白细胞介素21在慢性乙型肝炎中的应用价值

汪月娥(综述)，汪 婷,张继明，2※(审校)

(1.上海市静安区中心医院 复旦大学附属华山医院静安分院感染科，上海 200040； 2.复旦大学附属华山医院感染科，上海 200040)

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)感染机体后，在HBV特异性抗原的刺激下，CD4+T细胞在不同细胞因子的作用下分化为辅助性T细胞(Th)1、Th2、Th17及调节性T细胞(Treg)，从而影响细胞因子网络之间的平衡。T细胞亚群和细胞因子之间的调节失衡与HBV感染后慢性乙型肝炎的发生、发展关系密切。细胞因子主要分为六大类，白细胞介素(interleukin,IL)是其中非常重要的一种。IL的概念是1979年在第二届淋巴因子国际会议上提出的，指由各种白细胞产生、介导细胞间相互作用的因子。目前已命名的IL有30余种。IL-21是近几年来新发现的一个多功能、多效应的细胞因子，在细胞免疫应答中的作用至关重要，在抗肿瘤、自身免疫性疾病、人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)感染等发病机制中发挥重要作用，越来越多的研究发现，IL-21与慢性乙型肝炎的发生、发展及预后有一定关系。

1 IL-21的发现、产生及生物学特性

2000年，Parrish-Novak等[1]克隆并鉴定出一种新的细胞因子，分子组成包含4个α螺旋簇细胞因子结构域，有133个氨基酸残基，命名为IL-21及白细胞介素21受体(interleukin-21 receptor,IL-21R)。IL-21与IL-2、IL-4、IL-7、IL-9及IL-15同属于Ⅰ型细胞因子，有较高的同源性，同为细胞受体γc家族的单链蛋白质，具有潜在的细胞免疫调节作用。

IL-21主要由活化的CD4+T细胞产生，包括Th17、自然杀伤性T细胞(natural killer T cells,NKT)、滤泡性辅助性T细胞(Tfh)等细胞亚群。IL-21通过与IL-21R特异性结合介导多种生物学效应。IL-21及IL-21R在正常的淋巴组织，包括脾脏、胸腺、淋巴结、外周血淋巴细胞及纤维化肺组织中均有表达。IL-21作用于免疫网络因子中的多种职能细胞，对不同阶段的B细胞、T细胞及自然杀伤(natural killer，NK)细胞均有作用。在特定的刺激物存在时，能促进T细胞增殖及分化，诱导细胞毒性T细胞(cytotoxic T cell，CTL)产生；调节B细胞增生，诱导免疫球蛋白的产生，促进抗体同类型转化，参与趋动B细胞分化成浆细胞，协助CD8+T细胞的增殖与活化，参与促进Th17细胞的分化；促进NK细胞增生并分泌干扰素(interferon，IFN)γ、IFN-α，增强NK细胞杀伤活性，尤其与NK细胞的功能调节密切相关[2]。

2 IL-21与慢性乙型肝炎的发生

有关IL-21与自身免疫性疾病、抗肿瘤等方面的研究较多[3]。在慢性感染性疾病，如HIV感染、慢性淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒感染的发病中也发挥重要作用[4]。IL-21是控制HIV及其他慢性病毒感染的关键因子[5]。但近几年来，越来越多的研究发现IL-21在慢性乙型肝炎的发生、发展及转归等方面发挥了重要的作用，与肝损伤呈正相关。

HBV感染机体后，由单核细胞、巨噬细胞、NK细胞及含IFN的细胞因子的天然免疫系统立即启动，参与机体的固有免疫应答。NK细胞是IL-21的靶细胞，在IL-7及IL-15的联合作用下与IL-21R结合，促进NK细胞增殖，并分泌大量IFN及趋化因子[6]。这是机体的第一道免疫防线，NK细胞杀伤功能的增强，利于各种细胞因子抑制病毒复制，甚至清除病毒。这一时期，肝细胞内IFN-α、IFN-β释放增多。但也有研究发现，体外条件下，大剂量IL-21可诱导NK细胞凋亡[7]。HBV感染机体后，单纯的天然免疫应答一般不能彻底将其清除，需要由B细胞及T细胞介导的特异性免疫应答参与反应。此时需通过激活其他的抗原呈递细胞，如库普弗细胞及树突状细胞(dendritic cell，DC)对病毒进行处理和加工，发挥抗病毒作用。DC是体内最强大的抗原呈递细胞，也是IL-21的靶细胞，可分泌各种细胞因子和趋化因子，放大免疫效应，直接影响机体的细胞免疫应答和体液免疫应答，其功能受到IL-21的调节。但Brandt等[8]研究发现，IL-21对DC起着负性调节作用，可抑制DC的活化及增殖。

