IL-17在類風濕關節炎關節破壞中的作用

徐子涵，蔡　輝

(南京軍區南京總醫院，江蘇 南京 210002)

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IL-17在類風濕關節炎關節破壞中的作用

徐子涵，蔡輝

(南京軍區南京總醫院，江蘇 南京 210002)

IL-17；類風濕關節炎；關節破壞；靶向治療

IL-17是一種強有力的炎性細胞因子，自2005年不同于傳統CD4+T細胞亞群的Th17細胞被發現以來，IL-17受到更多的關注，并成為研究熱點。大量動物實驗和臨床試驗的研究結果已經證實IL-17在組織炎癥、自身免疫和宿主防御機制中發揮著關鍵作用，并且參與多種自身免疫性疾病的發病過程，如類風濕關節炎(RA)、銀屑病關節炎(PsA)、強直性脊柱炎(AS)等。RA是一種以多關節炎癥為特征的慢性、全身性炎性疾病，常伴有關節損傷，嚴重者可致殘。研究發現，與骨關節炎(OA)患者相比，RA患者關節滑液中IL-17的水平明顯升高。IL-17一方面能促進滑膜細胞基質金屬蛋白酶(MMPs)的產生，誘導軟骨基質降解，另一方面能誘導核因子-κB (NF-κB)配體活化因子(RANKL)的表達而影響破骨細胞分化和骨吸收?？梢奍L-17在RA相關性軟骨損傷和骨破壞中發揮致病性的作用，并可能成為RA關節破壞潛在的治療靶點。本文對IL-17/IL-17R的生物學特性作簡要概述，并總結IL-17/IL-17R在RA關節破壞中的作用及相關治療的最新研究進展，為今后以IL-17為靶點的RA治療提供思路和方向。

1　IL-17概述

1.1IL-17的發現與來源IL-17基因和IL-17蛋白是1993年在小鼠細胞毒性T淋巴細胞相關抗原8(CTLA8)中首次被發現的。隨后研究發現IL-17可以誘導產生IL-6和IL-8，而IL-6是炎癥和宿主防御的主要細胞因子，IL-8是介導嗜中性粒細胞募集的趨化因子CXC受體2(CXCR2)的配體，因此，IL-17可能與炎癥反應和嗜中性粒細胞生物學存在某種聯系。Chabaud等[1]發現在RA患者體外培養的滑膜組織能產生功能性的IL-17，在培養上清液中，外源性IL-17刺激RA滑膜細胞可使IL-6產量增加，而用IL-17單克隆抗體阻斷可使IL-6產量減少。該研究表明IL-17可能成為慢性炎癥的治療靶點。IL-17主要由活化的CD4+T細胞即Th17生產，是其特征性細胞因子，但也可以由CD8+T細胞以及自然殺傷T細胞(NKT細胞)、γδT細胞、固有淋巴細胞、肥大細胞、中性粒細胞等固有免疫細胞誘導產生，故成為固有免疫和適應性免疫應答的中心[2]。

1.2IL-17的結構與功能一般所說的IL-17指IL-17A，是由二硫鍵連接的同型二聚體糖蛋白，其由155個氨基酸組成，分子量為35 kD。IL-17A是IL-17家族6 個成員 (IL-17A～F)中的主要成員，其主要通過Th17細胞產生，近來發現，IL-17A能調節造血和間充質干細胞(MSCs)的分化[3]，動員嗜中性粒細胞和MSCs的募集，以及參與炎癥和宿主防御。IL-17F是家族成員中與IL-17A結構最為相似的，在染色體上的基因位點也相近，雖然IL-17F誘發炎癥的作用與IL-17A相比較弱，但在與腫瘤壞死因子-α(TNF-α)協同作用時能增強炎癥效應[4]。Tong等[5]研究結果證實了IL-17F在結腸癌中起保護性作用，這可能是通過抑制腫瘤血管生成而發揮作用。關于IL-17家族其他成員的研究仍較少，研究表明，IL-17C可以促進Th17細胞分泌IL-17[6]，但在IL-17信號通路中IL-17C能否成為另一個治療靶點仍有待確定。與此相反的是，IL-17E(又稱IL-25)能誘導過敏反應和Th2途徑的活化，但抑制Th17細胞的功能。此外，Benatar等[7]實驗還表明，IL-17E在體內具有抗腫瘤的活性。

