调控IL-33的药物研究进展①

艾 洁 陈火英 刘洪波 （桂林医学院药学院，桂林 541199）

细胞因子IL-1 超家族通过调节宿主防御、炎症和损伤在先天性和适应性免疫中起关键作用［1］。IL-33是IL-1家族的非常规新成员，属于损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMP），具有“警报素”作用。该细胞因子表达于皮肤、胃、肠、肺等屏障组织的上皮细胞或内皮细胞及成纤维细胞、脂肪细胞和免疫细胞（包括巨噬细胞和树突状细胞等）［2］。IL-33 通过细胞表面的特异性受体ST2（也称为IL1RL1）激活免疫细胞，诱导免疫细胞成熟和细胞因子释放，参与炎症起始、维持、消退及多种疾病生理和病理过程［3］。因此，针对性地采用药物调节IL-33 表达和释放，借此控制其活性，可治疗其介导的炎症及免疫相关性疾病。本文综述对IL-33 表达和释放具有调控作用的药物及商品化中和抗体的重要研究进展，以期为进一步研发针对IL-33的新型药物提供参考。

1 IL-33分子生物学特性

IL-33 首次发现时被命名为高内皮静脉细胞核因子（NF-HEV），2005年SCHMITZ等［4］发现NF-HEV可特异性结合受体ST2 和共受体IL-1RAcP，并将其重新命名为 IL-33，归入 IL-1 家族。IL-33 与 IL-1 家族其他成员的不同之处在于其基因编码位于9号染色体（9p24.1），经转录、翻译后最先形成前体蛋白（IL-33FL）聚集于细胞核。IL-33 基因由 1 个 N 末端核定位序列（包含与组蛋白结合的染色质结合基序）、1 个helix-turn-helix 的基序（参与 DNA 转录调控）和C 端（IL-1 家族结构的同源性区域）构成［5］。这种特性使其具有双重功能，既可聚集于核内作为核转录因子调节基因表达，也可被释放到细胞外作为“警报素”发挥作用［6］。受到外源性刺激（如感染、损伤或炎症）后，屏障组织细胞（如上皮细胞）释放IL-33 以响应外界伤害。释放的IL-33 与ST2L/IL-1RAcP 组成异构体结合，受体胞浆段TIR 结构域募集 MyD88 复合物，分别诱导 MAPK 和 NF-κB 信号通路激活，传递危险信号至部分先天性和适应性免疫细胞，警告其尽快募集至组织损伤或感染部位，调节免疫应答［7］。也有体外证据表明，细胞发生损伤或坏死时，免疫细胞的炎症蛋白酶，如中性粒细胞的组织蛋白酶G和弹性蛋白酶以及肥大细胞的糜蛋白酶和类胰蛋白酶，可将IL-33FL 剪切为较短的成熟形式，其活性远高于IL-33FL［8］。作为一种多效细胞因子，IL-33被发现与多种人类疾病发生发展密切相关。

2 IL-33在疾病中的作用

近年IL-33 在多种疾病中的作用及机制备受关注，主要包括过敏性疾病、自身免疫性疾病、感染性疾病和肿瘤等［9-17］。由于其功能的多效性，IL-33 在疾病中如一把双刃剑，既可发挥促进疾病作用，也可发挥保护作用。如IL-33 被认为是哮喘、过敏性鼻炎、特应性皮炎等过敏性疾病进展的关键因素，可通过诱导促炎细胞因子产生和Th2型免疫细胞活化加重过敏性疾病，中和IL-33 可抑制过敏性疾病发展［18］。IL-33 在慢性自身免疫性疾病进展中同样起促进作用，如炎症性肠病、类风湿关节炎等［19-20］。同时，IL-33 在实验性自身免疫性脑脊髓炎（experi‑mental autoimmune encephalomyelitis，EAE）中表现出保护作用，敲除IL-33 基因加剧EAE 小鼠疾病严重程度，并伴有更严重的脱髓鞘［21］。IL-33可作为感染性疾病严重程度的生物标志物，研究发现幽门螺旋杆菌、牙龈卟啉单胞菌、铜绿假单胞菌等细菌感染疾病过程中，IL-33表达呈增加趋势并加剧炎症反应［22-24］。但同时有研究发现，重组IL-33 蛋白治疗铜绿假单胞菌性角膜炎时可减少炎症，使角膜病变减轻，提示IL-33 在角膜防御细菌感染中具有保护作用［25］。IL-33在肿瘤中具有复杂的双重作用，是近年研究热点。一方面IL-33 与肿瘤发生、增殖及恶性转移有关，另一方面又可激活机体免疫效应机制从而抑制肿瘤生长［16-17］。探索IL-33 作为癌症免疫治疗候选靶点的可能性需阐明IL-33 在不同肿瘤中的生物学作用。

