白介素—17在動脈粥樣硬化中的作用及其機制研究概況

【關(guān)鍵詞】 白介素17；Th17；動脈粥樣硬化；炎癥因子

文章編號：1003-1383（2013）01-0102-05 中圖分類號：R541.4 文獻標識碼：A

動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是由脂質(zhì)誘發(fā)的慢性免疫炎性和纖維增生性的退行性病變，為當(dāng)今嚴重危害我國人民健康的主要疾病，盡管現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展迅速，動脈粥樣硬化病因和防治的研究已從形態(tài)學(xué)和生化組成等方面轉(zhuǎn)變?yōu)榧毎肿铀缴系难芯浚蚱浒l(fā)病隱匿且機制多而復(fù)雜，至今尚未明確。近年來AS的炎癥和免疫學(xué)理論日益受到重視，其中新型CD4+T細胞亞群Th17細胞因分泌產(chǎn)生白介素17（IL17）而得名。最新的研究表明，Th17分泌產(chǎn)生的IL17在AS的發(fā)病中發(fā)揮了重要作用[1]。研究IL17的產(chǎn)生、功能、特征和信號傳導(dǎo)以及它在AS中可能的作用和機制，進一步理解和闡明AS的發(fā)病機制，對于預(yù)防和治療AS具有重要的意義。

一、IL17家族、受體及來源

1. IL17家族 白介素17的cDNA是從小鼠雜交瘤的細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原（CTLA8）中分離并被克隆[2]，與CTLA8有63%的同源性，同時與T淋巴細胞猿皰疹病毒（Herpesvirus saimiri）的開放閱讀框架基因13（HVS13）編碼的蛋白有57%的同源性[3]。人IL17為一種含有155個氨基酸的同源二聚體，編碼基因定位在人染色體的6q12。IL17家族是一組具有較高同源性、在脊椎動物進化中高度保守的蛋白質(zhì)，與已知的細胞因子均無明顯同源性，已發(fā)現(xiàn)六個成員：IL17A、IL17B、IL17C、IL17D、IL17E（IL25）和IL17F，分別編碼155aa～202aa，分子量為20～30 kDa。早期研究發(fā)現(xiàn)IL17在人成纖維細胞中能增強細胞內(nèi)黏附分子（ICAM1）的表達，誘導(dǎo)非免疫細胞如成纖維細胞、內(nèi)皮細胞分泌IL6、IL8和粒細胞集落刺激因子（GMCSF），驅(qū)動T細胞的應(yīng)答，對T細胞的活化起協(xié)同刺激作用。

2. IL17受體家族 迄今為止，IL17受體（IL17R）家族已發(fā)現(xiàn)五個成員：IL17RA～IL17RE，均為單跨膜域蛋白，具有保守的結(jié)構(gòu)，包括胞外的類纖維結(jié)合素Ⅲ（fibronectinIIIlike）結(jié)構(gòu)域和一個胞質(zhì)內(nèi)的SEF/IL17R（SEFIR）結(jié)構(gòu)域。IL17RA是家族中唯一擁有TILL域和C/EBP激活域（CBAD）序列[4]的成員。其中TILL域為IL17RA功能所必需，它的缺失和點突變可以使IL17RA失去活性。IL17RA可能是一些IL17家族成員的共受體，包括IL17A/IL17A同源二聚體、IL17A/IL17F異質(zhì)二聚體和IL17E。IL17RA廣泛表達，其主要效應(yīng)細胞則是內(nèi)皮細胞、成纖維細胞和表皮細胞；IL17RB能結(jié)合IL17B與IL17E，它主要表達于各種內(nèi)分泌組織及腎、肝、腦、Th2細胞；IL17RC是IL17A和IL17F的受體，和IL17RA一樣，IL17RC在表皮細胞、內(nèi)皮細胞、成纖維細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞中都有表達；IL17RD又稱SEF或IL17RLM，可與IL17RA結(jié)合，IL17RD的選擇性剪切（Alternativesplicing）產(chǎn)物之一，可能抑制成纖維細胞生長因子（FGF）誘導(dǎo)受體酪氨酸激酶的活性；IL17RE表達于人的大腦、前列腺和胰腺，它的配體及其功能尚待研究。

