白细胞介素18在重型肝炎机制中的研究进展

闫婧雅，阚全程，余祖江，李 娟

(郑州大学第一附属医院感染科 河南郑州 450052)

近年关于重型肝炎发病机制的研究颇多，其中“二次打击学说”逐渐为人们接受，其中心机制“免疫反应”逐渐被推广。白细胞介素18(IL-18)，是具有广泛的生物学活性的细胞因子，它在多种感染性疾病、免疫性疾病及炎症中发挥作用［1］。IL-18及其诱导产生的细胞因子可能在重型肝炎发病机制中有着重要的作用。本文就IL-18在重型肝炎发病机制中的作用进行简单综述，为重型肝炎的诊断及治疗提供新的方法。

1 IL-18生物学特性

1.1 IL-18的产生 1995年Okamura等从腹腔注射痤疮丙酸杆菌(P.acnes)和内毒素(LPS)导致休克的小鼠肝脏中成功分离到IL-18。研究逐渐发现IL-18除了能诱导IFN-γ产生外，还有其他多种生物学功能，因此是一种可以替代传统疗法的新型治疗剂和有效的免疫佐剂。IL-18可由多种细胞如Th细胞、B细胞、NK细胞、活化的巨噬细胞、皮肤角质细胞、成骨细胞等产生;在成人机体多种器官和组织中也都可检测到IL-18 mRNA，如:肝、肾、脾、胰、肺、骨骼肌等［2，3］。IL-18具有广泛而有效的免疫调节功能，在各种传染病的防御中都是必须的。有研究表明IL-18在清除细胞内细菌、真菌、原核生物方面起着特别明显的作用。同时IL-18通过细胞毒作用途径在清除病毒过程中发挥部分作用［4，5］。

1.2 IL-18的生物学结构 人类 IL-18基因位于11q22.2～q22.3染色体上，前体形式是由193个氨基酸残基组成的一种缺乏信号肽、不具有生物学活性的多肽，其中含有一个36个氨基酸残基的引导序列，经IL-1β转换酶作用后去除引导序列成为成熟的IL-18［6］。IL-18和IL-1可能来源于共同祖先，它们的结构和加工酶相似，无生物学功能的IL-18前体需IL-1β转换酶在ASP-X位置切割后才能产生IL-18的成熟形式。二者前体分子N端均无疏水信号肽序列，而代之以一段无功能的前导序列，它们的合成和分泌都需要IL-1β转换酶特异的水解作用。尽管IL-18的氨基酸序列中含有4个半胱氨基酸残基位点，但其分子结构中并无二硫键存在，因此IL-18是以单体形式发挥生物学效应。

2 IL-18的作用机制

2.1 IL-18促进Th1/Th2比值的失衡加剧 辅助性T淋巴细胞在免疫应答中有着重要的作用，根据其分泌细胞因子的不同，可将其分为Th1和Th2两个亚群［7］。Th1 亚群以分泌 IL-2、IL-12、INF-γ、TNF-β、IL-18等为特征，支持CTL的激活和增殖，主要参与吞噬细胞介导的抗感染免疫，以其为主的免疫应答与炎症和组织损伤有关。Th2亚群以分泌IL-4、IL-5、IL-10等为特征，支持B细胞的激活和增殖，主要促进体液免疫反应，具有抑制急慢性炎症的作用，在免疫应答中限制了伴随Th1介导的保护性免疫引起的病理损伤。IL-18是一种能强烈诱生INF-γ的新型细胞因子，主要由活化的巨噬细胞产生，诱导Thl、NK、NKT细胞，同时还具有抗感染、介导炎症反应、诱导神经细胞凋亡等多种生物学活性［8］。IL-18促进Th1亚群分化，并促进Th1细胞增殖和IL-2分泌，抑制活化T细胞产生IL-10。IL-18与IL-2联合可促进NK细胞的增殖和细胞毒活性。IL-18激活Th1细胞，具有免疫调节、抗病毒等生物学功能，可诱导免疫细胞产生大量INF-γ、TNF-α、Fas配体及穿孔素，引起肝细胞坏死和凋亡，还能增强自然杀伤细胞及CTL活性杀伤靶细胞活性。IL-18缺陷小鼠INF-γ产生缺陷，NK功能受损，Th1应答明显下降。研究表明IL-18可通过激发IFN-γ的表达与合成从而促进辅助性T淋巴细胞向Th1细胞增殖，进一步诱导分泌 IFN-γ、IL-2 等［9］，形成 IL-18 和 Th1 类细胞因子组成的细胞因子级联反应。

