IL-23/Th17炎症通路与动脉粥样硬化关系的研究进展

王 栋 李 倩，2 李承彬，2,*

动脉粥样硬化(Atherosclerosis, AS)引起的相关疾病，已成为人类致死和致残的主要原因[1]。AS的发病机制，主要有脂质浸润、血栓形成、炎症和损伤反应学说等，其中在损伤反应学说基础上发展而来的炎症理论，较为全面地阐释了AS的形成和发展过程，即AS是一种在动脉壁内发生的慢性炎症性疾病，众多炎性细胞和炎性介质在AS发生、发展和血栓形成等过程中起着重要作用[2]。由促炎性异质二聚体细胞因子白细胞介素-23 (Interleukin-23，IL-23)及分泌白细胞介素-17(Interleukin-17，IL-17)的辅助性T细胞17(Th17)组成的IL-23/Th17，即为包括AS在内的慢性炎症性疾病的重要炎症通路之一[3, 4]， 其与AS的关系受到广泛关注并在不断

进行深入研究。本文对IL-23/Th17炎症通路与AS关系的研究进展作一综述。

1 IL-23/Th17炎症通路的组成和调节

1.1 IL-23/Th17通路因子及生物学特性

1.1.1IL-23：多种免疫细胞间的相互作用通过细胞因子介导，白细胞介素(Interleukin，IL)是这些细胞因子中的一种。IL家族成员众多，2000年发现的IL-23，与IL-12(IL-12p35 / p40)、IL-35(IL-12p35 / Ebi3)、IL-27共同组成IL-12分子家族，在抗感染免疫、抗肿瘤免疫以及自身免疫病的发病中发挥着重要作用[5]。

IL-23由两种基因编码的蛋白质(p19亚基和p40亚基)通过二硫键组成一种促炎性异质二聚体。编码IL-23 p19亚基的基因位于染色体12q13.2，由4个外显子和3个内含子构成， p19 mRNA可见于各种组织细胞，包括内皮细胞、极化的Th1型细胞和活化的Mφ细胞和树突状细胞(Dendritic Cells，DC)；编码p40亚基的基因位于染色体11q1.3，由8个外显子和7个内含子组成，在组织中表达受限[6]。IL-23主要由活化DC、单核细胞和巨噬细胞分泌产生[6]，通过与靶细胞表面高亲和力的特异性IL-23受体(IL-23 Receptor，IL-23R)结合后发挥生物学效应。IL-23R复合物由两个跨膜蛋白质分子组成，一个与IL-12共享IL-12Rβ1，另一个为特异性IL-23R亚单位，形成两种亚单位同时表达于同一细胞的具有活性的异质二聚体。编码特异性IL-23R基因位于人第1号染色体， IL-12Rβ1基因位于人第19号染色体[7]。IL-23R在T细胞(特别是Th17)和自然杀伤细胞(NK)中高表达，而在单核细胞、巨噬细胞和DC表达水平较低。

IL-23既能特异性地优先刺激记忆性T淋巴细胞增殖和分化，还能刺激DC，诱导两者产生γ-干扰素(INF-γ)、IL-7、IL-6、IL-22等前炎性介质，在炎性反应、自身免疫性疾病、肿瘤等方面发挥重要作用[8]。此外，IL-23可影响Th17细胞的增殖、发展和维持，诱导幼稚的CD4+T淋巴细胞(naïve CD4+T cell)向Th17细胞分化和增殖，促使Th17细胞分泌大量IL-17，形成IL-23/IL-23R/ Th17/ IL-17通路[7, 9]。

1.1.2Th17：Th17由幼稚CD4+T细胞前体细胞发育产生，转化生长因子β(Transforming Growth Factor -β，TGF-β)、IL-6、IL-23和IL-1β共同促进其向成熟Th17分化，IL-17是Th17主要效应因子。

IL-17 细胞因子家族由六个成员组成(命名为IL-17A至IL-17F)，它们具有相似的结构，如均包含五个保守半胱氨酸残基[10]。其中，IL-17A和IL-17F是这个家族中最相似和最具特征的成员。而IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E的同源性范围从20 %到50 %不等，这就解释了它们所共有的和不同的免疫反应特性。虽然IL-17的在机体中的作用主要体现在黏膜防御和协调对细胞外病原体的免疫反应，但它也在一些慢性炎症性疾病的病理生理进程中发挥作用。在非炎症和未发生感染状态下，在脾脏和固有层的造血细胞中能够检测到IL-17的分泌[11]。然而在炎症过程中，IL-17主要由称为Th17细胞的一组活化的CD4+T细胞产生，但也可以由其它细胞分泌，如NK细胞、CD8+NK(NKT)细胞、γδT细胞、巨噬细胞、以及DC[12]。

