IL-36在炎性疾病中的研究进展①

李 妹 崔天盆

(湖北中医药大学检验学院，武汉 430065)

白介素36(Interleukin-36,IL-36)是IL-1家族新成员，由3个生物学功能相似的分子IL-36α、IL-36β和IL-36γ组成，曾称为IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9，2010年由Dinarello等[1]将其统一更改为现在的名称。2001年有学者在人类基因数据库中搜索IL-l的同系物时，发现了包括IL-36α、IL-36β和IL-36γ在内的IL-1家族的新成员，这些基因位于人2号染色体长臂上，通过与原有IL-1成员进行基因序列对比(20%～44%同源性)、三维蛋白质结构分析、基因结构分析及染色体位置比较，将其归于IL-1家族。它作为一种新发现的促炎因子，在银屑病、炎性肠病、关节炎、系统性红斑狼疮、肺部疾病等多种炎性疾病中发挥着重要作用。

1 IL-36概述

IL-36基因位于人类2号染色体上，与IL-1α、IL-1β、IL-1Ra、IL-37和 IL-1F10的基因位点相毗邻。IL-36介导的信号通路与IL-1β信号途径相似。IL-36在体内需要与特异性受体(IL-36 receptor，IL-36R)结合而发挥促炎症作用，而IL-36受体拮抗剂(IL-36 receptor antagonist，IL-36Ra)是其天然拮抗剂。细胞外的IL-36与跨膜蛋白IL-36R结合后，招募IL-1受体辅助蛋白(IL-1 receptor accessory protein，IL-1RAcP)，形成异源三聚体复合物，通过胞内区功能域与接头蛋白髓样分化蛋白88(MyD88)结合，活化MAPKs/JNK/ERK信号级联途径，通过核转录因子NF-κB启动靶基因的表达，从而发挥促炎症作用。而IL-36Ra与IL-36α、IL-36β和IL-36γ竞争性结合IL-36R，IL-36Ra与IL-36R结合后的复合物不能招募IL-1RAcP结合，从而不能激活信号转导通路而起到抗炎症作用[2]。

IL-36的活化机制由Henry等[3]学者于2016年首次提出。中心粒细胞胞浆颗粒富含丝氨酸蛋白酶，作用于IL-36 N端A-X-Asp保守区，使IL-36前体变成活化的成熟形式，活性增加103～104倍。有学者进一步证实主要是中性粒细胞胞浆颗粒中的组织蛋白酶G、弹性蛋白酶和蛋白酶3起到活化IL-36的作用。有趣的是，Macleod等[4]学者在2016年首次发现，中性粒细胞弹性蛋白酶亦能酶解IL-36Ra，活性增强，进而抑制IL-36诱导产生IL-8、CCL20等趋化因子的作用，从而减少炎性细胞的浸润。

IL-36分泌机制目前还不清楚，它像IL-1β一样缺乏典型的疏水性前导肽，而无法通过高尔基体-内质网途径分泌，被归于非经典途径分泌的蛋白质。

IL-36和IL-36R、IL-36Ra主要在上皮组织如皮肤、气管、食道中表达。IL-36α还可见于胸腺,IL-36β可见于骨骼肌和神经胶质细胞，IL-36γ可见于子宫。皮肤IL-36含量可以受炎性因子、Toll样受体配体、病毒感染和过敏原而显著上调[5]。关节软骨细胞受IL-1刺激上调IL-36表达。气道受到炎性细胞因子、Toll样受体配体、细菌、鼻病毒或者尘螨的刺激后，IL-36α和IL-36γ表达上调。

2 IL-36的生物学功能

IL-36在免疫反应中充当着重要角色。IL-36对树突状细胞有显著的刺激作用。IL-36刺激人单核细胞源树突状细胞，产生IL-1、IL-6、IL-12、IL-23、TNF-α、IL-6、CCL1和CXCL1等，继而增强Th1和Th17的反应，也增强固有免疫反应。此外，IL-36能促进树突状细胞的成熟，上调MHCⅡ分子、CD83和CD86分子的表达，在机体应对组织损伤和病原体的早期免疫反应和炎症反应中发挥重要作用[6]。