3 IL-21与慢性乙型肝炎的发展

HBV不直接作用于肝细胞，不造成肝细胞的直接损伤，而是通过免疫应答导致肝细胞发生炎症和坏死。非特异性免疫应答为肝细胞抵抗HBV感染的第一道防线，机体免疫功能正常时，成人感染HBV后可将其彻底清除。这一过程，有三种协同联合效应同时存在：①HBV特异的CTL介导的溶细胞作用；②CTL分泌的非溶细胞性细胞因子；③天然免疫细胞分泌的IFN-α、IFN-β、IFN-γ参与抑制HBV的复制作用。Publicover 等[9]应用转基因鼠模型分析IL-21的表达，研究发现，成年鼠体内IL-21的表达显著高于幼年鼠，HBV的免疫应答与年龄有相关性。在人类，HBV的免疫应答与年龄也有依赖性，成人感染HBV后易于清除，在儿童则易进展为慢性感染。IL-21在HBV感染后的年龄依赖性中发挥着关键作用[10]。

HBV感染新生儿或有免疫缺陷者，常可造成持续性慢性感染。HBV感染机体后，活化NK细胞，激活DC，机体启动相应的体液免疫和细胞免疫反应，加速CD4+Th1及CD8+CTL的活化。这一过程中，常出现CD4+Th功能的耗竭，导致CD8+T细胞功能缺失及病毒持续感染[11]。最新的研究证明，CD4+T细胞分泌的IL-21对维持CD8+T细胞的功能发挥重要作用。IL-21可促进CD8+T细胞效应分子分泌，增强HBV感染过程中CD8+T细胞应答，维持CD8+T细胞的杀伤功能，在清除病毒和控制感染慢性化中发挥重要作用。

人感染HBV后，出现不同的临床转归，主要取决于病毒感染后人体免疫系统和病毒的相互作用。在丁艳荣等[12]所进行的研究中，设想急性乙型肝炎时，IL-21的表达可能升高，从而促进机体对HBV的免疫清除，其实验结果提示，IL-21 CD4+T细胞在急性乙型肝炎组、HBV携带者组中较正常对照组升高，IL-21在HBV感染的不同阶段，外周血CD4+T细胞的表达有一定差异，且与Th17细胞亚群有相关性，故根据结果得出结论，推测IL-21在HBV感染的发病机制中可能发挥一定作用。黄璇等[13]研究认为，HBV慢性感染导致血清IL-21水平升高，其发现类似于慢性淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒感染中的发现，说明IL-21可能与机体控制HBV复制有关。在乙型肝炎表面抗原携带状态、乙型肝炎e抗原(HBeAg)阳性或阴性的慢性乙型肝炎患者中，血清IL-21的表达均有增加。Hu等[14]在包括慢加急性肝衰竭的研究中发现，相较于中度慢性乙型肝炎及对照组，重度慢性乙型肝炎患者，其外周血单个核细胞中的CD4+T细胞分泌的IL-21的水平最高，且与Meld评分及病死率有相关性。乙型肝炎相关的急性肝衰竭恢复期的患者，IL-21的水平下降，CD4+IL-21的细胞频数也随之下降。Pan等[15]研究发现，慢加急性肝衰竭患者外周血IL-21表达增高，且与谷丙转氨酶、谷草转氨酶、总胆红素呈正相关，与白蛋白呈负相关，研究进一步证实IL-21与慢加急性肝衰竭的发病及炎症程度有关，可能参与了HBV感染后的发病及临床转归，并可作为判断肝脏炎症程度的指标。何登明等[16]学者的研究发现，HBeAg阳性和阴性的慢性乙型肝炎分别有21个和15个因子与谷丙转氨酶呈显著相关，在HBeAg阴性慢性乙型肝炎患者中IL-21与丙氨酸转氨酶有显著相关，认为IL-21的表达上调所起的免疫效应改变可能与HBeAg阴性慢性乙型肝炎形成机制有关。

4 IL-21与肝纤维化及肝硬化

肝纤维化是由于各种原因所致的慢性肝脏炎症坏死，通过一系列细胞因子的旁分泌及自分泌作用，将肝星状细胞(hepatic stellate cell，HSC)激活为肌成纤维细胞，该细胞大量增殖并产生大量胶原等细胞基质，同时其降解减少，最终导致细胞外基质大量在肝脏沉积。肝纤维化是一动态过程，HSC是肝纤维化发生、发展过程的中心环节，其激活是肝纤维化发生、发展的关键，但其激活受到多种细胞因子正相和负相的调节。肝纤维化是各种慢性肝病向肝硬化发展的必经阶段。肝硬化是肝纤维化的发展结果，最后可导致门脉高压和肝衰竭。

