白細胞介素17A及其信號通路與急性呼吸窘迫綜合征的研究進展

盧惠丹 李鋆璐 李穎 胡春玲 徐彩玲 邢麗華

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院呼吸與危重癥科450052

IL-17作為輔助性T細胞17產(chǎn)生的特異性的強有力的炎性細胞因子，多個研究已證實其在感染性疾病、自身免疫性疾病、腫瘤等多種疾病的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用。IL-17細胞因子家族有IL-17A～F 6個成員，其中關(guān)于IL-17A的表達分布、生物學(xué)特征、作用機制的相關(guān)研究最為廣泛和深入。IL-17A在ARDS中明顯的表達上升，可誘導(dǎo)多種炎癥因子及趨化因子產(chǎn)生而對疾病的進展和預(yù)后有著顯著的影響[1]?，F(xiàn)重點對IL-17A與ARDS的關(guān)系的研究進展進行綜述。

1 IL-17A的表達分布及生物學(xué)特征

研究發(fā)現(xiàn)胞外蛋白細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原8(cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 8，CTLA-8)蛋白可激活成纖維細胞的核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)，誘導(dǎo)IL-6分泌，并與其共同促進T細胞增殖，同時發(fā)現(xiàn)其為輔助性T細胞17(Th17)分泌的特征性細胞因子，因此被命名其為IL-17。先前研究認為IL-17A主要由IL-23、IL-1β、IL-6等誘導(dǎo)分化產(chǎn)生的Th17細胞分泌，隨著研究的進展，逐漸發(fā)現(xiàn)自然殺傷細胞、γδT細胞及髓系細胞、淋巴組織誘導(dǎo)細胞、中性粒細胞及肥大細胞，以及上皮細胞和平滑肌細胞均可以在轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)、IL-1β、IL-6、IL-23等環(huán)境誘導(dǎo)下產(chǎn)生[2]。

IL-17A是由4個半胱氨酸和2個絲氨酸殘基組成的半胱氨酸結(jié)構(gòu)，其相對分子質(zhì)量約為35 000，有155個氨基酸殘基，編碼的基因位于6p12，在C末端和四個半胱氨基酸殘基組成一個不同于典型半胱氨酸的胱氨酸折疊，并通過二硫鍵共價形成同源或異源二聚體結(jié)合在同一受體上。

2 IL-17A信號傳導(dǎo)通路及生物學(xué)活性

目前發(fā)現(xiàn)，IL-17受體家族共有五個家族成員(IL-17RA-IL-17RE)，IL-17R單體基序結(jié)構(gòu)高度保守包括纖維粘連蛋白1(fibronectin1，F(xiàn)N1)、FN2和SEFIR(similar expression to fibroblast growth factor-IL-1 receptor)三個結(jié)構(gòu)域，其中IL-17RA還包括TIR(Toll-IL-1 receptor)樣環(huán)形結(jié)構(gòu)域(TIR-like loop，TILL)和CBAD[aC/CCAAT/enhancer-binding protein(C/EBP)activation domain]結(jié)構(gòu)域[3]。IL-17A受體成員之間通過組成不同的受體復(fù)合物與相應(yīng)配體結(jié)合，產(chǎn)生下游信號傳導(dǎo)。IL-17R在造血組織及內(nèi)分泌組織內(nèi)均有較高水平的表達。

IL-17A可形成同源二聚體或者與IL-17AF組成異源二聚體與靶細胞表面IL-17RA及IL-17RC組成的異源二聚體受體結(jié)合后激活多種胞內(nèi)信號傳導(dǎo)通路，目前研究發(fā)現(xiàn)的通路有4條：(1)與受體結(jié)合后通過SEFIR結(jié)構(gòu)域募集調(diào)控蛋白核轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白1(nuclear factor-κ-B activator 1，Act1)，后磷酸化抑制蛋白Iκbζ(inhibitory protein of NF-κB)，激活NF-κB經(jīng)典通路，促進p65/Rel A相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄[4]；(2)激活絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activator protein kinase，MAPK)通路，提高目的基因mRNA的穩(wěn)定性，誘導(dǎo)炎性細胞因子和趨化因子產(chǎn)生增多；(3)激活酪氨酸蛋白激酶(janus kinases，JAKs)/轉(zhuǎn)錄激活因子STAT信號途徑，誘導(dǎo)JAK1/2/3、Ty K2(non-receptor tyrosine-protein kinase 2)以及STAT1～4的磷酸化活化[5]；(4)上調(diào)CCAAT增強子結(jié)合蛋白中轉(zhuǎn)錄因子β和δ的基因表達，促進下游效應(yīng)因子轉(zhuǎn)錄的發(fā)生[6]。

