IL-17A調控肺纖維化研究進展

【摘要】" "肺纖維化以巨噬細胞活化、炎性介質釋放、上皮-間質轉化、成纖維細胞增殖、肌成纖維細胞分化為主要病理改變，是多種彌漫性間質性疾病的最終病理改變。近來研究發現，白細胞介素-17A（IL-17A）可能是驅動肺纖維化發生、發展的重要因素，體內外研究均顯示阻斷IL-17A相關信號能夠顯著改善肺纖維化病變程度。因此對近年來有關IL-17A與肺纖維化之間的關聯做一綜述，為肺纖維化的發生、發展機制和防治研究提供新的思路。

【關鍵詞】" 肺纖維化；IL-17A；特發性肺纖維化

中圖分類號" R563" " 文獻標識碼" A" " 文章編號" 1671-0223（2023）08--05

肺纖維化（pulmonary fibrosis， PF）是多種彌漫性間質性疾病的最終病理改變，以巨噬細胞活化、炎性介質釋放、上皮-間質轉化（epithelial-mesenchymal transformation， EMT）、成纖維細胞增殖、肌成纖維細胞分化為主要病理改變，導致細胞外基質大量沉積，引起肺泡結構破壞，最終導致肺功能異常。PF發生機制復雜，尚無有效治療手段，肺移植費用高昂、風險高，因此研究PF發生機制與防治，一直是臨床研究的難點和熱點課題[1]。最近研究發現，白細胞介素-17（interleukin 17， IL-17）是自身免疫性疾病、風濕和感染的重要免疫應答調節因子，也是驅動PF進展的重要效應因子[2]。通過對近年來有關IL-17A與PF發生、發展的研究進行綜述，為PF的防治提供新的研究思路和靶向干預策略。

1" IL-17家族概述

已知IL-17細胞因子家族目前有6個成員，分別為IL-17A～F，其同源性16%～50%，均在C端含有5個保守的半胱氨酸殘基，并組裝成二聚體，通過其5個受體IL-17RA～RE發揮信號轉導作用，其中IL-17A是被最早發現、研究最為徹底的IL-17成員。多種免疫細胞，包括Th17淋巴細胞、CD4+T細胞、CD8+T細胞、γδT細胞、自然殺傷T細胞、固有淋巴細胞、中性粒細胞能夠分泌IL-17A和IL-17F，而IL-17B、IL-17C和IL-17D主要由上皮細胞分泌。雖然IL-17A被認為是先天性免疫和獲得性免疫的關鍵炎癥介質之一，但是其本身的炎癥效應并不劇烈，而是與募集免疫細胞和協同其他促炎因子有關[2]。

IL-17A、IL-17F與IL-17RA/RC二聚體復合物結合，IL-17B、IL-17E與IL-17RA/RB二聚體復合物結合，IL-17C可結合IL-17RA/RE復合物。IL-17細胞因子家族受體均為單次跨膜結構，胞外段含有纖連蛋白（fibronectin， FN）III結構域，且均表達類似成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor， SEF）/IL-17R（SEFIR）結構域基序，以及Toll/IL-1R（TIR）同源結構域。SEFIR結構域能夠轉導信號激活核因子-κB（nuclear factor-kappaB， NF-κB）活化因子1（Act1），隨后激活E3連接酶，招募并泛素化腫瘤壞死因子受體相關因子6（tumor necrosis factor receptor-associated factor 6， TRAF6），進而激活CCAAT增強子結合蛋白（CCAAT/enhancer-binding protein， C/EBP）、絲裂原激活蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase， MAPK）等信號轉導通路，依次活化NF-κB并促進其轉位入核介導相關基因轉錄，或者與轉錄因子激活蛋白1（activator protein-1， AP-1）協同發揮作用[3]。

