IL-36與纖維化疾病的研究進展*

楊銘杰， 楊新棵， 陳 婷， 惠 毅， 李京濤， 閆曙光△

（1陜西中醫藥大學基礎醫學院胃腸病教研室，陜西 咸陽 712046；2陜西中醫藥大學附屬醫院肝病科，陜西 咸陽 712000）

纖維化是由組織損傷觸發的異常修復機制，伴隨著細胞外基質（extracellular matrix， ECM）產生/降解的失衡以及在正常組織中的過度沉積，最終以器官功能障礙甚至衰竭而告終［1］。纖維化幾乎可見于所有慢性疾病的終末期階段，死亡率在工業化國家中約占1/3 以上，對人類健康構成嚴重威脅［2-3］。然而，由于具體分子機制尚未明確，關于抗纖維化藥物的開發仍在不斷探索中。隨著分子生物學領域的不斷進展，發現促炎細胞因子白細胞介素36（interleukin-36， IL-36）在纖維化病變的過程中具有顯著的促進作用，通過抑制IL-36 信號能夠防止甚至逆轉纖維化進程，可能成為潛在的靶點之一［4］。基于此，本文將對近年來關于IL-36 的生物學研究進展、在纖維化疾病中的表達以及相關促纖維化機制作一綜述，以期為進一步研究提供參考。

1 IL-36概述

IL-36 細胞因子屬于IL-1 超家族的成員之一，由3 種受體激動劑IL-36α、β 和γ，以及IL-36 受體拮抗劑（IL-36 receptor antagonist， IL-36Ra）組成。由于氨基酸序列與IL-1β 和IL-1Ra 具有高度相似性，最初IL-36 也被稱為IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9 和IL-1F5［5］。由于IL-1Ra、IL-38 與IL-36Ra 具有高度同源性，均可在相關信號傳導中發揮拮抗作用［6］。IL-36廣泛表達于皮膚表層、支氣管、肺、牙齦和腸上皮層等部位，并且在與細菌成分接觸后表達顯著增高，表明IL-36 在調節機體內外環境方面扮演著重要角色［7］。

IL-36 在全長前體蛋白形式中表現出極低的生物活性，需經過蛋白水解才能變得完全活躍。與IL-1 家族的其他成員相同，IL-36 的活性受到N 端切割的嚴格調節，其中N 端懸垂很可能是干擾配體-受體結合的關鍵點［8］。對3 種激動劑及1 種抑制劑分別在K6、R5、S18和V2位置的N 端處理，可充分發揮IL-36的生物學潛能。然而與IL-1 不同的是，IL-36 不具有caspase-1 或信號肽等特征性切割位點，表明IL-36 的加工可能受到其他機制的影響［9］。已證實由中性粒細胞衍生的幾種蛋白酶，如組織蛋白酶G、彈性蛋白酶和蛋白酶3 等，能夠通過差異處理方式激活IL-36細胞因子［10］。不同的N 末端加工機制為早期關于IL-36 細胞因子功能的一些爭議提供了解釋，同時也突出了其生物學的復雜性。

IL-36 的受體是一種異二聚體復合物，由IL-36R和IL-1受體輔助蛋白（IL-1 receptor accessory protein，IL-1RAcP）組成，在角質形成細胞、成纖維細胞和上皮細胞、內皮細胞及各種免疫細胞等廣泛表達［11］。IL-36R 包含與配體結合的細胞外結構域和與IL-1RAcP相連的細胞內Toll/IL-1受體結構域，與激動劑結合后能形成二元復合物進而募集IL-1RAcP 介導下游信號［12］。相反，拮抗劑IL-36Ra與IL-1RAcP存在空間結構沖突，與IL-36R結合后能夠阻止其募集，通過與其他細胞因子競爭而抑制其活性。此外，當IL-36 激動劑與拮抗劑細胞濃度相同時，拮抗劑會占據更多的受體，意味著拮抗劑對IL-36R具有更高的親和力［13］。

