IL-36在呼吸系統疾病中的相關研究進展

鄭曼莉

（廣西中醫藥大學，廣西 南寧 530000）

0 引言

白介素-36 (Interleukin-36,IL-36) 是白介素-1家族的成員之一，是一種重要促炎細胞因子，包括三種激動劑 IL-36α（IL-1F6）、IL-36β（IL-1F8）、IL-36γ（IL-1F9）及一種拮抗劑 IL-36Ra構成[1]，IL-36細胞因子在皮膚、肺部、腸組織均有表達，在組織穩態和炎癥中扮演重要角色[2]。近期國內外的許多研究都表明了IL-36在促炎反應及免疫應答方面扮演著重要的角色，并且具有輔助肺病疾病診治及抗腫瘤靶點的潛力，本文旨在對呼吸系統疾病與IL-36的相關研究進行綜述。

1 IL-36的分布與表達

編碼IL-36蛋白家族的基因位于人類染色體2q13上的白細胞介素基因簇中[3-4]，與“傳統的”IL-1細胞因子相比具有部分相似處，IL-36R只在部分細胞表達，獨立于炎癥體[5-6]。其中IL-36Ra主要表達在生物的表皮組織中，而 IL-36γ在呼吸道中表達[7]，腸道中則發現了IL-36γ與IL-36的表達[8]。在細胞水平方面，IL-36可見于上皮細胞、單核-巨噬細胞、朗格漢斯細胞、樹突狀細胞、B淋巴細胞和T淋巴細胞等多種細胞當中[9-11]。此外上皮細胞、中性粒細胞與樹突狀細胞之間的相互作用最為顯著，它們共同構成了三聯體分別能對IL-36進行分泌、加工、活化，一同參與了炎癥發生與進展[12]。Franzke等人[13]的研究發現再次證實IL-36β在上皮細胞中表達，并且還發現其受到表皮生長因子的調節。bergl?f等人[14]研究發現小鼠神經元和神經膠質細胞中能檢測到IL-36β，但是脂多糖和IL-1β刺激都不能提高IL-36β的表達，表明其在大腦中的活性有限。有相關實驗觀察到在小白鼠的肺內IL-36α發揮著強烈地促炎作用，并且在正常人的支氣管上皮細胞IL-36γ在用受到TLR3配體IL-17A刺激后其表達會增加，通過微生物刺激能誘導IL-36在組織中的表達，特別的在屏障部位的表達(如皮膚、肺和腸)最為活躍[15-16]。一系列的研究表明IL-36家族在維持機體免疫平衡和一線防御機制方面起著重要作用。

2 IL-36的信號通路

當過度表達的IL-36Ra與IL-36R結合后，功能性白細胞介素-36受體復合物的形成會受到阻礙，抑制信號通路的激活，從而抑制炎癥與免疫反應，該細胞因子家族在多種急性和慢性炎癥反應中發揮重要的作用[17]。IL-36的激動劑都能夠通過IL-36的共受體白細胞介素1受體輔助蛋白（IL-1 receptor accessory protein, IL-1RACP）與 IL-36R所組成的特異性受體二聚體相結合，所結合的復合物能夠誘導胞內信號分子MyD88，MyD88與IL-36的三種亞型與特異性受體二聚體所形成的復合物在細胞內結構域結合，將白細胞介素-1R相關激酶（IL-1R-associated kinase ，IRAK）誘導至該復合物中，進而激活MAPK途徑，MAPK途徑的激活導致IκB降解和NF-κB激活，NF-κB和AP-1被轉移至細胞核內，激活靶基因表達，而誘導促炎細胞因子發揮生物學作用[18]。此外，有研究發現[19]IL-38與IL-1Ra有41%的同源性并且與IL-36Ra有43%的同源性，故推測IL-38與IL-36R在功能上具有一定的相似性，能夠抑制IL-36R的信號通路。

3 IL-36的生物功能

IL-36雖然歸屬于IL-1家族成員，但其生物功能卻與IL-1有所不同，實驗證明，在IL-36的傳導機制作用下會聚集小鼠肺中白細胞[2]。Vigne等人[19]在對小白鼠的實驗中發現IL-36能夠誘導IL-2的產生，并且能夠增加T細胞的存活率和幼稚T細胞向輔助性T細胞的分化。Foster等人[20]在的研究中還發現IL-36似乎能影響T細胞的增殖，證明了IL-36對T細胞的重要影響。T細胞是人體獲得性免疫的主要效應細胞，參與了從信號識別、抗原提呈，到炎癥因子的釋放和其他免疫細胞的激活等多個免疫反應過程[21]，進一步證明了IL-36對免疫細胞的增殖和分化方面有著重要的影響。

