IL-17在眼部疾病中的作用研究進展

王 嵐，李 妍，孫子雯，胡竹林

0引言

白細胞介素-17(interleukin 17，IL-17)最早由Rouvier等[1]在輔助性T細胞17(T helper cell 17,Th17)中發現該細胞因子的合成分泌，特定情況下自然殺傷細胞[2]、中性粒細胞(polymorphonuclear，PMN)[3]、γδT細胞[4]也能產生IL-17。IL-17與相應白細胞介素-17受體(interleukin-17 receptor，IL-17R)結合后參與組織修復、免疫調節或介導炎癥反應[5]。IL-17已被證實在多種自身免疫性疾病和過敏性疾病的發病機制中起著關鍵作用[6-9]。近年來許多學者和眼科醫生在眼部疾病中也發現了IL-17的存在[10-11]，本文就IL-17與眼部疾病的相關性進行綜述，以期能更加深入了解IL-17在眼部疾病中所發揮的作用。

1 IL-17在眼表疾病中的作用

1.1IL-17與角膜炎IL-17在角膜炎的免疫應答中具有重要意義。生理條件下IL-17可直接清除病原體，避免微生物入侵角膜。然而當角膜上皮缺損、屏障功能受損時，IL-17可促進免疫細胞活化，誘導多種炎性、趨化因子的產生釋放，并募集活化中性粒細胞至感染受損部位，介導多種免疫反應或組織炎癥[12]。研究證明IL-17對角膜抵抗真菌感染至關重要[13]。Taylor等[14]在小鼠煙曲霉菌和鐮刀菌角膜炎模型中證明宿主的保護性免疫有賴于IL-17的產生。IL-17被中和或缺失后,小鼠更易受真菌感染，病情加重。IL-17可通過AKT信號通路抑制角膜緣血管內皮細胞中連接蛋白43(connexin 43，CX43)的表達、激活血管內皮細胞下游的炎性因子，來抑制真菌性角膜炎的發展,并促進角膜的愈合[15]。但Zhang等[16]的研究則提出IL-17是白色念珠菌角膜炎發生的關鍵因素。將白色念珠菌接種于免疫功能正常和CD4+T細胞缺失的BALB/c小鼠及無胸腺裸鼠的角膜，觀察到正常BALB/c小鼠角膜感染后可出現典型的臨床表現，IL-17也急劇升高，使用抗IL-17A中和小鼠體內IL-17后，角膜炎癥的嚴重程度減輕。而免疫缺陷型小鼠無真菌感染典型癥狀，也無相應的IL-17表達。

IL-17在細菌感染引起的角膜炎中也傾向于介導炎癥應激。Heimer等[17]的研究報告中指出人角膜上皮細胞感染金色葡萄球菌后IL-17 mRNA有高表達，并且釋放的IL-17誘導了炎癥反應。Zaidi等[18]發現銅綠假單胞菌感染后的小鼠角膜中IL-17明顯升高并引起過度炎癥，誘導組織損傷，當使用局部抗體中和IL-17后，角膜炎性細胞浸潤減少，細菌負荷量降低，感染的小鼠IL-17受體被敲除后，情況與使用IL-17抗體相似，角膜炎癥也隨之減輕。國內外的研究表明，IL-17與單純皰疹性角膜炎(herpes simplex keratitis，HSK)也密切相關[19-20]。Suryawanshi等[20]在HSK小鼠的角膜中檢測出IL-17的表達，而對照組并未見IL-17的表達，與此同時還觀察到IL-17與HSK嚴重程度相關，在炎癥反應較明顯時使用抗IL-17抗體可降低疾病嚴重程度，基質PMN浸潤減少，角膜混濁減輕。

綜合以上研究結果，證實在角膜炎的發生發展中IL-17引起的炎癥反應對感染早期誘導急性免疫防御、清除病原體有重要意義，但過度的促炎作用也會導致致病性炎癥，加重組織損傷。IL-17的促炎反應偏向于保護作用還是致病作用取決于感染的病原微生物種類和炎癥微環境的改變。