2 IL-36的生物學功能

IL-36 在免疫反應中扮演了重要角色，可以通過多種方式影響炎癥反應，包括誘導分泌炎癥及趨化因子，調節免疫細胞功能等。IL-36 細胞因子刺激后可在角質細胞中促進粒細胞集落刺激因子、IL-17C、C-C基序趨化因子配體20（C-C motif chemokine ligand 20， CCL20）和IL-8的分泌，以及內皮細胞及成纖維細胞中誘導CCL20、CCL2、IL-8 和血管細胞粘附分子1水平的過表達，進而促進炎癥反應［14］。調節免疫細胞方面，IL-36 可以通過促進樹突狀細胞（dendritic cell，DC）成熟和誘導淋巴細胞分化的方式發揮促炎作用。體外實驗發現，IL-36對小鼠的DC和CD4+T細胞存在顯著的特異性反應，能夠激活Th1 細胞免疫應答；在體內，IL-36 能促進DC 的成熟，增強DC 抗原提呈功能，同時刺激幼稚T 細胞向Th1、Th17 分化［15］。當IL-36R敲除小鼠的CD4+T 細胞與IL-36 激動劑共培養時，與正常小鼠CD4+T 細胞相比調節性T 細胞（regulatory T cells， Treg）分化受到顯著抑制，進而抑制了抗炎細胞因子IL-10的產生。此外，當從MyD88敲除或p50敲除小鼠中分離的CD4+T細胞與IL-36細胞因子共培養時，Treg 分化顯著增強［16］。上述結果表明IL-36可通過下游MyD88和NF-κB信號傳導，在促進Th0細胞分化的同時抑制Treg分化，增強炎癥反應。

3 IL-36在纖維化疾病中的表達

3.1 特發性肺纖維化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF） IPF 是一種原因不明的慢性進行性肺部疾病，臨床以進行性呼吸困難、肺功能降低甚至呼吸衰竭為特征［17-18］。支氣管上皮細胞、肺成纖維細胞和巨噬細胞均大量表達IL-36R/IL-1RAcP 復合體，可對IL-36 細胞因子產生應答［19］。通過檢測IPF 患者血清中IL-36α/γ 水平顯著高于對照組，而拮抗劑IL-36Ra 與對照組相比無顯著差異，提示IL-36 激動劑和拮抗劑的失衡參與了IPF 的進展。且IL-36α 表達與肺一氧化碳彌散量呈負相關，與高分辨率CT 評分呈正相關，IL-36γ 表達與用力肺活量呈負相關，提示IL-36水平可能與IPF 患者的預后有關［20-21］。同時發現同源抑制劑IL-38 的過表達能夠通過抑制IL-36R 信號傳導的方式，防止由博萊霉素誘導的小鼠肺纖維化反應［22］。此外，在慢性阻塞性肺疾病和支氣管哮喘中也觀察到IL-36 的異常表達，表明其信號傳導可能通過多種機制參與肺部疾病的發生發展［23］。

3.2 肝纖維化 肝纖維化是由多種因素所致肝臟持續損傷進而產生的慢性疾病，隨著疾病的進展可形成纖維化瘢痕，影響肝臟正常生理功能，甚至可發展為肝硬化、肝癌等［24］。慢性乙型肝炎（chronic hepatitis B， CHB）是由于持續感染乙型肝炎病毒（hepatitis B virus， HBV）所引起的肝臟炎癥性疾病，可造成肝臟的慢性損傷，促進肝纖維化的發展。研究發現，CHB 患者循環血清中IL-36α 濃度顯著增高，而IL-36β、IL-36γ和IL-36Ra無明顯變化，提示IL-36α可能參與了HBV 感染期間肝臟的免疫炎癥反應。同時，關聯分析發現IL-36α 濃度的升高與HBV-DNA 水平呈正相關，提示IL-36α 與CHB 患者的病毒復制活躍程度有關［25］。此外，在肝損傷動物實驗中同樣發現IL-36 參與了早期炎癥反應及纖維化病變。CCL20大量分布于肝臟組織中，其過度激活能夠促進肝臟炎癥反應，加速肝纖維化的發展［26］。在對乙酰氨基酚誘導小鼠肝損傷模型中可發現，IL-36γ 與CCL20均呈高表達狀態，經IL-36Ra 處理后能夠降低CCL20在mRNA 與蛋白質水平的表達，同時減輕肝臟損傷，提示通過阻斷IL-36 信號傳導能夠通過降低CCL20的表達減輕肝臟炎癥，進而干預肝纖維化的進展［27］。

