IL-36亚家族成员与口腔疾病相关性的研究进展

吴梦鑫 综述 梁文红，韩盈盈 审校

1.遵义医科大学，贵州 遵义 563000；

2.遵义医科大学附属口腔医院牙体牙髓科，贵州 遵义 563000

口腔疾病是全球最流行的疾病之一，给人们带来了严重的健康和经济负担，极大地降低了患者的生活质量。目前，全球最普遍和最严重的口腔疾病包括龋病、牙周病、口腔黏膜病以及口腔癌等[1]。对于以上疾病目前还没有理想的预防方式，只能通过口腔卫生宣教，保持良好的口腔习惯。因此，龋病、牙周病及口腔癌等口腔疾病的发病机制的研究对于未来口腔疾病的防治至关重要。而属于IL-1 细胞因子超家族成员的白细胞介素-36 亚家族(IL-36s)，是炎症反应和维持黏膜稳态的重要调节物，并且已有研究证明，其在口腔疾病的发生发展中起着至关重要的作用。

1 IL-36亚家族的生物学特征

IL-36s属于IL-1细胞因子超家族。研究表明，IL-1基因簇占据了染色体2Q13的360 kb区域，有9个同源基因，包括IL-1和IL-36s系统的激动剂和拮抗剂[2]。IL-36s在包括肺、胃肠道和皮肤在内的多种组织中都有表达，其表达水平受到环境因素和炎症等病理条件的影响[3]。IL-36α、IL-36β和IL-36γ与IL-1α、IL-1β和IL-1Ra 的氨基酸序列同源性百分比在21%至37%之间。并且，IL-36Ra 与IL-1Ra 有54%的同源性[4]。IL-36s 类 似 于IL-1 家 族 的 其 他 成 员(如IL-1β和IL-18)，其前体形式缺乏生物活性。有研究证明将IL-36α、IL-36β和IL-36γ截短到一个保守的A-X-Asp基序的9 个氨基酸的N 端，可以使它们的活性显著增强；而N-末端蛋氨酸的去除是IL-36Ra 活性增强的关键[5]。与IL-1受体(IL-1R1)信号一样，这三种激动剂与IL-36 受体(IL-1R6、IL-36R)结合形成一个二元复合体，招募重组人白介素1 受体辅助蛋白(IL-1RAcP)。这建立了能够将IL-36s 触发的信号传导到细胞内的三元复合体。在构建三元复合体后，IL-36R和IL-1R3的细胞内TIR 结构域(toll/interleukin-1 receptor domain)相互作用，允许髓样分化因子(myeloid differentiation factor88，MyD88)、IL-1 受体关联激酶1(interleukin-1 receptor associated kinase 1，IRAK1)和Toll 相互作用蛋白(Tollip)的招募，最终激活促炎通路，如丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)和核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)信号通路[6]。有研究证明，IL-36Ra与IL-36R结合的亲和力高于IL-36其他亚型。与IL-36R结合后，IL-36Ra可阻止IL-1R3的募集，从而阻止IL-36家族受体激动剂的炎症信号传导。主动阻断辅受体募集的能力是IL-36Ra相对于IL-1Ra 的结构特殊性[7-8]。IL-38 与IL-36Ra 和IL-1Ra 分别具有43%和41%的氨基酸序列同源性，因此，IL-38也可能是与IL-36Ra功能相似的IL-1家族受体拮抗剂[9]。

2 IL-36亚家族成员在口腔疾病中的作用

2.1 IL-36s 与牙周炎 牙周炎是一种炎症性疾病，涉及牙周区软硬组织的破坏。虽然局部微生物群落的失调会引发局部炎症，但宿主免疫反应的过度激活会直接激活破骨细胞的活性导致牙槽骨丢失[10]。HEATH 等[11]研究证明用牙龈卟啉单胞菌刺激人口腔上皮细胞和人牙龈上皮细胞系端粒酶永生化牙龈角质形成细胞(TIGK)，可以激活Toll 样受体2(TLR2)并促进IL-36γ的表达，进而触发树突状细胞和巨噬细胞的趋化，放大包括IL-17 在内的炎性细胞因子的分泌。另有研究者收集侵袭性牙周炎、慢性牙周炎以及健康人的牙龈沟液(GCF)，并用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测到GCF 中含有IL-36β和IL-36γ，且侵袭性牙周炎的IL-36β水平高于慢性牙周炎，提示侵袭性牙周炎可能与牙龈沟液IL-36β升高有关[12]。此外，据报道，在牙周炎患者牙龈组织中IL-36γ的mRNA表达水平增加，并与核因子κB 受体激活剂配体(RANKL)/护骨素(OPG)比值呈正相关；相反，IL-36β和IL-36Ra的mRNA表达低于健康对照组。在体外，IL-36γ的表达是通过牙龈卟啉单胞菌感染的口腔上皮细胞中的TLR2 激活而诱导的，而在牙龈结缔组织中分布最广泛的细胞类型-牙龈成纤维细胞中则不表达。在口腔上皮细胞中，重组IL-36γ增强了炎性细胞因子(IL-1β、IL-6、TNF-α和IL-36γ)的表达，更重要的是增加了RANKL/OPG 比值[13]。另外，有研究者回顾性的评估了公共数据集的194名参与者，包括97例牙周炎和97例健康对照，并探讨了IL36-Ra 表达伴随三种不同细胞因子的基因富集途径和临床意义。结果显示，牙周炎患者外周血单核细胞(peripheral blood mononuclear cells)和血浆中IL36-Ra 表达显著下调。此外，在PBMC和牙周炎患者的血浆之间观察到IL36-Ra的表达呈正相关，而IL36-Ra 表达与牙周炎患者的基于血清的三种不同细胞因子(IL-6、TNF-α和IL-1β)呈负相关[14]。国内外目前已发表的研究结果还未查及IL-36在牙周炎发病机制中的动物研究。

