白细胞介素17A与炎症性肠病的关系研究进展

杜晓博，高 闯，杨贝贝，王丹丹，耿 丽，王许平，冯百岁

郑州大学第二附属医院消化内科 吴阶平医学基金会中国炎症性肠病联盟河南省炎症性肠病中心，河南 郑州 450014

炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)和克罗恩病(Crohn’s disease，CD)，是一种反复发作的慢性非特异性肠道炎性疾病，其发病机制并不十分清楚。目前认为，IBD是多种因素相互作用的结果，包括遗传、环境、感染、免疫等均对疾病的发生有影响。研究发现，CD4+T细胞在IBD的发生、发展中起着重要作用[1]，而Th17细胞作为一类特殊的CD4+T细胞亚群，在IBD中的作用机制逐渐得到了越来与多的关注。Th17细胞主要通过分泌细胞因子IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22、IL-6、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等来调节炎症反应[2]。其中IL-17A是Th17细胞的标志因子，它在IBD患者血清中表达量明显升高，但其在疾病发展过程中具体的作用机制仍不完全清楚，本文仅就IL-17A与IBD关系的研究进展作一概述。

1 IL-17A的来源及其受体

1.1 IL-17A的来源IL-17A是IL-17分子家族中最早发现的细胞因子，并与随后发现的IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E、IL-17F等共同组成IL-17分子家族。IL-17A主要由一类特殊的CD4+T细胞亚群分泌，随后将这种特异性分泌IL-17A的细胞命名为Th17细胞。IL-17A能够刺激成纤维细胞和表皮细胞产生IL-6、IL-8、细胞间黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)、粒细胞-巨噬细胞克隆刺激因子，还能够刺激其他促炎症细胞因子的产生，如TNF-α和IL-1β，并和这些细胞因子一起诱导产生大量的炎性因子。

Th17细胞分化成熟分为3个步骤：分化、扩增、稳定。动物实验发现，初始T淋巴细胞在转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)和IL-6或IL-21的共同作用下分化成Th17细胞。视黄酸相关核孤独受体γt(retinoid related orphan receptor gamma t，RORγt)是Th17细胞特征性转录因子。信号传导因子和转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription3，STAT3)在IL-6和IL-21诱导下，结合RORγt和干扰素调节因子4(interferon regulatory factor 4，IRF4)基因并与碱性亮氨酸拉链转录因子(basic-leucine zipper transcription factors，Batf)组成复合体协同诱导RORγt的表达[3]。Th17细胞通过分泌的IL-21与细胞膜上的IL-21R结合，促进STAT3、RORγt的转录进而完成扩增。IL-23是IL-17A扩增及维持稳定的重要因子，IL-23可以通过正反馈作用上调IL-6、IL-17β、TNF-α的表达来维持Th17细胞系的稳定[4]。此外，miR-155通过调控基因表达阻断JAK-STAT信号来促进Th17细胞的分化[5]。

现有研究结果表明，包括淋巴组织诱导细胞(Lti cells)、细胞毒性CD8+T细胞(Tc17)、B淋巴细胞、γδT淋巴细胞(γδT cells)、稳定性自然杀伤淋巴细胞(iNKT cells)、自然杀伤细胞(NK cells)、单核细胞、先天性淋巴细胞(innate lymphoidcells，ILCs)、中性粒细胞、潘氏细胞、肠上皮细胞等在内的多种细胞均可在一定条件下产生IL-17A[6-8]。但是在这些细胞中Th17细胞在体内的分布最广，而且在炎症反应中作用也比较广泛，因此，现在通常认为Th17细胞仍是IL-17A主要来源。在感染初期先天细胞通过产生IL-17A和IL-17F参与宿主的早期抗感染免疫反应。

1.2 IL-17A受体IL-17受体家族包括IL-17RA、IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD、IL-17RE五个成员，均属单次跨膜蛋白，该家族受体都包括一个胞外的类纤维素结合素Ⅲ(fibronectin Ⅲ-like)结构域和一个胞内的SEF/IL-17R(SEFIR)结构域，而这两个结构域在IL-17家族分子的信号传导过程中起着关键信号分子间的连接作用[9]。IL-17A的特异性受体包括IL-17RA和IL-17RC。IL-17RA在体内多种细胞中都有所表达，其中在造血组织中表达较高，而在上皮细胞、成纤维细胞、内皮细胞和成骨细胞中表达则相对较低。IL-17RC主要表达于上皮细胞、内皮细胞等非免疫性的基质细胞。在Th17细胞分泌的众多细胞因子中IL-17A和IL-17F具有高度的同源性，IL-17A可以以同源二聚体的形式结合，也可以与IL-17F以异源二聚体形式结合，形成的同源或异源二聚体首先与细胞表面的IL-17RA结合，然后与IL-17RC结合形成异源二聚体复合物介导下游信号通路[10]。虽然IL-17A和IL-17F具有高度的同源性，但IL-17RA对IL-17A的亲和力远大于IL-17F，因此细胞对IL-17A的反应强度也相对较大，这就使得IL-17A较IL-17F在炎症反应中更为关键。

