白细胞介素-38 的生物学特性及其在自身免疫性疾病中作用的研究进展

代宛蓉 张 宇 马 莉

1.贵州医科大学医学检验学院，贵州贵阳 550004；2.贵州医科大学附属医院临床检验中心，贵州贵阳 550004

自身免疫性疾病（autoimmune disease，AID）是由于自身抗原免疫耐受紊乱，机体对自身抗原发生异常免疫反应，进而导致组织和器官损伤及功能障碍的一类疾病，AID 的病因和发病机制尚未完全明确，目前认为细胞因子在各种AID 的发病机制中扮演不可替代的角色。白细胞介素（interleukin，IL）-38 是一种新型抗炎细胞因子，在类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis，RA）、系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）、银屑病、炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）等疾病中异常表达，并且疾病活动度和炎症指标相关性提示IL-38 可能参与AID 的发生发展。本文将对IL-38 的生物学特性及其在AID 中的作用进行综述，探讨未来IL-38 的研究方向，旨在为AID 的治疗提供新思路。

1 IL-38

1.1 IL-38 的结构和来源

IL-38 是新近发现的一种细胞因子，属于IL-1 家族成员，可广泛表达于多种细胞和组织中，如外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）、滑膜成纤维细胞、B 细胞、角质形成细胞（keratinocyte，KC）等。IL-38 的基因位于人类染色体2q13-14.1，紧邻编码白细胞介素1 受体拮抗剂（IL-1 receptor antagonist，IL-1Ra）和白细胞介素36 受体拮抗剂（IL-36 receptor antagonist，IL-36Ra）的基因，并与两者具有高度同源性。同时IL-38 的分子结构具有IL-1 家族细胞因子的代表性特征，包括与IL-1Ra 相似的典型β-三叶草结构，缺乏信号肽和caspase-1 切割位点，以及需要N 端裂解才能获得完整的生物学活性等[1]。

1.2 IL-38 的功能和受体

白细胞介素1 受体1（IL-1 receptor 1，IL-1R1）和白细胞介素36 受体（IL-36 receptor，IL-36R）在体内大多数细胞中均可表达，可分别与配体IL-1（α、β）和IL-36（α、β、γ）结合而被激活，招募IL-1R 辅助蛋白，三者形成复合物，通过将髓系分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）募集至细胞内Toll 样受体结构域来启动信号，激活核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）和丝裂原活化蛋白激酶（mitogenactivated protein kinase，MAPK）信号通路，从而促进炎症细胞因子的分泌，诱导一系列炎症反应[2]。而IL-1Ra 和IL-36Ra 分别作为IL-1 和IL-36 的竞争性拮抗剂，可以与IL-1R1 和IL-36R 结合而抑制上述炎症反应过程。

目前IL-38 被认为是一种抑炎细胞因子，因其与IL-1Ra 和IL-36Ra 高度同源，被推测是一种受体拮抗剂。研究发现，IL-38 可与IL-36R 结合，其结合能力与IL-36Ra 相似，且具有类似的生物学效应；使用IL-36γ 刺激PBMC 产生IL-8，在IL-38 存在的情况下，IL-8 产生量减少了42%（IL-36Ra 存在时IL-8 下降73%）；IL-38 可抑制念珠菌诱导的辅助性T 细胞17（T helper 17，Th17）反应并降低IL-17 和IL-22 水平，与IL-36Ra 引起的结果相似，这些发现提出了IL-38/IL-36R 通路的理论[3]。与IL-36Ra 相似，IL-38作为拮抗因子可能通过竞争性结合至IL-36R 的胞外区域，阻止其与IL-36 结合，阻碍受体辅助蛋白的募集和复合体形成，同时招募抑制性共受体，阻断下游的NF-κB 和MAPK 信号通路抑制炎症反应，发挥抗炎作用[4]。其中NF-κB 通路抑制会影响哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）激活，mTOR 是一种细胞能量感应分子，通过调控其下游信号通路可调节细胞新陈代谢、周期进程及生长，已知活化的mTOR 可通过磷酸化作用激活调节Th17细胞分化的重要环节——信号传导及转录激活蛋白3 信号通路，由此推测IL-38 可能通过IL-38-mTORTh17 这一途径来影响Th17 的分化和相关细胞因子的分泌[5-6]。Li 等[7]发现IL-38 可降低Th17 细胞/调节性T 细胞（regulatory T cells，Treg）比例，这可能是通过下调Th17 细胞表面IL-23 受体表达来降低IL-23介导的Th17 细胞反应。此外，研究发现IL-38 的第3 个潜在受体是IL-1R 辅助蛋白样1，凋亡细胞产生的IL-38 可结合至该受体，阻断下游的c-Jun 氨基末端激酶/激活子蛋白1（c-Jun N-terminal kinase/activator protein-1，JNK/AP-1）信号通路[8]。IL-6 是启动Th17 细胞分化的关键细胞因子，而巨噬细胞中IL-6和IL-8 的产生依赖于JNK 磷酸化和AP-1 激活，IL-38 可能通过阻断这一信号通路，抑制巨噬细胞相关炎症细胞因子的产生，间接调控Th17 细胞的分化及其功能[9]。

