干擾素調節因子8在慢性阻塞性肺病中作用及其機制

周淼 焦莉 孫俊波

1河南中醫藥大學呼吸疾病診療與新藥研發河南省協同創新中心（鄭州 450046）；2河南中醫藥大學第三附屬醫院肺病科（鄭州 450008）；3河南省中醫院（河南中醫藥大學第二附屬醫院）內科（鄭州 450002）

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一種由多種原因引起的慢性氣道炎性疾病。COPD主要特征為不完全可逆的持續氣流受限。形成氣流受限的原因在于氣道重塑和肺泡破壞，與氣道上皮炎性侵潤和連續的組織破壞有密切關系［1］。

干擾素調節因子8（interferon regulatory factor 8，IRF-8）是一種核轉錄因子，能夠調節干擾素的表達。IRF-8參與多種病理生理過程，如宿主免疫、細胞生長、分化和腫瘤發生［2］。IRF8能夠顯著促進炎癥因子的分泌［3］。LANGLAIS 等［4］表明巨噬細胞中IRF-8是防止感染所必需的，并且與慢性炎癥有關。然而，對于IRF-8在COPD中的作用卻未見相關報道。

microRNA作為COPD的治療靶點受到越來越多的關注。miRNA微陣列分析結果表明miR-218在COPD患者肺組織中明顯降低，其表達與氣道阻塞顯著相關［5］。SCHEMBRI等［6］表明與不吸煙者相比，miR-218在吸煙者人支氣管上皮細胞（human bronchial epithelial cells，HBEC）中顯著下降。上述研究提示miR-218可能在COPD發生發展中發揮作用。

因此，本文通過敲除IRF-8，探究IRF8對HBEC炎癥和增殖的調節作用及機制以期為COPD的治療提供新的理論依據。

1 資料與方法

1.1 臨床資料2016年10月到2017年3月，收集河南中醫藥大學第三附屬醫院肺病科住院的21例COPD患者。其中女9例，男14例，年齡45～67歲，所有患者均符合2013年中華醫學會呼吸病學分會制定的COPD診斷標準［7］。對照組為同期在本院呼吸科的12例健康體檢者，其中女5例，男7例。所有患者在治療前2周均未使用糖皮質激素及其他免疫抑制劑，入選患者排除支氣管哮喘、肺間質纖維化等呼吸系統疾病及合并有嚴重肝腎疾病、腫瘤及血液系統疾病。兩組患者在年齡，性別比例上無顯著差異。

1.2 實驗材料Trizol試劑和Lipofectamine 2000（美國Invitrogen公司）；BEGM培養基（德國Promocell）；IRF8-NC及IRF8-siRNA（上海吉瑪制藥技術有限公司）；PrimeScript RT reagent kit，SYBR Green mix（大連寶生物工程公司）；PVDF膜（Millipore，USA）；抗人IRF8抗體、p65和p-p65抗體（Santa Cruz公司）；MTT試劑盒（碧云天生物技術有限公司）。

1.3 實驗方法

1.3.1 誘導痰的制備誘導前測定FEV1值并吸入200 μg沙丁胺醇，然后用3%的無菌高滲鹽水為患者進行霧化10～20 min，收集痰液于無菌干燥痰杯中。隨后用鑷子取出痰液黏稠、密度大的部分，稱重后，加入痰液重量4倍體積的0.1%二硫蘇糖醇（DTT）；反復吹打數次后，置于37℃震蕩30 min。用48 μmol/L尼龍網過濾。4℃，1 200 r/min離心10 min后吸取痰上清，并于-80℃凍存待用。

1.3.2 HBEC的采集及培養選擇受試者2～3級支氣管進行刷檢，并收集細胞于預冷的BEGM完全培養液中。經100目和200目篩網過濾以去除黏液，室溫下1 000 r/min離心5 min，棄上清后用BEGM完全培養基配制成細胞懸液。置于37℃，5%CO2培養箱中培養。

1.3.3 細胞轉染及實驗分組取對數生長期的HBE細胞接種于6孔培養板（2×105/孔），待細胞融合至80%，按照Lipofectamine 2000試劑說明書轉染IRF8-siRNA或其對照（IRF8-NC），48 h后檢測細胞中IRF8的表達水平以驗證轉染效果。實驗分為4組：Control組（健康對照者HBEC），COPD組（COPD患者HBEC），NC組（COPD患者HBEC轉染IRF8-NC），IRF8-siRNA組（COPD患者HBEC轉染IRF8-siRNA）。