2 IL-17A的信号通路

2.1 IL-17A信号的正向调节IL-17受体家族属于一次性跨膜蛋白，其中位于胞内的SEFIR在IL-17A的信号传导中起重要作用。Act1(核因子κB激活剂1)是IL-17A信号传导中的中心分子，参与IL-17R信号传导中的多个环节，研究发现，Act1含有与IL-17RA上的SEFIR结构域同源的胞内蛋白[11]。此外，肿瘤坏死因子受体相关因子6(tumor necrosis factor receptor associated factor-6，TRAF6)在核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)和c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase)通路的激活中也起着关键作用[12]。

IL-17A与细胞表面的IL-17RA、IL-17RC结合组成复合体，Act1则通过SEFR-SEFR之间的相互作用，并在IL-17A的作用下招募TRAF6形成多聚体。Act1具有泛素连接酶的作用，因而可以泛素化TRAF6从而激活NF-κB、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPKs)、CCAAT增强子结合蛋白(CCAAT/enhancer binding protein，C/EBP)等转录因子，从而促进炎症因子表达[13]。IL-17A还可以通过NF-κB途径的激活降低miR23b的表达，而miR23b则对TAB2、TAB3具有抑制作用，因此NF-κB的信号得以进一步放大。TNF-α可以与IL-17A共同作用维持TNF-α诱导基因的mRNA稳定性。TRAF2和TRAF5同属于TRAF家族，SF2是可协助降解KC等趋化因子mRNA的“一类物质”，IL-17A诱导形成的Act1-TRAF2/TRAF5-SF2复合体可以阻止SF2对趋化因子mRNA的降解作用。HuR是一种可以与Act1结合的ARE结合蛋白，HuR的缺失被证明可以减弱IL-17A诱导的炎症反应。质谱分析研究发现，分子伴侣热休克蛋白HSP90可以在IL-17A作用下与Act1相互作用阻断Act1与其他信号分子的结合来阻断下游信号传导[14]。此外，IL-17A还可以和INFγ、IL-22、lymphotoxin、IL-1β、LPS等协同作用介导炎症反应发生。

2.2 IL-17A信号的负向调节TRAF3是IL-17A信号负向调节的重要因子，TRAF3主要通过与IL-17A的相互作用阻止IL-17R-Act1-TRAF6复合体的形成，进而阻断信号向下游传导。有实验发现，TRAF4基因缺失可以加重Th17细胞特异性介导的EVE病理反应。

泛素化蛋白酶体蛋白质降解途径在IL-17A信号的负向调节中同样起作用，泛素连接酶复合体可以使Act1 K48位泛素化，导致Act1降解从而实现控制信号的过度激活。泛素特异性蛋白酶 USP25、去泛素化酶A20均可以通过直接去除相应泛素分子达到负向调节IL-17A信号的作用。泛素特异性蛋白酶USP25的靶点是 IL-17A诱导的TRAF5和TRAF6上的K63位的泛素分子，因此，USP25能抑制TRAF6依赖的NF-κB信号，A20则是通过去除TRAF6上的泛素分子，进而负向调控IL-17A信号通路。

miR-23b是IL-17A信号的负向调节分子，它主要通过靶向降解TAB2、TAB3和IKKα而抑制IL-17-NF-κB的激活。研究发现，IL-17A还可以激活激酶ERK和GSK-3β，从而激发下游 C/EBPβ在Thr-188和Thr-179位点的磷酸化，最终抑制IL-17A诱导的促炎基因表达[15]。

3 IL-17A与IBD的关系

IL-17A与多种自身免疫性疾病有着密切关系，包括IBD、类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、银屑病、哮喘等[16]。IBD是一种消化道慢性炎症，包括UC和CD，UC病变部位主要局限于结肠，CD则可以侵及整个消化道。UC和CD致病机制可能不同，但疾病组织损伤的基本病理过程相似，病变部位均在黏膜层[17]。研究发现，UC和CD患者血清和病变肠黏膜组织中Th17细胞及IL-17A水平高于正常人，同时IBD患者病变组织中IL-17A mRNA表达水平也较正常人明显升高。在IBD患者非活动期，无论是肠黏膜组织还是血清中Th17及IL-17A的含量都要比活动期明显降低[18]。研究发现，IL-17A主要通过激活NF-κB、MAPK通路诱导分泌表达包括IL-8、CXCL1、CLCL2等在内的一系列炎症因子和趋化因子，从而招募多种免疫细胞对结肠上皮细胞造成损伤，引起或加重结肠组织炎症[19]。

