IL-23/Th17通路在HBV相关肝脏疾病发生发展中的作用

赵寅洲, 游 晶,李 静,赵家洁

(1. 昆明医科大学第一附属医院感染性疾病和肝病科 国家卫健委毒品依赖和戒治重点实验室,云南 昆明 650032; 2. 昆明医科大学公共卫生学院,云南 昆明 650500)

目前，白细胞介素23(interleukin-23, IL-23)的研究主要聚焦在牛皮癣、类风湿性关节炎和炎症性肠病等疾病中，许多证据表明这些疾病的发生与IL-23/IL-17轴相关[1]。临床研究显示，IL-23与乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)感染之间存在密切联系，但目前关于两者相互作用的具体机制仍未阐释清楚。IL-23在Th17细胞的发育及功能维持中发挥了重要的作用，而Th17细胞及其特征性细胞因子IL-17在HBV慢性感染和相关癌症的发生发展中扮演了重要的角色[2-3]。了解IL-23/Th17通路在HBV相关肝脏疾病发生发展中的作用机制，可以为探索HBV感染机制及寻求HBV相关肝脏疾病的新治疗方式提供更全面的理论支持。

1 IL-23与Th17细胞

1.1 IL-23的结构及其信号传导途径 IL-23属于IL-12型细胞因子家族成员，由异源二聚体IL-23p19(IL-23A)和IL-23p40亚基组成，IL-23受体包括IL-23R和IL-12Rβ1。目前发现，p40亚基有游离单体及二硫键链接而成的同源二聚体(p80)两种，p40和p80通过结合IL-12Rβ1在IL-12和IL-23信号通路中发挥拮抗作用。p40其中一个生理作用是作为巨噬细胞的化学诱导物，这种作用单独由IL-12Rβ1介导，依赖于其胞内结构域。另外p40亚基也可调节干扰素-γ(interferon-γ, IFN-γ)等细胞因子[2, 4-5]。IL-23可由树突状细胞(dendritic cell, DC)、巨噬细胞、B细胞和内皮细胞等先天免疫细胞分泌。革兰阳性细菌中丰富的肽聚糖和革兰阴性细菌脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)通过与Toll样受体(toll-like receptor, TLR)4和3接合，而成为有效的IL-23诱导剂。IL-23R则主要在记忆T细胞、自然杀伤细胞(natural killer cell，NK细胞)和先天淋巴样细胞(innate lymphoid cell, ILC)中，单核细胞、巨噬细胞和DC中也有少量[1]。

IL-23R缺乏内在酶活性，但是其胞内C-末端区域包含一个保守基序，与Janus激酶(Janus kinases, JAKs)家族蛋白质的接合和激活有关。JAKs激活后，C-末端结构域中酪氨酸(tyrosine, Tyr)残基经一系列的磷酸化，通过与下游活化的信号传导及转录激活因子(signal transducer and activator of transcription, STAT)、有丝分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)相互作用引起信号级联放大来传递信号，而酪氨酸磷酸酶SHP-2上的磷酸化Tyr残基和细胞因子信号转导蛋白抑制因子(suppressor of cytokine signaling protein, SOCS)可调节该信号通路抑制信号传递。其中，IL-23R信号传递由JAK2和酪氨酸激酶2(tyrosine kinase 2, TYK2)介导，主要激活STAT3和小部分的STAT4[6-7]。

1.2 IL-23在Th17细胞发育和功能维持中的作用 Th17细胞是一种CD4+T细胞亚群，其主要特征是分泌IL-17和表达特异性转录因子维A酸相关孤独核受体γt(retinoid related orphan nuclear receptor gamma t, RORγt)[8]。根据细胞因子环境的不同，Th17细胞可能会转换成其他T辅助样细胞[9]。IL-23可能影响T细胞在胸腺中的发育，在HBV相关慢性肝脏疾病(chronic liver disease, CLD)中IL-23这种作用可能会影响Th17细胞和调节性T淋巴细胞(regulatory T-lymphocyte, Treg)的免疫平衡。研究显示，胸腺DC产生的IL-23优先消除了胸腺中的天然调节性T淋巴细胞(native regulatory T-lymphocyte, nTreg)，从而导致胸腺Treg细胞输出减少[10-11]。

