幼年特发性关节炎与白细胞介素免疫遗传学关系的研究进展

叶倩 张燕 陈志敏

幼年特发性关节炎（juvenile idiopathic arthritis,JIA）是4～16岁儿童常见的类风湿性疾病之一，发病率约为16/10万～150/10万，主要表现为持续性慢性关节炎症[1]。《全身型幼年特发性关节炎诊断与治疗中国专家共识（2019年版）》中将16岁以前起病且持续6周及以上、病因不明的关节炎，可伴有其他组织、器官损害的慢性全身性疾病，并除外其他疾病所致关节炎定义为JIA[2]。其中关节炎定义为：关节肿胀和（或）存在下列2项或以上：（1）活动受限；（2）关节触痛；（3）关节活动是疼痛；（4）关节表面皮肤稳定增高[2]。国际风湿病协会联盟学会将JIA分为7个类型，常见类型包括全身型、少关节型及多关节型[3]。现有研究已证实，JIA是免疫介导的炎症性疾病，以自身免疫血管炎为特点，具有较高的致残率，常累及全身多系统损伤，严重影响患儿的生活质量，但其发病机制至今尚不明确[4]。研究发现，JIA病程缓慢，机体免疫炎症反应持续存在于其发病进展过程中[5]。机体炎症过程是一个连续而复杂的过程，由多种生物介质和细胞因子参与自然免疫和获得性免疫过程，最终影响机体的免疫平衡。IL是介导细胞增殖、分化，促进细胞、组织以及器官发挥生物学效能的重要细胞因子，是启动机体炎症反应的开关，对免疫应答起关键调节作用。IL相关基因多态性对细胞因子产量具有调节作用，可间接影响机体的免疫应答。近年来大量研究报道了多种IL及其相关基因遗传变异与JIA发病的关联[6-7]，本文就相就JIA易感性与IL及其基因多态性之间的关系作一综述。

1 JIA的免疫学研究

全身型JIA可发生于整个儿童时期，起病急，常伴有弛张高热、皮疹、浆膜腔积液等症状，严重时可发生巨噬细胞活化综合征。少关节型JIA好发于1～3岁儿童，受累关节不超过4个，其主要临床表现为发热、皮疹、消瘦等，关节炎位置以膝踝等下肢大关节受累为常见，上肢关节受累较少，多呈不对称分布。多关节型JIA患儿在起病最初6个月多达5个关节受累，可伴发声哑、喉喘鸣和饮食困难，关节炎位置以膝踝腕受累为主，但指间关节等小关节受累也明显增多，大致呈对称性分布。3种类型JIA组织病理学均表现为患儿关节腔滑膜内淋巴细胞、浆细胞、巨噬细胞等多种免疫细胞发生浸润，其发病机制仍处于探索阶段。目前普遍认为是由于一定基因遗传背景的个体，在受到病原微生物抗原等刺激后，激活机体的固有免疫系统，产生大量无法控制的炎性细胞因子而导致的自身炎症性疾病。研究表明T细胞在JIA发病机制中发挥重要作用[8]。马晓程等[9]研究发现在JIA患儿关节滑膜液中活化的T细胞明显增加，尤其是以Th1居多，导致Th1/Th2平衡失调，提示Th1和Th2细胞因子分泌失衡可能参与到JIA的发病进程。孙广超等[10]通过检测JIA患儿外周血T细胞和细胞因子水平发现，Th2细胞明显减少，促进Th2细胞增殖的IL-24水平也明显减少，Th1/Th2明显升高，进一步验证了JIA的发病进程与Th1/Th2平衡有关。除了T细胞介导和诱导早期炎症反应的免疫应答，中性粒细胞同样在获得性免疫的各个环节发挥重要作用。此外，全身型JIA患儿关节炎症早期血管周围可见大量的单个核细胞和中性粒细胞浸润，而中性粒细胞可释放TNF相关配体、B细胞刺激因子，调节B细胞的增殖与成熟，参与机体获得性免疫反应过程。

JIA是一种自身免疫性疾病，临床上常用血清类风湿因子（rheumatoid factor,RF）和抗核抗体（antinuclear antibody,ANA）作为辅助诊断JIA的指标。虽然RF、ANA与JIA预后有着重要关联，但现有RF与ANA检测试剂盒的特异度和灵敏度均不高，限制了其在临床中的推广使用。热休克蛋白（heat shock proteins,HSPs）是机体免疫细胞在应激原如炎症诱导下所产生的一类热应激蛋白质，其能诱导强烈的体液与细胞免疫应答，从而参与自身免疫性疾病的致病过程。Nualin等[11]发现多关节型与少关节型JIA患儿外周单个核细胞抗HSP70 IgM水平异常升高。3种HSP（HSP60、HSP65、HSP70）抗体中，JIA组抗HSP70阳性率高于对照组，而两组抗HSP60、抗HSP65阳性率相近。全身型JIA的自身抗体主要以IgG为主，少关节型JIA的自身抗体以IgM为主，多关节型JIA的自身抗体中IgG和IgM相当。此外，高水平的抗HSP70主要发现于RF阳性JIA患者中，并且HSP70抗体水平与疾病严重程度相关，除了人白细胞抗原B27（human leukocyte antigen-B27，HLA-B27）阳性患者中出现异常高水平的IgM HSP70外，HSP70、ANA、HLA-B27与病程无相关性。