IL-17细胞因子家族成员可以形成同源和异源二聚体，故在5个类型的IL-17受体(IL-17R)相互作用时表现出不同的亲和力。IL-17R在细胞膜胞质侧尾部因具有保守的结构基序，而与其它细胞因子受体家族显著不同[13]。IL-17R在许多组织细胞中表达，不同组织存在某些特异性差异，在造血细胞中的表达最为丰富，在上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞、角质形成细胞、单核细胞和巨噬细胞表达相对较少，但均对IL-17具有免疫反应性[14]。

1.2 通路因子相互关系及其调节

研究表明，表达转录因子视黄酸受体相关的孤儿受体-γ+(Transcription Factor Retinoic Acid receptor Related Orphan Receptor-γ，RORγt)的幼稚CD4+T细胞是其向Th17分化的先决条件[15]。IL-23与其受体结合使细胞内的信号转导和转录激活因子3(Signal Transducer and Activator of Transcription 3，STAT3)活化，导致RORγt表达上调，并与IL-17基因的特异性DNA反应元件(ROR Response Element，RORE)结合，促进Th17分泌释放IL-17。IL-23还可以通过酪氨酸激酶(Janus kinase2 ,JAK2)-STAT3和NF-κB途径引起其它促炎细胞因子和趋化因子的产生[15, 16]，但幼稚CD4+T细胞不表达IL-23R，因此，仅有IL-23时，不能直接向Th17细胞分化[17]，需要额外的因子适时参与方能实现，如在幼稚CD4+T细胞识别同源抗原期间加入TGF-β和IL-6即能向Th17细胞分化[18]。

IL-23作为IL-23/Th17炎症通路的调节者，可组织协调免疫病理进程，还能在复杂细胞因子介导的网络内发挥重要功能[13]。通过诱导Th17细胞中的多种基因表达，如编码IL-17和IL-23R基因[13]，调控与Th17细胞相关的炎症表型。

Th17细胞除主要分泌IL-17外，还能分泌其它细胞因子，如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、IL-21、IL-22等[13]，诱发炎症反应的发生发展，其中IL-21是促进Th17细胞增殖的自分泌因子，IL-17与其受体相互作用，导致NF-κB、CCAAT增强子结合蛋白(CCAAT Enhancer Binding Protein，C/EBP)及激活蛋白-1(Activator Protein-1，ACP-1)活化而激活各自的信号转导途径[19]，引起多种促炎性细胞因子如IL-6、IL-8、TNF-α、IL-1β、金属蛋白酶、炎症介质，以及主要介导粒细胞募集趋化因子如CXCL8、 CXCL1、 CXCL5、 CXCL2、 CXCL10等的表达[20]。此外，研究还发现IL-17A可通过与TNF-α的协同作用，增加内皮细胞黏附分子的表达和稳定TNF-α诱导的趋化因子，进一步促进粒细胞募集到炎症部位。IL-23/Th17炎症通路见图1。

注： IL-23激活STAT3而调节RORγt (产生IL-17细胞的主要转录因子)的表达，促进Th17细胞分泌IL-17。随后IL-17通过多种途径(例如NF-κβ, C / EBP, ACP-1)作用于不同类型细胞，诱导细胞产生促炎细胞因子，金属蛋白酶，促炎介质和趋化因子。IL-23还诱导IL 23R的表达，形成正反馈回路

2 IL-23/Th17炎症通路在AS中的作用

2.1 IL-23与AS

IL-23与多种炎症性疾病的发生有关，如炎症性肠病、类风湿性关节炎和牛皮癣等。近年来研究证实，IL-23也参与了AS的发生与发展，如在外周动脉疾病患者中血清IL-23水平升高，在人颈动脉斑块中观察到IL-23表达明显上调[21, 22]。基因研究结果则不尽一致，Zhang等[23]发现IL-23R基因多态性携带者，外周血单个核细胞(Peripheral Blood Mononuclear Cells，PBMCs)中IL-23R基因表达增强，其AS患病风险显著增高；Khojasteh等[24]的研究显示，AS患者的PBMCs中IL-23R表达量降低；Kave等[25]认为IL-23R基因的rs11209026 G> A多态性与AS发病风险负相关，该基因的多态性可能抑制了AS的进程； Zhang等[23]还发现，携带rs6682925位点突变基因(T突变为C)的TC和CC基因型受试者PBMCs中IL-23R mRNA水平显著高于TT基因型者，提示IL-23R rs6682925T / C多态性可能是AS的危险因素。这些研究均说明，IL-23与AS的病理进程相关联，但其分子机制仍未完全阐明，需要进一步探讨IL-23如何通过IL-23/Th17炎症通路分子机制与AS发生发展的关系。