2.2 IL-36s 与口腔黏膜病 口腔黏膜病(OMD)又称软组织口腔疾病，是指影响口腔黏膜和软组织的一系列疾病或病症。其病因尚不清楚，但新出现的证据表明口腔黏膜和唾液微生物区系的组成对其有影响。反过来，这种生物失调影响免疫反应平衡和上皮屏障功能，继而导致OMD 的发生和发展[15]。HEATH等[11]之前确定口腔上皮细胞强烈上调IL-36γ表达以响应细菌病原体牙龈卟啉单胞菌。现证实IL-36γ通过口腔上皮细胞刺激IL-12 细胞因子家族成员IL-23p19和Epstein-Barr 病毒诱导基因3 (EBI3)的表达；同时，它们的表达也受到IL-36α的选择性刺激。值得注意的是，IL-23p19和EBI3的表达可能是由IL-36γ以自分泌方式介导的。进一步研究发现IL-23p19 和EBI3 的IL-36γ诱导型表达受丝裂原活化蛋白激酶/细胞外信号调节激酶(MEK)-细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)通路的直接调节，MEK-ERK 信号的激活可能作为一种负反馈机制来限制EBI3的表达。此外，对黏膜稳态很重要的表皮生长因子受体(EGFR)信号被证明以MEK-ERK 依 赖 性 方 式 调 节IL-36γ对IL-23p19 和EBI3 表达的刺激[16]。有研究显示IL-36s 可以促进牛皮癣患者皮肤中γδ+T 细胞释放IL-17。IL-36α和IL-17 在原发性干燥综合征患者(pSS)分离的γδ+T 细胞中的表达高于对照组，且IL-36α在pSS 的血清和唾液腺中均过表达。另外，在口腔黏膜中IL-17 主要来源于γδ+T细胞，同时IL-17 也能增加口腔上皮细胞分泌IL-36γ，支 持IL-36 和IL-17 之 间 的 炎 性 轴[17]。VERMA等[18]发现白色念珠菌感染小鼠的口腔黏膜可以诱导产生IL-36α和IL-36γ，表明IL-36s在对该真菌的天然保护反应中起关键作用，这可以推测口腔念珠菌病与IL-36s之间有密不可分的联系。我们知道，有5%的口腔盘状红斑狼疮可转化为系统性红斑狼疮(SLE)，而有研究报道，SLE 合并关节炎患者的血清IL-36α和IL-36γ水平显著升高[19]。白塞病(BD)是一种由口腔炎、生殖器溃疡和虹膜炎组成的多系统复杂疾病。BD患者的唾液通常会产生中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)，无论有没有口腔溃疡。NE 失衡将导致上皮细胞损伤，产生细胞因子和趋化因子，影响溃疡的预后。用不同浓度的NE刺激口腔鳞状细胞癌三维重建的口腔黏膜细胞，以评价促炎症细胞因子的释放：在不同浓度NE刺激下，培养4 h 和24 h 后，IL-1β水平均明显升高；IL-8 水平仅在孵育24 h 后升高，而在孵育4 h 和24 h 后未见TNF-α的释放[20]。

2.3 IL-36s与龋病 龋病是一种生物膜介导的、糖驱动的、多因素的、动态的疾病，能导致牙齿硬组织的阶段性脱矿和再矿化[21]。变形链球菌是龋病的主要病因，用变形链球菌感染THP-1/ASC-GFP 细胞后，变形链球菌通过半胱氨酸蛋白酶-1(Caspase-1)激活诱导IL-1β分泌[22]。有研究发现IL-6 和IL-1β的基因多态性与龋病和牙龈炎有关，其中IL-6 基因中的rs1800795 与牙龈炎有关，而IL-1β中的rs1143627 和rs1143629 与龋病和牙龈炎有关[23]。HU 等[24]研究6 种候选基因[釉质蛋白(ENAM)，Tuftelin 1(TUFT1)，基质金属肽酶13(MMP13)，白细胞介素1β(IL1β)，白细胞介素10(IL10)，白介素-1 受体拮抗剂(IL1RN)]的单核苷酸多态性(SNP)与中国西北地区儿童龋齿之间的关联，发现5 个基因(ENAM、TUFT1、MMP13、IL10 和IL1RN)的等位基因和基因型在有和无龋齿患者之间没有显著差异，然而IL1βrs1143627C/T多态性与龋齿易感性之间存在显著关系[24]。目前关于IL-36s与龋病之间的作用研究尚无文献报道，但IL-36s与IL-1细胞因子家族之间的氨基酸序列同源性百分比在21%至37%之间，由此可以推断IL-36s与龋病之间可能有着密不可分的作用关系。