3.IL17的來源與Th17 新型CD4+T細胞亞群Th17細胞，它因主要分泌產(chǎn)生IL17（或IL17A）而得名[5，6]，它還產(chǎn)生其它的白介素諸如IL17F、IL21、IL22。除來源于Th17外，后來研究發(fā)現(xiàn)IL17還可由其它細胞產(chǎn)生，包括CD8+T細胞、γδT細胞、自然殺傷細胞、自然殺傷T細胞、LTi細胞和髓系細胞等。Th17的分化需要維甲酸相關(guān)的核孤兒受體（RORγt），RORγt與其它轉(zhuǎn)錄因子協(xié)同誘導(dǎo)IL17表達。業(yè)已證明，IL23是誘導(dǎo)Th17分化的主要因子，RORγt可刺激IL21的產(chǎn)生和IL23受體的表達，IL23有擴增和穩(wěn)定Th17的作用，而作為IL2家族成員之一的IL21，則是通過自分泌和旁分泌環(huán)路來增強Th17的分化[7]。在體外，Th17的誘導(dǎo)依賴于TGFβ和IL6（或IL21，鼠體內(nèi)），或依賴于IL1β（或IL23，在人體內(nèi)）。它們可以激活RORγt的表達和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄活化因子3（STAT3）的磷酸化。值得一提的是，IL17的功能并不等同于Th17。

二、IL17的生物學(xué)效應(yīng)

IL17家族與多種疾病密切相關(guān)，它們可在不同類型的細胞和組織上表達，具有多效生物活性，除了參與宿主防御、腫瘤等疾病之外，還在一些慢性炎癥性免疫性疾病如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、炎癥性腸病和銀屑病等中發(fā)揮重要作用。作為一種誘導(dǎo)炎癥強有力的細胞因子，IL17可刺激IL6、前列腺素E2（PGE2）的產(chǎn)生以提高局部環(huán)境炎癥反應(yīng)，增加局部組織IL8、MCP1、生長調(diào)節(jié)因子α （Groα）等[8]趨化因子的產(chǎn)生，促進招募單核細胞和中性粒細胞、上調(diào)中性粒細胞蛋白酶和髓過氧化物酶（MPO）等蛋白水解酶的活性。IL17能促進樹突狀細胞的成熟、增強抗原提細胞的抗原提呈能力，刺激造血細胞因子GCSF和GMCSF的產(chǎn)生，并促進這些髓系細胞的增殖發(fā)揮生物學(xué)功能。IL17還具有促進成纖維生長因子（bFGF）、肝細胞生長因子（HGF）和血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）等生長因子產(chǎn)生，誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細胞的生長，從而促進血管生成的作用。大量研究表明，在人或小鼠模型的血管性疾病中IL17表達是增加的，包括原發(fā)性自身免疫性血管炎、異體免疫血管病變及動脈粥樣硬化中的慢性血管炎癥。此外，IL17不但啟動慢性炎癥[9]，還能夠啟動三級淋巴器官的形成，直接刺激基質(zhì)細胞中CXCL13和CCL19的表達，除了穩(wěn)態(tài)趨化因子諸如CXCL13和CCL19外，IL17還誘導(dǎo)廣泛的炎癥趨化因子，如CXCL9、CXCL10和CXCL11等[10]，但不同的組織在IL17的作用下釋放CXCL的控制方式有所差異。在動脈粥樣硬化組織中IL17可能通過減少病灶中ICAM1表達和（或）抑制T細胞聚集來起保護作用，而與之相反，一些研究則發(fā)現(xiàn)在主動脈組織中IL17可通過誘導(dǎo)CXCL1來激活單核細胞黏附，并誘導(dǎo)諸如IL6、CXCL8及CXCL10等炎性因子的產(chǎn)生從而發(fā)揮其動脈粥樣硬化中的致病作用。

