IL-6信号通路在炎症性肠病病理机制及治疗中作用的研究进展

徐 婷 索朗央珍 张 燕

炎症性肠病（IBD）是一种肠道慢性非特异性炎症性疾病，包括克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC），是由遗传因素、免疫失调、肠道屏障功能受损和肠道微生物改变共同作用的结果［1］。目前治疗IBD的常用药物包括5-氨基水杨酸盐、糖皮质激素、免疫抑制剂及生物制剂［2］。可的松等药物改善病情的同时，其不良反应较多［3］，生物制剂以抗肿瘤坏死因子-α（TNF-α）单抗为主，亦存在感染、丧失应答及耐药性抗体产生的风险［2］。Bank等［4］分析得出，由TNF-α占主导地位介导的炎性反应对抗TNF-α治疗有效，但对体内高表达白细胞介素-6（IL-6）和干扰素-γ（IFN-γ）的IBD患者疗效欠佳。因此，提出针对相应炎性因子的靶向治疗可能是对抗TNF-α治疗无效的补充。

IL-6是一种多效性细胞因子，可调节T细胞活化、分化，抑制T细胞凋亡，促进肿瘤细胞增殖，参与白细胞趋化，加速血栓形成，因此在IBD的慢性炎性反应的持续发展中起关键作用。

1 IL-6的概述

1.1 IL-6的分子结构、组织分布及来源

IL-6是由184个氨基酸组成，大小为26 000的糖蛋白，可由多种细胞合成，包括单核细胞、巨噬细胞、淋巴细胞、成纤维细胞、角化细胞、内皮细胞、肠上皮细胞（IEC）和一些肿瘤细胞［5］。除此之外，脂肪细胞可合成IL-6，由内脏脂肪产生的IL-6可占人体总量的30%［6］。生理情况下，IL-1、TNF、干扰素（IFN）、DNA病毒、RNA病毒和细菌内毒素可调节IL-6生成。急性炎性反应时，IL-6的产生主要依赖单核细胞和巨噬细胞，而在慢性炎性反应时，T细胞是IL-6的主要来源。急性炎性反应时，IL-6能强有力地诱导肝细胞产生C-反应蛋白（CRP）、纤维素原、血清淀粉样蛋白A等肝脏急性期蛋白［7］。

1.2 IL-6信号通路

可与IL-6连接的受体分为两种，膜连接受体（IL-6Rα链）及可溶性受体（sIL-6R）。IL-6／IL-6R α链复合物与细胞膜上的gp130（IL-6Rβ链）相互作用，引起细胞内信号转导，称之为经典途径；但只有少数细胞表面表达IL-6Rα链，而sIL-6R广泛存在于血清中，且所有体细胞均有gp130表达，故IL-6Rα链（-）gp130（＋）细胞可通过血清中的sIL-6R接受IL-6刺激，参与细胞内信号转导，被称为反式途径，此为IL-6 发挥作用的主要途 径［3，5，7］。IL-6与其受体结合后，激活下游Janus激酶／信号转导和转录激活因子（JAK／STAT）、丝裂原活化蛋白激酶／细胞外信号调节蛋白激酶（MAPK／ERK）和磷脂酰肌醇3激酶／蛋白激酶B（PI3K／AKT）信号通路［3］。

为了防止IL-6依赖的信号通路过度激活，机体内存在天生的负反馈调节机制，其中较重要的就是细胞因子信号转导抑制因子-3（SOCS3）。SOCS3感知到JAK／STAT通路激活信号后，迅速进入活化状态，并与JAK结合，抑制STAT的活动，负反馈调节IL-6信号通路介导的生物效应［1，7］。研究发现小分子RNA也可调节IL-6信号通路相关的炎性反应。微小RNA let-7a可通过下调IL-6的分泌来抑制Th17细胞分化，增加Treg细胞数量，改善伴刀豆球蛋白A（ConA）诱导的肝炎［8］。另一项研究表明，微小RNA mmu-miR-7578可调节靶基因Egr1的活性，抑制编码 TNF-α、核因子-κB（NF-κB）表达的转录因子的激活，负向调节IL-6和TNF-α的生成［9］。

2 IL-6在IBD中的表达情况

在IBD 患者的血［10-12］、肠黏膜［13-15］、固有层单核细胞（LPMN）［16-17］、外周血单核细胞［16，18］中IL-6及sIL-6R表达增加，且与CRP的浓度呈现相关性，但上调的IL-6水平与疾病严重程度是否相关，与UC、CD哪个相关性更显著等问题仍存在一些争议。有研究对36例缓解期CD患者随访一年，证实血清IL-6＞20 pg／mL的患者一年内复发率是低水平IL-6组的17倍，认为IL-6可以作为区分CD复发与缓解的可靠指标［19］。

Wine等［20］收集79例接受静脉滴注糖皮质激素（IVCS）治疗的急性重型溃疡性结肠炎（ASC）患儿的血清，其中23例为IVCS治疗无效，测定血清中多种细胞因子的浓度。经单因素分析，仅有IL-6浓度在IVCS有效与无效者之间的差异具有统计学意义，且血清IL-6水平每升高1 pg／mL，ASC患者对于IVCS治疗无效的风险增加40%，提示IL-6可作为一个预测患者是否对IVCS治疗无效的指标，抗IL-6治疗可能成为ASC的新途径。