隨著研究的深入，越來越多的結果提示IL-36在特定的疾病中起著重要作用。Ge等人[22]經過研究證明,IL-36γ能夠促進CD4+T細胞分泌IL-4、IL-1和IFN-γ，促進Th1細胞免疫反應。Carrier等人[23]的研究表明IL-36不僅可以上調Th17的表達，Th17還可能反過來上調IL-36的表達，形成正反饋循環，放大自身免疫效果，這種作用能在肺部炎癥、皮膚炎癥、關節炎癥、慢性黏膜組織病變中表現出來。這表明了IL-36在先天免疫和適應性免疫方面之間存在顯著聯系，作為生物標志物具有巨大潛力。

此外，有實驗研究表明IL-36R在人肺成纖維細胞和支氣管上皮細胞中表達，并且IL-36的三種亞型能夠上調趨化因子CXCL8和細胞因子IL-6在人肺成纖維細胞和支氣管上皮細胞中的基因表達，促進CXCL8和IL-6從人肺成纖維細胞和支氣管上皮細胞中釋放。此外，由IL-36所介導的CXCL8和IL-6會受到p38MAPK、ERK或Akt的信號通地調節，這加速了CXCL8和IL-6在人肺成纖維細胞和支氣管上皮細胞分泌。IL-36介導的人肺成纖維細胞和支氣管上皮細胞中白細胞介素-6和CXCL8的產生可能參與肺部炎癥，其中以細菌或病毒感染引起的肺部組織炎癥較為明細[24]。在通常情況下，IL-36介導的促炎作用的激活有助于機體抵抗感染并促進愈合，而且這種能促炎作用能夠被IL-36Ra的反抗炎作用所平衡。IL-36尚有許多生物學功能機制還需要進一步的探索，以期為檢測疾病，臨床治療及判斷疾病預后提供更多數據和理論支持。

4 IL-36在呼吸系統疾病中的相關研究

4.1 支氣管哮喘

支氣管哮喘以氣道高炎癥反應致氣道阻塞、肺通換氣功能障礙為基礎病理特征，有較高的發病率和死亡率，嚴重影響患者的生活質量，隨著病情的進展，患者氣道越發狹窄致呼吸氣流阻塞加劇，極易誘發呼吸衰竭，嚴重危及生命，加重了社會經濟負擔[25]。支氣管哮喘的發生與T輔助型細胞亞群(Th1/Th2)密切相關，其中Th2細胞相關性哮喘的主要特征是嗜酸性粒細胞浸潤，而非Th2細胞相關性哮喘主要是與Th1、Th17 細胞參與的炎癥反應有關。IL-36就主要作用于抗原呈遞細胞參與免疫應答，促使T輔助型細胞極化，其中以誘導TH1輔助細胞為主，但也參與到Th2、Th17的炎癥反應過程中[26]。有研究通過對IL-36基因組序列檢測發現小鼠染色體2號上與過敏原誘導的氣道高反應性有關的Abhr1位點有編碼IL-36γ基因功能[27]。在支氣管哮喘患者當中IL-36γ在氣道上皮組織中地過度表達，進一步促進了中性粒細胞地聚集及氣道黏液分泌，加重了氣道高反應性[28]。這說明了IL-36與在支氣管哮喘的發病及發展關系密切，可能為IL-36通過調節其主要效應細胞來控制支氣管哮喘的重要途徑提供了證據。

趙艷景[29]研究發現支氣管哮喘患者呼出氣一氧化氮（FeNO）水平與IL-36水平成反比關系，血清中lL-36會隨著FeNO的升高而降低。但是與健康人相對比支氣管哮喘患者血清IL-36水平和FeNO程度都明顯升高，說明IL-36與FeNO在支氣管哮喘診斷中具有一定的臨床意義。

孟亞奇等人[30]的研究發現IL-36γ在哮喘患者血清中升高，與肺功能指標FEV1/FVC、FEV1%pred呈明顯反比，并且跟病情控制水平以及IL-13血清水平相關，此外，IL-13能夠通過促進IL-36γ在人支氣管上皮細胞的表達，上調哮喘患者體內該蛋白的表達水平，表明血清IL-36γ能夠反映哮喘患者的控制狀態，有助于臨床上指導哮喘治療方案，為在識別重癥哮喘或哮喘控制不佳方面上提供指導依據。