三、IL17信號傳導(dǎo)通路的機制

1.重要的信號通路分子 IL17主要通過誘導(dǎo)各種下游通路，包括核轉(zhuǎn)錄因子（NFκB）、絲裂原激活的蛋白激酶（MAPK）途徑及C/EBP轉(zhuǎn)錄因子等，并產(chǎn)生促炎性因子，從而發(fā)揮生物學(xué)作用。此外，JAK及P13K通路可能也參與其中。IL17RA介導(dǎo)下游信號的分子機制尚未明確，但是目前人們還是發(fā)現(xiàn)了一系列重要的信號通路分子。①TRAF6：接頭蛋白TRAF6（TNF receptorassociated factor6）是在IL17RA信號通路中最早報道的連接子，作為一種E3泛素連接酶，在IL17信號途徑中不可缺少。TRAF6級聯(lián)激活NIK/IKK/NFκB途徑及ICAM1的表達，與TAK1協(xié)同激活NFκB，對于促炎基因的誘導(dǎo)至關(guān)重要。在TRAF6/小鼠的胚胎成纖維細胞，IL17不能活化IκB激酶和JNK，也不能誘導(dǎo)IL6和ICAM1表達。雖然顯性失活的TRAF6能使NFκB失活，但并不阻斷IL17所誘導(dǎo)趨化因子的mRNA的穩(wěn)定性，在維持mRNA穩(wěn)定性的IL17信號中TRAF6并非必需[11]。②Act1：為連接BAFF和CD40L信號的NFκB的激活物，研究表明，Act1是IL17RA與TRAF6之間的橋梁分子，可編碼SEFIR域，IL17RA中的SEFIR域是IL17信號傳導(dǎo)必不可少的，如該域的缺失會損害IL17RA信號傳導(dǎo)[12，13]。Act1缺陷細胞對IL17大多數(shù)信號沒有反應(yīng)，IL17RA通過SEFIR依賴的結(jié)構(gòu)域與Act1相互作用結(jié)合，從而激活NFκB和TAK1蛋白。IKKi觸發(fā)Act1磷酸化后引起Act1構(gòu)象改變，可增強Act1對TRAF2/5的親和力，并降低與TRAF6的結(jié)合力，最終導(dǎo)致MAPK的活化及趨化因子的穩(wěn)定。③C/EBP：又稱CCAAT/增強子結(jié)合蛋白（Enhancer binding proteins）是IL17靶基因芯片中發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄因子，有六個家族成員，只有C/EBP和C/EBP能被IL17誘導(dǎo)，其中C/EBP可由IL17通過介導(dǎo)磷酸化級聯(lián)反應(yīng)失活負調(diào)。C/EBP在某些情況下還具有與NFκB協(xié)同激活轉(zhuǎn)錄的作用。C/EBP對于調(diào)節(jié)IL6的轉(zhuǎn)錄至關(guān)重要，但目前尚不清楚C/EBP和C/EBP在IL17信號傳導(dǎo)中如何調(diào)節(jié)。

