IL-6R与支气管哮喘研究进展

2020-12-25张栋林娜

世界复合医学 2020年3期

张栋，林娜

1.右江民族医学院临床学院，广西百色 533000;2.右江民族医学院附属医院儿科，广西百色 533000

支气管哮喘是常见的呼吸系统疾病，多种炎性细胞、结构细胞、细胞因子等参与其中，免疫因素不可忽视，目前认为Th1/Th2失衡为主要因素，细胞因子作用关键。随着研究深入，与哮喘有关的细胞因子逐渐被发现并阐述。目前，国内外对IL-6R与哮喘的相关性研究较少，但亦取得一定成果。该文对IL-6R及与哮喘关系作简单介绍。

IL-6于1980年被发现，1986年被命名，是常见炎性细胞因子，可被多种细胞分泌，参与多种疾病过程，如中枢神经系统感染、变态反应性疾病、风湿、肿瘤等。IL-6作用广泛，通过与受体结合发挥作用，因此，认识IL-6R也具有重要的意义。

1 IL-6R的结构

IL-6R基因位于1q21，大约61kb，包括10个外显子，9个内含子，产生3.3kbmRNA，468个氨基酸由其编码产生。339个组成膜外区，82个膜内区，28个跨膜区，19个负责信号传导[1]。IL-6R由2个跨膜糖蛋白组成，其分子量不同。mIL-6R为膜链接白介素6受体，分子量80 kDa，为α链，分布有限，只在少数细胞膜表达（如肝细胞、白细胞亚群），可表达数百至上万不等。gp130，信号转导作用，分子量130kDa，为β链，分布广泛，绝大多数细胞膜均有gp130表达，包括肺组织。由于gp130分布广泛，它被发现是一个同样可以被用于其他细胞因子转导信号的蛋白，其可以介导包括IL-6在内的多种细胞因子信号，如IL-11，CNTF，LIF 等[2]。IL-6/mIL-6R/gp130 以 4或 6聚体形式存在，比例为 1∶1∶2 或者 2∶2∶2。

sIL-6R的介绍：mIL-6R即IL-6R的膜结合形式。sIL-6R即可溶性白细胞介素6受体，存在于人体血液中，产生机制有2种：①蛋白酶水解mIL-6R的胞外部分，水解位点为Gln357/Asp358。②控制IL-6R的mRNA经过一系列剪切、加工、翻译后由细胞分泌sIL-6R。（这两种方式均受位点rs2228145影响）。巨噬细胞、中性粒细胞可以产生sIL-6R，最近研究发现激活的CD4+T细胞也可以分泌。不同疾病可有不同的产生sIL-6R形式，sIL-6和mIL-6R对IL-6R的结合力并无明显区别。sIL-6R作用广泛：①结合IL-6；②转运功能：保护IL-6，延长其半衰期；③诱导全身性应答，如细胞增殖、分化、炎症反应[3]。

sgp130的介绍：处于外周血中，与外周血中IL-6/sIL-6R复合体结阻断反式信号传导。mIL-6R传导信号不受影响。这种形式同样存在于其他因子信号传递，如LIF。

2 信号通路

gp130不能直接与IL-6结合。首先IL-6与mIL-6R结合，结合2分子gp130，然后通过两种信号途径进行传导，JAK/STAT和RAS/MAPK途径。

JAK/STAT：二聚体gp130：gp130→磷酸化、活化JAK激酶（包括 JAK1、2，TYK2。 JAK1为主要）→2分子 gp130中6个酪氨酸磷酸化→募集有SH-2结构的分子（以STAT1、3为主）→再次形成二聚体→从结和位点脱离（JAK1为主）→进入细胞核→DNA序列，表达RAS/MAPK：gp130激活→促进Shc与Grb2复合物形成→与soc结合→促进Ras蛋白激活→MAPK级联磷酸化。

转信号传导/反式信号传导：gp130表达广泛，但mIL-6R表达局限。IL-6与sIL-6R结合形成复合物，作用于表达gp130的细胞。主要通过激活转录因子stat3影响基因表达。IL-6/sIL-6R，2分子gp130组成复合物→诱导Janus激酶2→磷酸化→信号转导、转录激活因子3→细胞核→改变基因表达[4]。与该传导模式有关的疾病常有风湿、克罗恩病、炎症性肠病。

3 生物学活性

无论是mIL-6R还是sIL-6R，其主要是与IL-6结合进而在各种疾病中发生发展过程中产生不同的作用。复合体IL-6/sIL-6R作用于表达gp130的细胞产生作用，影响细胞功能，调节增殖、分化。这种转信号传导模式可以作为解释IL-6R发挥生物学活性的另一种重要补充。已有研究证实，心肌细胞无法单独对IL-6产生应答，而是需要sIL-6R存在的环境；牙槽炎的产生由IL-6，sIL-6R共同导致[3]；人体发热时，高内皮微静脉中ICAM-1热诱导就有IL-6反式信号的参与。

4 IL-6R与哮喘关系

许多细胞因子参与哮喘的发生发展，包括IL-6[5-6]。哮喘患者不论处于急性发作期还是缓解期，IL-6均高于正常人，急性期更加明显，可由IL-6升高判断急性发作[7]。