IL-36也是T细胞免疫反应的一个强力调节分子。IL-36α、IL-36β和IL-36γ对小鼠CD4+T细胞和脾细胞有直接的作用，诱导产生IFN-γ、IL-4和IL-17等多种促炎因子和趋化因子。IL-36和其他IL-1家族成员的主要区别是，IL-36R主要在幼稚CD4+T细胞表达，而其他IL-1家族成员的受体主要在极化的CD4+T细胞亚群表达。因此，只有IL-36，而非其他IL-1家族成员，强烈诱导T细胞受体激活的幼稚T细胞(Th0细胞)产生IL-2，这说明IL-36在早期免疫反应中扮演重要角色。此外，IL-36在诱导T细胞极化中起作用，IL-36β协同IL-12诱导Th0细胞向产IFN-γ的Th1细胞分化。IL-36R-/-小鼠注射牛型结核分枝杆菌卡介苗后，Th1反应降低。IL-36介导Th0向Th1极化完全依赖IL-2的活化，而IL-36对Th0细胞的增殖和存活很大程度上不依赖于IL-2[7]。

IL-36在组织非造血细胞和免疫细胞相互作用中充当重要角色。上皮细胞如角质形成细胞产生大量IL-36，IL-36又对表达IL-36受体的上皮细胞和树突状细胞有自分泌和旁分泌作用。上皮细胞产生的IL-36能刺激树突状细胞的成熟，增加MHCⅡ和共刺激分子的表达，诱导产生促炎因子和趋化分子，树突状细胞被活化后亦能产生IL-36α和 IL-36γ，形成正反馈效应。淋巴结树突状细胞产生的IL-36能活化Th0细胞，引起细胞增殖，增加存活率，分泌IL-2等，然后IL-36和IL-12协同作用，依赖IL-2促进Th0细胞向产IFN-γ的Th1细胞极化，IFN-γ又反过来增强IL-36对Th0细胞的增殖效应。虽然IL-36对Th0细胞的增殖和极化有加速和放大作用，但却受到细胞因子环境的影响。总之，IL-36在固有免疫和适应性免疫中起重要作用。

3 IL-36与炎性疾病的关系

3.1IL-36与寻常性银屑病 寻常性银屑病是一种发生在皮肤的慢性炎性疾病，典型表现是皮肤出现境界清楚，形状大小不一的红斑，表面覆盖多层银白色鳞屑，伴不同程度的瘙痒与灼热。病理学改变为皮肤角质形成细胞过度增生、角化不全、炎症细胞浸润、浅层真皮血管扩张等。

IL-36α和IL-36γ在银屑病病损中高度表达，主要由角质形成细胞和树突状细胞产生。皮肤角质形成细胞或者皮肤组织培养液在TNF、IL-17或者IL-22刺激下，IL-36α和IL-36γ表达上调[5]。老鼠皮下注射TNF或者IL-23，IL-36的表达上调。若利用分子生物学技术使小鼠皮肤过度表达IL-36α，小鼠皮肤则出现银屑病样改变。此外，经典银屑病样小鼠造模常用的皮肤涂抹药咪喹莫特乳膏是IL-36良好的诱导剂。

IL-36也能反过来作用于皮肤角质形成细胞和其他组织细胞，诱导其产生多种细胞因子，如IL-6、IL-8、TNF、人β防御素2、人β防御素23、LL37、S100A7和IL-36等，形成正反馈通路。小鼠皮下注射IL-36能诱导多种基因的表达，包括IL-17、IL-20、IL-22、IL-23、TNF和IFN-γ等细胞因子、趋化因子和抗菌蛋白，它们都是银屑病特征性表达的基因。

