IL-17A在纖維化疾病中的研究進展

芮奎，溫冬梅，余思源，歐陽瑤，顧延會

遵義醫科大學附屬醫院呼吸一科，貴州 遵義 563000

纖維化過程涉及疾病眾多，這些疾病大多數具有高發病率及高致死率，嚴重危害人類健康。纖維化可發生于機體大多數器官及組織，當纖維化發生在皮膚則常表現為皮膚硬化、結節及瘢痕等，當它發生在重要器官如肺、腎及肝臟等常進展為致殘甚至致死性疾病。近年在器官和組織纖維化方面的基礎和臨床研究眾多，相關研究表明在纖維化發生過程中主要參與組分有細胞因子[如轉化生長因子-β(TGF-β)、血小板生長因子(PDGF)、血管內皮生長因子(VEGF)、結締組織生長因子(CTGF)等]、成纖維細胞、肌成纖維細胞等。在器官及組織受到損傷后機體將產生一系列炎癥免疫反應，促炎細胞因子[如白細胞介素-1β(IL-1β)、白細胞介素-6 (IL-6)、白細胞介素-8 (IL-8)及腫瘤壞死因子-α(TNF-α)]及生長因子產生增加、成纖維細胞及肌成纖維細胞活化等，進而使器官和組織中膠原蛋白為主要成分的細胞外基質沉積，導致纖維化發生。但是目前纖維化疾病針對性治療仍未取得滿意效果，提示纖維化的發生機制仍未完全闡明。以往研究發現IL-17A在炎癥起始過程起始中招募炎癥細胞(如中性粒細胞)、促進其他炎癥因子釋放，但近年越來越多證據表明它在纖維化發生中仍有重要作用。本文分析了IL-17A 在纖維化疾病的促炎癥及調節纖維化的作用，提示以IL-17A為干預靶點有可能使患者受益。

1 IL-17A

白細胞介素-17A(Interleukin-17A，IL-17A)是具有多種生物學功能的細胞因子，它在細菌感染[1-3]、自身免疫性疾病[4]及腫瘤[5-6]等疾病中發揮重要作用。IL-17A 主要由輔助性T 細胞(CD4+IL-17+T-helper，Th17)分泌，在CD8+T細胞、γδT細胞、自然殺傷T細胞(NKT 細胞)、固有淋巴細胞及其他非T 細胞類型如中性粒細胞、嗜酸性粒細胞也有分泌。IL-17A 是IL-17家族中的一員，IL-17 家族包含IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E 及IL-17F 6 個成員，目前研究最為廣泛的是IL-17A，IL-17A 與IL-17F 結構具有高度相似性，甚至具有相似的功能。IL-17 受體家族包 括 IL-17RA、IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD 和IL-17RE，它們以不同的形式組合成受體二聚體受體，二聚體至少包含一條IL-17RA，受體分子均為1 型整合膜蛋白，胞質區含有一個SEIR 基序，胞外區含有兩個FN Ⅲ結構域，已知IL-17RA/RC 結合IL-17A、IL-17F，主 要 通 過TRAF-NF-? B 通 路 傳 導 信 號。IL-17 受體分布于多種細胞，包括滑膜成纖維細胞[7]、嗜酸性粒細胞[8]、角質形成細胞[9]、氣道平滑肌細胞[10-11]、上皮細胞[12]和成纖維細胞[13]。研究發現IL-17RA/RC作用最強，IL-17A通過與受體細胞膜上的受體結合而發揮作用，目前研究發現IL-17A不僅可促進其他炎癥因子的釋放[例如粒細胞集落刺激因子(G-CSF)、巨噬細胞炎癥蛋白2(MIPv2)、單核細胞趨化蛋白(MCP)、CXC 類趨化因子(CXCL)-8 和CXCL-10 以及前列腺素E2(PEG2)、基質金屬蛋白酶(MMP)、急性相蛋白和IL-6]，引起炎癥反應進一步放大。它還可以影響細胞的其他的生物學功能(例如膠原產生、自噬、增殖及凋亡等)，進而參與組織、器官纖維化發生，與人體多種疾病有密切的聯系。

