白细胞介素36与肺部炎症性疾病的相关性研究

张绍开 李富增 赵佳慧 许媛媛

白细胞介素36(Interleukin-36，IL-36)由促炎细胞因子IL-36α、IL-36β、IL-36γ和IL-36Ra组成[1]。研究发现IL-36作为白细胞介素1家族(Interleukin-1 Family，IL-1F)的新成员，在炎症性疾病的发生发展中起着重要作用[2]。IL-36在皮肤、肺脏、肾脏、大脑和肠道中均有分布，近年来有关IL-36的研究不断增加，尤其是IL-36与银屑病、肿瘤等疾病的相关性研究广泛，但关于IL-36在肺部炎症性疾病中潜在作用的研究相对较少。IL-36在肺组织的支气管上皮细胞和成纤维细胞中均有分布，而肺部炎症性疾病的发生和发展与机体的炎症反应密切相关，这为探索IL-36在肺部炎症性疾病中的作用奠定了基础[3,4]。因此，本研究对IL-36的命名、生物学特点、受体与信号通路以及IL-36在肺部炎症性疾病中的潜在作用进行简要综述，为进一步研究IL-36在肺部相关性疾病中的作用提供思路。

1. IL-36的命名

IL-36作为IL-1F的亚家族成员，是在对人类基因组序列编码的大量分析后被发现的。2000年，有研究报道[5]首次发现IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9，因为与IL-1Ra具有52%的氨基酸相似性，又发现了IL-1F的另一成员IL-1F5，此后IL-1F成员的相关研究不断涌现。近年来研究发现，IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9为促炎因子，IL-1F5为受体拮抗剂，直至研究者[6]通过构建动物模型、进行体外细胞实验，发现这四个细胞因子(IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9和IL-1F5)均有IL-36R，因此将IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9分别重新命名为IL-36α、IL-36β、IL-36γ，之后又将IL-1F5命名为IL-36Ra，统称为IL-36。

2. IL-36的生物学特点

IL-36成员均位于人类的2号染色体上，因为其基因定位与多个IL-1F成员相同，所以IL-36与IL-1F有高度相似性[7]。IL-36的基因与IL-1F核苷酸序列有20%～44%的同源性，其中IL-36Ra与白细胞介素1受体拮抗剂(Interleukin-1 Receptor Antagonist，IL-1Ra)具有52%的相似性，IL-36β与IL-1Ra具有27%的同源性，IL-36γ与IL-1Ra具有20%的同源性。同白细胞介素1(Interleukin-1，IL-1)成员相似，IL-36细胞因子的空间结构包含一个β三叶草结构和疏水核心[3,8]。Gabay等[9]通过使用人与鼠的IL-36分子证实，IL-36分子的N端切除后，IL-36和IL-1F(又一个共同点)发挥出了最大的生物活性。N端被移除后，IL-36提升了1000～10000倍的生物活性，这为进一步探索IL-36的机制和免疫功能提供了论证[10]。

3. IL-36的受体与信号通路

研究报道[11,12]IL-36α、IL-36β、IL-36γ通过结合IL-36R和白细胞介素1R受体协同蛋白(Interleukin-1 Receptor Accessory Protein，IL-1RAcP)，最终激活核因子-κB(Nuclear Factor-kappab，NF-κB)通路和丝裂原激活蛋白激酶(Mitogen-activated Protein Kinases，MAPK)通路，产生大量炎性介质如趋化因子、细胞因子等，引起机体炎症反应。

Blumberg等[13]和Towne等[14]发现IL-36γ并不是结合到IL-1R或白细胞介素18受体(Interleukin-18 Receptor，IL-18R)上，而是通过白细胞介素1受体样(相关蛋白)2(Interleukin-1 Receptor-related Protein 2，IL-1Rrp2)激活NF-κB和MAPK通路，IL-36Ra能阻断该通路的激活，首次证明IL-36γ是激动剂，IL-36Ra是拮抗剂；而IL-36α和IL-36β也可以通过IL-1Rrp2通路激活NF-κB通路，促进炎性因子释放，引发机体炎症反应，从而得出IL-1Rrp2是IL-36α、IL-36β和IL-36γ的共受体，从而证实IL-36α、IL-36β和IL-36γ是IL-36R的激动剂。此外，IL-36Ra与IL-1Rrp2结合可阻止IL-36β介导的IL-1Rrp2与IL-1RAcP共沉淀，提示IL-36Ra拮抗作用的机制与IL-1Ra类似[15,16]。

Buhl A L等[17]认为，与传统的IL-1细胞因子相比，IL-36细胞因子是独立于炎症体调节的。IL-36的产生是由多种触发因子诱导的。在单细胞株中，TLR 2和TLR4配体使铜绿假单胞菌脂多糖(LPS)和大肠杆菌脂多糖(LPS)诱导的IL-36γ表达增加，而IL-36α和IL 36β无明显变化；此外，TLR3配体IL-17A刺激正常人支气管上皮细胞后，IL-36γ表达增加。微生物刺激诱导IL-36的表达，结合屏障部位主要表达的事实，认为IL-36细胞因子家族在维持体内稳态和第一线防御机制方面起着重要作用[18,19]。IL-36受体激动剂IL-36α、IL-36β和IL-36γ的信号通路与IL-1α和IL-1β在IL-1受体上激活的信号通路相似，因此IL-36α、IL-36β和IL-36γ虽在生理和病理条件下的表达不同，但功能基本相同。

