而IL- 27受體缺乏組小鼠肝臟組織JNK磷酸化水平較野生型組降低，提示IL- 27與膿毒癥肝臟JNK的活化相關[38]。此外，在炎癥狀態下，巨噬細胞中IL- 27受體亞基WSX- 1表達明顯增加。LPS可促進巨噬細胞JNK信號通路磷酸化，增加促炎因子IL- 6和TNF- α的表達，使用LPS與重組IL- 27共同刺激巨噬細胞，JNK磷酸化水平會進一步增加。

3.4 IL- 27與STAT3

STAT信號通路被證實參與膿毒癥的發生及炎癥調節過程，不僅顯著上調STAT3蛋白和mRNA表達，而且能夠增加炎癥因子的轉錄和表達[39]。STAT3是一種原癌基因，能誘導炎性相關基因產生，在胞內被激活后可編碼一系列炎性相關蛋白，擴大炎癥反應[40]。

據報道，IL- 27是STAT3的上游調節因子[41]。IL- 27通過激活STAT3促進其在體內的磷酸化，減少腎臟炎癥及細胞凋亡，保護腎臟缺血再灌注損傷[42]。巫霞等[43]在LPS引起的膿毒癥急性肺炎小鼠模型中發現，LPS組小鼠肺組織及血清中炎癥因子明顯升高；在LPS+IL- 27抗體組檢測到高度表達的磷酸化信號轉導與轉錄激活因子3(p- STAT3)及STAT3；在LPS+IL- 27組中發現p- STAT3及STAT3蛋白表達水平出現相反結果。以上實驗結果表明IL- 27抑制STAT3信號通路相關蛋白磷酸化，改善LPS所致的膿毒癥急性肺炎。相關研究顯示，在LPS與TLR4共同作用下，髓樣分化因子88(MyD88)和β- 干擾素TIR結構域銜接蛋白(TRIF)信號通路得以激活，可促進IL- 27的表達[5]。Bosmann等[44]研究證實，TLR4活化的巨噬細胞中加入IL- 10后，IL- 27+細胞數量明顯減少，表明IL- 10能夠抑制IL- 27的釋放。然而當巨噬細胞中STAT3基因缺失時，IL- 10無法影響IL- 27的表達。因此，IL- 10可通過STAT3信號通路抑制感染過程中IL- 27產生，降低炎癥反應，提高膿毒癥的存活率。

3.5 IL- 27與TIM- 3

TIM- 3是T細胞表達的一種抑制性受體，在炎癥過程中可影響巨噬細胞發揮相應作用，進而導致機體免疫應答功能受限[45]。此外，TIM- 3 還可以通過抑制核轉錄因子- κB(NF- κB)活性調節TLR，避免機體產生過度炎癥。膿毒癥時阻斷TIM- 3，淋巴細胞凋亡減少，炎癥因子IL- 10和TNF- α分泌增加[46]。使用TIM- 3配體(Galectin- 9)對膿毒癥小鼠具有一定治療作用，其機制主要是通過增加自然殺傷T細胞(NKT)和PDCA+CD11C+巨噬細胞數量以及調控促炎細胞因子的表達[47]。此外，使用與TIM- 3配體結構相似的α- 乳糖可降低膿毒癥中的TIM- 3表達水平，減少炎癥細胞因子的產生，顯著提高膿毒癥小鼠的存活率[48]。目前研究發現，小鼠體內IL- 27的過度表達能夠增加T細胞表達TIM- 3。IL- 27誘導的TIM- 3表達已在結腸炎的效應CD4+T細胞中得到證實。Zhu等[49]實驗發現，核因子白介素- 3(NFIL3)是IL- 27產生抗炎作用的重要介質，其表達依賴STAT3，通過誘導TIM- 3和IL- 10的表達及T細胞功能障礙，發揮相應作用。

4 結 語

膿毒癥是由感染引起的全身炎癥反應綜合征。近年來對膿毒癥的研究不斷深入，相關指南對其治療策略進行了嚴格規范，但膿毒癥的發病率和致死率仍居高不下，主要是沒有消滅膿毒癥的真兇，即“炎癥”。盡管IL- 27與ROS、Tyk2、JNK、STAT3、TIM- 3均參與了膿毒癥的炎癥調節，但是臨床應用需要進一步的研究來證實。