1.3IL-17R與信號轉導關于IL-17R家族的描述，最早由Yao等于1995年提出，認為IL-17R家族由五個亞基組成(IL-17RA～RE)，它們都屬于Ⅰ型單次跨膜蛋白，且都含有保守的結構基序：胞外的纖維連接蛋白Ⅲ樣(FNⅢ)結構域和胞內的SEF/IL-17R(SEFIR)結構域。IL-17A和IL-17F的單體可以形成同源和異源二聚體，這些二聚體的配體結合到由IL-17RA和IL-17RC亞基組成的IL-17受體復合物。IL-17A的生物學活性是通過IL-17RA/IL-17RC受體復合物介導的。兩個受體亞單位都包含SEFIR域，而TILL域只存在于IL-17RA。最近研究表明，IL-17A激活了兩個獨立的級聯[8]：①腫瘤壞死因子受體相關因子6(TRAF6)依賴性級聯；②IKKi-TRAF2-TRAF5依賴性級聯。

TRAF6參與了IL-17A相關的三條主要下游通路的激活：NF-κB通路，絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路和CCAAT/增強子結合蛋白(C/EBP)通路。這些下游途徑的激活都是由接頭蛋白ACT1與IL-17RA的SEFIR結構域結合而發起的。具體而言，ACT1調節著TRAF6，也可能是TRAF3，參與NF-κB通路上游信號的激活[9]。最近發現，TAB2和TAB3與TRAF6關聯，參與IL-17A誘導的NF-κB激活，而不是MAPKs的激活，這表明TAK1復合物(TAK1-TAB2-TAB3)在IL-17A誘導的NF-κB活化中有特殊意義[10]。ACT1也可以激活MAPKs，誘導活化蛋白1(AP-1)轉錄因子的活化，從而調控著多種趨化因子、細胞因子mRNA轉錄的穩定性。IL-17A還誘導C/EBP轉錄因子C/EBPβ和C/EBPδ，從而調節富含C/EBP結合元件啟動子基因的表達，如IL-6。

除了TRAF6外，ACT1還介導了TRAF2和TRAF5依賴的途徑，這與基因mRNA穩定性相關。選擇性剪接因子(SF2)通常結合于mRNA以介導其降解，并在IL-17A刺激下招募ACT1/ TRAF5/TRAF2復合物而決定mRNA的釋放和穩定。除了SEFIR結構域，第二功能域，位于IL-17RA的C端，被命名為C/EBP活化結構域(CBAD)，這不是NF-κB和 MAPK活化過程中所必需的。也有人認為，IL-17A可以激活JAK-PI3K和JAK-STAT途徑，然而這過程尚待闡明。

2　IL-17與RA關節破壞

RA是一種可以導致關節破壞和骨吸收的慢性炎癥性疾病。研究發現，IL-17的過表達促進了關節炎癥、軟骨破壞和骨侵蝕，在RA關節破壞的發病機制中發揮重要作用。

2.1IL-17與RA關節炎癥RA主要的炎癥部位是滑膜，滑膜炎是RA早期的主要表現，Conaghan等[11]通過磁共振成像觀察早期RA關節骨和滑膜的特征發現，骨破壞發生程度與滑膜炎水平二者成正相關。IL-17是強大的促炎細胞因子，在RA滑膜炎中發揮重要作用。IL-17A作用于RA成纖維樣滑膜細胞(FLS)以增加趨化因子(如CCL2和CCL20)的表達，并激活單核細胞、樹突細胞、Th17細胞和嗜中性粒細胞的募集，增加細胞因子(例如，TNF-α，IL-1β和IL-6)的表達，以促進炎癥反應和關節破壞。炎性環境會最終破壞骨內穩態，這取決于三種蛋白的三角平衡，包括腫瘤壞死因子/腫瘤壞死因子受體家族，RANKL和其受體(RANK)及其作用受體骨保護素(OPG)，這些蛋白是破骨細胞分化和功能的關鍵因素，可見IL-17可以放大RA滑膜炎癥反應而致關節破壞。