2" IL-17A與特發性肺纖維化

較早研究就發現，IL-17A含量在特發性肺纖維化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）患者支氣管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid， BALF）中含量增高，在進展期IPF組織樣本中也發現IL-17A表達水平升高。一般認為IL-17A含量升高與再生的上皮細胞、γδT細胞、中性粒細胞、巨噬細胞核NK 細胞有關，而非主要由Th17細胞分泌。IL-17A參與IPF發生、發展的各個環節，在組織修復、炎癥應答和EMT中發揮了重要作用[4]。動物實驗也顯示，在博來霉素（bleomycin， BLM）誘導的肺間質纖維化小鼠模型中，IL-17A的升高常伴隨促炎因子，包括腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α， TNF-α）、轉化生長因子-β1（transforming growth factor-β1， TGF-β1）、IL-1β、IL-6含量的升高，同時還伴有CC趨化因子（C-C motif chemokine， CCL）2， C-X-C趨化因子（C-X-C motif chemokine， CXCL）1表達水平的上調，這些因子協同作用，招募炎癥細胞于肺泡表面，介導后續炎癥應答，并促進PF的形成[4]。

有研究認為，BLM能夠介導CD4+T細胞和γδT細胞釋放IL-17A，進而招募中性粒細胞并誘導PF的發生，此過程受到TGF-β信號的調控，因此認為IL-17A與TGF-β信號具有協同作用，且與IL-1β信號的活化有關[5]。隨后研究發現，IL-17A通過促進TGF-β1信號的活化，進而抑制補體抑制蛋白（complement inhibitory protein， CIP）的表達，誘導E-鈣黏蛋白（E-cadherin， Eca）轉錄抑制因子Snail蛋白表達上調，誘導上皮細胞損傷和發生EMT[6]。因此予以IL-17A中和抗體，或基因敲除IL-17A均能夠有效抑制BLM介導的肺纖維化病變，減輕膠原沉積水平，抑制內質網應激損傷，起到上皮保護作用[7]。最近研究發現，IPF患者肺泡II型上皮細胞中IL-17RA表達水平上調，與線粒體積聚導致功能障礙有關；IL-17RA敲除后能夠顯著減少BLM介導的肺泡II型上皮細胞的凋亡，恢復線粒體動力學，改善線粒體形態，而IL-17A能夠通過抑制PTEN誘導假定激酶1（PTEN-induced putative kinase 1， PINK1）/Parkin信號介導的線粒體自噬，來抑制有絲分裂促進肺泡II型上皮細胞的凋亡[8]。體外研究也發現，來源于IPF患者肺組織的原代肺成纖維細胞表達IL-17RA，且在IL-17A誘導下均呈現細胞增殖、細胞外基質分泌增加和向肌成纖維細胞分化狀態，予以IL-17RA基因沉默或者藥理性阻斷NF-κB信號和Janus活化激酶2（Janus activated kinase 2， JAK2）均能夠顯著抑制上述變化[9]。總之，在IPF發生、發展的各個階段，IL-17A通過招募炎癥細胞，導致炎性介質的不斷活化和級聯反應，最終引起上皮細胞損傷和凋亡，并促進肌成纖維細胞分化，從而引起肺間質彌漫性肺纖維化的形成。

3" IL-17A與矽肺纖維化

在SiO2誘導的小鼠矽肺模型中，IL-17和IL-1β水平顯著上調，與肺炎癥反應和炎癥細胞的積聚有關，IL-17通過調控Th1和調節性T細胞（regulatory T cells， Tregs）的分化，促進肺泡巨噬細胞分泌IL-1β，而予以IL-17中和抗體或IL-1β受體拮抗劑阿那白滯素（anakinra）均可以通過減輕Th17炎癥應答軸從而減輕肺炎癥和PF進展[10]。相關研究也發現，傳統中藥單體黃芩苷干預或基因敲除Treg均能夠減輕Th17細胞介導IL-17的活化和釋放，阻斷下游TGF-β1 和IL-1β促纖維化信號，從而減輕矽肺小鼠PF病變[11-12]。利用IL-17A中和抗體，能夠顯著抑制小鼠肺組織內SiO2介導的中性粒細胞浸潤、肺炎癥和PF進展，同時減少Th17在CD4+T細胞中比例，減少IL-6和IL-1β的表達，同時能夠延緩Th1/Th2免疫和自身免疫應答介導的矽肺小鼠肺炎癥及PF病變程度[13]。另有研究認為，CD4+T細胞和γδT細胞是IL-17A的主要來源，而巨噬細胞、中性粒細胞、NK細胞和CD8 T細胞均不能分泌IL-17A，IL-17R基因敲除或者采用IL-17A中和抗體能夠顯著減少中心粒細胞浸潤，并減輕SiO2介導的小鼠早期肺炎癥，而對慢性炎癥、PF和TGF-β信號的活化沒有顯著的抑制效應[14]。從基因多態性角度而言，無論是國內漢族人群，還是國外報道，均未發現IL-17A的基因多態性與塵肺發生、發展有關[15-16]。最近研究認為，IL-17A及其相關JAK-信號傳導及轉錄激活蛋白（signal transducer and activator of transcription， STAT）信號在實驗性矽肺小鼠模型中顯著活化，予以吡非尼酮（pirfenidone）或IL-17A中和抗體均能夠通過調節Th17細胞及IL-17A級聯信號從而拮抗矽肺纖維化進展[17]。