在IL-17A激活NF-κB的經(jīng)典通路中，Act1可通過結(jié)合腫瘤壞死因子受體相關(guān)分子6(TNF receptor associated factor，TRAF6)而調(diào)節(jié)此過程，而且Act1可直接穩(wěn)定下游效應(yīng)因子mRNA的表達，調(diào)節(jié)IL-17A的炎癥信號[7]。Wan等[8]的研究發(fā)現(xiàn)，與多種免疫性疾病相關(guān)的miR-30a，能夠直接靶向于編碼Act1的Traf3ip2 m RNA，抑制IL-17A介導(dǎo)的NF-κB和MAPK的活化，減少細胞因子和趨化因子的產(chǎn)生，同時降低IL-17A對m RNA的穩(wěn)定作用。

IL-17A作為促炎性因子，可連接固有免疫和獲得性免疫，通過與上皮細胞、巨噬細胞等多種靶細胞表面受體結(jié)合后，誘導(dǎo)產(chǎn)生粒細胞集落刺激因子(granulocyte colony stimulating factor，G-CSF)、巨噬細胞炎癥蛋白2(macrophage inflammatory ptotein2，MIP-2)、單核細胞趨化蛋白(monocyte chemotactic protein，MCP)、CXC類趨化因子(chemokine ligand，CXCL)及基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)、IL-6、防御素等炎癥因子和趨化因子，促進多形核中性粒細胞(polymorphonuclear neutrophils，PMN)和巨噬細胞募集、活化，起到清除致病菌作用，IL-17A還可增強上述炎癥因子m RNA的穩(wěn)定性，放大炎癥反應(yīng)[9]。而當(dāng)IL-17A過量表達時，會出現(xiàn)炎癥反應(yīng)過度激活，從而導(dǎo)致類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化等多種自身免疫性疾病[10]。

3 IL-17A在ARDS中的作用

ARDS可由重癥肺炎、膿毒癥及創(chuàng)傷多種原因引起，而且中樞神經(jīng)系統(tǒng)障礙和凝血性疾病也是影響ARDS 28 d死亡率的獨立因素[11]。ARDS的主要病理特征為中性粒細胞浸潤和促炎性細胞因子聚集導(dǎo)致的雙肺炎癥，表現(xiàn)為肺泡毛細血管嚴重損傷、肺泡通透性增加及兩肺彌漫性肺水腫，肺順應(yīng)性降低、低氧血癥[12]。LUNG-SAFE最新的一項關(guān)于ARDS的流行病學(xué)數(shù)據(jù)的橫斷面研究發(fā)現(xiàn)ARDS在接受機械通氣的ICU患者中的患病率高達23.4%，病死率達47.5%。ARDS治療費用昂貴，然而目前除保護性肺通氣、治療原發(fā)病及支持治療方法外，仍缺乏針對性治療手段。近期研究發(fā)現(xiàn)免疫調(diào)節(jié)紊亂在ARDS過程中病理性炎癥反應(yīng)過程中發(fā)揮重要作用。在ARDS早期，多形核白細胞(polymorphonu clear，PMN)和肺泡巨噬細胞迅速募集于肺泡腔，成為抵御病原體侵襲的第一道免疫防線，然而PMN的半衰期短，在ARDS的過程中需要趨化因子等炎性因子對其進行持續(xù)招募。T細胞的半衰期長，可在炎性部位持續(xù)分泌促炎性因子和趨化因子等物質(zhì)，Th17細胞分泌的IL-17A募集并活化PMN，而PMN則可以通過自分泌產(chǎn)生趨化因子形成正反饋，進而形成病理性炎癥反應(yīng)甚至暴發(fā)炎癥風(fēng)暴[13]。