2.2IL-17與RA關節軟骨損傷RA患者常因軟骨破壞遭受疼痛和功能障礙，嚴重者可導致殘疾。在正常關節，軟骨內穩態是由組成關節軟骨的II型膠原與蛋白聚糖二者合成和降解之間的平衡來維持，但在疾病中(如RA)，這種平衡網絡將被打破而失衡。在RA中，軟骨經受了多重破壞：處在富含蛋白酶的滑液中，受到侵蝕性血管翳的外來攻擊，并且軟骨細胞自身從內部參與破壞。IL-1、IL-17、TNF-α等多種細胞因子參與這個過程。Koenders等[12]研究表明，不可逆的軟骨破壞的增加不只是炎癥反應增強的結果，體內TNF-α和IL-17之間的協同作用導致軟骨損傷的加重，這與它們能協同上調S100A8、IL-1β和MMPs的表達相關。在RA中，IL-17可以刺激滑膜成纖維細胞、軟骨細胞和巨噬細胞釋放降解酶，這些酶可導致RA關節軟骨骨面的破壞，其中，最重要的酶是MMPs家族。在RA患者滑膜組織離體培養實驗中發現，IL-17A可以上調其膠原酶MMP-1、MMP-2、MMP-9和MMP-13的表達，促進基質代謝及軟骨破壞。另外IL-17A在與其他細胞因子如TNF-α或抑瘤素M的共同作用下，使RA關節破壞加重。除了MMPs，借助白血病抑制因子，IL-17可刺激體外培養的軟骨細胞分泌一氧化氮(NO)和前列腺素E2(PGE2)，這些遞質都可能參與RA軟骨破壞。除了刺激基質降解，IL-17可通過上調Runx2蛋白表達，增強IL-6蛋白和MMP-3 mRNA水平，而抑制RA軟骨祖細胞(CPCs)，而抗IL-17A抗體secukinumab可以降低Runx2蛋白的表達，促進軟骨形成[13]。此外，Tanigawa等[14]研究發現，IL-17F通過增加軟骨細胞中膠原酶(MMP-1、MMP-13)和基質溶素-1(MMP-3)的表達，并減少基質金屬蛋白酶組織抑制劑-2(TIMP-2)、TIMP-4的表達，降低II型膠原、聚集蛋白聚糖和連接蛋白的表達，而刺激軟骨降解。

2.3IL-17與RA骨侵蝕破骨細胞是多核巨噬細胞，在RA骨吸收和骨重建中發揮了至關重要的作用。破骨細胞的發育很復雜，是由單核細胞在細胞因子如RANKL和巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)的共同影響下分化而成。破骨細胞的活化涉及數條通路，但是大多數依賴于RANKL的存在。早期研究發現，IL-17能增加滑膜RANKL的表達而導致RANKL/OPG比例失衡，刺激RA破骨細胞形成和骨侵蝕。Kamiya等[15]在成骨細胞和骨髓細胞共培養中觀察到，IL-17刺激培養的成骨細胞中RANKL的表達，誘導破骨細胞的分化，同時，PGE2在IL-17的刺激下分泌增加，這可能參與了RANKL誘導破骨細胞分化的機制。當用COX-2抑制劑阻斷成骨細胞PGE2的表達時，IL-17能誘導破骨細胞組織蛋白酶K和MMP-9的表達[16]，而組織蛋白酶K能降解天然的I型膠原，參與破骨細胞介導的骨重吸收過程?？梢奍L-17是破骨細胞生成的重要的介導物，IL-17基因的缺失或者用抗IL-17抗體能顯著減少骨破壞也已經在諸多動物模型實驗中被證實。

3　靶向于IL-17的治療在RA中的研究進展

由于IL-17/IL-17R在RA關節破壞中發揮著重要的作用，而抗TNF-α療法對部分患者療效不顯，因此，阻斷IL-17/IL-17R的RA治療策略已經引起越來越多的關注。Huh等[17]表明地高辛及其衍生物抑制Th17細胞的分化通過拮抗RORγt活性。 Makino等[18]提出在體外培養實驗中MSCs抑制Th17細胞的分化。此外，Pickens等[19]提出阻斷CXCL5可以調節IL-17誘導的炎癥。