另外，IL-23在Th17细胞的增殖和功能的维持中发挥着重要的作用[1, 12]。初始CD4+T细胞被转化生长因子β(transforming growth factor beta, TGF-β)、IL-6刺激后，诱导RORγt的表达，进一步促进Il23r和Il17a的表达，从而促进了Th17细胞的分化。IL-23与IL-23R接合后，使STAT3磷酸化，反过来促进了Il23r和Rorc的转录，形成了一个正反馈调节环，有利于控制T细胞激活和编码促炎效应分子Il17a和Csf2等基因的稳定表达。而IL-6诱导的激活蛋白1(activator protein-1, AP-1)转录因子JunB，可以促进IL-23依赖的致病性Th17细胞的发育[6]。

总之，T细胞和固有的淋巴细胞都能对局部的IL-23类细胞因子微环境产生应答，从而在免疫上被重新编程，并诱发多方面的免疫反应。

2 IL-23/Th17通路与乙型肝炎病毒相关肝脏疾病

研究乙型肝炎患者肝组织发现，HBV表面抗原(HBV surface antigen, HBsAg)以甘露糖受体(mannose receptor, MR)依赖性方式有效诱导IL-23分泌，IL-23是HBsAg刺激原始CD4+T细胞分化为Th17细胞必不可少的物质[13]。另外，HBV核心抗原(HBV core antigen, HBcAg)也可刺激mDC分泌IL-23。研究提示，HBV相关抗原可以通过依赖MR和/或内吞作用方式，诱导IL-23基因的表达，调节IL-23/Th17通路产生肝损伤效应。该研究还发现，Treg细胞分泌的细胞因子IL-10可显著抑制体外HBsAg刺激mDC产生IL-23，可能与HBV感染中Treg细胞和Th17细胞相互作用有关。

2.1 IL-23/Th17通路在HBV慢性炎症发生发展中起着重要作用 多项临床研究[14-18]显示，与健康人群相比，血清IL-23、IL-17水平及IL-23受体的表达量在慢性乙型肝炎(chronic hepatitis B, CHB)患者中明显升高。

研究[19]发现，在HBV感染所导致的肝损伤早期，Th17/IL-17轴水平的免疫失衡在肝纤维化中起重要作用，Th17/IL-17轴驱动一系列事件，这些事件通过募集嗜中性粒细胞和单核细胞并诱导肝内或外周细胞中IL-23和IL-6的表达来促进炎症和纤维化环境。小鼠试验[20]显示，内皮细胞在没有IL-12p40链的情况下会产生IL-23p19，而不产生异二聚体IL-23。该试验也发现促炎因子可以促进内皮细胞中IL-23p19的生成，而细胞间IL-23p19增加了内皮细胞上细胞间黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1, ICAM-1)和血管细胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule-1, VCAM-1)的细胞表面丰度，从而增强了白细胞的附着并增加了其跨内皮迁移。可以看出IL-23p19以及Th17细胞在促进HBV慢性感染中起着积极的作用，并可能与CLD的形成密切相关。

2.2 IL-23的高表达预示HBV相关慢加急性肝衰竭(acute-on-chronic liver failure, ACLF)预后不佳 研究[21-22]显示，在ACLF患者的Th17细胞上IL-23R出现高表达，并与炎症程度以及肝损伤程度呈正相关。研究[23]发现，HBV相关ACLF(hepatitis B virus-associated ACLF, HBV-ACLF)患者DC中的IL-23表达明显升高，并与核因子-κB(nuclear factor kappa-B, NF-κB)和肿瘤坏死因子受体相关因子6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6, TRAF6)升高相关，也与疾病的严重程度相关。另一项研究[24]发现，与CHB患者相比，ACLF患者的血清IL-23表达量明显增加，而血清IL-23高表达与ACLF患者的病死率密切相关，在后续的小鼠试验中也验证了该结论。该小鼠试验发现IL-23中和抗体可通过减少肝组织中Th17相关的炎性因子、嗜中性粒细胞趋化因子和相关稳定因子的表达来减轻肝损伤，表明IL-23可能在Th17相关细胞因子和趋化因子的表达上游起到促进炎性细胞进入肝脏的作用。另一项临床研究[25]显示，CHB患者与HBV相关肝衰竭患者血清IL-23表达均增加，但两者IL-23水平无明显差异。