在哮喘嚴重患者存在明顯的氣流受限，臨床上會以機械通氣輔助治療以緩解其癥狀，孫姝玲等人[31]在最近的研究結果發現，無創正壓通氣治療重癥哮喘上存在治療無效風險，這不僅僅加重了患者經濟負擔，更會耽誤患者氣管插管、氣管切開通氣時機，而血清IL-36γ的測定可以作為預測重癥哮喘患者無創正壓通氣治療有無治療無效風險的指標之一，是IL-36已證明具有診斷或預測效用的情況下，為優化治療哮喘方案提供指導依據。

4.2 慢性阻塞性肺疾病

慢性阻塞性肺疾病(COPD)的特征是炎性細胞因子濃度升高和慢性肺部炎癥，常見的臨床癥狀表現為呼吸困難、咳嗽和/或咳痰，有較高的發病率和死亡率，且病程較長，易反復發作，治愈困難等特點，在世界致死疾病中排名第四。炎癥因子在COPD的發病機制中扮演著重要角色，對COPD的發生發展及預后產生巨大影響。有研究表明，COPD的發病與IL-36有關，當機體處于香煙顆粒等物質的刺激及各種病原體感染時，氣道上皮細胞會促進IL-36的產生[32]。氣道上皮細胞和周圍肺泡巨噬細胞及肺成纖維細胞會對IL-36產生反應，進而激活NF-κB和MAPKs信號途徑，促進中性粒細胞趨化因子CXCL-3、IL-8和Th17趨化因子CCL-20的表達，并將大量淋巴細胞和中性粒細胞聚集到氣道中，引起氣道的高反應性和粘液的分泌增加[33]。此外，Aoyagi T等人[34]實驗中發現，缺乏IL-36R的小白鼠會減少因流感病毒誘導的肺損傷和死亡。感染流感病毒小白鼠肺內IL-36的表達會上調，并伴有淋巴細胞活化減少、髓樣細胞積聚、肺泡上皮屏障通透性降低，還會上調肺中其他如IL-6、IL-17、CXCL1和CXCL10等促炎細胞因子和趨化因子的表達。

Li W 等人[35]研究發現，與健康人相比COPD患者痰中IL-36α和IL-36γ水平顯著升高，明顯高于健康對照組，且痰液IL-36α和IL-36γ水平與痰液中性粒細胞數量呈正相關，痰液中IL-36γ與痰液中淋巴細胞數量呈正相關，而IL-36β的表達兩組差異無統計學意義。IL-36在COPD氣道炎癥反應中，主要通過誘導Th1反應參與炎癥反應，同時也介導了Th2和Th17反應。Moermans C[36]等人研究發現嗜酸性粒細胞型COPD炎癥患者的痰水平表現出IL-36水平降低，推測為IL-36水平與氣道抗菌作用有關，IL-36的降低使他們更容易受到氣道感染。

近幾年來還有研究發現IL-36R也在白鼠肺主要的免疫細胞CD11c+肺泡巨噬細胞中表達，IL-36Ra能夠拮抗這些炎癥反應，從而抑制肺部炎癥[37]。此外，令人驚訝的是，IL-36的不同亞型在生理和病理條件下表達差異有統計學意義，在感染的引起的炎癥反應中具有不同的功能。綜上所述，IL-36參與了COPD的氣道炎癥反應,且IL-36Ra能夠抑制其促炎作用，這為未來診療COPD方面提供新方向。

4.3 肺部腫瘤

肺癌一直占據人類癌性死亡的一大部分，其早期診斷以及針對性治療已經成為一個研究熱點和臨床難題。近年來探討IL-36與肺部腫瘤關系的相關實驗越來越多。腫瘤細胞在初期生長過程中會導致正常細胞損傷而刺激IL-36γ的釋放，其在肺部腫瘤組織中表達增高，其中以鱗癌及腺癌類型較為明顯，在癌組織中表達顯著高于癌旁組織，且在早期肺鱗癌的表達大于中晚期肺鱗癌，表明IL-36γ的水平在早期診斷非小細胞肺癌中具有臨床指導意義。