4" IL-17A與系統性硬化癥

IL-17A在感染性疾病中展現保護性作用，而在自身免疫性疾病中則介導炎癥病理，在系統性硬化癥（systemic sclerosis， SSc）發生、發展中起到了重要的調控作用，上皮細胞、內皮細胞和免疫細胞，尤其是T細胞與其分泌的各類分子之間的交互作用介導了成纖維細胞向肌成纖維細胞的轉化，從而引起不同組織器官包括肺組織發生細胞外基質沉積，介導了SSc肺纖維化的形成[18]。最近研究發現，在SSc早期階段Treg細胞能夠分泌TGF-β1并介導肌成纖維細胞分化，同時Treg細胞在促炎條件下轉化為Th17細胞，分泌IL-17A，進而促進了纖維化病變和血管病變，因此Treg/Th17細胞比例失衡是SSc早期的主要發病機制之一[19]。也有研究發現，SSc患者血清中IL-17B、IL-17E和IL-17F含量增高，而IL-17A含量與對照組差異并不顯著[20]。另有研究認為，由于SSc發生機制復雜，其臨床表現和分子機制具有典型的異質性，因此在不同研究中由于體內外模型選擇不同，因此IL-17A在SSc中具有促纖維化效應還是抗纖維化效應仍然是一個難點問題[21]。不同于PF模型，在皮膚角質形成細胞-成纖維細胞交互作用中，IL-17A能夠上調促炎信號的活化，同時抑制TGF-β1介導的纖維化應答反應，因此IL-7A在SSc中的雙向調控作用仍需進一步研究探討[22]。

5" IL-17A與百草枯肺纖維化

在百草枯所致PF模型中，高遷移率族蛋白B1（high-mobility group box 1， HMGB1）通過Toll樣受體4（Toll-like receptor 4， TLR4），促進IL-23和IL-17A的依次活化，參與了對肺急性損傷的調節[23]。IL-17A通過對NF-κB p65信號的活化，以及驅動Th17細胞的募集和Treg細胞的減少，從而參與了百草枯急性肺損傷[24]。百草枯還能夠誘導血清中TGF-β1含量增高，上調肺組織內羥脯氨酸、IL-17A和TGF-β1蛋白表達水平，同時伴有EMT間質表型N-cadherin和α-平滑肌肌動蛋白（α-smooth muscle actin， α-SMA）表達水平的上調，同時下調小窩蛋白-1（caveolin-1）的表達水平，推測百草枯通過IL-17A信號介導肺泡Ⅱ型上皮細胞發生EMT[25]。臨床研究也顯示，通過采集21名百草枯中毒患者的血液樣本，發現非幸存者組IL-1β、IL-2、IL-5、IL-8、IL-9、IL-10、IL-12和IL-17A較對照組表達水平更高，而幸存者組IL-2、IL-9、IL-10表達水平較對照組上調，非幸存者組IL-1β、MCP-1表達水平高于幸存者組，因此認為血循環中IL-1β、MCP-1表達水平可作為百草枯中毒患者的預后標記物[26]。