上述研究结果的不同可能与临床试验选择的对象以及试验方法有关，需要更多的临床证据相佐证。但不可否认IL-23/Th17通路在HBV-ACLF中的作用，并且IL-23/Th17通路的促炎作用与HBV-ACLF疾病严重程度相关。

2.3 IL-23/Th17通路与HBV相关肝脏肿瘤 研究[26-27]显示，血清IL-23表达水平在HBV相关的肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)患者中明显增加。肝巨噬细胞可被HBV相关蛋白刺激持续产生IL-23，然后IL-23又通过自分泌的方式促进巨噬细胞产生和分泌血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)。减弱IL-23活性后，HBV转基因小鼠瘤体的产生显著减少，VEGF的产生也减少，研究结果显示阻断IL-23活性可降低HBV转基因小鼠肝癌的发生，提示慢性HBV感染后，肝脏炎症巨噬细胞持续产生的IL-23可能是CHB转化为HCC的高危因素。胰腺癌患者活体组织体外培养显示，巨噬细胞可增加胰腺导管腺癌原发肿瘤的生长和转移灶的形成，而抗IL-23和TGF-β联合治疗可抑制巨噬细胞对原发肿瘤的刺激作用[28]。另外，IL-17A阳性细胞的频率与肝癌预后不良相关，IL-23以及IL-17A可以通过激活NF-κB信号通路上调基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9, MMP 9)表达，从而促进HCC细胞系的迁移和侵袭能力，而IL-17A可以通过激活NF-κB/p65信号通路直接促进肿瘤细胞中IL-23的表达[29-30]。研究[31]显示，血清IL-17A水平与肝癌中的微血管密度和预后不良相关，IL-17可以刺激趋化因子配体-受体2(CXCL-CXCR2)轴诱导的血管生成并促进肿瘤进展。

TLR4在HCC中有助于肝细胞肿瘤的生长和迁移[32]。研究[33]认为，TLR4/髓系分化主要反应蛋白88(myeloid differentiation primary response protein 88, MyD88)信号通路可能通过调节IL-23/IL-17A轴参与HCC细胞的增殖和转移。另有研究[34]显示，子苷(geniposide)可独立于转录因子低氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α, HIF-1α)，直接抑制TLR4/MyD88信号途径并阻断STAT3/Sp1依赖性VEGF的产生，但是LPS可以在子苷抑制的HCC血管生成中促进STAT3/Sp1依赖性VEGF产生。

在小鼠肝癌模型中，发现IL-23在肿瘤微环境中促进ILC1向ILC3的分化，并且促进了缺乏自然细胞毒性触发受体的ILC3(lacking the natural cytotoxicity-triggering receptor，NCR-ILC3)的扩增，NCR-ILC3促进了对IL-23应答的HCC的发展[35-36]。此外，NCR-ILC3在IL-23刺激后开始产生IL-17，并通过促进CD8+T细胞凋亡和限制其增殖而直接抑制CD8+T细胞免疫。

而在低浓度下，人重组IL-23(human recombinant IL-23, hrIL-23)通过增加肝细胞中干细胞/祖细胞的比例，促进其增殖以及集落形成，减少细胞凋亡并诱导其运动性和侵袭性，增强肝癌细胞的恶性特性。其机制可能是HBV相关的IL-23可通过减少肝细胞核因子4α(hepatocyte nuclear factor 4 alpha, HNF4α)来增强肝癌细胞的恶性特性[37]。小鼠试验也提示HBV的长期感染可能通过抑制HNF4α的表达而有利于肿瘤细胞增殖[38]。但也有证据[39]显示，原儿茶酸(protocatechuic acid, PCA)通过激活细胞外信号相关激酶(extracellular-signal-related kinase, ERK)1/2途径并下调HepG2.2.15细胞中的HNF4α和HNF1α来抑制HBV复制，发挥其抗病毒活性。上述结果显示，抑制肝HNF4α的表达，既可能促进肝肿瘤的发生，也可能起到抑制病毒活性的作用，这种结果可能并不矛盾，但需要更多的试验深入探讨其可靠性。