2 纖維化

纖維化(Fibrosis)是機體組織受到損傷時發生的自我修復，主要病理改變為受累器官、組織內以膠原蛋白為主要成分的瘢痕組織增多，持續進展可致器官結構破壞和功能紊亂、衰竭，損害機體健康。纖維化主要是細胞外基質(exlracellular matrix，ECM)中膠原蛋白產生過多、分解減少，故雖在修復組織過程中填補組織缺損，但實質細胞常不能完全再生，因此發生結構、功能紊亂而致病。纖維化可發生于多種器官(如肺、肝臟、心肌、腎及皮膚等)，研究發現在慢性阻塞性肺疾病、肺纖維化、肝硬化、系統性硬化癥等疾病中，均有纖維化過程的參與。這些疾病嚴重危害世界各國人民的健康，它們的共同之處是均有炎癥反應、細胞外基質的過度沉積，靶器官、組織不同程度纖維化。轉化生長因子-β(TGF-β)是一種重要的促纖維化的細胞因子，已有眾多研究證實它能促進膠原蛋白分泌，促進纖維化細胞增殖，增加蛋白酶抑制劑水平和增加細胞外基質沉積，但針對該靶點治療仍未取得滿意療效。

近年來越來越多研究顯示，IL-17A在許多疾病中不僅參與炎癥反應，還通過調節機體TGF-β相關信號通路、細胞自噬、增殖與凋亡等參與組織、器官纖維化。該文通過對慢性阻塞性肺疾病、肺纖維化、肝硬化、系統性硬化癥等疾病中IL-17A 的作用進行綜述，旨在探討IL-17A 在纖維化疾病發生發展中的作用機制。

3 IL-17A與纖維化疾病

3.1 IL-17A與慢性阻塞性肺疾病 慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一種高發病率和高致死率的可以預防和治療的疾病，其特征是持續存在的氣流受限和呼吸系統癥狀，通常與有害刺激引起的氣道和(或)肺泡異常有關。小氣道內炎癥、纖維化和小氣道官腔黏液栓等是COPD 小氣道主要病理改變。作為一種前炎性因子，IL-17A參與到COPD 發病過程，它可以通過募集中心粒細胞遷移至炎癥部位發揮促炎作用。研究發現在COPD 肺組織中IL-17A/F 表達明顯增加，并且這種增加依賴于核因子-κB (NF-κB)和 磷脂酰肌醇-3 激酶(PI3K)通路[14-15]。COPD 患者肺組織、血液中IL-17A 表達明顯增加，且與肺功能功能嚴重程度、痰液中中性粒細胞數目呈正相關，在重度COPD 患者中更顯著[16]，也有研究發現，IL-17A在流感嗜血桿菌感染加重的吸煙COPD中明顯增加，通過中和IL-17A可減少中性粒細胞浸潤，并且不影響細菌的清除[17]。類似的研究發現，IL-1β和IL-17A 是流感所致慢性肺部炎癥加重期中性粒細胞炎癥的主要介導因子，通過阻斷IL-17A或IL-1β可使中性粒細胞在感染初期或病毒復制高峰時明顯減少[18]。在COPD 小鼠肺組織中IL-17A 明顯未增加，靶向阻斷IL-17A通路具有減輕炎癥和解除自身免疫的作用[19]。然而，IL-17A參與COPD發病過程不只是通過促進炎癥和自身免疫，它通過調控氣道纖維化參與COPD 小氣道阻塞發生。據研究顯示，中和IL-17A 或IL-17RA 缺失可減輕腺病毒誘導的小鼠氣道炎癥和纖維化病變[20]，此外，IL-17A 不同程度促進人支氣管成纖維細胞和肺間質成纖維細胞膠原蛋白質合成，這可能與COPD 肺的不同部位觀察到的差異結構變化有關[21]。以上研究表明，IL-17A通過參與炎癥和纖維化過程參與COPD 發病機制，所以更進一步研究IL-17A 在COPD 發病機制中的作用有望為治療COPD提供有效治療靶點。