Krenke等［21］收集无呼吸系统疾病的IBD患儿呼出气体的冷凝物，经检测可知IBD患儿所呼出气体中IL-6浓度高于正常对照组，在CD与UC之间表达差异无统计学意义，且IL-6浓度与疾病严重度、病程长短、治疗时限无关。

3 IL-6与IBD的病理机制

3.1 IL-6与T细胞功能

近几十年，T细胞在慢性黏膜炎性反应中的调节作用逐渐被认识。CD4＋T细胞可被分为Th1、Th2、Th17和Treg细胞。Th1细胞可激活巨噬细胞，清除细胞内的病原菌；Th2细胞可产生IgE，清除细胞外的病原菌；Th17细胞抵御真菌及细胞外细菌侵袭，并与Treg细胞一起调节自身免疫性疾病的发生［22］。CD 与IL-12、IL-18、IL-23及转化生长因子（TGF）等介导的Th1、Th17细胞活化相关；UC与IL-4、IL-5和IL-13等介导的Th2细胞活化相关［1］。

3.1.1 维持效应性T细胞与调节性T细胞间的平衡 一方面，IL-6上调CD4＋T细胞的SOCS1和SOCS3表达，抑制Th1细胞分化，干扰IFN-γ的产生；另一方面，增加内源性IL-4水平，促进幼稚CD4＋T细胞分化为Th2型细胞，进而促进Th2型细胞因子（IL-4和IL-13）生成，维持Th1／Th2之间的平衡［7］。

IL-6协同TGF-β激活转录因子——RAR相关的寡聚受体RORγt和RORα，促进CD4＋T细胞向Th17亚群分化，该过程主要受STAT家族成员STAT1、STAT3、STAT5调节，且IL-6只在 Th17细胞分化初期发挥作用［22］。

除了上述效应T细胞亚群之外，以Foxp3＋为特征的Treg细胞在免疫稳态的维持中发挥关键作用。Foxp3与RORγt结合，抑制后者转录激活，从而抑制幼稚T细胞向Th17细胞分化；但是IL-6可解除Foxp3对RORγt的抑制，启动Th17分化，使得Th17／T-reg之间平衡向Th17方向倾斜，导致自身免疫性疾病的发生［22］。

3.1.2 抑制CD4＋T细胞凋亡 除上述对T细胞的调节作用外，IL-6／STAT-3信号通路激活后，可诱导抗凋亡基因Bcl-2及Bcl-xL表达，抑制肠道黏膜固有层CD4＋T细胞凋亡，导致IBD慢性炎性反应持续发展［3，5，16］。

3.2 IL-6与肠上皮细胞增殖

慢性炎性反应被认为是恶性肿瘤的高危因素之一，病程超过30年的CD患者的累积患癌风险为8.3%，UC则高达17.8%［3］。结直肠癌（CRC）患者体内IL-6水平与肿瘤分期、转移与否以及总生存期等因素相关［7］。研究表明活化的IL-6／STAT3信号通路在体内外可促进结直肠肿瘤细胞增殖。另外，亦有研究证实由IL-6诱导生成的Th17细胞及其促进IEC上的促血管内皮细胞生长因子（VEGF）受体——VEGFR2表达，增加肠道肿瘤细胞VEGF自分泌或旁分泌的作用，参与CRC的生长。IL-6可能通过免疫调节及促进肿瘤生长作用，在体内营造促进肿瘤生成的微环境［3］。在急性肠缺血-再灌注模型中，IL-6／STAT3信号通路可延长肠细胞寿命，降低其迁移率，并促进IEC增生，改善缺血-再灌注后肠道屏障功能［23］。

3.3 IL-6与IBD血栓形成

IBD患者外周血中血小板异常，通常表现为血小板增多，外观不成熟，活化血小板增多和体内自发性的血小板-白细胞聚集，外周血呈现高凝状态，血栓形成风险增加。慢性结肠炎动物模型证实慢性炎性反应会增加血栓形成风险［24］。IBD患者静脉血栓栓塞（VTE）总的发生率为1%～8%，比正常人高出2～4倍，且UC与CD患者之间差异无统计学意义［25］。

Yan等［24］发现IL-6可增强葡聚糖硫酸钠（DSS）结肠炎小鼠的血小板活化及自发性血小板-白细胞聚集，提示IL-6可能是增加IBD患者血栓形成的重要介质。Senchenkova等［26］的类似研究发现，DSS小鼠体内成熟与未成熟血小板数量增加50%～100%，血小板对凝血酶引起的聚集反应性增加，但血小板寿命无改变，上述现象在IL-6-／-小鼠体内均未出现。将IL-6按50 ng／mL、500 ng／mL、2500 ng／mL分别注入小鼠阴囊内，发现IL-6干预组小鼠提睾肌肌肉小动脉内血流通畅至停止灌注的时间缩短，且在IL-6最高浓度下血栓形成所需的时间最短。IL-6促进血栓形成的机制可能与其增加凝血酶-抗凝血酶Ⅲ复合物形成和F1、F2片段的凝血酶原活性有关［26］。