除以上疾病，IL-33 还与心血管疾病、神经系统疾病、肝脏疾病等密切相关［26-30］。因此，针对IL-33的药物具有广阔临床应用前景，根据IL-33 在不同疾病中的作用，采用药物针对性调控IL-33 活性，可达到控制疾病进展和治疗的目的。

3 IL-33与药物

目前对调控IL-33 的药物的全面综述较少，因此课题组总结了IL-33 商品化中和抗体的研发进展，并归纳对IL-33 表达和释放具有调控作用的药物，将中和抗体和药物按照作用机制分为拮抗IL-33产生和促进IL-33产生两类进行阐述（表1、表2）。

表1 拮抗IL-33产生的药物Tab.1 Drugs that inhibit or neutralize IL-33

表2 促进IL-33产生及表达的药物Tab.2 Drugs that promote release and expression of IL-33

3.1 拮抗IL-33产生的药物

3.1.1 IL-33 中和抗体 IL-33 过表达和释放可加重哮喘、特应性皮炎等疾病程度，因此，多家制药公司以抑制或中和IL-33 作为哮喘和特应性皮炎药物研发的方向。目前，成熟的IL-33 商品化单抗药物尚未面世，但有几种药物处于临床试验阶段。Anap‑tysBio 研发的单抗药物 ANB020 以 IL-33 为靶点，在Ⅱ期临床试验中用于治疗特应性皮炎［31］。法国制药泰斗赛诺菲（Sanofi）与合作伙伴再生元（Regeneron）研发的IL-33 抗体REGN3500 在一项治疗哮喘疾病的Ⅱ期临床试验上达到了主要终点，在改善哮喘疾病症状方面显示出较好疗效［32-33］。英国制药巨头GSK 公司研发的CNTO 7160 作为靶向IL-33 的单克隆抗体药物，能够通过阻断IL-33与ST2受体相互作用调控患者体内炎症细胞治疗重度哮喘，该药物目前处于Ⅰ期临床试验阶段［34］。HOLGADO 等［35］从人细胞中制备并纯化了重组IL-33trap（一种新型IL-33中和剂），研究其在链格孢菌诱导的过敏性气道炎症小鼠模型中的作用，结果显示，IL-33trap可体外结合IL-33 并抑制IL-33 活性，但仍需进一步临床试验证明。

虽然进入临床试验阶段的IL-33 单抗药物已有数种，但单抗药物也有其不足之处。首先，价格昂贵难以普及；其次，并不是所有患者服用单抗药物均有效。因此，还需进一步探索能调控IL-33 表达和释放的潜在药物，尤其是具有多靶点效应的天然产物。

3.1.2 抑制 NF-κB 和 MAPK 通路药物 NF-κB 和MAPK 信号通路既是IL-33/ST2 的下游信号通路，也是调控IL-33 表达和释放的重要上游信号通路［36-37］。部分植物中提取的天然产物已被证明可通过抑制NF-κB 和/或 MAPK 通路活化有效减弱 IL-33 活性，