2.其他IL17誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子及mRNA的穩(wěn)定性 除了以上重要的信號連接因子，IL17還能誘導(dǎo)AP1的活性，但也有研究稱IL17并不能直接誘導(dǎo)強的AP1活性，IL6啟動子中的AP1位點對于IL17介導(dǎo)的活性并非必不可少。另外還有Ikaros TFBS（TF binding sites）和Oct1等轉(zhuǎn)錄因子，其中Ikaros TFBS與NFκB TFBS高度相似，Oct1的作用至今仍未能明確，有待深入研究。真核生物mRNA穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)是調(diào)節(jié)基因表達的主要機制之一，眾所周知，許多炎癥細胞因子及趨化因子的mRNA為轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，因此大多不穩(wěn)定，其很大程度依賴于AU富含區(qū)（AUrich element，ARE）介導(dǎo)的機制。AREs可能通過特異性的結(jié)合蛋白促進mRNA的降解從而破壞炎癥信號的mRNAs。TTP （Tristetraprolin）作為一種ARE結(jié)合蛋白也參與炎癥細胞因子的調(diào)節(jié)，它促使mRNA不穩(wěn)定下調(diào)IL17。研究發(fā)現(xiàn)，TTP基因敲除小鼠會出現(xiàn)嚴重的炎癥性關(guān)節(jié)炎及自身免疫功能紊亂。IL17下游基因多為細胞因子和趨化因子，盡管IL17單獨激活下游信號及誘導(dǎo)基因表達作用微弱，但IL17有調(diào)控mRNA穩(wěn)定性的能力及協(xié)同其他細胞因子，從而放大了靶細胞對IL17的反應(yīng)。

四、IL17在動脈粥樣硬化中的作用

AS是一類在血管中以新陳代謝和免疫系統(tǒng)紊亂為特征的復(fù)雜的炎癥性疾病。它的進展取決于參與其中的動脈壁的慢性炎癥、先天性及適應(yīng)性免疫的反應(yīng)。在AS病變中發(fā)現(xiàn)了活化的T細胞，尤其是輔助性CD4+T細胞，它們的亞型決定了其在AS斑塊中的作用，比如Th1細胞具有促進AS的作用，Th2細胞和Treg細胞具有抗AS的作用，而產(chǎn)生IL17的Th17細胞具有促進AS的作用，同時也可能有抗AS的作用[14]。目前已經(jīng)在AS病變組織中檢測到了IL17表達增加[15]，急性心肌梗死和不穩(wěn)定型心絞痛患者外周血中Th17細胞和IL17水平增加[16]。在AS病變有癥狀的患者與無癥狀患者相比，外周血IL17A、IL21和IL23的表達也增加[17]。大量研究表明，IL17與AS發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。