另一方面，IL-23也受肿瘤微环境的影响。研究[40-41]表明，肿瘤细胞分泌的乳酸(主要是乳酸阴离子)增强了单核细胞/巨噬细胞和被TLR2/4配体刺激的肿瘤浸润免疫细胞中的IL-23p19的转录和IL-23产生，并且在人IL-23p19基因的2.7 kb 5’侧翼中检测到负责增强乳酸活性的DNA元件。小鼠试验结果显示，肿瘤来源的乳酸增强了TLR配体介导的IL-23表达，从而导致IL-17A表达增加。但即使没有TLR配体刺激，乳酸也能以IL-23依赖性方式增强脾细胞抗原依赖性IL-17A的产生。研究[42]表明，乳酸在炎症介质的作用下，可激活IL-23依赖性和非依赖性途径，从而促进肿瘤微环境中慢性炎症的发生。

IL-23在基因水平的变异和转录水平的调节也影响着HBV相关肝肿瘤的发生发展。研究[43]显示，IL-23R rs6682925和rs10889677在多种癌症的发病机制中起着更为重要的作用。其中IL-23R rs6682925和rs1884444均增加了HCC风险，另外在IL-23R的启动子区域中rs6682925的变异等位基因与所报道基因活性增加有关[44]。也有研究[45]显示，在不同的HBV基因型(B、C)患者血清IL-17、IL-23检测水平无明显差异。另外，研究[46]发现，在HBV相关HCC患者中长非编码RNA 01152(long non-coding RNA 01152, LINC01152)高表达，而IL-23的表达也与LINC01152相关，LINC01152可与其启动子区域结合，促进其转录活性并调节其下游信号途径。

2.4 IL-23拮抗剂在伴HBV感染相关疾病治疗中的安全性 目前，在伴HBV感染的其他疾病患者中使用IL-12或者IL-23拮抗剂的报道很少，对于IL-23拮抗剂在HBV感染患者中使用的安全性、有效性也知之甚少。有报道[47]称，在HBcAb阳性的情况下，使用IL-23p19拮抗剂guselkumab成功治疗难治性掌跖牛皮癣患者，在治疗过程中检测该患者的肝功能及HBV相关抗原均无明显变化。在1例伴有HBV感染的银屑病患者中，经IL-12/23p40拮抗剂ustekinumab治疗期间发现该患者患有HIV，但持续治疗期间未发现该患者肝功能异常[48]。另一报道[49]中提到，使用IL-12/23p40拮抗剂ustekinumab治疗伴有HBsAg阳性患者则具有高或中等的HBV活化风险。

目前，IL-23拮抗剂已在多种疾病中使用并有一定的临床效果，但在HBV相关疾病或伴HBV感染的其他疾病中使用的报道还较少，且现有的报道主要是个案，不具有代表性，仍需要大量研究探索其可行性。

3 结论

总结IL-23/Th17通路在HBV相关肝脏疾病中可能的作用机制，目前对于IL-23及Th17细胞的结构已有充分的了解，大多数研究证据显示，HBV相关抗原(如HBxAg、HBsAg和HBcAg)可以刺激DC和巨噬细胞分泌IL-23，促进相应抗原提呈细胞表面IL-23R的表达，并且IL-23是刺激HBV相关Th17细胞分化必不可少的细胞因子，IL-23/Th17通路在HBV感染相关CLD中起到了积极地作用。在HBV相关肝肿瘤发生发展中，IL-23促进巨噬细胞产生和分泌VEGF，以及通过NF-κB/p65信号通路上调MMP9的表达，通过TLR4/MyD88信号通路调节IL-23/IL-17A轴参与HCC细胞的增殖和转移。并且，肿瘤微环境也可刺激相应细胞表达IL-23，增强IL-23促肿瘤作用。但是HBV相关抗原如何刺激IL-23的产生，并影响Th17细胞反应，另外IL-23/Th17通路又通过哪些机制影响HBV的复制及其致病性，目前的研究仍未阐释清楚。虽然IL-23拮抗剂在临床应用中已有一定的优势，但在HBV相关肝脏疾病治疗中IL-23拮抗剂的应用范围和安全性都有待进一步的研究讨论。