2 IL的免疫遗传学作用

IL是由活化的免疫细胞和某些基质细胞产生并作用于多种细胞，介导细胞增殖、分化、功能维持和维持细胞间信号传递的信号分子[12]。迄今为止，IL家族已发现有40位成员，分别命名为IL-1～IL-40[13]。IL是机体炎症反应启动的开关，广泛参与多种炎症性疾病的发病、进展。IL相关基因调控其合成、分泌以及最终生物学效应的发挥。受IL相关基因的变异和调节区或启动区单核苷酸多态性的影响，不同个体间的血清IL水平存在一定差异[14]。IL基因遗传变异影响其转录和翻译的水平，从而调节IL的合成和分泌。在转录水平上，基因上游区内，特别是启动子、增强子内DNA序列的不同，即使是一个核苷酸的突变、插入或丢失，都可能改变转录因子和它的结合能力和结合方式，从而影响转录，最终表现为细胞因子水平的明显差异。在翻译水平上，一定的基因多态性首先影响功能蛋白质的信号肽，后者再影响功能蛋白质的含量或活性。

3 JIA与IL免疫遗传的关系

血清IL总体可分为炎症促进因子和炎症抑制因子。临床研究表明，许多炎性疾病的严重程度和病变范围是由致炎和抗炎细胞因子之间的平衡来决定的，它们相互影响、相互诱导、相互制约或协同，与炎性细胞相互作用，调节气道炎症，参与包括JIA在内的炎性疾病的发病。

3.1 炎症促进因子

3.1.1 IL-1 IL-1由机体多种免疫细胞合成和分泌，是重要的促炎性细胞因子之一。IL-1可协同刺激抗原呈递细胞和T细胞活化，促进B细胞增殖分泌抗体，广泛参与免疫调节反应。此外，IL-1还能刺激多种间质细胞分泌半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶1，从而影响骨质吸收，导致关节功能障碍。沈海丽等[15]采用放射免疫测定法检测JIA患儿血清IL-1水平，结果发现JIA患者血清中IL-1高表达，其可能参与了JIA的发病过程，但未发现IL-1与JIA的进展存在关联。刘平等[16]采用ELISA法进一步验证了IL-1可能参与JIA的发病机制。本世纪初，Donn风湿病学研究小组最先开展了IL-1与JIA易感性的研究，发现IL-1基因多态性与JIA易感性存在正相关，但并没有发现该基因在JIA亚群有特异性[17]。Cinek 等[18]、Ziaee等[19]在捷克人群、伊朗人群中均未发现IL-1基因多态性与JIA的发病存在关联，提示IL-1基因多态性可能与JIA的发病机制关联较小。

3.1.2 IL-2 IL-2主要由Th1细胞产生，趋化并激活T细胞增殖，对机体的免疫应答和抗病毒感染等有重要作用。目前，关于IL-2与JIA发病相关性的研究较少。郭莉等[20]采用流式细胞术检测全身型JIA患儿血清IL-2水平，结果发现全身型JIA患儿和健康儿童血清IL-2水平比较差异无统计学意义。IL-2基因位于人第4号染色体，包含4个外显子，可以转录翻译形成153个氨基酸的多肽，其中含有20个氨基酸的信号肽。现有研究暂无发现IL-2基因多态性与JIA的发病风险存在关联[18]。

3.1.3 IL-12 IL-12是由树突状细胞、巨噬细胞等免疫细胞受到抗原刺激时产生的一种促进炎性细胞因子。目前，有关于血清IL-12水平与JIA关联的研究报道较少。捷克学者Vavrinec等[21]采用PCR检测JIA患儿IL-12基因1188（G/A）位点基因型的分布，结果未发现该位点多态性与JIA的发病风险存在关联。德国学者Eberhardt等[22]通过ARMS-PCR法检测JIA患儿IL-12p40启动子基因型，结果显示JIA患儿和健康儿童IL-12p40 pro1.1基因型比较差异无统计学意义，还需进一步扩大样本量或在不同JIA亚型中进行探讨。