T细胞分为CD4+Th、CD8+T及CD4+、CD25+、Foxp3+Treg。CD4+Th是机体免疫应答和免疫调节的中心，CD4+细胞根据产生细胞因子和生物功能的不同，可分为Th1亚群、Th2亚群及Th17亚群。Th1亚群主要促进细胞免疫应答，Th2亚群主要促进体液免疫应答。Th1/Th2的平衡在HBV感染慢性化机制中起着十分重要的作用。IL-21对T细胞的各个亚群均有显著作用。IL-21与IL-4及IL-6共同诱导CD4+Th向Th2分化，并产生Th2因子，增强体液免疫应答，诱导B细胞、肥大细胞及嗜酸性粒细胞增生、分化和活化，介导体液免疫应答，对炎症有一定的抑制作用，并诱导肝纤维化。四氯化碳诱导的小鼠纤维化模型中发现，CD8+T细胞的存在会加强肝纤维化，CD4+T细胞的存在会抑制肝纤维化。Feng等[17]的研究发现，在HBV相关的肝硬化患者中，外周血IL-21 CD4+T细胞的数量、血浆IL-21水平有明显增加，且肝内的IL-21细胞数明显聚集。体外研究发现，IL-21伴有平滑肌肌动蛋白的表达，并抑制人HSC-LX2细胞凋亡，LX2细胞产生胶原的数量也有上调。其结论显示，通过HSC的激活，IL-21介导HBV相关的肝硬化，故中和IL-21可能是一种治疗肝硬化的新策略。

5 IL-21与抗病毒治疗的应答

2012版的欧版慢性乙型肝炎抗病毒治疗指南中指出，该治疗的理想终点为HBeAg阳性和阴性患者于停药后持久HBeAg的消失，即乙型肝炎治愈；满意的治疗终点为HBeAg阳性患者获得持久HBeAb血清学转换或基线HBeAg阴性患者于停药后持久的病毒学和生化学应答，且HBeAg持续阴性。HBeAg的血清转换与多种因素有关。有研究报道[18]，IL-21的主要作用是参与调节机体的体液免疫应答，可促进小鼠抗体的分泌与型别转换。胡春蓉等[19]报道了IL-21作用于慢性乙型肝炎患者对B细胞增殖功能的影响，通过IL-21、IL-4、IL-10分别作用于慢性乙型肝炎患者的外周血单个核细胞,用酶联免疫吸附试验检测外周血单个核细胞中的HBeAb水平，IL-21有促B细胞增殖及促HBeAb产生的作用，且明显强于IL-4及IL-10,约为IL-4的1.6倍、IL-10的1.55倍。IL-21的促抗体分泌作用为IL-10的100倍。IL-10是重要的体液免疫分子之一，对B细胞的分化及免疫球蛋白的分泌都有明显的促进作用，由此可见，IL-21在慢性乙型肝炎的临床免疫及疾病转归方面有一定作用。Ma等[20]的研究发现，IL-21在慢性乙型肝炎抗病毒治疗过程中，其血清水平的升高与免疫应答的激活有关，血清IL-21是HBeAg血清学转换的一个生化指标。其文中指出，抗病毒治疗12周时的IL-21的水平越高，经过1年的抗病毒治疗后获得HBeAg血清转换的概率越高，且与HBV DNA定量一样，均是独立预测治疗1年发生HBeAg血清转换的主要指标。但Zou等[21]研究显示，IFN治疗组的IL-21的水平显著高于核苷(酸)类似物组，HBeAg阳性组低于HBeAg阴性组，双变量分析未发现IL-21与肝功能指标有明显相关。研究结果提示，有免疫调节作用的IFN可能会增加IL-21的血清水平，核苷(酸)类似物则会降低慢性乙型肝炎患者的IL-21的水平，HBeAg阳性组IL-21低于HBeAg阴性组，提示IL-21可能抑制HBeAg的表达。

6 结 语

IL-21是一种具有潜在免疫调节作用的Ⅰ型细胞因子，主要来源于CD4+T细胞及NKT细胞。IL-21可作用于免疫网络因子中的多种职能细胞，对不同阶段的B细胞、T细胞及NK细胞均有调节作用。在肿瘤疾病、自身免疫性疾病及病毒的慢性感染中均起到一定作用，其在慢性乙型肝炎中的应用正逐步成为热点，从目前的信息可明确，IL-21与慢性乙型肝炎的发生、发展及抗病毒治疗的预后等方面均有一定的相关性，推测可作为慢性乙型肝炎肝硬化治疗的一个新指标。

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