白细胞介素17在风湿免疫病中的基础研究及临床应用进展

高晨鑫+龚旭鸣+孙松涛+肖涟波

【摘 要】 IL-17在免疫过程中既是效应因子，又是启动因子，是自身免疫性疾病在急性防御过程中的关键细胞因子。目前，IL-17在风湿免疫病中的发病机制已被充分重视，并对其进行了充分的探讨。目前IL-17抑制剂已作为靶向治疗运用于风湿免疫病的治疗当中，现就IL-17在风湿免疫病过程中的发病机制以及临床应用做简要综述。

【关键词】 风湿免疫病；白细胞介素-17；靶向治疗；骨破坏；作用机制

关于白细胞介素（IL）-17的基础研究早在

20年前就已开始，体外研究已证实了其在炎症过程中的重要性。目前的研究主要集中于IL-17A及其两部分受体组成的新型配体家族[1]。IL-17缺陷的患者为正确解答IL-17靶向治疗不良事件的原因提供了有力的证据[2]。大量研究表明，IL-17A与细胞生物学中的许多重要功能相关联，并且在越来越多的疾病中得到证实。本文将分析IL-17A在宿主免疫防御功能中的作用机制，以了解和预防其靶向治疗期间可能存在的特异性风险，以及lL-17A对骨破坏的影响[3]。

1 IL-17A靶向治疗基础研究

IL-17A在1993年作为小鼠和人类基因组中CTLA8基因的产物而被首次发现，在一些疾病如强直性脊柱炎中，IL-17A可通过与T细胞的结合启动T细胞介导的炎症反应[4]。IL-17A的发现并不容易，因为并没有观察到其对B细胞和T细胞的影响，但IL-17A是第一个证实与炎症相关联的细胞因子[5]。研究发现，IL-6与IL-17A也有着诸多关联，IL-6通过诱导粒细胞集落刺激因子和诱导IL-8对嗜中性粒细胞的迁移分化作用与IL-17A和嗜中性粒细胞生物学之间建立了紧密的联系[6]。

基于基因和蛋白质的序列分析IL-17A家族包括6个成员，最开始的IL-17被命名为IL-17A。而在其他家庭成员中，IL-17F和IL-17E是最重要的。IL-17F是与IL-17A最接近的成员，与IL-17A呈现出50%的序列同一性[7]。单独的IL-17F生物活性要低于IL-17A，但也具备十分重要的生物学特性。除此以外，在由如肿瘤坏死因子（TNF）等细胞炎症因子驱动的背景下，TNF和IL-17F之间也存在明显的协同作用。

与IL-17A和IL-17F相反，IL-17E（通常称为IL-25）与IL-17A的同源性仅为19%[8]。在免疫调节方面，IL-17A和IL-17F可快速诱导炎症反应的发生，而IL-25却可以下调这种效应，这两者的调控是十分有意义的。当与其他促炎细胞因子结合时，IL-17A可诱导快速的炎症反应，例如通过产生IL-6或IL-8而产生效应。在晚期阶段，IL-25的快速生成，可形成炎性反应的内源性控制。当这种控制产生效应时，将立刻停止IL-17A参与的炎症驱动反应[9]。相反，IL-17A/IL-25平衡的缺陷将导致IL-25不足以控制IL-17A的作用。有文献曾经报道，通过对IL-1及其受体拮抗剂可实现对IL-17/IL-25的调节。

IL-17A受体在1995年随着IL-17A的发现也被确定，该受体被归类为该细胞因子受体家族的第一个成员。由于属于蛋白质家族，因此可通过蛋白质序列的比较来鉴定IL-17受体家族，故第一次描述的IL-17R被更名為IL-17RA，该功能受体可将IL-17RA链与IL-17RC链结合，并结合IL-17A和IL-17F[10]。因此，通过抑制IL-17R或IL-17RA可影响IL-17A和IL-17F的作用。

因为IL-25、IL-17A和IL-17F的天然抑制剂使用着相同的IL-17RA链，因此被定义为共同链，或者IL-25特异性链（IL-17RB）。这些结果表明，通过对IL-17RA链的特异性抑制可阻断IL-17A和IL-17F的炎症作用，同时，也可以抑制IL-25的结合，从而可能降低其抗炎作用[8]。

IL-17A和IL-17F由淋巴细胞产生，包括典型的T辅助细胞17（Th17）以及γδT细胞，天然杀伤（NK）细胞等。IL-17对先天免疫和获得性免疫具有极大的免疫调节作用。因为原始T细胞或淋巴细胞的分化涉及小鼠中的特异性转录因子Rorγt或人体系中的Rorc的表达[11]，因此通过抑制Rorγt或者抑制Th17家族中IL-17A和IL-17F的产生，或者其他Th17细胞因子如IL-21和IL-22，即可实现体内小分子的靶向治疗。