1.3.4 實時定量PCR用Trizol試劑抽提細胞總RNA。隨后按照PrimeScript RT reagent kit說明書合成cDNA。采用SYBR Green mix于ABI 7500進行實時定量PCR反應。

1.3.5 Western blot收集細胞裂解液并測定蛋白濃度。選取20 μg蛋白經10%SDS-PAGE分離后電轉到PVDF膜上，用5%脫脂奶粉室溫封閉1 h。隨后將膜分別與IRF8、p65、p-p65及GAPDH抗體4℃孵育過夜，隨后加入HRP標記的山羊抗小鼠抗體繼續室溫孵育1 h。用ECL發光系統檢測目的條帶。用Image Pro Plus 6.0軟件進行灰度分析。

1.3.6 酶聯免疫吸附實驗檢測TNF-α、IL-6及IL-8的濃度收集細胞培養液，離心后收取上清液，按1∶100稀釋后加入酶標反應孔中，37℃孵育1 h。洗滌后每孔加入100 μL酶標抗體，再次37℃孵育1 h，每孔加入100 μL TMB-過氧化氫尿素溶液，37℃下避光放置5 min，加入50 μL終止液，測定各孔在450 nm處的吸光值。

1.3.7 細胞增值實驗將細胞接種于96孔板（5×104個/孔），然后向每孔加入20 μL MTT（5 mg/mL）和200 μL二甲基亞砜。酶標儀測定490 nm處吸光值。

1.3.8 熒光素酶報告實驗構建IRF8-3′UTR報告基因質粒，并將其與miR-218 mimic或miR-218 control共同轉染HEK293細胞。轉染48 h后，采用熒光素酶報告基因檢測試劑盒測定熒光素酶活性。

1.4 統計學方法采用SPSS 22.0分析，計量資料用表示，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗，多組間比較采用單因素方差分析，以P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1IRF8表達水平及其與氣流受限相關性分析健康對照者與COPD患者誘導痰上清液中IRF8水平分別為（5.87±0.93）ng/mL、（6.73±1.05）ng/mL，差異具有統計學意義（P＜0.05）。與健康對照者相比，COPD患者HBEC中IRF-8的表達水平顯著升高（P＜0.05；圖1A）。相關性分析結果顯示，HBEC中IRF8表達量與FEV1占預計值的百分比（FEV1%）呈顯著負相關（r=-0.73，P＜0.001；圖1B）。

圖1 IRF-8表達水平及其與FEV1%相關性分析Fig.1 The expression of IRF-8 and its correlation with FEV1%

2.2 IRF8的低表達顯著降低了HBEC中炎癥因子的水平siRNA轉染后，IRF8-siRNA組中IRF8的mRNA及蛋白水平顯著降低（P＜0.01）（圖2）。ELISA實驗表明與健康對照者相比，COPD患者誘導痰上清液及HBEC中TNF-α、IL-6和IL-8水平明顯升高（表1和圖3）。IRF8低表達可降低TNF-α、IL-6和IL-8的水平（圖3）。

表1 酶聯免疫吸附實驗檢測受試者誘導痰上清液TNF-α、IL-6和IL-8水平Tab.1 The level of IL-6，IL-8 and TNF-α in the supernatant of medium analyzed by ELISA ±s

表1 酶聯免疫吸附實驗檢測受試者誘導痰上清液TNF-α、IL-6和IL-8水平Tab.1 The level of IL-6，IL-8 and TNF-α in the supernatant of medium analyzed by ELISA ±s

注：與健康對照組比較，aP＜0.05

組別健康對照組COPD組TNF-α（pg/mL）87.5±51.3 165.7±68.1a IL-6（pg/mL）70.6±19.8 158.3±60.7a IL-8（ng/mL）2.1±0.7 11.5±3.6a