2.2 IL-18与IL-18BP调节免疫紊乱 白细胞介素18结合蛋白(IL-18BP)是目前发现的体内存在的唯一能够与IL-18以高亲和力特异性结合并拮抗IL-18相关生物学功能的蛋白因子。IL-18BP基因在体内多种组织和细胞中均有表达，人类IL-18BP基因至少有4种不同的亚型，IL-18BPa是其中表达最丰富的，与IL-18以1∶1高亲和力结合(Ka=400pM)，抑制 IL-18的生物功能［10］。拮抗促炎因子对机体具有保护作用己在部分动物实验中得以证实［11］。正常体内IL-18和IL-18BP两者的分泌是相对稳定的，使机体免疫反应保持相对平衡状态。IL-18BP能以高亲合力与IL-18结合并抑制IL-18相关的生物学活性，抑制IFN-γ产生。IL-18/IL-18BP形成负反馈环路，调节机体的免疫功能［12］。IL-18是公认的诱导IFN-γ合成的最主要的介质，体外实验观察到IFN-γ可使IL-18BP表达明显上调，而IL-18BP可抑制IL-18的生物学活性，因此，IFN-γ诱导IL-18BP表达可能是调控IL-18活性的负反馈机制［13］。IL-18和IL-18BP分泌紊乱，从而导致体内免疫功能紊乱，引起肝脏不同程度的免疫损伤。

2.3 IL-18加重LPS诱导的炎症反应 LPS是肠道细菌产生的一种毒素，能诱导巨噬细胞等炎性细胞活化，产生多种炎症介质的级联反应，使机体发生休克和多器官功能衰竭。LPS主要由肝脏枯否氏细胞清除，当肝脏处于缺血状态，枯否氏细胞功能下降，清除LPS能力降低。肝病越重，多有肠道膜屏障功能障碍、肠道细菌过度生长、局部和全身免疫防御功能减退［14］，侧枝循环形成，导致不同程度的内毒素血症，LPS水平越高。LPS除直接作用外，更重要的是通过促进体内单核巨噬细胞产生高水平的细胞因子，加重肝损害。在肝病患者中，肠道粘膜屏障功能下降，通透性增加，肠道细菌产生的内毒素大量进入肝脏和血液循环，加重肝脏损伤，是急慢性肝炎、重症肝炎、肝硬化的重要病理现象。

2.4 IL-18诱导Fas/FasL系统启动细胞凋亡 HBV感染时，受感染的肝细胞表达Fas，活化的CTL则表达Fas配体(FasL)，CTL-FasL和靶细胞表达的 Fas结合，通过级联放大作用激活caspase-8、caspase-3从而引发靶肝细胞大量凋亡［15］，而凋亡发生过于迅速可能是暴发性肝炎的重要机制。Fas/FasL系统作用肝细胞凋亡中心，与众多肝脏疾病的发生及发展相关［16］。IL-18过度表达引起Fas在肝减活体肝细胞损伤，在IL-18转基因鼠中，肝细胞Fas和FasL共同表达，提示激活潜在的肝细胞旁分泌及自分泌凋亡机制［17］。IL-18可刺激有IL-18受体表达的淋巴细胞分泌INF-γ，从而刺激巨噬细胞，使其分泌TNF-α和表达膜表面，这又刺激Fas表达的巨噬细胞分泌大量IL-18，同时杀死包括肝细胞在内的有Fas表达的细胞，在实验中抗鼠Fas抗体或抗INF-γ抗体可部分阻断IL-18诱导的肝损害，提示在FasL与IL-18之间可能存在正反馈环，在许多肝损害中表现为强有力的促进作用［18］。

3 IL-18在重型肝炎发病机制中的地位

3.1 IL-18在诱导动物模型肝损伤中的作用 有研究［19，20］发现座疮丙酸杆菌和LPS可引发小鼠的严重肝损伤，给予 LPS 后致炎因子 IL-18、IL-12、INF-γ、TNF-α、FasL等的mRNA和蛋白先后增多，且抗IL-18抗中和性抗体能抑制 INF-γ、TNF-α、FasLmRNA表达，阻止肝损伤，并使血清ALT和AST水平恢复正常，这说明IL-18作为它们的上游因子，在这一全身性炎症反应中起着核心作用。裸鼠注射脂多糖并不引起肝脏损伤，而痤疮丙酸杆菌致敏的裸鼠注射脂多糖却能完全引起严重的肝损伤、类似爆发性肝炎，使小鼠注射抗IL-18抗体则能完全阻止这种肝损害。这表明在内毒素诱导的肝损害中IL-18具有重要的作用。Hennenberg等通过动物实验证实肝损伤过程中，肝星状细胞(HSC)发生表型转变，活化HSC在肝损伤部位移行、增殖，IL-18抗体认为是通过TNF-α和INF-γ等炎症因子使 mHSC 生长受到抑制［21，22］。同时也有研究［23］发现IL-18和Caspase-1在大鼠肝衰竭模型中表达呈时间依赖性增高，而且二者的表达趋势基本一致。由于Caspase-1是IL-18的活化酶，二者的同时增高提示IL-18在急性肝衰竭时可以被Caspase-1激活进而发挥其细胞凋亡的诱导作用，因此可能进一步放大了细胞炎症因子级联反应，促进了肝衰竭的发生。已知IL-18能通过IFN-γ诱导TNF-α表的达，形成1个由IL-18、IFN-γ和TNF-α组成的细胞因子级联反应，引起肝脏损伤。