Th17细胞的产生和IL-17细胞的分化受到上游细胞因子的一系列步骤的控制，这些步骤涉及抗原呈递细胞如树突状细胞产生的不同细胞因子。在这些细胞因子中，有部分对多个靶标具有超强的非特异性作用。在人体内，IL-6和IL-1是关键的炎症标志物，也是Th17细胞分化的关键细胞因子。在Rorγt的早期分化和表达之后，最后一步在IL-23的控制之下。IL-23是IL-12家族的成员，它与IL-12共享p40、p35链，p40共同链与p19结合形成IL-23，p40与p35形成IL-12[12]，因此，IL-23的特异性抑制作用就不能通过阻断p40实现，因为也阻断了IL-12，可通过对p19的抑制进而影响T细胞向Th17细胞的分化，并减少细胞因子的产生。同时，效应Th17细胞和调节性T细胞之间有一个平衡[13]。因此，在RA患者中，对TNF抑制作用反应的消失或者减弱可能是由于这种平衡被打破，使之更加有利于朝着Th17转变方向的

变化[14]。

2 IL-17A对感染的影响

在安全性方面，应首先考虑控制感染。T细胞对于感染的控制至关重要，可能存在的免疫缺陷所造成的危害也就显得更为严重，而T细胞亚群与控制感染的因子亚群有着显著的联系。干扰素γ（IFNg）蛋白和受体复合物缺陷的患者就十分容易发生细胞内细菌感染，包括使用减毒但活的BCG接种时仍有可能导致严重的致死性弥漫性感染，这就强调了对Th1细胞途径的保护；当其处于较低水平时，炎症性关节病患者也会特异性地引起IL-12受体的β链介导的免疫缺陷反应，导致IFNγ的产生减少[15]。这就验证了在使用TNF-α拮抗剂时结核病再激活的风险。相反，寄生虫感染不在该通路影响范围，而是在Th2通路的控制之下，其特征在于会产生具有抗炎特性的IL-4和IL-13。

直到2005年，当发现Th17途径的概念时，T细胞亚群和细胞外细菌感染之间仍没有建立确切的联系。仍认为感染与高嗜中性粒细胞计数相关，正常嗜中性粒细胞功能对于控制感染至关重要。而在免疫缺陷患者中，Th17途径缺陷的患者可发生严重的葡萄球菌和念珠菌感染。在已经分离出的几种缺陷中，例如在具有Stat3转录因子缺陷的高IgE综合征和慢性黏膜皮肤念珠菌病中，IL-17A或IL-17F的产生明显减少[16]。基于这些观察结果，当阻断IL-17途径时，将产生预期的细菌和真菌感染。然而，与遗传缺陷患者相比，其严重程度要明显

降低[17]。

3 IL-17A对局部和全身炎症的影响

IL-17F在所有间充质细胞中均可诱导免疫炎症的发生。这种现象在很大程度上与嗜中性粒细胞的形成、迁移和激活有关。此外，趋化因子CCL20的活化有利于未成熟树突状细胞和Th17细胞的迁移[18]。這种作用诱导并延续了在异位淋巴部位的免疫反应的形成。这些迁移的Th17细胞和局部间质细胞之间的相互作用可导致IL-17在该位点的大量分泌[19]。

虽然IL-17A主要作用于局部，但可以通过血液循环影响内皮细胞。在这些细胞上，IL-17A可特异性地与TNF组合并诱导促凝血状态，诱发局部血栓的形成[20]。这就解释了急性心肌梗死患者血液中的IL-17峰值升高的原因。

4 IL-17A对骨代谢的影响

在炎症性关节炎背景下，骨代谢的生理机制就促使了靶向炎症及其细胞因子概念的形成，最简单的理解是细胞因子对骨骼的破坏性质。在临床工作中，这解释了炎症性破坏性关节炎如强直性脊柱炎的骨破坏原因，同样这种解释也适用于感染引起的炎症，如腮腺炎、无菌性关节假体松动等。尽管临床工作或影像学资料可直接显示破坏的位置及程度，但这种破坏实际上是由于骨质修复被抑制导致的[21]。这也是使用TNF抑制剂可控制骨破坏的原因。

研究人员通过对手术中取得的骨样品进行实验，当予以TNF和IL-1组合时，加入IL-17A，发现其可快速诱导骨破坏细胞因子的产生和骨吸

收[22]。相反，加入IL-17A抑制却可出现明显的抗炎症作用和较低的骨破坏。此外，当组合IL-17A、

TNF和IL-1的抑制剂时，可获得更好的效果。

强直性脊柱炎患者的骨骼情况较为复杂，在免疫功能低下的患者中，全身性骨质的流失更明显。与骨流失形成鲜明对比的情况是患者会出现异位新骨的形成，在这种情况下，过多的骨形成可导致脊柱僵硬。有文献提出，强直性脊柱炎患者细胞因子可诱导骨破坏，如果通过靶向治疗就能抑制破坏甚至诱导骨修复，那TNF抑制剂在强直性脊柱炎患者中的实际临床疗效就会存在疑问。