1.2IL-17與干眼干眼是常見的眼表疾病，普遍認為淚膜不穩、高滲、眼表面炎癥損害、神經感覺異常屬于干眼的病因，諸多的研究證明基于免疫應答引起的炎癥反應是其重要的發病機制。干燥環境與高滲性淚液都會促進IL-17產生，引起角膜上皮功能障礙[21-22]。Tan等[23]、Liu等[24]、Roda等[25]的研究都指出，干眼患者淚液中IL-17的濃度與非干眼患者相比，顯著升高。Lee的研究結果表明，在干燥綜合征和非干燥綜合征的患者淚液中，干眼患者IL-17含量明顯高于無干眼患者[26]。DePaiva等[22]評估干眼患者結膜中IL-17，發現IL-17 mRNA的表達與干眼程度呈正相關。Chauhan等[27]研究了小鼠干眼模型與IL-17的關系，研究結果表明存在干眼的小鼠比對照組的Th17細胞數目明顯增加，使用抗IL-17抗體治療，可抑制Th17細胞，減輕干眼程度。Chen等[28]通過測量干眼C57BL/6小鼠結膜中IL-17 mRNA的水平，發現在急性和慢性干眼中IL-17都有高表達。

基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)會破壞角膜上皮屏障功能，誘發干眼[29]，DePaiva等[22]的報告指出IL-17可以上調MMPs的表達，并且對已成功建立的小鼠干眼模型進行IL-17中和后，MMP-3、MMP-9的基因表達水平顯著下降，角膜上皮的MMP-9免疫反應性和酶分解活性也隨之降低，表明了IL-17是引起角膜上皮損傷的因素之一。Goyal[30]證明了新生的角膜淋巴管能促進分化成熟的Th17細胞從淋巴結遷移至眼表，誘導角膜和結膜上皮細胞表達IL-17、IL-22等炎性因子，誘導和維持免疫應答。Chauhan等[31]指出，IL-17又可以進一步誘導內皮細胞產生血管內皮生長因子-D，刺激正常無血管的角膜生成淋巴管。IL-17可能在干眼的體液免疫反應中起關鍵作用，Subbarayal等[32]證明IL-17可以促進干眼小鼠的B細胞增殖、分化為成熟的漿細胞，并產生抗體，進而促進眼表炎癥。由此可見IL-17通過多種途徑促進干眼的發病。

2 IL-17在葡萄膜炎中的作用

葡萄膜有豐富的血管和色素，內含較多的免疫活性物質，易激活各種免疫反應，引起葡萄膜的炎癥。感染性葡萄膜炎與病原體入侵有關，非感染性與基因、免疫失調有關，多為自身免疫性葡萄膜炎，常常和其他自身免疫性疾病一同發生。目前已確定IL-17通過促進慢性炎癥在自身免疫病中發揮作用，因此考慮IL-17也參與了葡萄膜炎的發病過程。隨著對葡萄膜炎免疫學研究的深入，更加清楚地認識IL-17是如何在葡萄膜炎的發生發展和轉歸中起關鍵作用。

實驗性自身免疫性葡萄膜炎(experimental autoimmune uveoretinitis,EAU)模型已廣泛應用于探討葡萄膜炎的發病機制、藥物治療等基礎研究。Amadi-Obi等[33]通過眼底檢查和組織病理評估了EAU的進展，同時使用實時熒光定量PCR檢測小鼠視網膜和淋巴結內的IL-17，證明了IL-17的表達與EAU的發生在時間上呈正相關，并且當抑制IL-17時，EAU的病情緩解。梁亮等[34]、侯彬等[35]則進一步證明在EAU大鼠炎癥表現最為明顯時，眼前節血管膜、視網膜IL-17蛋白表達也達到高峰。Yoshimura等[36]同時使用IL-17基因敲除小鼠和野生型小鼠誘導EAU,發現在疾病早期兩種模型小鼠的嚴重程度相似，但在恢復期IL-17基因被敲除的小鼠愈后更理想，提示IL-17主要參與了葡萄膜炎后期的免疫反應。Kaufmann等[37]建立了一種Lewis大鼠EAU模型，在單相自限性EAU中共表達IFN-γ和IL-17的細胞增加，在復發性葡萄膜炎中，檢測到分泌IFN-γ的細胞增加同時伴有分泌IL-17的細胞減少，考慮IL-17在單相EAU發病中作用更重要。