近年來以IL-17為靶點的生物制劑正在開發中，部分已投入到臨床實驗，且在PsA、RA和AS的治療中已經得到良好的結果。它們阻斷IL-17信號的方式多種：通過作用于IL-17的上游信號(例如，用IL-23抑制劑干預Th17細胞的分化)，直接作用于IL-17(如使用IL-17的抑制劑)或阻斷其下游信號通路(如使用受體信號抑制劑)。其中，針對IL-17A和IL-17RA的單克隆抗體是第一選擇，以IL-17A為靶點的兩種單克隆抗體已應用于臨床試驗中：ixekizumab(LY2439821)和secukinumab(AIN457)，其他抗體仍在早期開發階段，如SCH-900117和RG4934。其中，secukinumab是一種IL-17A全人源單克隆抗體，2015年初首次獲得全球批準用于中度至重度斑塊型銀屑病的治療。研究發現，對DMARDs和其他生物制劑療效不佳的活動性RA患者，給予150 mg secukinumab的長期治療后病情能得到改善，不良事件的發生率隨著時間的推移而保持穩定，其安全性也獲得認可[20]，現其用于RA的治療研究已進入III期臨床試驗階段。此外，brodalumab(AMG827)，作為一種抗IL-17RA的單克隆抗體，目前正在PsA患者中進行Ⅲ期臨床試驗驗證其有效性和安全性(NCT02024646)。另一種途徑是針對于IL-17RA/IL-17RC受體復合物，除了對IL-17RA，IL-17RC也是brodalumab潛在的靶點，此外，IL-17F同樣通過IL-17RA/IL-17RC復合體來介導的下游信號。因此靶向于IL-17RA，將同時影響IL-17A和IL-17F，以及IL-17C和IL-17E，這也許是抑制IL-17途徑的方法中最為廣泛的。還有種途徑就是阻斷IL-17的上游信號，IL-23是一種促進Th17細胞分化的細胞因子，抑制IL-23是ustekinumab和briakinumab作用機制的一部分，兩種單體直接作用于IL-12和IL-23共有的p40亞基。此外，IL-23p19特異性抗體的臨床試驗也正在進行。

在用上述藥物的治療過程中也有少數不良事件發生，正如在IL-17或IL-17R缺陷的動物模型中感染的發生率增加和嚴重性加重，真菌感染控制不佳也在意料之中。筆者已經觀察到結核病的發病率與TNF抑制劑使用明顯相關，因此某些臨床實驗參與者都進行了結核活動性的檢測，研究發現，當IL-17或IL-23p19被抑制時，結核病發病的風險將減少。而目前，中性粒細胞減少或感染發生率的增加在早期臨床試驗中并不常見。個別患者出現這些不良反應是否與IL-17抑制的作用直接相關，還有待進一步闡明。

4　展　　望

IL-17作為強大的促炎因子，在RA關節損傷中發揮著至關重要的作用，其主要通過誘導MMPs和破骨細胞，以及抑制基質蛋白合成參與RA關節炎癥、軟骨和骨的破壞。阻斷IL-17/ IL-17R信號傳導是控制RA關節炎癥和防治關節破壞的有效方法，相關的拮抗劑正在臨床試驗中，雖然已取得一定積極的成果，但仍有很多問題有待進一步解決。筆者在此作簡要歸納：①IL-17A / F信號已被廣泛認可，但對IL-17其他家族成員的認識仍較少，這方面需要以后進一步探索；②單獨使用MTX治療并不能顯著降低IL-17水平，而MTX與其他藥物的聯合治療，如英夫利昔單抗[21]或來氟米特[22]或依那西普[23]，能明顯降低IL-17水平，可見聯合治療應受到關注；③阻斷RORγt和CXCL5也可以抑制Th17細胞分化，因此，更多阻斷IL-17信號的方法有待我們進一步探索；④關于疾病中IL-17相關基因表達的調控的研究目前較少，這可以作為以后研究的重點；⑤為了提高藥物的有效性和安全性，IL-17靶向治療應面向于由IL-17和/或Th17細胞導致的炎性疾病的患者，而排除這些生物標記陰性的患者，因此，更好的個體化靶向治療是未來研究的發展方向。

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蔡輝，E-mail：njzy_caihui@163.com

10.3969/j.issn.1008-8849.2016.16.040

R593.21

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1008-8849(2016)16-1821-04

2015-12-20