2.2 Th17 / IL-17与AS

Di等[26]研究发现，人和小鼠的AS斑块中浸润的T细胞绝大多数为CD4+T细胞，包括Th1、Th2、Th17和调节性T细胞(Regulatory Cells，Tregs)等亚群。研究表明，导致AS的条件之一是Th17的活化，而氧化低密度脂蛋白(oxLDL)作为参与AS形成的主要自身抗原可通过IL-6诱导DC介导Th17活化[27]，分泌IL-17等炎性因子而发挥炎症效应，促进AS形成。

IL-17通过激活有关信号途径来最终导致NF-κB、促分裂原活化蛋白激酶(p38和ERK1/2)和激活蛋白1(AP-1)等转录因子活化[28]，而对AS发挥作用；但也有与此相反的研究结果。前者认为，IL-17有促进其的作用，机制是通过诱导趋化因子如CXCL1、CXCL2、CXCL8和CXCL10等的释放，将嗜中性粒细胞和单核细胞募集到AS病变部位，进一步加速粥样硬化的形成[29]；或通过刺激巨噬细胞产生炎性细胞因子，如IL-6、TNF-α和IL-1β等，增强促炎和促AS表型，引起斑块不稳定[30, 31]。此外，IL-17促进成纤维细胞、内皮细胞和上皮细胞中的基质金属蛋白酶(MMP)产生MMP-1、MMP-3、MMP-9和MMP-13，加重冠状动脉内膜炎症反应；体外培养的冠脉粥样硬化斑块中观察到IL-17/IFN-γ+T细胞浸润，而IFN-γ作为Th1标志性细胞因子，能协同IL-17诱导血管平滑肌细胞(VSMC)中的促炎细胞因子如IL-6、CXCL8和CXCL10等表达[32]；以及增强内皮介导的血管性血友病因子生成，促进血小板黏附和聚集等有利于AS的发生发展。Smith等[31]监测到AS的ApoE - / - 模型小鼠的IL-17A水平显著升高，用腺病毒表达的IL-17A受体处理的ApoE - / - 小鼠，其血管损伤较未处理组下降54%，并伴随血浆IL-6和G-CSF含量降低。后者则认为，IL-17有抗AS的作用，即主要通过加强粥样斑块的稳定性来实现。IL-17在AS斑块中诱导SMC增殖和胶原产生[33]，使血管细胞黏附分子(VCAM-1)在内皮细胞的表达降低，从而阻碍单核细胞黏附至斑块损伤部位并抑制T细胞对斑块的浸润[34]等。有研究表明，IL-17的斑块稳定作用可能与各种免疫细胞亚群分泌的炎性因子水平的变化有关，如， IFN-γ(Th1标志性细胞因子)水平降低， IL-5(Th2标志性细胞因子)、IL-10和TGF-β(Treg标志性细胞因子)水平升高[33, 34]。在一项包括981例诊断为心肌梗塞(MI)患者的前瞻性研究中，血清IL-17高水平与2年内的全因死亡率和复发性心梗的低风险相关，然而，IL-17低于中值水平的患者则表现出相对高风险[35]。另有研究者在70%溶栓血栓样本和20%新鲜血栓样本中检测到IL-17A / F+中性粒细胞胞外杀菌网络并提示IL-17对急性心肌梗死后血管生成和维持血栓稳定性可能引起作用[36]。

2.3 IL-23/Th17与颈动脉粥样硬化

有研究报道，在颈动脉粥样硬化斑块中IL-23和IL-23R表达均增高，且斑块内DC的IL-23和IL-23R也较正常人升高；同时，IL-23还促进PBMCs和单核细胞分泌、释放IL-17[37]，还有研究发现，Th17相关细胞因子(IL-17、IL-6、IL-23和TNF-α)以及RORγtmRNA水平在颈动脉阴性斑块组较低，在颈动脉稳定斑块组升高，在不稳定斑块组最高[38]。提示颈动脉粥样硬化进展与IL-23/Th17炎症通路相关。热休克蛋白(HSP)-60作为与AS形成有关的潜在抗原，已被证实可诱导DC中的IL-12和IL-23表达，参与Th17的增殖与分化[39]。通过对缺血性脑卒中小鼠模型的研究发现，敲除IL-23p19基因可改善其神经功能和减少脑梗死面积，原因是敲除IL-23p19基因抑制了IL-17基因和蛋白质表达[40]。提示该基因治疗能防止缺血性脑损伤，可为临床处理缺血性脑卒中提供新策略。

3 小结与展望

IL-23/Th17炎症通路在包括AS等慢性炎症性疾病中的作用机制愈来愈被重视。随着对这一新型通路研究的不断深入，将更全面地认识AS中细胞介导的炎症效应。但IL-23/Th17炎症通路在对AS性疾病病理生理机制的临床研究、细胞水平研究及动物模型研究方面存在不一致的结果，需更进一步深入研究。通过调节IL-23/Th17炎症通路，可能为AS的和防治对策提供新的认识和方案。

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本文第一作者简介：

王栋(1990-)，男，汉族，硕士研究生，研究方向：心血管系统疾病研究

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