研究發(fā)現(xiàn)，脂多糖(lipopolysaccharides，LPS)及銅綠假單胞菌誘導(dǎo)的ARDS模型，敲除IL-17A的小鼠與對照組相比，肺組織損傷明顯減輕，肺泡灌洗液中中性粒細胞的數(shù)目減少100倍，中性粒細胞活性標志物髓化過氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)及中性粒細胞化學(xué)趨化物MIP-2水平明顯降低，炎性因子IL-6的產(chǎn)生也顯著減少[14]。一項回顧性研究發(fā)現(xiàn)，入住ICU21例創(chuàng)傷合并肺部并發(fā)癥的患者血清和肺泡灌洗液內(nèi)IL-17A均明顯升高[15]。在ARDS患者肺泡灌洗液中發(fā)現(xiàn)IL-17A增加，近期在人和鼠的研究中均發(fā)現(xiàn)有氧運動抑制LPS誘導(dǎo)的肺損傷與IL-17A產(chǎn)生的減少相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)重組人IL-17A可直接增加培養(yǎng)的人單層肺泡上皮細胞通透性，提示IL-17A不僅通過誘導(dǎo)趨化因子的分泌募集中性粒細胞在ARDS的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用，其本身作為炎性因子可直接作用于肺泡上皮細胞，而參與疾病的進展[16]。Ding等[17]研究發(fā)現(xiàn)上調(diào)IL-17A可以加重LPS誘導(dǎo)的ALI，LPS誘導(dǎo)IL-17A缺陷的小鼠ALI的能力下降，可以通過對IL-17A的管理調(diào)控LPS誘導(dǎo)的肺部炎癥，阻斷IL-17A可以有效的抑制肺部炎癥減緩ALI的嚴重程度。有臨床研究發(fā)現(xiàn)膿毒癥導(dǎo)致的ARDS患者血漿內(nèi)IL-17A水平顯著增高，且7 d治療后死亡患者體內(nèi)升高更為顯著，表明IL-17A水平與患者的病情嚴重程度密切相關(guān)，而在LPS誘導(dǎo)的小鼠ARDS模型也發(fā)現(xiàn)，在炎性介質(zhì)的表達增多之后，外周血及肺泡灌洗液內(nèi)中性粒細胞活性持續(xù)處于增高狀態(tài)，雷帕霉素可以通過上調(diào)轉(zhuǎn)錄活化因子3(activator of transcription 3，STAT3)磷酸化細胞因子信號抑制物3(suppressor of cytokine signaling，SOCS3)和視黃酸相關(guān)的孤兒受體γt(retinoid-related orphan nuclear receptorγt，RORγt)核定位點阻斷獨立生長因子1(growth factor independent 1 transcription repressor，Gfi1)的表達，抑制Th17細胞的分化，減少其促炎性因子IL-17A和IL-22的表達，從而抑制中性粒細胞聚集和活化，減輕LPS誘導(dǎo)的ALI[18]。應(yīng)用IL-17A中和抗體可以減輕LPS誘導(dǎo)的小鼠ARDS的肺損傷，并且降低促炎性因子腫瘤壞死因子α的表達增加抑炎因子IL-10的表達，IL-17A抗體通過影響RORγt的表達、阻礙蘇蛋白激酶的磷酸化而降低ARDS時的肺損傷[17]。

4 結(jié)語

綜上可知IL-17A與ARDS的發(fā)生發(fā)展及其嚴重程度密切相關(guān)，而其在臨床診斷及預(yù)后評估等方面的價值還待進一步的臨床研究證實。也有研究發(fā)現(xiàn)某些靶向IL-17A的藥物可以有效的抑制LPS誘導(dǎo)的病理性炎癥反應(yīng)減緩ARDS病情，但目前僅停留在動物實驗的階段，用于臨床治療還待進一步研究。目前靶向IL-17A的單克隆抗體已用于治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、銀屑病等多種自身免疫性疾病，靶向IL-17A治療可能成為治療ARDS的一個新方向。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突