3.2 IL-17A 與肺纖維化 肺纖維化(pulmonary fibrosis，PF)是一種慢性、進行性、纖維化性肺間質性肺炎，病理顯示纖維化、蜂窩狀改變，間質性炎癥和正常肺組織并存。在博來霉素誘導的肺纖維化小鼠鼻內接種單純皰疹病毒1 導致的肺纖維化急性加重，敲除IL-17A組小鼠較野生小鼠急性肺損傷評分、肺濕/干重比明顯下降，生存率增加[22]。董昭興等[23]發現在博來霉素所致肺纖維化模型小鼠肺組織中IL-17A mRNA 表達較正常組明顯增加，且IL-17A定位于終末支氣管和呼吸性細支氣管、肺泡上皮，提示IL-17A 在博來霉素致小鼠肺纖維化形成中表達增加，可能參與肺纖維化的發生發展過程。研究發現人肺成纖維細胞與程序性細胞死亡CD4 T 細胞共培養誘導Ⅰ型膠原產生。體外程序性細胞死亡通路阻斷導致CD4 T 細胞TGF-β和IL-17A表達減少，伴隨肺成纖維細胞產生的Ⅰ型膠原減少[24]。此外，IL-17A 與IL-17 受體結合促進人肺成纖維細胞增殖、ECM生成及促進肌成纖維細胞表型分化，并且這種作用依賴于NF-κB p65通路和酪氨酸激酶2(JAK2)通路[25]，也有研究顯示，IL-17 可刺激肺成纖維細胞中TGF-β 表達、Smad 蛋白2/3(Smad2/3)和細胞外調節蛋白激酶1/2 (ERK1/2)磷酸化，誘導肺成纖維細胞發生形態學改變，如下調e-鈣黏素(E-cad)表達、上調α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)表達，發生上皮間充質轉化[26]。因此，阻斷IL-17A 可能對肺纖維化疾病的炎癥狀態和纖維化有治療作用。研究發現，IL-17A拮抗可抑制二氧化硅引起的慢性炎癥和肺纖維化。靶向IL-17A可有效誘導自噬，促進膠原自噬性降解和自噬相關細胞死亡。此外，IL-17A可以減輕饑餓引起的自噬，而自噬調節因子以不依賴TGF-β的方式調節肺泡上皮細胞中的膠原降解。靶向阻斷IL-17A可以預防博來霉素誘導的肺纖維化小鼠肺部炎癥的發展，減少膠原沉積和羥脯氨酸(HYP)的含量并且預防肺纖維化的發展[27]，此外，阻斷IL-17A可降低纖維化因子如IL-17A、TGF-β和IL-13表達；增加抗炎或抗纖維化因子如干擾素-γ (IFN-γ)、環氧合酶-2(COX-2)、5-脂氧合酶(5-LOX)、15-脂氧合酶(15-LOX)等的表達。以上研究表明，IL-17A 在肺纖維化中增加，IL-17A 參與介導肺纖維化的炎癥反應和纖維化，且予阻斷IL-17A后，炎癥和纖維化都得到改善。