2 IL-38 与AID

2.1 IL-38 与RA

RA 是一种慢性炎症性关节疾病，以对称性、多关节和侵袭性小关节炎为主要表现，遗传、免疫及环境等因素在RA 的发病机制中发挥了一定作用。研究发现，与健康对照组或其他非RA 患者比较，RA 患者的血清、滑膜或滑膜液中的IL-38 表达水平显著增高[10-12]，并且IL-38 升高与疾病活动程度指标相关，提示IL-38 可能是判断RA 疾病活动度的潜在生物标志物。在RA 实验动物模型胶原诱导关节炎（collagen induced arthritis，CIA）小鼠关节中IL-38 mRNA 表达水平显著增高，并且诱导小鼠关节局部过表达IL-38后，发现CIA小鼠的临床炎症评分显著降低，巨噬细胞浸润减少，IL-17、IL-22、IL-23、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、CXC 趋化因子配体1 及NF-κB 受体活化因子配体（一种促破骨细胞因子，可以激活破骨细胞，在RA 患者的滑膜组织中表达升高，并且对关节炎性骨质破坏有重要作用）表达水平下调[13]。研究发现，注射IL-38 可改善CIA 小鼠的关节肿胀程度，IL-38 处理组小鼠脾单个核细胞中Treg 细胞百分数及Treg/Th17 细胞比例较对照组升高，Th17 细胞百分比及其相关细胞因子表达水平下降，沉默信息调节因子2 相关酶1（Silencing information regulator 2 related enzyme 1，SIRT1）表达上调，缺氧诱导因子-1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）、MyD88、NF-κB 表达下调，而SIRT1 抑制剂可逆转上述结果。已知，SIRT1可以通过调控HIF-1 影响细胞凋亡，SIRT1 可通过去乙酰化或者破坏NF-κB 稳定性，降低其转录活性，抑制下游炎症反应，过表达SIRT1 能延缓RA 的发生[14]。提示IL-38 可能通过SIRT1/HIF-1α 信号通路调节Th17/Treg 平衡对CIA 小鼠起到保护作用。体外用重组人IL-38 刺激RA 患者PBMC，可降低Th17 细胞转录因子维甲酸相关孤儿受体C，抑制Th17 细胞的活化[15]。提示IL-38 在RA 中具有保护作用，在RA 的临床治疗中有潜在价值，其具体的作用机制及信号通路尚需要进一步研究。

2.2 IL-38 与银屑病

银屑病是一种常见的慢性炎症性皮肤病，其病理特征为角质细胞增生、T 淋巴细胞及炎症细胞浸润，临床表现以皮肤红斑和鳞屑为主，目前该病的病因尚不清楚。现有研究关于IL-38 在银屑病中表达情况的结果不完全一致。Kim 等[16]研究发现，银屑病患者外周血PBMC 中IL-38 mRNA 水平高于健康人群，且与疾病严重程度相关。而有研究报道，IL-38 在正常皮肤中高表达，在银屑病患者外周血和皮肤中表达下降或不变，且血清IL-36γ/IL-38 与银屑病面积与严重性指数呈正相关[17]。结果不一致的原因可能是由于IL-38 在细胞中的差异性表达，以及研究样本较小的影响，因此需要更大样本量的研究来进一步证实。咪喹莫特（imiquimod，IMQ）诱导的银屑病小鼠模型中，IL-36 及IL-36Ra 表达升高，IL-38 表达明显下调[13]。Han 等[18]报道，敲除银屑病小鼠模型IL-38 基因会加剧IL-17 介导的炎症反应，延缓疾病的进展，注射重组IL-38 后可以逆转这种现象。另一项研究也观察到在IMQ 诱导小鼠模型皮下注射重组IL-38，促进KC的增殖和分化，减少血管内皮生长因子A 表达，改善银屑病的严重程度[19]，IL-17 和IL-36 反馈回路参与了银屑病的发病[20]，IL-38 可能是通过阻断该反馈回路来发挥作用的。这些研究表明IL-38 表达异常与银屑病密切相关，IL-38 很可能通过抑制Th17 细胞反应在银屑病中发挥抗炎作用。