包括黄芩苷、长春西汀、胡黄连苷Ⅱ、柚皮苷和白藜芦醇［38-42］。

研究发现，黄芩苷治疗可有效缓解右旋糖酐硫酸钠诱导的慢性溃疡性结肠炎小鼠炎症浸润，其保护机制涉及抑制NF-κB 途径活化和随后的IL-33 表达下调［38］。长春西汀也可通过抑制 NF-κB 通路活化降低促炎细胞因子IL-33表达，从而减轻乙酸诱导的结肠炎小鼠炎症［39］。在针对类固醇治疗抵抗的慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）患者中，胡黄连苷Ⅱ同样可通过抑制MAPK 和NF-κB 途径活化，抑制人气道上皮细胞中血清淀粉样蛋白A 诱导的IL-33 表达/分泌，提示胡黄连苷Ⅱ可通过负调控SAA-IL-33 轴有效治疗类固醇难治性肺部炎症，为类固醇难治性COPD 患者提供了替代疗法［40］。柚皮苷通过抑制 NF-κB 通路活化减少促炎细胞因子IL-33 生成，在酵母聚糖诱导的关节炎中发挥镇痛和抗炎作用，说明这种类黄酮是治疗关节发炎的一种有前景的药物［41］。脑膜脑炎小鼠中，白藜芦醇通过抑制NF-κB 通路减少免疫细胞活化及促炎因子IL-33 合成和释放，发挥神经保护和抗炎作用，表明其具有治疗脑膜脑炎潜能［42］。

另外，低聚半乳糖（galactooligosaccharide，GOS）也可通过抑制NF-κB 通路激活显著降低结肠组织中IL-33 分泌和mRNA 表达，表明GOS 可能是减轻结肠炎损伤的潜在药物［43］。由于IL-33产生受NF-κB和MAPK 信号通路激活调节，因此针对NF-κB 和MAPK 信号通路分子（如 NF-κB p65、ERK1/2、p38等）的抑制剂也可能抑制IL-33 产生，可作为研发针对IL-33药物的方向之一。

3.1.3 抗TNF-α 单抗 TNF-α 可诱导IL-33表达和释放［37，44］。研究发现，银屑病患者血清IL-33水平与血清TNF-α水平相关，抗TNF-α（阿达木单抗或英夫利昔单抗）治疗后IL-33水平明显降低［45］。且TNF-α抑制剂依那西普和英夫利昔单抗可抑制银屑病患者皮损中促炎细胞因子IL-33 表达，有效缓解疾病症状［46］。急性溃疡性结肠炎患者结肠隐窝肠细胞核中存在IL-33 表达，但采用英夫利昔单抗后疾病严重程度减轻，同时结肠隐窝和上皮细胞均未再检测到IL-33 表达［47］。此外，青蒿提取物异山梨醇以剂量依赖性方式预处理人角质形成细胞时抑制TNF-α/IFN-γ 诱导的 IL-33 产生，为异山梨醇的抗炎功能提供了新证据［48］。综上，TNF-α和IL-33的联系表明抗TNF-α 疗法同样可作为抑制IL-33 产生的手段之一。

3.1.4 其他抑制IL-33 的药物 二甲双胍、甲氨蝶呤（MTX）、雷西莫德及槲皮素等同样也显示出抑制IL-33 表达或释放的潜能。二甲双胍可通过降低糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）患者血清IL-33水平减轻DN 患者症状，为IL-33 作为评估二甲双胍治疗DN的疗效指标提供了证据［49］。接受MTX 治疗后，银屑病患者病变皮肤中IL-33 mRNA水平和血清中IL-33 水平下调，症状得到有效改善［50］。雷西莫德（一种TLR7/8 激动剂）可下调OVA 诱发的变应性鼻炎（allergic rhinitis，AR）小鼠血清IL-33水平，减少嗜酸性粒细胞浸润并减轻AR 小鼠鼻部症状，提示雷西莫德有望用于2 型免疫疾病治疗［51］。此外，槲皮素可显著降低乙酸诱发的小鼠结肠炎结肠组织中IL-33 水平，减少中性粒细胞募集等，改善疾病症状［52］。这些药物均具有多种药理学效应，且对IL-33的抑制作用多数处于观察性研究或动物实验阶段，这些老药能否新用，尚需更充足和更可靠的数据支持。

3.1.5 ST2中和抗体或可溶性ST2（sST2） 另一方面，中和细胞膜上IL-33的受体ST2也是一种药物研发策略。研究发现，抗IL-33或ST2的中和抗体缓解了漆酚（一种过敏原）攻击小鼠的抓挠行为和皮肤炎症［53］。另外，缺少跨膜结构域的ST2 可溶性变体（sST2）可起诱饵受体作用并负调控IL-33/ST2 信号传导［54］。因此，ST2 中和抗体或 sST2 也应被视为潜在的IL-33抑制剂。