IL-6与肺中IL-6R结合，通过IL-6/mIL-6R的经典信号通路（主要表达为肺内白细胞亚群，如T细胞、巨噬细胞等)，IL-6/sIL-6R复合物经典信号（不表达mIL-6R的非炎性细胞）发挥作用[8]。结合动物实验及临床研究，作用机制仍不完全明确，大体可以包括以下：①调节CD4+T细胞分化，促进IL-4产生，抑制Th1，协同TGF-β促进Th17分化[9]。②调节Th1/Th2平衡，通过增强内源性IL-4帮助Th2细胞分化[10]。③促进IL-13产生，增加上皮细胞产生粘液，肺气道粘液增多[11]④诱导Th17分化，促进IL-17、嗜中性粒细胞聚集等作用加重气道炎症，导致人类中重度哮喘[12]。⑤抑制Treg细胞，促进其他免疫反应的发生、促进哮喘炎症发生发展。⑥不依赖IL-13情况下影响成纤维细胞功能，促进肺纤维化。

近年来，学者对sIL-6R的反式信号转导有了更加深入的认识。

在FERREIRA MA[10]等在欧洲人群调查实验中发现，哮喘患者sIL-6R在血清和气道中均有明显增加。同时，IL-6R基因rs4129267位点与sIL-6R血清浓度变化有关，其T等位基因使sIL-6R浓度增加1.4倍，1.4倍的sIL-6R又使哮喘患病风险增加1.09倍。Aysefa Doganci[11]等在小鼠气道模型中阻断sIL-6R后，GATA-3转录下调，进一步导致IL-4、IL-5、IL-13产生受阻，嗜酸性粒细胞数量下降。由此发现，IL-6/sIL-6R信号传导通过Th2方面参与哮喘的发生发展。同时发现，IL-6与mIL-6R结合并传递信号，阻止该信号后，气道中的IFN-γ明显增多；同时发现CD4+CD25+Treg数量增加，IL-10数量增加。由此判断：①mIL-6R信号传导可以抑制Th1；②mIL-6R控制CD4+CD25+Treg扩增（CD4+CD25-Treg只对sIL-6R响应）。在小鼠模型上：IL-6两种IL-6/sIL-6R、mIL-6R信号可以通过影响Th2、Th1途径参与哮喘发生，而这是目前认为的哮喘发生免疫学经典途径。Ullah MA[12]等发现：小鼠哮喘模型中，通过蟑螂作为过敏源激活两种信号，分别为TLR2和dectin-1，实现增加sIL-6R。高IL-6时，sIL-6R高表达促进γδ T细胞的IL-6反式信号传导和IL-17A表达，最终导致混合粒细胞气道炎症。在动物模型中IL-6经典信号作用体现为增加气道粘液和导致气道高反应。通过痰哮喘患者痰液研究，推测出反式信号传导可能是中性粒细胞相关的哮喘急性发作危险因素。相关研究[4]等发现膜结合的IL-6R蛋白在肺中表达，肺泡灌洗液中巨噬细胞表达最多，多核巨细胞也有少量发现。rs2228145（位于IL-6R外显子9）等位基因C与sIL-6R升高关联。rs2228145控制mIL-6R的肽结构，是切割位点，它的变异、修饰，可以加强mIL-6R从细胞表面的水解，称为IL-6R脱落，以C等位基因最为明显。并发现严重哮喘患者，rs2228145 C等位基因常见。结合sIL-6R升高，mIL-6R在哮喘时从肺中脱落，这为IL-6转导信号的增加起促进作用。轻度哮喘时：IL-6下降较快，IL-6/sIL-6R信号短暂。重症哮喘及持续状态时：IL-6持续处于高位，肺部sIL-6R高水平，IL-6/sIL-6R信号持续。检测sIL-6R水平状态可以检测哮喘，检测推断可能的rs2228145位点突变。

国内学者也对IL-6R哮喘作了一定研究。相关研究对中国广东湛江地区394例汉族哮喘患者进行病例对照研究，也证实在中国广东地区汉族人群中，rs2228145 C在血清sIL-6R升高中起作用，sIL-6R可以作为衡量气道炎症的指标，同时发现sIL-6R与IgE正相关。另一位点rs12083537与肺功能有关，其GG基因型患者具有较低FEV1。焦秀红[13]也证实了rs12083537与中国山东地区汉族儿童哮喘密切相关（P=0.003）。相关研究通过研究广州地区汉族哮喘患儿，比较哮喘组和对照组IL6R基因rs2228145位点，证实其与哮喘有相关性（基因型频率χ2=6.635，P=0.036；等位基因频率 χ2=9.200，P=0.003）。同时发现等位变异T、C与哮喘联系密切，且CC、TT具有更高的哮喘风险。同时，也证明了在中国广州汉族患儿中rs4129267与哮喘有相关性，T等位基因纯合子患哮喘风险增加[14-15]。

目前对于IL-6R基因哮喘风险位点研究主要集中于rs4129267、rs2228145、rs12083537如此之外，还有诸多位点有待探索，如 IL6R SNPs rs6427641、rs1386821、rs6684439等。现有的已经证实的与哮喘有关的位点可能由于地域、民族、气候等诸多因素影响而在不同情况下出现不同的结果，仍有待继续扩大样本、地域、民族等的研究，进一步明确其生物学意义。