2.3 IL-38 与SLE

SLE 是一种累及多器官、多系统的AID，以产生多种自身抗体、形成免疫复合物导致包括肾脏在内的多器官损伤为特征，典型症状为面颊部出现蝶形或盘状红斑，目前认为免疫系统失调和紊乱参与了SLE的发病。研究发现，与健康对照组比较，SLE 患者外周血PBMC 中IL-38 mRNA 水平升高并与疾病活动度指数评分相关，此外，SLE 患者血浆中IL-38 浓度与TNF-α、IL-1β、IL-6 和IL-23 升高相关[21]。但自发性SLE 小鼠模型中IL-38 表达水平与在SLE 患者中得到的结果并不一致，Chu 等[22]发现SLE 小鼠脾脏和胸腺中IL-38 表达水平低于对照小鼠，注射rIL-38 后小鼠皮肤损伤、肾炎等症状减轻，同时观察到小鼠血清中促炎细胞因子IL-17、IL-22 浓度降低，这与在体外观察到的IL-38 可以抑制Th17 反应一致。Xu 等[21]发现注射IL-38 可能通过下调TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-23 等促炎细胞因子表达，对诱导SLE 小鼠模型具有类似的保护作用。尽管IL-38 在SLE 中的表达情况仍有争议，但可以推测IL-38 的表达异常参与了SLE 的发生发展，IL-38 可能通过抑制促炎细胞因子的生成而在SLE 中发挥抗炎作用。

2.4 IL-38 与IBD

IBD 是一种慢性非特异性肠道炎症性疾病，包括溃疡性结肠炎和克罗恩病，已知肠道黏膜异常免疫应答所致的炎症反应在IBD 的发病中起重要作用。研究发现，IBD 患者和葡聚糖硫酸钠（dextran sulphate sodium，DSS）诱导的结肠炎小鼠肠道中IL-38 水平显著升高，免疫荧光分析表明IL-38 来源于肠道B 细胞[23]。经过rIL-38 治疗后，DSS 诱导小鼠的结肠炎症状缓解，促炎细胞因子IL-1β 和TNF-α 表达水平降低，这与在体外观察到的rIL-38 可以下调巨噬细胞中IL-1β 和TNF-α 表达而发挥抗炎作用一致[24]。另一项研究也观察到在DSS 诱导的结肠炎小鼠中，结肠发炎部位的IL-38 和IL-36α 表达水平高于结肠健康部位[13]。IL-38 表达上调可能是一种降低炎症反应的防御机制，对IBD 具有保护作用，IL-38 可能成为治疗IBD 的潜在靶点。

2.5 IL-38 与其他AID

甲状腺相关眼病（thyroid-associated ophthalmopathy，TAO）患者血清IL-38 水平高于健康人群，在体外，IL-38 可抑制TAO 患者PBMC 中IL-17A、IL-23R 的表达和IL-1β 诱导的眼眶成纤维细胞中IL-6、IL-8的表达，并且与IL-38 浓度呈负性依赖[25-26]。新诊断的多发性硬化症（multiple sclerosis，MS）患者血清IL-38表达水平显著高于健康人群和激素治疗后的MS 患者[27]，IL-38 缺陷的MS 模型小鼠的疾病临床评分和标志物明显降低[28]。白塞病（Behcet disease，BD）患者血清IL-38 表达水平较健康人群明显降低，其中病理实验阳性患者IL-38 水平高于病理阴性患者，此外IL-38 水平还与BD 患者的眼部受累程度呈正相关[29]。Luo 等[30]发现与健康人群比较，原发性干燥综合征（primary Sjögren’s syndrome，pSS）患者血清和唾液腺中IL-38 mRNA 和蛋白水平显著降低，并与IL-17 和IL-23 表达水平呈负相关。体外试验表明，IL-38 可抑制pSS 患者唾液腺单核细胞和PBMC 中IL-17 和IL-23的表达，进一步研究则发现IL-17 可反过来诱导IL-38的表达。

3 小结

IL-38 作为近年来新发现的一种细胞因子，属于IL-1 家族，与家族其他成员具有相似的特征，广泛表达于人体多种器官和组织，可以作用于多种细胞，调节炎症细胞因子分泌，与多种AID 的发病密切相关，已成为免疫学领域研究的焦点。对IL-38 的研究丰富了人们对IL-1 家族细胞因子的了解，然而，目前关于IL-38 的成熟、转运、受体、信号传导通路及在不同疾病发展进程中的具体调节机制尚未完全阐明，虽然已经提出了几种可能的信号通路，但目前对这个问题的研究仍未达成共识。AID 的病因是多方面的，且不同疾病中可能涉及的细胞和分子不同，涉及途径也可能不同，还需要更深入的研究来明确在不同的疾病中IL-38 发挥何种生物学作用及确切的机制，为未来AID的治疗提供新靶点。