IL-6/IL-6R信号通路在移植排斥反应中作用研究进展

李秀洁 廖涛

【关键词】 白介素-6;白介素-6受体;排斥反应;抗体介导的排斥;托珠单抗

人体的免疫系统是一个非常复杂的网络，细胞因子在免疫系统中起着重要的作用，参与炎症反应和多种疾病[1-2]。近年来，阻断细胞因子通路已经成为治疗一些炎症和自身免疫性疾病的重要策略[3]。移植排斥是受体免疫系统将移植物作为外来物进行攻击而诱发的免疫学反应，其中IL-6及其受体（IL-6/IL-6R）信号通路在移植排斥的发生发展中起重要作用，且阻断该通路表现出对移植排斥良好的治疗效果[4]。本文简要综述了IL-6/IL-6R信号通路在免疫系统和移植排斥中的作用以及阻断该通路对移植排斥治疗的基础和临床研究进展，为广大学者的基础研究和临床工作提供参考。

一、IL-6/IL-6R信号通路在免疫系统中的作用

IL-6最早是因为在T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖和活化以及急性期炎症反应的发生过程中表现出非常重要的作用而被发现，其在正常人体中不表达，但是在组织损伤或者感染情况下可以快速合成并通过免疫反应保护人体[5-7]。

IL-6可以通过诱导初始CD4+T淋巴细胞分化为效应细胞而影响T淋巴细胞的功能，同时促进初始CD4+T淋巴细胞分化为辅助性T淋巴细胞17（Th17）和抑制分化为调节性T淋巴细胞（Treg），这使得Th17在感染的情况下可以起到清除病原体的作用[6，8-9]。除影响T淋巴细胞外，IL-6还可以激活B淋巴细胞，使其分化为产生抗体的浆细胞，少量浆细胞进入骨髓储存成为长寿浆细胞和产生高亲和性的抗体，其中IL-6对长寿浆细胞的储存也是至关重要的[6，10-12]。另外，IL-6可以促进滤泡辅助性T淋巴细胞（Tfh）的分化和IL-21的产生，从而辅助B淋巴细胞分化为浆细胞产生抗体[11]。但是，IL-6异常和过度分泌可引发严重的炎症性并发症，包括全身炎症反应综合征和细胞因子释放综合征;同时，IL-6的过度产生和调控失败也是一些自身免疫性疾病和排斥反应的致病机制，包括新月体性肾小球肾炎、移植排斥和移植物抗宿主病等[13-16]。除免疫性疾病外，IL-6的产生异常还可累及其他系统，导致心血管疾病、脂质代谢性疾病、糖尿病、神经内分泌失调和阿尔茨海默病等[17-18]。

IL-6主要通过与受体细胞IL-6R结合后传导下游信号分子起作用。IL-6R有2种形式，分别为80kDa的跨膜蛋白和55kDa的可溶性蛋白[4]。临床上用于治疗类风湿性关节炎的药物IL-6R阻断剂托珠单抗既可以通过结合跨膜的IL-6R，也可以结合可溶性IL-6R起作用。IL-6和IL-6R结合后可激活信号传导链gp130，进而促发下游信号通路的激活，包括Janus激酶（JAK）-信号转导子、转录激活因子（STAT）通路和JAK-SHP-2-丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路，随后激活大量涉及炎症和免疫的基因[5，19-20]。IL-6激活的终止受细胞因子合成抑制因子-1和-3（SOCS1和SOCS3）的严格调控[8]。

二、IL-6/IL-6R信号通路在移植排斥反应中的作用

移植排斥反应是指受者的免疫系统将移植物作为一种“异己成分”识别后进行攻击、破坏和清除的免疫学反应。目前，根据参与排斥反应的主要细胞的不同，可以将其分为细胞介导的排斥反应（CMR）和抗体介导的排斥反应（AMR）[21]。在发生移植排斥的受者中，IL-6主要由抗原提呈细胞产生分泌，包括树突状细胞、巨噬细胞和B淋巴细胞。此外，在AMR中，被激活的移植物血管内皮细胞也可产生IL-6。

CMR主要是T淋巴细胞识别移植物后激活成为效应细胞，对移植物进行损伤。早期认为，Th1细胞在CMR中起主要作用，但是有研究者利用小鼠CMR模型，将Th1转录因子T-bet敲除小鼠作为受体，发现不仅未能减轻CMR，还可引起更严重的炎症反应、血管病变和移植物损伤，而进一步中和IL-17后可以抑制该排斥，证实了Th17也可诱导严重的CMR[22]。随后多项研究证实，Th17在CMR中起重要作用[23]。Treg具有重要的免疫调节功能，可以抑制T淋巴细胞、B淋巴细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞等免疫细胞活性，大量研究证实其在移植物中可诱导免疫耐受[24-25]。笔者前期研究也证实，输注转化生长因子-β（TGF-β）体外诱导产生的Treg可以减轻移植肾排斥[26]。如前所述，IL-6/IL-6R信号通路可以诱导Th17的分化和抑制Treg分化，使得其对CMR的发生发展起重要作用。有研究表明，外周循环中单核细胞分泌IL-6的水平与移植物功能下降密切相关，其水平有助于监测评估排斥的发生[27]。