Behcet病和Vogt-小柳原田氏病(Vogt-Koyannagi-Harada，VKH)是兩種臨床最常見的非感染性葡萄膜炎，臨床研究證明了IL-23/IL-17炎癥軸在這兩種葡萄膜炎中都起到重要調控作用。與非活動期相比，處于活動期的VKH患者外周血中Th17細胞大量擴增，并且與健康對照相比，活動期患者Th17相關細胞因子TGF-β、IL-6、IL-23、IL-17水平明顯升高[38]。更多的證據[39-40]顯示IL-23/IL-17信號通路下游因子如IFN-γ、IL-10、IL-35在VKH中表達異常，使IL-23/IL-17過度激活，從而導致VKH的發生。Na等[41]發現在Behcet病患者中表達IL-17的CD4+記憶T細胞顯著增加，在活動性葡萄膜炎的患者血清和房水中IL-23、IL-17和IFN-α均顯著增加。體外實驗也證實了重組IL-23可以促進Behcet病患者CD4+T細胞產生IL-17[42]。

動物模型和臨床研究都表明了IL-17與葡萄膜炎密切相關，但IL-17如何參與炎癥目前尚未明確。可能是作為全身免疫反應中的介質沉積于血管引發免疫應答，也可能是引起眼內抗原物質抗原性的改變，從而誘發葡萄膜炎，但具體的調節機制還需進一步研究。

3 IL-17在視網膜疾病中的作用

正常生理條件下，視網膜并不表達IL-17，但是在很多視網膜疾病的研究中發現，病理環境中IL-17在視網膜的表達明顯升高，提示IL-17參與了視網膜相關疾病的病理損傷過程。

3.1IL-17與糖尿病性視網膜病變糖尿病引起的體內高糖狀態會改變微血管環境，造成的病變最終反映在視網膜上會引起糖尿病性視網膜病變(diabetic retinopathy，DR)。研究顯示，炎癥反應與DR的發生發展密切相關[43]。IL-17作為重要的炎癥因子是否也參與其中，成為了許多學者的關注點。王靜等[44]、Hang等[45]比較了有無DR的糖尿病患者血清中的IL-17水平后發現有DR的患者血清中IL-17顯著增高。Takeuchi等[46-47]課題組的系列研究分析了增殖性糖尿病視網膜病變(proliferative diabetic retinopathy，PDR)患者Th17相關炎性細胞因子表達水平，發現在PDR患者玻璃體液、房水和血清中都可檢測到IL-17表達上調，并與病情呈正相關。但Afzal等[48-49]的研究發現DR患者與對照組患者相比，血清IL-17表達程度沒有顯著差異性，甚至DR患者的IL-17表達更低，猜測可能是患者服用藥物后抑制炎癥的效果，也不排除IL-17與DR發生呈負相關的可能性。因此IL-17在DR中發揮的具體作用及其機制是很多研究者的研究方向。

血-視網膜屏障(blood-retinal barrier,BRB)被破壞是DR的主要病理改變之一，高糖狀態可以導致BRB分解，循環系統中的免疫活性物質進入眼內，誘導強烈的免疫和炎癥反應[50]。Xu等[51]學者發現，在鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠模型中觀察到BRB結構破壞明顯的同時檢測到IL-17在該模型中的視網膜和外周血中均有高表達。使用抗IL-23 RP19抗體處理模型，抑制IL-23/IL-17信號通路后，IL-17 mRNA和蛋白表達下調，視網膜屏障相較于未使用抗體處理組，結構更完整，病變也較輕，考慮IL-17在DR的發病機制中與BRB損害有關。Chen等[52]證明了IL-17能導致視網膜連接緊密蛋白ZO-1、occluclin空間分布異常，破壞視網膜屏障功能，并且發現IL-17能刺激視網膜上皮細胞產生單核細胞趨化蛋白、CXCL8、IL-6等可募集中性粒細胞和單核細胞的趨化因子及促炎細胞因子，誘導視網膜炎癥反應。視網膜的慢性炎癥會導致視網膜血管通透性增加、毛細血管內皮損傷、血管內皮生長因子代償增多，從而造成內皮細胞增生、新生血管生成[53-55]。這些結果都表明IL-17可能是通過破壞視網膜微血管系統參與DR的發生發展。