3.3 腎間質纖維化（renal interstitial fibrosis， RIF）RIF 是多種慢性腎臟疾病發展過程中的常見病理表現，終末期易致腎功能衰竭，需依靠腎移植或透析維持治療［28］。腎小管間質病變（tubulointerstitial lesion， TIL）作為RIF 形成的標志之一，其嚴重程度與IL-36α 的表達密切相關。在TIL 患者的腎組織中觀察到IL-36α 表達顯著升高，與腎功能相關評估指標尿素氮和肌酐水平以及纖維化評分呈正相關關系。同時，對纖維化的單側輸尿管梗阻小鼠腎小管上皮細胞行免疫組化染色發現，IL-36α 表達顯著上調，提示IL-36α表達增高與腎功能下降以及纖維化的發生發展密切相關［29-30］。在IL-36基因敲除實驗中，小鼠的腎實質損傷、膠原蛋白沉積、纖維化病變等顯著減輕，表明阻斷IL-36信號傳導可減輕RIF病變［31］。

3.4 炎性腸病（inflammatory bowel disease， IBD）相關腸纖維化 腸纖維化是IBD的常見并發癥之一，約1/3 的克羅恩病和5%的潰瘍性結腸炎患者會在臨床終末期出現纖維化病變，表現出腸腔狹窄、腸壁運動障礙、腸梗阻等癥狀［32］。在活動期IBD患者的結腸標本中可觀察到IL-36a 和IL-36γ 的mRNA 表達顯著升高，同時在IBD 動物模型腸道組織中可觀察到IL-36R/IL-1RAcP 復合物表達增加，證明IL-36信號傳導可能與腸道疾病的免疫病理學存在一定聯系［33］。既往認為只有IL-36α/γ 在IBD 的發生發展中扮演著主要角色，最新研究發現在急性結腸炎小鼠模型中IL-36β表達同樣顯著增高，通過注射重組IL-36β可加劇結腸炎癥反應，表明IL-36 所有同工型均參與了IBD的發展［34］。免疫熒光染色發現，表達IL-36α、CD14、CD64和CD163的巨噬細胞位于小鼠結腸中的纖維化區域，提示IL-36α可能作為主要調節劑參與了纖維化進展［30］。通過IL-36R敲除或注射抗體，IBD模型小鼠的腸道炎癥和纖維化程度明顯減輕；此外，于已經發生纖維化病變的時點注射抗體，炎癥反應減輕，黏膜下層厚度減小，纖維化評分降低，表明阻斷或抑制IL-36信號傳導可防止甚至逆轉腸纖維化的發生［35］。

3.5 心肌纖維化 心肌梗死（myocardial infarction，MI）后發生的心肌纖維化是心肌組織對缺血刺激產生的修復機制，但ECM 的持續沉積導致心肌收縮力受到破壞，進而發生心力衰竭［36］。心臟炎癥反應是MI 后驅動心室重塑的關鍵因素，例如IL-1 被證明是MI后關鍵的促纖維化介質之一，以及可溶性IL-33可在心肌組織中產生纖維化表型［37］。在ST 段抬高型MI 患者的外周血中發現IL-38 水平顯著增加，提示IL-38 及其抑制的IL-36R 信號傳導參與了MI 的疾病進展。同時，通過注射重組IL-38 可阻斷MI 后小鼠心臟纖維化的進程，同時改善心室功能，提示抑制IL-36信號傳導具有調控心肌纖維化發展的作用［38］。

4 IL-36介導組織纖維化的分子機制

盡管不同組織間纖維化的發病機制存在差異，但研究表明IL-36 信號傳導能夠通過影響某些纖維化關鍵節點進而促進纖維化的進展，如調節免疫細胞反應、活化成纖維細胞、調節相關酶活性等。

4.1 調節免疫細胞反應 損傷初期免疫細胞的積累是出現早期炎癥反應的前提，作為一類促炎細胞因子，IL-36 能夠通過多種免疫反應途徑參與早期的組織炎癥反應［39］。NLRP3 炎癥小體是一種多聚體蛋白復合物，可通過介導caspase-1 的活化進而切割pro-IL-1β 和pro-IL-18 的方式促進炎癥反應，進而參與多種纖維化疾病的進展［40-41］。當IL-36R敲除時可觀察到腎臟疾病小鼠NLRP3、caspase-1和IL-1β活性顯著降低，外源性給予重組IL-36α可促進腎小管上皮細胞和巨噬細胞中NLRP3 的活化，而在缺乏MyD88的細胞中使用IL-36α刺激時，NLRP3的激活被減弱［29］。這表明IL-36信號可能通過MyD88依賴性途徑參與NLRP3介導的炎癥反應。此外，已證明激活IL-23/IL-17軸能夠促進纖維化的發展，抑制或敲除IL-36信號在抗纖維化形成的同時能減輕T 細胞反應，減少IL-23和IL-17A 的產生［42］。IL-36 刺 激能升高轉錄因子RORγt的表達，進而促進Th17細胞的分化，表明IL-36可以通過調控T 細胞分化參與纖維化反應［43］。此觀點同樣在肺纖維化疾病模型中得到證實，重組同源抑制劑IL-38 的慢病毒治療可減少免疫細胞的積累，降低IL-1β和IL-17A表達水平，減輕纖維化反應［22］。