AMR是由供体特异性抗体（DSA）介导所致，目前根据发生时间不同可以分为急性AMR和慢性AMR。移植物抗原暴露被受体B淋巴细胞识别后，在Tfh的辅助下成熟分化为浆细胞，从而产生DSA，DSA与移植物血管内皮细胞表面的抗原（如主要组织相容性复合体）结合后，通过经典途径激活补体系统形成膜攻擊复合物损伤内皮细胞。在此过程中，补体（C）裂解产物C3a、C5a等趋化因子可以招募巨噬细胞、T淋巴细胞和自然杀伤细胞等免疫细胞的局部浸润，引起毛细血管炎，损伤移植物[21，28]。由此可知，B淋巴细胞分化成浆细胞后产生DSA是AMR的主要发病机制，而IL-6/IL-6R信号通路对B淋巴细胞的成熟和分化至关重要，所以与AMR的发生发展密切相关。

三、阻断IL-6/IL-6R信号通路治疗移植排斥反应的基础研究进展

IL-6/IL-6R信号通路在移植免疫排斥反应中起重要作用，使得阻断该信号通路用于治疗移植排斥反应成为可能。早期有研究利用不同品系的小鼠进行心脏移植后清除CD4+T淋巴细胞建立慢性排斥模型，在发生慢性排斥的移植心脏中，检测到明显的纤维化和IL-6水平升高[29]。研究者进一步利用单抗阻断IL-6的作用，结果显示慢性排斥的纤维化减轻，移植心脏功能改善，该研究首次证实了阻断IL-6/IL-6R信号通路有望治疗慢性移植物排斥。有课题组利用IL-6基因敲除小鼠进一步探讨阻断IL-6/IL-6R信号通路在移植免疫排斥反应中的作用，他们将BALB/c小鼠心脏移植到野生型和IL-6敲除的C57BL/6小鼠中，野生型受体发生排斥后移植物内IL-6和IFN-γ均升高。IL-6敲除小鼠作为受体，并不延长移植物存活时间，考虑为IL-6抑制后仍然有主要由Th1细胞分泌的IFN-γ介导排斥。研究者进一步加用细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（CTLA4）-Ig，其可以抑制IFN-γ，而不影响IL-6的产生，研究证实加用CTLA4-Ig的IL-6基因敲除小鼠受体移植物可以长期存活，相对于野生型受体，移植物内Treg显著增多，提示阻断IL-6/IL-6R信号通路结合共刺激因子阻断剂可以诱导免疫耐受[30]。

Jordan教授团队利用不同基因型的C57BL/6小鼠进行皮肤移植预致敏10周后再次进行皮肤移植，结果显示相对于对照组，利用IL-6单抗处理后可以显著降低DSA的水平、减少受体脾脏内Th17、Tfh数量和增加脾脏内Treg数量[31]。他們进一步利用体外实验证实了IL-6单抗处理后可以减少受体产生DSA的脾脏内浆细胞和骨髓内长寿浆细胞的数量。基于上述研究结果，他们认为阻断IL-6/IL-6R信号通路可能通过改变CD4+T淋巴细胞亚型（减少Th17、Tfh和增加Treg）、减少B淋巴细胞活化为浆细胞和产生抗体，从而有效减轻AMR。此外，IL-6/IL-6R信号通路下游分子JAK阻断后也被证实可以减轻慢性排斥[32]。

四、阻断IL-6/IL-6R信号通路治疗移植排斥反应的临床研究进展

临床上CMR的治疗方法和效果比较确切，所以目前主要集中于对AMR的治疗研究，特别是慢性AMR是目前导致移植肾失功最主要的原因，且尚无有效治疗方法。由于IL-6/IL-6R信号通路对B淋巴细胞活化起重要作用，所以阻断该通路对肾移植高敏患者脱敏治疗以及AMR的治疗均有很好的应用前景。Jordan教授团队早期利用IL-6R受体阻断剂托珠单抗联合静脉输注大剂量Ig（IVIG）对高敏受体进行脱敏治疗，并证实其具有良好的安全性，为托珠单抗应用于肾移植受者提供基础[33]。在此基础上，他们进一步探索托珠单抗对慢性AMR的临床治疗效果。有研究团队对36例已经发生慢性AMR且对常规治疗（静脉输注大剂量Ig、利妥昔单抗和血浆置换）无效的患者加用托珠单抗治疗，治疗后患者的6年移植肾存活率和患者存活率分别为80%和91%，移植肾小球炎、管周毛细血管炎和补体裂解片段C4d的沉积显著减轻，DSA水平显著下降且2年内移植肾功能稳定，强烈提示了托珠单抗对慢性AMR的潜在治疗价值。但是该研究也存在一些局限性，如DSA在托珠单抗治疗2年后才出现显著下降，托珠单抗治疗组出现了一些不良事件，包括巨细胞病毒和BK病毒感染、细菌感染和心血管并发症等。所以托珠单抗对慢性AMR的治疗效果和安全性需要进一步更大样本的随机对照试验进一步验证[34]。因为IgG不同的亚型功能有所差异，如IgG1和IgG3主要介导补体和抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用，该研究团队进一步探讨了慢性AMR患者中托珠单抗对总IgG和IgG1～4各种亚型的影响，发现托珠单抗治疗后总IgG和IgG1～3均显著降低，提示其对产生DSA的B淋巴细胞的抑制作用是非特异性的[35]。

五、小结

IL-6/IL-6R信号通路在免疫系统和移植排斥反应中具有重要作用。慢性AMR是目前导致移植物失功的重要因素，且尚无有效治疗方法，阻断IL-6/IL-6R信号通路用于减轻慢性AMR的基础和临床研究均显示其有效性，其安全性亟需更大样本的临床研究进一步证实，阻断IL-6/IL-6R信号通路将有望推广用于临床治疗移植物慢性AMR，改善移植物的存活率。