Blumberg等[8]将人银屑病皮损移植于免疫缺陷小鼠皮肤上，小鼠皮肤能维持银屑病的病理病变，待移植物完全存活后仍能维持几周的银屑病样改变。但是，用抗人IL-36R抗体抑制IL-36，小鼠的银屑病皮损改变就会减轻。由于小鼠IL-36不与人IL-36受体相互作用，所以人移植物产生IL-36的持续作用对小鼠银屑病皮损的维持至关重要。Tortola等[9]使用IL-36R-/-和IL-36Ra-/-缺陷小鼠制造银屑病模型，发现IL-36R-/-缺陷小鼠银屑模型皮损中中性粒细胞、巨噬细胞和IL-17A+γδ T细胞数量显著减少，更加证实了IL-36R信号通路在银屑病发病机制中的关键作用。

总之，银屑病中皮肤角质形成细胞和其他组织细胞产生IL-36，活化树突状细胞、T淋巴细胞和角质形成细胞，产生更多的促炎因子、趋化因子和抗菌肽等，进而招募更多的淋巴细胞、中性粒细胞和树突状细胞。因此，IL-36促进了银屑病的发生发展。

3.2IL-36与脓疱型银屑病 脓疱型银屑病是一种皮肤出现大面积红斑、脓疱和全身发热的系统性炎性疾病，病情危重。Marrakchi[10]研究首次发现，脓疱型银屑病患者IL-36Ra基因发生错义突变，第27个亮氨酸位点被脯氨酸取代。突变的IL-36Ra蛋白活性比野生型弱十倍左右，并且在体内不稳定，易被降解。后续很多研究纷纷在家族性和散发性脓疱型银屑病患者中证实了IL-36Ra突变，脓疱型银屑病患者中IL-36Ra表达和活性均显著降低，甚至完全丧失了拮抗IL-36的功能。鉴于此，脓疱型银屑病又被命名为IL-36Ra缺陷病(Deficiency of interleukin -thirty-six receptor antagonist，DITRA)。然而，并非所有脓疱型银屑病患者均发生IL-36Ra的突变，有报道指出脓疱型银屑病和寻常性银屑病伴发患者较单纯脓疱型银屑病患者，出现IL-36Ra突变的几率较少[11]。

3.3IL-36与关节炎 IL-36在关节炎中发挥一定的作用。约6%～20%的银屑病患者进展为银屑病性关节炎，所以很多学者关注IL-36是否在银屑病性关节炎中起作用。Frey[12]发现银屑病性关节炎和类风湿性关节炎患者的滑膜液中IL-36含量增加，滑膜中CD138+细胞表达IL-36。此外IL-36α能诱导滑膜成纤维细胞产生IL-6和IL-8。在胶原诱导关节炎小鼠模型、胶原抗体诱导关节炎小鼠模型和佐剂型关节炎小鼠模型中均发现，关节炎急性炎症期，IL-36α水平升高[13]。但是在人肿瘤坏死因子转基因(human tumour necrosis factor transgenic，hTNFtg)关节炎小鼠模型中，给予IL-36R阻断抗体干预关节炎模型小鼠，关节炎症状并未得以明显改善[14]。因此，IL-36在银屑病性关节炎和类风湿性关节炎中的作用还需要进一步的研究。

3.4IL-36与系统性红斑狼疮 系统性红斑狼疮(Systemic lupus erythematosus，SLE)是自身免疫介导的弥漫性结缔组织病，血清中出现以抗核抗体为代表的多种自身抗体，主要病理机制与T、B淋巴细胞异常活化有关。Ichii等[15]发现SLE患者血清中IL-36水平升高，肾小管IL-36表达增强。Chu等[16]发现SLE患者血浆IL-36α、IL-36γ水平显著升高，且与疾病严重性、IL-10水平均呈正相关，此外，SLE患者外周血IL-36R+CD19+B细胞比例显著升高，IL-36α和IL-36γ还能显著诱导SLE外周血单个核细胞产生更多的IL-6和CXCL8。