3.2IL-17與年齡相關性黃斑變性年齡相關性黃斑變性(age-related macular degeneration，ARMD)是以影響中心視力為主，較為常見的黃斑變性。盡管ARMD的病因尚不明確，但目前已知與遺傳因素、氧化應激、炎癥反應有關，而IL-17參與了其中的多種機制：(1)IL-17參與了ARMD的DNA甲基化修飾。DNA甲基化的水平是影響基因活化、調控基因表達的重要機制，在ARMD患者受影響的黃斑區和外周血CD4+T單核細胞中IL-17RC蛋白表達升高，而IL-17RC啟動子區呈低甲基化表達[56]。(2)IL-17可能是氧化應激的關鍵環節。視網膜尤其是黃斑區在氧化應激狀態下會導致視網膜色素上皮(retina pigment epithelium，RPE)細胞氧化損傷，RPE易變性壞死[57]，而脂質過氧化物又可以作為啟動信號來激活非特異性和適應性免疫。Behnke等[58]構建的小鼠氧化應激模型中，小鼠RPE細胞IL-17RA表達升高，在氧化條件下體外培養的RPE細胞也觀察到IL-17RA表達顯著增強。除此之外，抑制內源性IL-17受體后，IL-8、IL-6等與IL-17表達相關的炎癥因子表達水平也隨之下調。IL-17在氧化應激過程中有明顯表達，而氧化應激又是ARMD發展的重要因素[59]，說明IL17在ARMD中起到重要作用。(3)IL-17參與了慢性炎癥反應。促炎反應是ARMD的病因之一，在ARMD患者黃斑區和病變附近的脈絡膜中均可發現許多免疫細胞[60]。ARMD患者的外周血單核細胞中Th17細胞及表達的IL-17與健康對照組相比，表達水平明顯升高[61]。廣泛參與免疫反應的補體C5a在ARMD患者外周血和玻璃膜疣中有高表達，而C5a可以誘導CD4+T細胞分泌IL-17，促進病情發展[62]。(4)IL-17還與脈絡膜新生血管(choroidal neovascularization，CNV)形成有關[63]。ARMD屬于脈絡膜新生血管性疾病，在激光光凝誘導的CNV模型中，IL-17表達水平在眼內升高，使用C5、C5a受體拮抗劑后，IL-17被抑制，新生血管滲出減少[64]。使用抗VEGF治療后，具有IL-17高表達的ARMD患者血清IL-17濃度降低，病情改善[65]。以上結果表明，IL-17可通過多途徑促進ARMD的發生發展。

4結語

綜上所述，IL-17與多種眼部疾病有關。隨著對IL-17了解的深入，認識到在不同的眼部疾病中，IL-17參與的階段、作用機制可能不盡相同。誘導促炎和趨化因子的產生，募集免疫細胞介導眼部組織炎癥和損傷是IL-17發揮免疫調節作用的基礎作用機制，除此之外，IL-17還能通過促新生血管和淋巴管生成、促進B細胞增殖分化、破壞眼部的生物屏障等多種途徑誘導和維持免疫炎癥反應，參與眼部疾病的發生發展。因此明確IL-17在各疾病中具體的作用機制和相關信號通路，抑制IL-17及分泌IL-17的相關免疫細胞、調控信號通路來調節IL-17的功能，可能是治療有關眼部疾病的新策略。