3.4 IL-6与白细胞趋化、黏附

既往研究证实，IL-6可以调节内皮分子表达，促进中性粒细胞黏附于血管内皮细胞及向炎性部位趋化［5，27-28］，减少白细胞凋亡，延长其寿命，并影响其功能。白细胞趋化的发生与肠黏膜屏障被破坏有关，反过来白细胞黏附后又会加重结肠组织破坏，导致恶性循环［27］。

IL-6对中性粒细胞功能的调节存在争议，Wright等［29］发现IL-6仅能增加STAT3的活化，增强中性粒细胞向趋化因子IL-8迁移，但不影响中性粒细胞的凋亡率及黏附分子的表达。应用托珠单抗（Tocilizumab，又名 MRA，人源化anti-IL-6R mAb）治疗后可引起体内白细胞数量骤减，但在体外并没有诱导中性粒细胞凋亡或吞噬作用，也不显著影响细胞表面分子的表达。

4 抗IL-6受体抗体治疗前景

4.1 Anti-IL-6R mAb在动物模型中的研究

大量研究表明，gp130-Fc融合蛋白、抗IL-6R抗体均可抑制获得性T细胞转移性结肠炎、DSS／TNBS诱导的化学性结肠炎动物的T细胞增生，诱导T细胞凋亡，下调炎性因子，降低黏附分子表达，改善结肠炎的症状，还可抑制小鼠自发性结肠炎的发生［5，28，30］。

Terabe等［31］分别给予T细胞性结肠炎小鼠注射anti-IL-6R mAb、anti-TNF mAb、TNFR-Fc，结果显示经anti-IL-6R mAb和anti-TNF mAb治疗的小鼠结肠组织学评分、CD4＋T细胞增殖率均低于结肠炎组，但治疗并不影响CD4＋T细胞凋亡率；在各项治疗中anti-IL-6R mAb治疗组的结肠组织学评分最低，而anti-IL-6R mAb和anti-TNF mAb在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中未体现出治疗作用。

Okada等［32］对 经 anti-IL-6R mAb（MR16-1）、TNF-αmAb处理后小鼠体内结核分枝杆菌播散程度的差异进行比较，结果显示MR16-1处理组存活至实验结束，存活时间为224 d，且与正常对照组相比，结核病情无进展；而TNF-αmAb处理组存活时间为120～181 d，结核分枝杆菌对器官的浸润较正常对照组严重，且该组动物脾脏细胞的抗原特异性应答显著减弱，提示anti-IL-6R mAb促进结核感染播散的风险与TNF-αmAb相比较小。

4.2 MRA

MRA是人源化抗IL-6R的单克隆抗体，在治疗类风湿性关节炎（RA）方面的临床研究较多，对于经甲氨蝶呤（MTX）及抗TNF-α治疗不敏感的RA患者，MRA是安全有效的药物。单用MRA的效果优于单用MTX，而与MTX连用对抗TNF-α治疗失败的患者疗效甚佳。无论是单用还是与MTX连用，该药安全性均较好，患者均能良好耐受［33］，但仍有使用后引起肠道多发性溃疡［34］、神经病变及皮肤溃疡［35］的个案报道。

目前还缺乏有关抗IL-6R在治疗肠道疾病中的临床数据。近10年来仅有2例采用MRA治疗IBD的临床研究。Ito等［36］给予CD活动期（CDAI≥150）患者静脉注射 MRA，8 mg／kg，每2周1次，共12周，将CDAI降低≥70定为临床有效标准，CDAI＜150定义为临床缓解标准。MRA治疗组临床有效率为80%，临床缓解率为20%；而安慰剂组临床有效率仅为31%，临床缓解率为0。同样剂量，每4周给药1次，MRA治疗组临床有效率为42%，临床缓解率为25%。通过问卷调查分析可知，MRA治疗组的健康相关生活质量较对照组高［37］。

5 问题与展望

IL-6信号通路参与调节T细胞活动，促进白细胞趋化，加速血栓形成，促进肠上皮细胞增殖，在IBD肠道慢性炎性反应的发生与维持中占有重要的地位。但现有的研究成果仍存在争议，IL-6浓度是否与疾病的严重程度、病变范围及用药时限相关，是否能成为鉴别UC和CD，评估缓解与复发，预测治疗无效的血清学标志物等问题有待进一步研究。虽有大量动物实验及个别临床试验证实，阻断IL-6信号通路能有效改善结肠炎的症状，下调炎性因子，但临床应用治疗IBD的研究尚处于起步阶段。目前MRA已进入中国市场被应用于治疗RA，该药在缓解关节炎性反应方面疗效甚佳，但在IBD人群中是否适用，可否作为常规治疗无效的补充等问题还有待解决，未来尚需更多临床研究验证人源化anti-IL-6R抗体在治疗IBD中的安全性、有效性及可靠性。

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