2.3 IRF8低表達對細胞增殖能力的影響如圖4所示，與Control組相比，COPD患者HBEC細胞增殖能力明顯增加。IRF8低表達可降低細胞的增殖能力。

2.4 IRF8的低表達激活了NF-KB信號通路與Control組相比，COPD組p-p65表達水平顯著升高。而IRF8的低表達顯著抑制了p-p65的蛋白表達水平（P＜0.05，圖5）。

圖2 各組IRF8表達水平Fig.2 The expression of IRF8 in each group

圖3 酶聯免疫吸附實驗檢測各組IL-6、IL-8和TNF-α水平Fig.3 The level of IL-6，IL-8 and TNF-α in each group detected by ELISA

2.5 miR-218靶向作用于IRF8生物信息學工具microRNA.org和Targetscan預測顯示miR-218可能靶向作用于IRF8。RT-qPCR結果顯示COPD患者HBEC中miR-218水平顯著高于健康對照者組（圖6A）。熒光素酶報告實驗發現miR-218 mimic可顯著降低野生型熒光素酶報告基因的熒光強度（P＜0.01；圖6B），但對突變型熒光素酶報告基因的熒光強度無影響（P＞0.05；圖6B）。過表達miR-218也可顯著抑制IRF8的mRNA及蛋白水平（圖6C-D）。

圖4 MTT實驗檢測各組細胞增殖能力Fig.4 The cell viability was detected by MTT assay

3 討論

圖5 各組p65表達水平Fig.5 The expression of P65 in each group

圖6 miR-218靶向調節IRF8Fig.6 miR-218 targeted regulation of IRF8

氣道重塑和肺泡破壞是氣流受限的主要原因。氣道上皮細胞作為與環境的重要接口，其損傷是導致氣道重塑的典型病理特征［8］。本研究發現IRF8在COPD患者誘導痰及HBEC中顯著升高，并與FEV1%呈負相關性。IRF8可通過激活NF-κB通路從而促進炎癥反應，提高HBEC增殖能力。另一方面，miR-218可靶向作用于IRF8。

IRF8屬于干擾素調節因子家族一員，在干擾素信號轉導方面發揮著重要的作用［9］。當暴露于脂多糖和外在微生物產物時，IRF8可激活或抑制病原體應答轉錄程序［9］。另一方面，干擾素調節因子家族的其他成員與COPD的發生有關。IRF7在鼻病毒感染的COPD培養物中顯著增加［10］。IRF3蛋白在感染合胞病毒的A549細胞中增加［11］。COPD作為一種慢性氣道炎性疾病，其發生發展過程是否與IRF8有關尚不清楚。本研究結果顯示，IRF8在COPD患者誘導痰及HBEC中顯著升高。這一結果與GRIET等［5］的發現一致。之前研究發現IRF8在多種炎性疾病異常表達并參與疾病的病理過程［3，12］，提示 IRF8 在炎性疾病中的重要作用。本文研究發現低表達IRF8能夠有效地抑制COPD細胞的炎癥反應。ISHII等［13］發現IRF3-/-小鼠肺部炎性介質下調，肺氣腫形成受到抑制。IRF8在動物體內是否有相同的作用還有待研究。

NF-κB通過調節細胞因子、趨化因子和細胞粘附分子的表達而在氣道病理學中起重要的作用。長期香煙煙霧或脂多糖刺激可增加IKK α/β的磷酸化及NF-κB的激活，促進炎癥因子的表達［14］。本研究發現在COPD患者誘導痰及HBEC中p65的磷酸化水平升高，與DI等［15］的研究結果相似。抑制IRF8的表達可顯著降低p65的磷酸化水平。研究表明IRF8基因敲除小鼠由于缺乏與IL-12 p40啟動子（含CACCC位點）的結合，IL-12 P40表達下調［12，16］。而 p40啟動子上含有 NF-κB 轉錄因子結合位點［17］，因而筆者推測抑制IRF8可能是通過下調IL-12 p40而導致p65磷酸化水平降低。上述結果提示IRF8是通過NF-κB通路調控炎癥反應，進而參與COPD的進程。

綜上所述，本文研究揭示了IRF8作為炎癥反應的重要參與者在COPD治療中的重要作用。IRF8的抑制可為COPD的治療提供新的思路和理論依據。COPD是一個多因素作用的結果，因而動物水平IRF8在COPD發生中的作用有待進一步研究。