2.4 IL-36s 与口腔癌 口腔癌中90%以上是口腔鳞状细胞癌(OSCC)，由于其相对较高的发病率和死亡率，其已经成为一个全球性的健康问题[25]。有研究表明，IL-1β可以被烟草和槟榔相关致癌物诱导，并通过增加发育不良口腔细胞的增殖、刺激致癌细胞因子和促进口腔癌的侵袭性参与口腔癌变的早期和晚期阶段[26]。并且有研究显示，肿瘤相关成纤维细胞(CAF)是口腔鳞状细胞癌(OSCC)侵袭的关键诱导因子，而IL-1β在CAF 中的表达高于正常成纤维细胞(NF)；同时，IL-1R拮抗剂可以消除CAF 的侵袭能力。因此该研究提出，CAF 可以通过IL-1β/IL-1R 信号通路增加肿瘤细胞侵袭活性[27]。此外，IL-36s 在许多全身癌性疾病中发挥重要作用。例如，IL-36α的表达抑制卵巢癌细胞的生长、迁移和侵袭。在肝细胞癌中，IL-36α的表达与患者总生存期呈正相关，而与肿瘤生长呈负相关。同时，大肠癌组织中IL-36α的表达与肿瘤大小、TNM分期等临床相关参数呈负相关[6]。综上所述，IL-36s与口腔癌之间可能有着不可忽视的作用关系。

3 IL-36s与治疗

如上所述，IL-36s在许多炎性疾病及自身免疫性疾病中发挥重要作用，考虑到这些作用，IL-36s 成为一个很有吸引力且很热门的治疗靶点。一方面，IL-36细胞因子需要蛋白水解才能达到其完全的信号活性。IL-36α、IL-36β和IL-36γ在N端被中性粒细胞衍生的蛋白酶组织蛋白酶G、弹性蛋白酶和蛋白酶-3 激活，或者被角质形成细胞和成纤维细胞衍生的组织蛋白酶S 激活。因此，一种靶向策略是抑制这些组织特异性蛋白酶[28]。应用天然拮抗剂是抑制IL-1 信号介导的炎症反应的有效途径。重组IL-1 受体拮抗剂(IL-1Ra)已被批准用于治疗类风湿性关节炎和新生儿多系统炎症性疾病(NOMID)[29]。IL-36Ra 对IL-36 激动剂信号的抑制作用与IL-1Ra 对IL-1 信号的抑制作用相同。然而，目前还没有关于IL-36Ra 作为治疗药物的临床应用或开发的报道。另一方面，利用单克隆抗体直接抑制细胞因子和信号受体已成为许多靶点的成功干预手段。目前有两种抗IL-36R 抗体正在开发中，用于泛发性脓疱型银屑病(GPP)、相关性掌跖脓疱病(PPP)、克罗恩病、炎症性肠病和溃疡性结肠炎等临床适应证。在为期20 周的第一阶段临床试验中，IL-36R 抗体(BI 655130)迅速改善了GPP 患者的症状。患者皮肤症状的平均改善在第四周接近80%，并维持到研究结束[30]。另外一种抗IL-36R 抗体(ANB019)在健康志愿者中的第一阶段研究结果，显示出良好的安全性和PK/PD(把药物动力学PK 与药效学PD结合起来研究药物剂量相对应的时间-浓度-效应关系，可以反映药物-人体-病原体之间的关系)，目前进行的第二阶段研究正在GPP 和PPP中进行[8]。关于IL-36s用于口腔疾病的治疗目前还没有报道，需要进一步的研究。

4 结语

至今，IL-36s已发现近20年。人们对IL-36s的蛋白表达、加工、结构和信号激活的了解有了很大的提高，但仍然有许多不足。例如，IL-36s 的分泌机制尚不清楚，IL-36α在牙周炎等疾病的发病机制中是否发挥作用及如何发挥作用尚不清楚。由于IL-1 亚家族细胞因子和IL-36 亚家族细胞因子在蛋白质结构、受体激活机制、细胞内信号转导和基因调控等方面的相似之处，可以基于对IL-1 亚家族细胞因子的现有认知，来探索和回答IL-36 细胞因子在口腔疾病中的诸多未知。另外，在口腔疾病细胞因子疗法的尝试中，急需更多来自临床样品的数据，以及来自大鼠或小鼠口腔疾病实验动物模型的前临床数据支持。因此，动物实验研究和临床研究是致力于口腔疾病基础研究科研工作者需要思考和努力的方向。