6" IL-17A與囊性纖維化

囊性纖維化（cystic fibrosis，CF）患者BALF中IL-17A含量顯著增高，進一步研究顯示Th17細胞、CD3+CD8+T細胞、γδT細胞、NK細胞和淋巴細胞均是CF患者肺組織、淋巴結核外周血中IL-17A的重要來源；利用Na+通道上皮1β亞基（sodium channel epithelial 1 subunit β， SCNN1B）轉基因小鼠模擬CF樣肺病，SCNN1B-Tg小鼠IL-17A含量增加，并介導了γδT細胞調控的先天和適應性淋巴細胞增多；IL-17A的基因敲除并不能影響黏液阻塞，卻對肺損傷有明顯的延緩效應，并發現了IL-17A依賴性的巨噬細胞活化[27]。另一項隨機對照實驗研究顯示，與高脂高糖飲食相比較，低脂低糖飲食3個月能夠顯著降低CF患者IL-17A、IL-6的含量[28]。而較早研究則認為，除了IL-6和IL-10，鼻腔灌洗液中IL-17A和其他炎癥因子均無法評估CF的急性進展[29]。動物模型研究則顯示，HMGB-1處理的小鼠BALF中IL-17A、IL-1β、IL-10和IL-6等炎性介質表達水平顯著增加，提示HMGB-1能夠調控IL-17A的表達，從而參與CF的發生與發展[30]。

7" IL-17A與慢性阻塞性肺疾病

現有研究認為，IL-17A參與了慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）的病理進程，在COPD患者血清中IL-17A含量增高，且與肺功能呈反比，在支氣管黏膜下層可見IL-17A陽性細胞而無IL-17F陽性細胞，在COPD患者小氣道上皮細胞上IL-17A陽性細胞顯著增多，在COPD患者肺組織中IL-17A陽性細胞數顯著增多，且與疾病嚴重程度密切相關，另外IL-17RA和IL-RC在COPD患者肥大細胞中也陽性表達，因此IL-17A在COPD進展中發揮了重要調控作用[31]。IL-17A-/-小鼠煙霧暴露后淋巴新生和CXCL12含量顯著下調，肺泡II型上皮細胞凋亡減少，肺組織形態結構好轉，而過表達IL-17A則加速COPD樣病變；IL-17RA-/-小鼠煙霧暴露后或彈力蛋白酶誘導后，較對照組肺部病變顯著減輕，肺損傷程度也顯著減輕；予以IL-17A中和抗體也能夠顯著改善肺功[31]。

最新研究表明，COPD患者氣道上皮中IL-17A表達水平上調，伴隨著去整合素和金屬蛋白酶9（a disintegrin and metalloproteinase 9， ADAM9）表達水平的增加；在吸煙相關COPD動物模型中，IL-17A基因敲除能夠顯著改善肺氣腫狀態，同時伴隨著氣道上皮細胞ADAM9蛋白表達水平的下調，體外研究也發現IL-17A重組蛋白能夠上調HBE細胞ADAM9的蛋白表達水平，因此認為IL-17A通過調控ADAM9從而參與COPD的發生與發展[31]。另外，銅綠假單胞菌感染增加了COPD患者和COPD小鼠模型肺部的IL-23/17A信號傳導，采用IL-17A中和抗體能夠有效抑制白細胞浸潤并改善肺功能，還能夠抑制促炎因子包括IL-1β、IL-18、TNF-α、CXCL1、CXCL15的表達，因此靶向IL-17A是控制COPD患者銅綠假單胞菌感染的潛在治療策略[32]。隨機對照臨床實驗結果顯示，IL-17A中和抗體并不能有效改善中-重度COPD患者病情，推測IL-17A并不是驅動COPD發生、發展的重要因素，也不能作為有效治療靶點[33-34]。

綜上所述，IL-17A參與了對PF發生、發展階段多個關鍵環節的調控作用。肺急性或慢性損傷都會導致IL-17A相關因子的釋放，并招募免疫細胞和介導炎癥反應，導致中性粒細胞積聚、氣道重塑、肺結構破壞，最終導致肺功能受限。因此，靶向IL-17A及其相關信號可能是減輕肺炎癥，抑制PF的潛在策略。雖然目前IL-17A阻斷效應治療肺纖維化的證據不足，因此需要進一步的研究IL-17A可能的作用機制，為今后的靶向干預提供新的實驗依據。

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[2023-03-15收稿]