業(yè)已證實，IL17是一種誘導(dǎo)急性期C反應(yīng)蛋白（CRP）表達的蛋白質(zhì)，調(diào)控CRP的分泌，可能在慢性炎癥、動脈粥樣硬化、血栓形成中起調(diào)控作用[18]。Eid等[19]發(fā)現(xiàn)人冠狀動脈中浸潤的T細胞產(chǎn)生IL17和γ干擾素（IFNγ），它們?nèi)菀讖膭用}壁內(nèi)被檢測到，IL17和IFNγ協(xié)同誘導(dǎo)血管平滑肌細胞促炎癥反應(yīng)，提高IL6、CXCL8和CXCL10的分泌水平。Madhur等[20]通過研究IL17/小鼠模型發(fā)現(xiàn)，起初IL17/小鼠和C57BL/6J小鼠對輸注血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）引起高血壓反應(yīng)相似，然而在經(jīng)過4周后的血管緊張素Ⅱ輸入后，IL17/小鼠達到的血壓水平比野生型小鼠下降30 mmHg，而且它體內(nèi)高血壓也不能維持。IL17/小鼠的血管在對血管緊張素Ⅱ反應(yīng)中顯示了維持血管功能，降低過氧化物的產(chǎn)生，減少T細胞的浸潤。該研究表明IL17是維持血管緊張素Ⅱ引起的高血壓和血管功能障礙所需的，這兩者都是AS的危險因素。因此推測，IL17可能為促動脈粥樣硬化的作用。然而，IL17在AS中的確切作用機制頗有爭議，兩個實驗小組在研究IL17A/的ApoE/基因小鼠動脈粥樣硬化形成的實驗后得出截然不同的結(jié)論，其中一組發(fā)現(xiàn)IL17A加速了動脈粥樣硬化，而另一組則發(fā)現(xiàn)IL17A有減少斑塊的負擔(dān)作用。Erbel等[21]利用從8周齡ApoE/小鼠行主動脈根部切片后，再喂標準飼料至12周齡，然后檢測其病變面積、斑塊組成、細胞浸潤、細胞因子的表達與細胞凋亡。分治療組（抗IL17A抗體）和對照組進行研究后發(fā)現(xiàn)，ApoE/小鼠功能性阻斷IL17A后可以減慢AS的發(fā)展、降低斑塊的脆性、細胞的浸潤以及組織的激活。Smith等[22]也發(fā)現(xiàn)從ApoE/小鼠分離主動脈的IL17可促進CXCL1的表達，在體外黏附實驗中促進單核細胞的黏附。研究結(jié)果表明：IL17似乎是通過多層次的炎癥變化如細胞黏附、外滲、細胞活化T細胞共刺激/增殖和抗原提呈在動脈粥樣硬化的炎癥級聯(lián)反應(yīng)[21，22]參與促動脈粥樣硬化過程。而與之相反，Taleb等[23]最新研究數(shù)據(jù)表明，通過在小鼠T細胞中SOCS3的基因失活能促進Th17反應(yīng)，降低LDLr/小鼠動脈粥樣硬化，提示IL17在動脈粥樣硬化中可能起保護作用。T細胞中SOCS3的缺乏可以增強T細胞特異性STAT3磷酸化，促進了Th17細胞極化。SOCS3缺陷的T細胞能產(chǎn)生較多的IL17和IL10和較少的干擾素γ。使用鼠單克隆抗IL17A抗體中和IL17A，能足以廢除那些移植SOCS3的缺陷T細胞的小鼠的粥樣硬化的保護作用，而對照組則未受影響。重組的小鼠IL17A降低血管內(nèi)皮細胞黏附分子1的表達和血管T細胞浸潤，明顯限制了LDLr/小鼠動脈粥樣硬化病變的發(fā)展。另外，人頸動脈斑塊中高表達IL17和STAT3磷酸化與斑塊穩(wěn)定性也有關(guān)。其研究數(shù)據(jù)都傾向于IL17在動脈粥樣硬化中起保護作用[24]。最近Danzaki等[24]也研究發(fā)現(xiàn)，在ApoE/基因小鼠中，IL17的缺乏加速了動脈粥樣硬化不穩(wěn)定易碎斑塊的形成。縱觀這些研究中，IL17在動脈粥樣硬化扮演的角色似乎有增強、減弱或甚至不起作用，究其原因可能為IL17家族及受體結(jié)構(gòu)的多樣性決定了其功能的多樣性，也可能與實驗?zāi)Ｐ秃脱芯糠椒ㄏ嚓P(guān)。

因此，目前IL17在動脈粥樣硬化中的角色還不能確切定位，IL17可能主要為促進動脈粥樣硬化的作用，也存在保護作用，它可能在動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的整個過程中不同的階段扮演著不同的角色，依靠環(huán)境起著雙重調(diào)節(jié)作用。

五、展望

IL17作為新興的具有強大功能的細胞炎癥因子家族，在AS發(fā)病機制中免疫炎癥方面扮演著越來越重要角色，有著廣闊的研究前景。但目前IL17在AS發(fā)生、發(fā)展方面還有許多問題需要解決，包括研究IL17、受體的生物學(xué)功能及信號傳導(dǎo)機制，尤其是NFκB及其下游的轉(zhuǎn)錄激活物，進一步闡明IL17的正負調(diào)節(jié)機制，為開發(fā)新療法提供特異性的血管靶點。IL17與其他的細胞因子的關(guān)系也要研究清楚，包括與已知AS分子細胞間的相互作用，進而有利于早期發(fā)現(xiàn)、改變AS患者炎癥狀態(tài)和血管結(jié)局。開發(fā)應(yīng)用新的動物模型，除了進行基礎(chǔ)研究，還需進一步開展大規(guī)模的臨床研究來驗證。相信隨著研究的深入，IL17在AS中的確切的作用機制將進一步闡明，將為AS的治療提供新策略。

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（收稿日期：2012-10-18 修回日期：2013-01-26）