3.2 促进IL-33产生的药物

3.2.1 促IL-33 的西药及天然产物 IL-33 在多种疾病中亦可发挥有益作用，利用药物诱导其表达和释放可达到缓解疾病的目的。目前，促进IL-33 表达和释放的药物较少，部分研究揭示了几种药物（依帕列净、他汀类药物及雷公藤红素、漆树酸等中药天然产物）具有潜在诱导IL-33 表达和释放的作用。

饮食诱导的肥胖小鼠模型中，依帕列净提高了抗炎细胞因子IL-33水平，该过程涉及p38丝裂原活化蛋白激酶和细胞外信号相关激酶磷酸化，为依帕列净抑制高脂饮食诱导的炎症提供了新证据［55］。另外，他汀类药物（氟伐他汀/洛伐他汀）在体外可通过抑制甲羟戊酸通路活化增加人心肌细胞和成纤维细胞中IL-33表达［56］。而IL-33是被认为具有心脏保护作用，敲除IL-33 基因会导致心脏重构加重和心脏功能受损，首次表明IL-33 可能是他汀类药物在人类心脏组织中具有多效作用的重要递质［57］。

具有多能活性的天然产物也可作为促进IL-33的候选药物。缺血性脑卒中大鼠模型中，雷公藤红素通过促进IL-33/ST2 介导的M2 小胶质细胞极化，增加IL-33表达并上调抗炎细胞因子IL-10水平抑制神经元损伤［58］。漆树酸可通过上调EAE 小鼠中IL-33 表达进而直接和间接诱导少突胶质细胞成熟及改善髓鞘再生能力，表明该化合物具有治疗人脱髓鞘疾病如多发性硬化的前景［59］。

综上，促进IL-33 的药物研发还有较大探索空间，而以上具有潜在诱导IL-33 表达和释放作用的药物能否进一步运用到其他IL-33 发挥有益作用的疾病中，还需进行更多药理学评价，包括动物试验等临床前研究和临床试验评估。

3.2.2 重组IL-33 蛋白 野生型小鼠中，明矾作为经典的Th2型免疫佐剂可通过诱导细胞坏死致使内源性危险信号IL-33释放，介导Th2和炎症相关细胞因子反应，表明明矾的佐剂活性中存在IL-33 作用，提示IL-33 本身具有佐剂活性［60］。因此，重组IL-33蛋白也是IL-33 药物的重要研发方向。人乳头瘤病毒感染引起的癌症中，IL-33被证明是免疫疗法的有效疫苗佐剂，可增强Th1 和CD8+T 细胞反应，在体内诱导抗肿瘤免疫应答［61］。人源化小鼠淋巴瘤模型中进行重组人IL-33（rhIL-33）蛋白给药可扩增Vγ9 T 细胞，改善小鼠对磷酸抗原的治疗反应并抑制肿瘤生长［62］。同样，重组小鼠 IL-33（rmIL-33）蛋白治疗铜绿假单胞菌性角膜炎时，IL-33通过诱导角膜中抗炎型巨噬细胞极化促进Th2型免疫应答并减少炎症［25］。综上，IL-33 本身可作为药物用于疾病治疗。虽然多个研究采用重组IL-33蛋白证明了IL-33的治疗作用，但目前市面尚未出现成熟、安全、高效、可进入临床试验的产品。

4 总结与展望

IL-33 对多种靶细胞的调控作用及其在疾病进展中的角色提示其治疗潜能，但目前靶向IL-33 的成熟药物尚未面世，有限的几个进入临床试验的单抗药物适应证有限，其有效性还有待更大规模的临床试验评估。因此，需进一步探索调控IL-33 的潜在药物。部分老药如二甲双胍、甲氨蝶呤等及多种具有多能活性的天然产物（如黄芩苷、胡黄连苷Ⅱ、槲皮素等）显示出抑制IL-33 产生或作用的活性，有望成为治疗IL-33 介导疾病的候选药物。同时，依帕列净、他汀类药物、雷公藤红素等显示出促进IL-33 产生作用，亦可考虑用于IL-33 发挥有益作用的疾病治疗。但以上药物对IL-33 具有调控作用的证据仅来源于观察性研究或动物试验阶段数据，这些药物能否进一步开发为调控IL-33 的有用药物，还需深入研究和临床试验评估。