4. IL-36在肺部炎症性疾病中的作用

研究表明[20,21]，在香烟烟雾提取物、炎性因子刺激下，支气管上皮细胞、成纤维细胞被激活，IL-36R在特定细胞因子和趋化因子作用下产生显著应答，从而介导肺部炎症反应，该研究还显示IL-36Ra通过竞争性抑制IL-36，进而阻断IL-36(IL-36α、IL-36β和IL-36γ)介导的炎症活性，最终证实IL-36细胞因子在人肺支气管上皮细胞和成纤维细胞均有表达，介导了肺部炎症反应。IL-36的最高活性可能出现在生物体的屏障部位(皮肤、肺和肠道)，这表明IL-36细胞因子在保护身体免受环境影响方面的重要性[22]。IL-36信号传导导致小鼠皮肤和肺白细胞的聚集，IL-36α、IL-36β和IL-36γ被IL-36R识别后，激活了促炎症途径，从而提高了相应细胞的抗微生物活性[23]。

4.1 IL-36与细菌性肺炎 Chen等[24]通过测定支气管肺泡灌洗液中IL-36浓度，得出IL-36在肺炎支原体感染的发病过程中发挥着重要作用。Aoyagi等[25]发现经流感病毒感染后，IL-36R缺乏小鼠体内中性粒细胞和巨噬细胞聚集降低，促炎细胞因子和趋化因子产生减少，死亡率也明显降低。缺乏IL-36R的小鼠感染后，IL-36细胞因子与IL-36R的结合减少，从而减轻IL-36细胞因子介导的炎症反应，降低了流感病毒感染后的肺损伤和死亡率。Kovach等[26]采用IL-36γ缺乏症小鼠模型，经肺炎链球菌感染后，IL-36γ缺陷小鼠肺细菌清除率降低，细菌传播增加，死亡率增高，证实IL-36γ在肺部感染小鼠的肺固有黏膜免疫中起着重要作用。Nanjo等[27]建立嗜肺杆菌小鼠模型，发现体内存在IL-36R受体缺陷的嗜肺杆菌感染小鼠，与对照组小鼠对比嗜肺杆菌感染小鼠体内促炎细胞因子和趋化因子减少，小鼠肺细菌清除功能与炎性细胞的聚集明显减少，小鼠死亡率升高，IL-36α或IL-36γ缺乏小鼠的死亡率与IL-36R受体缺陷小鼠的死亡率相似，表明这些细胞因子在实验性嗜肺杆菌肺炎小鼠中具有重要作用。

4.2 IL-36与哮喘 Ramadas等[28]将IL-1Ra基因定位于哮喘易感和哮喘抗性小鼠的2号染色体上，经过过敏原攻击和基因组序列，检测到在较早时间点IL-1F9(即IL-36γ)的表达增加，表明IL-36γ在过敏性哮喘早期阶段起着重要作用。文献报道[29]在哮喘患者支气管肺泡灌洗液中检测到IL-36γ的存在，IL-36γ诱导中性粒细胞趋化因子的表达，快速募集中性粒细胞至肺泡灌洗液中，增加了哮喘的发作频率，提示IL-36γ或可作为哮喘的生物标记物。

4.3 IL-36与慢性阻塞性肺疾病 研究报道[30]有专家使用抗体芯片检测了507例慢性阻塞性肺疾病患者(Chronic Obstructive Pulmonary Disease,COPD)的血浆炎症介质，发现IL-1F5(即IL-36Ra)和IL-1F6(即IL-36α)的蛋白质微阵列密度在慢性阻塞性肺疾病急性发作期(Acute Exacerbation of Chronic Obstructive Pulmonary Disease,AECOPD)患者中的信号强度低于健康对照组，两者之间具有显著性差异，显示IL-36Ra和IL-36α在AECOPD患者中表达下调，表明IL-36细胞因子在慢性阻塞性肺疾病中具有筛选疾病特异性和作为疾病分期生物标记物的进一步探索意义。国际会议报告[31]指出经过香烟烟雾刺激的支气管上皮细胞能够高表达IL-36受体激动剂(IL-36α、IL-36β和IL-36γ)，因此探索IL-36在吸烟促进COPD的发生和发展中的作用具有重要意义。Baker等[32]证实IL-36细胞因子在慢性阻塞性肺疾病中发挥着不可忽视的作用，外界刺激(如香烟等刺激因子)侵袭人体后，肺支气管上皮细胞(主要是小气道上皮细胞)释放IL-36γ，从而增加了促炎因子和趋化因子的产生，巨噬细胞等发挥免疫抗炎作用，促使小气道功能恢复正常。

5.展望

IL-1F长期以来被认为是干预和治疗炎症和自身免疫性疾病的潜在靶点并且发挥着重要作用，IL-36是近年来新发现的IL-1F成员，关于IL-36的特征和研究得到了一系列探索。IL-36与IL-1F的同源性和相同的活化途径表明其在炎症和自身免疫性疾病中的潜力，而IL-36R与特异受体辅助蛋白结合形成的复合物使IL-36的免疫激活和调节作用较IL-1F其他成员更强。此外，IL-36与IL-1F有相似的信号转导途径，也为炎症性疾病的干预和治疗提供了方向。IL-36引发的肺部炎症以中性粒细胞向肺内聚集为主要特点，而公认的中性粒细胞浸润与肺部炎症性疾病的发生和发展密切相关，这为进一步探索IL-36在肺部炎症性疾病中的作用机制奠定了基础。然而，IL-36在肺部炎症性疾病中的确切作用机制；不同于IL-1F其他成员，IL-36介导的肺部炎症的独特作用，还有待于进一步研究。随着研究的不断深入，IL-36可能会如传统IL-1F的经典成员一样，在肺部炎症性疾病的诊断和治疗中发挥重要的作用。