这就表明，IL-17A和其他细胞因子不仅可抑制破骨，还会抑制成骨细胞的分化和功能，这更符合临床的实际表现[23]。然而，在单独进行TNF实验和IL-17A/TNF结合的情况下，与不同来源的间充质细胞在骨分化培养基一起孵育时，却出现了相反的效果。单独进行的TNF实验导致细胞外钙化骨基质的形成，碱性磷酸酶活化增加。但是当TNF和IL-17A组合时，这种作用是协同增加的[24]。

有研究通过观察成骨细胞分化中涉及的各种基因，发现Schnurri3基因是最有意义的，因为Schnurri3基因缺陷的小鼠显示出骨质量的明显增加[25]。最近研究发现，Sururri3可维持成骨细胞和破骨细胞之间的平衡，当TNF和IL-17A组合时，其表达协同作用得到加强，可引起破骨细胞的激活，骨吸收增加和修复减少。然而，当不存在这样的桥梁时，相同的细胞因子将引起新骨

形成[26]。

5 目前IL-17途径靶向治疗的应用现状

基于1995年至1996年已经建立的概念和治疗方案，目前尚只包括IL-17A和IL-17R（现在为IL-17RA）[27]的靶向治疗；Secukinumab在2015年初被欧洲药品管理局（EMA）和食品药物管理局（FDA）批准用于治疗银屑病，其治疗后的皮肤病变疗效令人印象非常深刻，较之前的治疗方式具有明显的差异[28]，并可以实现90%～100%的皮肤破损的修复。在2016年初，Ixekizumab得到了相同的批准，银屑病患者的临床疗效同样也十分优异[29]。最后，在获得批准的过程中，brodalumab通过靶向抑制IL-17受体的IL17RA链也得到相似的临床结果[30]。

Secukinumab后来被FDA批准并在2015年底通过EMA，并在2016年初用于治疗PsA和AS[31]。Ixekizumab也申请了同样的适应证。虽然这些新药的出现增加了临床治疗方式的选择，从而不只局限于TNF抑制剂的使用，但对于合并关节炎患者的临床疗效却并不如单纯皮肤病患者的治疗疗效突出。研究给出的解释是，皮肤损伤只是与炎症细胞的增殖有关，并没有破坏；而当骨基质受到影响时，情况则更复杂[32]。在PsA或AS患者中，很难实现被毁坏关节活动的恢复。

6 IL-17靶向治疗的未来应用

由于IL-17A和IL-17F之间的结构相似性，针对IL-17A和IL-17F上的常见表位抗体进行测试，两者的靶向使用均可以明显提高预期的疗效。但IL-17A抑制剂的安全性是否能得到保证还需要进一步证实[33]；尽管IL-17F的作用低于IL-17A，但产生IL-17F的细胞数量以及由此产生的局部和全身炎症水平却较高。另外，共同阻断IL-17A和IL-17F似乎比单独阻断IL-17A从而降低Th17的炎症性质更有效[34]。这为临床上更好地使用生物活性IL-17A和IL-17F双抗体提供了依据。此外，还可以减少与单独IL-17A抑制相关的免疫反应的特异性[35]，这种反应抑制的出现可能是由于IL-17F持续性升高或高水平的IL-25引起的。

7 结 论

IL-17作为一类经典的炎症因子，在风湿免疫病的发病过程中发挥着重要的作用。目前，对于IL-17的基础研究已十分深入，生物制剂在全球范围内已广泛使用，而IL-17受体拮抗剂作为这类药物的代表，在使用过程中应注意药物的毒副作用，控制感染的发生。同时，越来越多的研究也开始朝着双抗体方面进行。通过实验发现，细胞因子之间并不是独立的，而是具有紧密的联系，并发挥着协同作用[36]。

对长期使用该药的患者而言，需要关注的问题是如何更好地了解患者的异质性，即如何确定为有IL-17驱动的疾病。循环生物活性的IL-17A的检测报道显示，并非所有关节病患者在一定时间内都具有可检测的水平。因此，IL-17A在疾病过程中参与度的异质性就可解释部分患者在进行IL-17A抑制剂使用后表现出疗效差异性[37]。同时，由于IL-17A对TNF的作用具有显著的激发作用，因此早期使用IL-17A抑制劑可能是降低疾病诱导风险的有效方法[38]。

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收稿日期：2017-05-08；修回日期：2017-07-05