3.3 IL-17A 與肝硬化 肝硬化(hepatocirrhosis)是各種慢性肝病進展致以肝臟慢性炎癥、彌漫性纖維化、假小葉、再生結節和肝內外血管增殖為特征的病理階段，炎癥等激活肝星狀細胞，使其增殖和移行，膠原合成增加、降解減少，沉積于Disse間隙，間隙增寬。炎癥所致損傷可能在其中發揮起始作用，研究發現，與健康者相比，慢性乙肝和肝硬化患者的血清中IL-17明顯增高[28-29]，且IL-17水平與肝硬化患者轉氨酶水平呈正相關關系[30]。基因研究顯示，肝硬化患者患者外周血IL-17A基因分析提示IL-17A基因多態性與肝硬化發生有關[31]。IL-17A可以調節人肝星狀細胞炎癥因子釋放。有研究發現，人肝星狀細胞用IL-17A 處理后IL-6、促分裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)和ERK 1/2的快速磷酸化增加，在使用p38MAPK和ERK 1/2抑制劑后，IL-17A誘導的IL-6產生減少；在使用慢病毒介導的shRNA 對IL-17RA 抑制后，IL-6、p38MAPK 和ERK 1/2的快速磷酸化增加均減少，提示IL-17A通過p38MAPK 和ERK 1/2 依 賴 的方式 調 節IL-6 產生[32]。在肝硬化中，增加的IL-17A 定位于炎性浸潤部位，缺乏IL-17RA減輕炎性因子產生、炎癥細胞浸潤和纖維化，藥理ERK 1/2 或p38 抑制顯著抑制IL-17A 誘導的肝星狀細胞IL-6、α-SMA、膠原、TGF-β mRNA 的表達[33]。肝組織切片中，晚期肝硬化中IL-17A、IL-22水平及輔助型T細胞/調節性T細胞(Th17/Treg)比值明顯高于中度纖維化[34]，肝臟損傷后，IL-17A 及其受體水平升高。IL-17A 升高可能通過激活炎癥細胞和肝臟常駐細胞而促進纖維化。IL-17信號傳導促進炎癥細胞IL-6、IL-1 和TNF-α的產生，增加轉化生長因子-1的表達，一種致纖維化的細胞因子。IL-17 通過激活信號轉導與轉錄激活因子3(STAT 3)信號通路直接誘導肝星狀細胞產生Ⅰ型膠原[35]。因此，IL17A 在肝硬化中仍有必要進一步被研究。

3.4 IL-17A 與系統性硬化癥 系統性硬化癥(systemic sclerosis，SSc)是一種原因不明的全身性疾病，臨床上主要表現為特征性的局限性或彌漫性皮膚增厚和纖維化，嚴重時可影響心、肺和消化道。目前研究認為它的發病機制是由于免疫系統功能失調、激活并分泌多種自身抗體、細胞因子導致血管內皮細胞活化，進一步活化成纖維細胞，使成纖維細胞合成膠原的功能增強、細胞外基質增多，最終導致血管壁和組織纖維化。研究發現，系統性硬化病小鼠組小鼠皮膚和肺組織IL-17AmRNA 的表達量增高，系統性硬化病小鼠組外周血IL-17 含量明顯增高。外周血Th17 細胞、IL-17的含量與皮膚和肺部炎癥、皮膚中羥脯氨酸(HYP)含量呈密切正相關，皮膚和肺組織Th17細胞分別與皮膚和肺部炎癥、皮膚和肺HYP含量密切正相關。提示Th17 細胞在系統性硬化病小鼠模型外周血、皮膚及肺組織表達增高，與皮膚和肺部炎癥、纖維化病變呈正相關關系，并通過IL-17、IL-6 等細胞因子參與SSc 的發病[36]。但也有研究顯示，在系統性硬化癥患者的IL-17B、IL-17E、ILv17F 合成量增加，而IL-17A的量卻無明顯變化，并且在局限型和彌漫型病變中主要增加的IL-17 種類也不一樣，這提示在系統性硬化癥中IL-17不同亞型可能通過不同機制參與發病[37]。研究顯示，在系統性硬化癥中，組織纖維化被敲減IL-17逆轉，并且IL-1和IL-17發揮著協同作用，通過敲除IL-17可減輕IL-1導致的組織纖維化[38]。這些研究表明了IL-17 家族其他成員參與SSc 發病機制，通過阻斷IL-17可減輕SSc的纖維化。

綜上所述，IL-17A及其家族成員從不同角度參與了不同器官、系統的發病，并且在不同的組織和系統參與發病機制不盡相同，甚至一些研究發現相反的結果，但他們都支持IL-17A 在其中起重要作用，所以更進一步研究IL-17A 有望進一步探索相關疾病發病機制或許能夠為這些疾病提供一些新的治療靶點。