现在通常认为，IL-17A在IBD发病过程既发挥着促炎作用，也发挥着抑制炎症的作用，但它们具体的作用机制仍不清楚。研究者们在不同的IBD动物模型中做了各种实验。IBD的发病机制仍不清楚，在现有的各种IBD动物模型中IL-17A的表达虽然同样高于正常小鼠，但是IL-17A所起的作用仍不是很清楚。在葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎小鼠模型中，中和IL-17A后，小鼠疾病活动度是增加的[20]。在对正常野生型小鼠和IL-17A基因缺陷性小鼠的对比观察中，我们发现，IL-17A基因缺陷型小鼠对DSS的化学刺激有更好的抵抗作用，其炎症反应程度低于正常小鼠。在2,4,6-三硝基苯磺酸(2-4-6-trinitro-benzene-sulfonic acid,TNBS)诱导的小鼠结肠炎模型和IL-10缺陷型小鼠结肠炎模型中，中和IL-17A后模型小鼠的病情却得到了缓解[21]。对于这些矛盾的结果现在通常认为IL-17A在炎症反应中既发挥促进炎症发展的作用，同时其对肠黏膜也有着保护作用，由于不同的动物模型其免疫机制不同，进而影响IL-17A在其中究竟发挥着保护作用或致病作用。IL-17F与IL-17A具有高度同源性，且二者可以形成异源二聚体介导信号传导，也有试验证明，同时中和T细胞过继转移模型小鼠中IL-17A、IL-17F可减轻模型小鼠疾病程度[22-23]。IL-17A的表达受IL-23影响，现有药物试验表明，IL-23抗体Ustekinumab能够有效缓解IBD患者疾病活动度，而IL-17A抗体Secukinumab则会加重疾病的进展[24]。从这些试验结果中我们推测，在炎症发生过程中IL-17A的表达水平需要维持在一定的水平，且与IL-17F共同作用从而导致炎症的发生。

4 IL-17A在IBD中的诊疗价值

UC患者疾病过程不可预测，鉴于IL-17A在IBD中的重要作用，前瞻性监测了3年内发作UC的102例患者，并且每年对其临床和生化疾病严重程度进行随访，同时检测结肠活组织、血清中IL-17A mRNA水平，发现与对照组相比，结肠黏膜组织IL-17A mRNA表达增高99.8倍，而血清中IL-17A水平与发病时的临床疾病严重程度也相关。通过数据分析表明，UC初治患者的血清IL-17A水平可以反映疾病发作时的临床疾病严重程度，并预测了未来3年的疾病进程。因此，在疾病发作时，血清IL-17A可能对UC患者的临床处理有价值[25]。

RORγt是Th17分化的关键转录因子，它可以和干扰素调节因子8(IRF8)、地高辛、FOXP3等结合组成蛋白复合体抑制Th17细胞分化和IL-17表达[26]。IRF8 缺陷鼠表现出Th17细胞数量增加，IL-17A分泌增多，而且该缺陷小鼠结肠组织发现明显的炎症反应。在T细胞过继转移模型中，应用地高辛对实验组小鼠进行干预，可以发现实验小鼠结肠炎症反应明显减轻，同时对实验组小鼠血清及结肠组织检测并与模型组小鼠对比，发现实验小鼠Th17细胞数量明显减少，IL-17A mRNA水平明显降低[27]。通过RORγt抑制IL-17A产生可能是IBD治疗的新方向。

IL-23在Th17细胞的活化及维持细胞扩增方面起着重要作用，Ustekinumab单抗对IL-23具有拮抗作用。一项关于Ustekinumab单抗应用于CD的Ⅱ期临床医学研究表明，对复发性且TNF-α拮抗剂反应不良的CD患者，使用Ustekinumab单抗治疗6周后疾病活动指数明显低于安慰剂组。因此通过阻断IL-23/IL-17途径治疗IBD给临床治疗提供了新的思路[28]。

Secukinumab是IL-17A的单克隆抗体，已被证明，在IL-17A介导的自身免疫疾病如银屑病、类风湿性关节炎等疾病中起到了良好的治疗效果。为明确Secukinumab在IBD中的治疗效果，在欧洲、美国、加拿大等地进行进行了一项多中心的研究，研究发现，使用Secukinumab的患者与安慰剂组相比病情活动度并未明显降低，研究同时检测了两组患者的C反应蛋白和钙卫蛋白，发现它们之间也无显著性差异。这些结果已证明，在中-重度CD患者的这项试验中，Secukinumab抑制IL-17A无效，与安慰剂相比，Secukinumab的疗效更小，Secukinumab患者的不良事件发生率更高，不良事件主要指念珠菌、真菌感染，这与有些学者提出的IL-17A具有抗感染作用的观点一致[24]。Brodalumab是IL-17RA的单克隆抗体，它能够选择性地与IL-17A受体亚基相结合，抑制IL-17A、IL-17F和IL-17A/F抑制二聚体的药理作用。而且Brodalumab与人的IL-17RA有很高的亲和力，因此能够阻断IL-17A信号传导，然而临床研究证明Brodalumab在CD的治疗中同样未取得良好的治疗效果[25]。

IL-17A在IBD中的具体作用机制虽然尚不完全明确，但是Th17细胞和IL-17A在IBD中的治疗价值已通过实验得到了进一步的证实。研究者们针对Th17细胞分化、IL-17A信号传导过程中的多个关键因子进行干预以期获得良好的治疗策略。