3.2 IL-18在重型肝炎的临床研究 IL-18主要通过肝脏代谢，并与胆汁同时排人肠道，重型肝炎患者肝脏处理、排泄能力急骤下降，炎性坏死物阻塞胆道引起排泄不畅继而加重IL-18在体内蓄积。Yumoto等［24］报道慢性重型肝炎患者中IL-18水平比急性肝炎、慢性肝炎、肝硬化及健康者的水平明显升高。相对于亚急性暴发型肝炎、急性肝炎和健康志愿者，急性暴发型肝衰竭［25］患者血清中的 TNF-α、TNFR1 及 TNFR2 明显升高，且TNFR1的水平在死亡患者更高。Th1/Th2比值的平衡是维持正常免疫功能的重要因素，在清除病毒和肿瘤，诱导免疫耐受等方面起着重要作用。在病毒性肝炎中，Th1可能通过清除病毒来促使疾病恢复，而Th2功能的增高则可能造成机体对肝炎病毒的耐受，致使疾病迁延不愈，Th1/Th2比例严重倒置很可能是导致重症化的诸多免疫紊乱因素之一。IL-18可以上调CD8+T细胞和NK细胞功能性FasL的表达，加强FasL介导的细胞毒效应，促进有Fas表达的细胞凋亡［26］。有研究表明Fas/FasL的分布主要在各种炎性区域如碎屑性坏死、灶性坏死区等炎症活动广泛的肝组织表达强度高，两者均随病变程度加重而表达显著，临床分型中有表达有急性肝炎＜慢性肝炎轻度＜慢性肝炎中度＜慢性肝炎重度＜慢性重型肝炎的趋势。

IL-18BP的浓度与肝脏炎症的进展密切相关，IL-18BP在IL-18介导的炎症疾病中发挥了重要的调控因子的作用，局部细胞因子浓度在肝脏炎症形成过程中发挥重要的作用［28］。杨汉正等［29］研究发现:慢性肝炎、肝硬化组织中均有不同程度的IL-18BP的表达，免疫组化阳性表达率分别为22.2%和36.4%，正常肝脏组织为0.4±0.5，几乎没有阳性表达。在IL-18BP阳性细胞数、细胞染色强度和阳性表达率等方面，肝硬化组织均较慢性肝炎组织高。其中1例为慢性重型肝炎患者，空泡变性的肝细胞质内出现深棕黄色的染色。肝硬化患者血清IL-18、IL-18BP水平虽然都随着病情加重而增高，但IL-18增高幅度明显大于IL-18BP。血清中IL-8BP不足以中和IL-18，大量游离的IL-18激活Thl型免疫反应引起严重的肝细胞损伤，同时诱导单核吞噬细胞分泌大量的 IFN-γ、IL-18、TNF-α 等 Thl型细胞因子，进一步加重肝脏的炎症反应，促进肝炎进展。肝病末期IL-18BP可能不足以抑制严重的炎症反应，如果IL-18/IL-18BP的分泌进一步失调，肝硬化可能会发展为慢性重症肝炎。

综上所述，IL-18检验及其产品虽然还没有直接应用于临床，但越来越多的证据显示IL-18在重型肝炎的发病机制中发挥重要作用。IL-18促进Th1亚群分化，打破Th1/Th2比值的平衡，使Th1/Th2比例严重倒置导致肝炎重症化，同时IL-18能介导LPS对肝组织的损伤，加强Fasl诱导细胞凋亡，加重肝炎进展。IL-18/IL-18BP的分泌失调，亦可加重肝脏损害，导致重型肝炎。lL-18具有广泛的免疫调节功能，在重型肝炎发病机制中有着重要作用，在未来可以作为判断肝炎重型发展倾向的新指标。

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