3.5IL-36与炎性肠病 炎性肠病是一组特发性的慢性炎性肠道疾病,主要包括克罗恩病和溃疡性结肠炎。正常人肠黏膜IL-36表达低，但是炎性肠病患者肠黏膜IL-36α和IL-36γ表达增加，IL-36β表达不变。Russell等[17]在硫酸葡聚糖钠诱导实验性肠炎IL-36R-/-小鼠模型中发现，肠黏膜浸润的中性粒细胞和其他炎性细胞数量较野生型小鼠显著减少，肠炎症状显著减轻，表明IL-36在肠道中的促炎作用。矛盾的是，Medina-Contreras和Scheibe[18,19]分别证实IL-36R缺陷小鼠肠炎去除硫酸葡聚糖钠诱导物后，肠黏膜修复速度却减慢，说明IL-36R可以促进肠黏膜的修复。总之，IL-36家族在炎性肠病中，随着周围环境和疾病不同阶段，而发挥着双重相反的作用。

3.6IL-36与肺部疾病 越来越多的证据表明IL-36在肺部发挥重要作用。人初级支气管上皮细胞(Primary bronchial epithelial cells ，PBEC)在TNF-α、IL-1β、IL-1等炎性因子和香烟烟雾提取物刺激下，诱导产生IL-36，IL-36进而诱导相邻成纤维细胞和肺泡巨噬细胞，产生炎性因子和中性粒细胞趋化因子，增加气道的高反应性，引起肺部中性粒细胞浸润。而呼吸道中性粒细胞聚集是哮喘、慢性阻塞性肺气肿、急性呼吸窘迫综合征和囊性纤维化等多种肺部疾病发病机制之一，因此IL-36在上述肺部疾病中发挥重要作用。

哮喘患者的PBEC较正常对照，受鼻病毒刺激后能产生更高水平的IL-36γ[20]。小鼠鼻内注射IL-36α或者IL-36γ能诱导中性粒细胞趋化因子CXCL1和CXCL2表达增加，快速招募中性粒细胞聚集至肺泡灌洗液中。小鼠鼻内给予IL-1α也能引起肺部中性粒细胞浸润，与IL-36作用类似，但是向IL-1α-/-β-/-小鼠鼻内给予IL-36并不能招募中性粒细胞，说明IL-36发挥作用依赖于IL-1[21]。

3.7IL-36在其他组织中的作用 研究发现人脂肪组织中，IL-36α主要表达在基质血管，脂肪细胞自身也少量表达。脂肪细胞在IL-36α刺激下，产生IL-6和IL-8，并且过氧化物酶体增殖物激活受体表达显著下调，脂肪细胞分化减少[22]。

IL-36也许在肾脏疾病中起作用。Ichii等[23]检测慢性肾小球肾炎小鼠和正常对照小鼠的84种炎性基因的表达情况，发现IL-36α表达显著上调。IL-36α主要表达在远曲小管和皮质集合管上皮细胞上，并且IL-36α阳性肾小管数量与蛋白尿、肾纤维化评分和肾小管间质病变相关。链脲佐菌素诱导糖尿病模型小鼠中，IL-36α阳性肾小管数量与糖尿病肾损害相关。

4 结论

近年来，越来越多的研究表明IL-36在多种炎性疾病中发挥作用，拓展了我们对IL-1家族的认识，也为炎性疾病的干预治疗措施提供更多的可能性。或许将来，我们可以利用重组IL-36Ra或者IL-36R阻断剂治疗脓疱型银屑病，利用中性粒细胞蛋白酶抑制剂降低IL-36的活化，治疗寻常性银屑病等。然而，关于IL-36的生物功能还需要更多的深入研究。比如，IL-36是否影响皮肤的适应性免疫反应？IL-36与其他共刺激分子结合，是否诱导其他极化T细胞产生细胞因子？ IL-36在肺部、关节、肾脏和脂肪等其他组织中的确切作用机制是什么？相信通过更深入的研究，IL-36很有可能像IL-1、IL-18和IL-33一样，在人类健康和疾病方面起着至关重要的作用。

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