4.2 活化成纖維細胞 成纖維細胞是ECM 產生的主要來源，當受到慢性炎癥等刺激時，能夠活化為表達α-平滑肌肌動蛋白的肌成纖維細胞，進而促進大量ECM 的合成［44］。研究發現，IL-36能夠通過驅動纖維化相關因子、促進上皮-間充質轉化（epithelialmesenchymal transition， EMT）和內皮-間充質轉化（endothelial-mesenchymal transition， EndMT）的方式活化成纖維細胞，進而促進纖維化的發展。在腸纖維化實驗中，對健康小鼠注射IL-36 激動劑后發現結腸中肌成纖維細胞數量明顯增多［35］。同時，研究發現IL-36R信號傳導對胰腺肌成纖維細胞具有明顯激活作用，進一步證實了IL-36 誘導的信號轉導事件在活化成纖維細胞中的重要作用［45］。上皮/內皮細胞可通過EMT/EndMT 轉變為間充質細胞，進而促進成纖維細胞池的積累［46］。在一項慢性鼻竇炎動物實驗中，發現IL-36γ的過表達與EMT呈正相關關系，提示IL-36 信號傳導可能通過調控EMT 的方式參與纖維化病變，具體機制仍需進一步探索［47］。

4.3 調節相關酶活性 在RIF 相關實驗中發現，當IL-36敲除小鼠的腎組織中絲氨酸蛋白酶35（serine protease 35， Prss35）顯著增加，并改變了許多感覺蛋白的表達，包括嗅覺受體（olfactory receptor， OR）和犁鼻神經中的蛋白受體家族［48］。已證實Prss35 能夠通過促進I型膠原蛋白降解的方式預防纖維化發展，而OR 則是腎功能檢測的關鍵指標之一［49-50］。據此可推測，IL-36 信號可能具有調節膠原重塑和血壓穩態相關酶的作用，能夠改善腎損傷后的纖維化反應。

5 總結及展望

纖維化發展所導致的器官功能障礙與多種疾病相關，嚴重影響患者生活質量的同時，造成了沉重的經濟負擔，然而目前還沒有任何有效的治療方法來預防或逆轉纖維化病變。與其他IL-1 家族成員一樣，IL-36 信號傳導主要作為促進多種炎癥基因轉錄的途徑。在穩態條件下，IL-36 在細胞、組織和器官中廣泛表達并有助于免疫調節，但如果過量產生，則會在纖維化病變中發揮致病作用。IL-36 信號傳導可通過多種方式促進組織纖維化的發展，阻斷其信號傳導能夠明顯預防甚至逆轉纖維化病變。不足的是，大多數實驗仍停留在動物或體外階段，需要進一步研究探索。同時，關于誘導IL-36/IL-36R信號傳導的起始因子也將是一個值得探索的未知領域。藥物開發方面，spesolimab 是一種人源化抗IL-36 受體單克隆抗體，也被稱為BI 655130，其療效已在泛發性膿皰型銀屑病患者的臨床研究中得到了證實，同時也為通過阻斷IL-36 信號傳導的臨床應用提供了確切證據。目前spesolimab 已進入活動期潰瘍性結腸炎患者的II 期試驗，旨在通過阻斷IL-36R 信號進而防止潰瘍性結腸炎患者結腸中促炎因子的釋放以及組織重塑通路的激活。基于IL-36 的復雜生物特性，未來可以嘗試通過多種方式進行藥物開發，例如通過靶向相關蛋白酶活性抑制IL-36 激動劑的加工、施用IL-36Ra 或IL-38 以及靶向IL-1RAcP 等，仍需進一步的研究證實。這無疑會在將來對靶向IL-36 的藥物開發以及組織纖維化的臨床治療提供新的方法和思路，填補抗纖維化藥物缺失的空白。