IL-36在抗腫瘤方面同樣扮演著重要角色。CD8+T細胞具有再激活細胞毒的作用，其抗腫瘤免疫應答效應是目前抗癌治療中備受矚目[38]。然而在腫瘤微環境下，會出現因免疫抑制使機體中的CD8+T消耗增多而出現完全耗盡，分泌效應細胞因子的功能降低的情況，即所謂的腫瘤免疫循環。通過對荷瘤小鼠模型進行體內實驗發現[39]IL-36能夠改變腫瘤微環境，促進CD8+T細胞的活化和增殖，刺激效應細胞產生并分泌IFN-γ，促使NK細胞及γδT增殖，增強抗腫瘤效應，這有機會成為恢復抗腫瘤免疫抑制的新的方法。CD8+T細胞可分化成具有不同生理功能的亞群，有研究發現對CD8+T細胞的亞群之一Tc9細胞分化有重要影響，IL-36不僅能夠刺激其分化增殖，還能上調IL-9、IL-10等炎癥因子的表達，通過對荷瘤小鼠的實驗發現經IL-36γ和IL-36β刺激促分化的Tc9均較傳統經TGF-β與IL-4促分化的Tc9的腫瘤過繼治療效果更好，能在體內保持更高的濃度，更有效的抑制小鼠腫瘤細胞生長,延長其的壽命。證明了IL-36誘導的Tc9細胞具有更優秀的性能，進一步闡釋了IL-36介導的CD8+T抗腫瘤效應的相關機制，同時為腫瘤過繼性免疫治療提供了新的理論依據[40-41]。此外，小鼠CD8+T細胞、γδ T細胞與NK細胞均能表達IL-36R，IL-36γ的抗腫瘤效應與IL-36R的完整性密切相關，以上預示IL-36Y有潛力在臨床上作為腫瘤疫苗佐劑，以加強機體的抗腫瘤免疫效應，具有重要的臨床價值，并可能為開發新的治療策略提供線索[42]。

隨著現醫療技術的不斷發展，臨床上對肺癌精確治療的要求越來越顯著，分子靶向藥物與免疫治療成為提高不可手術切除的中晚期肺癌患者生存期及生活質量的重要手段。免疫檢查點抑制劑(ICIs)是今年來新發展的免疫抑制抗腫瘤治療中的一種，該類藥物通增強T細胞的免疫應答來消除腫瘤細胞，ICIs已被批準用于治療包括非小細胞肺癌在內的多種惡性腫瘤疾病[43]。基于溶瘤病毒(Oncolytic virus，OV)治療是一種通過免疫原性細胞死亡的形式誘導被感染的癌細胞和腫瘤相關細胞發揮溶瘤作用的腫瘤免疫療法[44]。然而通常的免疫治療方法會受腫瘤的免疫抑制性所制約，不能發揮其原本的治療效果[45]。在次研究基礎上Yang M[46]等人發現IL-36γ與OV存在協同作用，并利用IL-36與OV之間的協同作用構建了IL-36γ-OVs，IL-36γ-OVs能夠增加獨特腫瘤抗原CD4+和CD8+的數量，調節腫瘤微環境，降低腫瘤的免疫抑制性進而提高免疫治療腫瘤效果。IL-36在介導腫瘤免疫應答中的作用還有許多未知作用值得我們進一步發掘。

4.4 肺結核

肺結核是因感染結核分枝桿菌所引發的肺部傳染性疾病，一般通過飛沫傳播，嚴重危害人體健康，我國是世界上高肺結核發病率的國家之一[47]。Ahsan等人[48]實驗發現機體在感染結核分枝桿菌后會誘導產生IL-36γ，觸發TolI樣受體并且激活MyD88途徑，進而上調IL-36γ在肺組織中的表達。并且在內源性IL-18與IL-1的刺激下，會促進IL-36γ的分泌，IL-36γ受體依賴型結核分枝桿菌的生長受到抑制，這為研發醫治肺結核藥物提供了新思路。

5 小結與展望

眾多研究表明了IL-36與人體細胞免疫及炎癥機制密切相關，主要是通過激活MAPK和NF-κB等信號通路，誘導人肺成纖維細胞、支氣管上皮細胞等相關靶細胞分泌促炎因子和趨化因子，進而發揮其在肺部炎癥反應及腫瘤免疫應答反應中的生物學作用。此外，IL-36不僅對呼吸系統疾病有著重要意義，還涉及皮膚、腸道等器官疾病的發生發展。IL-36不僅僅是一種炎癥標記物，還是一種病原傳感器，其通過致病性損傷釋放和激活，在肺部炎癥及腫瘤靶向治療方面有著巨大的潛力，但是IL-36在肺部疾病中的作用機制研究還不夠深入，IL-36在呼吸系統疾病方面還有許多未知領域等待探索，希望后續隨著對IL-36不斷深入研究,進一步闡明IL-36在人體的作用機制，以期未來IL-36在肺部相關疾病的評估及治療上提供新的見解。