3.1.4 IL-15 IL-15是趋化因子家族成员之一，具有广泛的促进炎症作用，在机体固有免疫中发挥着重要的调控作用。现有研究已证实，IL-15在系统性红斑狼疮、多发性硬化症、成人类风湿关节炎等多种免疫性疾病中发挥着重要作用[23]。但目前关于IL-15与JIA发病关联的研究报道并不多。曹兰芳等[24]采用ELISA法检测不同亚型JIA患儿血清IL-15水平，结果发现JIA患儿血清IL-15水平明显高于健康儿童。此外，血清IL-15水平还与外周血WBC呈正相关，提示IL-15可能在JIA的病程进展中发挥作用。IL-15基因全长约34 kb，位于人第4号染色体。Bierbaum等[25]研究发现，在高加索人群中IL-15基因C13687A位点多态性可能与JIA的发病风险存在关联。目前，关于IL-15基因与JIA发病风险的关联还未在其他人群中进行验证。

3.2 炎症抑制因子

3.2.1 IL-4 IL-4主要由Th2细胞产生并作用于B细胞，促进其增殖、分化，参与炎症反应的部分或全过程。姜丽娇等[26]通过流式细胞术检测外周血IL-4水平，结果显示JIA患儿与健康儿童血清IL-4水平比较差异无统计学意义。然而，耿玲玲等[27]同样采取流式细胞术检测IL-4在JIA患儿血清中的表达情况，结果发现全身型JIA、多关节型JIA及少关节型JIA患儿血清IL-4水平比较差异有统计学意义，提示IL-4有可能通过发挥其抗炎及免疫调节的作用参与到JIA的发病过程中。IL-4基因位于人第5号染色体长臂上，其启动子和内含子区均含有多态性位点，它们共同影响着IL-4分子的分泌及其免疫学功能的表达。Cinek等[18]首次在高加索人群中探讨了IL-4基因多态性与JIA发病的关联，结果发现IL-4基因1098T/G位点多态性与JIA的发病风险存在关联。然而，英国学者Donn等[17]的报道中未发现IL-4基因功能性位点590C/T与JIA的发病风险存在关联性。目前，尚未有研究报道IL-4基因多态性对汉族人群JIA的发病影响，还需进一步探讨研究。

3.2.2 IL-6 IL-6由多种免疫细胞产生并作用于多种靶细胞。研究发现，IL-6可与靶细胞上的IL-6受体结合，形成复合物激活酪氨酸蛋白激酶/信号转导子和转录激活子信号通路，从而导致多种炎症因子的大量释放，组织通透性增加，加重组织损伤甚至坏死，致使关节炎症[28]。李瑞娟等[29]采用ELISA法对比了JIA患儿和健康儿童血清IL-6水平的差异，结果发现JIA患儿和健康儿童血清IL-6水平比较差异无统计学意义。然而，季一姝等[30]同样采用ELISA法检测JIA患儿和健康儿童血清IL-6水平，结果发现JIA患儿血清IL-6水平明显高于健康儿童，且IL-6水平随着JIA活动度的增强而增加。两者研究结果的差异可能与纳入样本量不同有关。IL-6基因位于人第7号染色体，全长约5 kb，包含5个外显子和4个内含子。法国学者Ogilvie等[31]最先研究了IL-6基因多态性对其转录水平的影响以及与JIA发病的关系，结果发现携带IL-6基因174G/C位点GG基因型的个体可增加患JIA的风险。Ziaee等[32]也进一步验证上述观点。然而，英国学者Donn等[17]的报道中未发现IL-6基因174G/C位点多态性与JIA的发病存在关联。这可能与两者基因测序的方法不同以及样本量的差异有关。

3.2.3 IL-10 IL-10是典型的抑制炎症反应的细胞因子，可抑制Th细胞增殖、分化以及促炎细胞因子的释放，调控机体炎症反应的进展。Fathy等[33]研究发现JIA患儿血清IL-10水平可能与其严重程度存在关联。IL-10基因位于人第1号染色体，其长度和IL-6类似，同样包含5个外显子和4个内含子。Donn等[17]研究未发现IL-10基因多态性与JIA发病存在关联。然而，Fathy等[33]研究证实IL-10基因启动子区1082（G/A）位点的A等位基因或AA基因变异可能是埃及人发生JIA的危险因素。

3.2.4 IL-18 IL-18是IL-1家族成员之一，广泛分布于各类免疫细胞中，其可作为IFN-γ诱导因子刺激机体免疫细胞释放大量IFN-γ。此外，IL-18可提高Th1细胞因子的释放，促进T细胞增殖，诱导细胞介导的免疫应答，刺激NF-kB和IFN-γ的产生，广泛参与免疫性炎症反应的调节[34]。日本学者Maeno等[35]检测了119例受试者血清IL-18水平，结果发现仅在全身型JIA患儿中观察到极高水平的IL-18，而多关节型JIA患儿、少关节型JIA患儿和健康儿童血清IL-18水平比较差异无统计学意义。IL-18基因位于人第11号染色体，包含6个外显子和5个内含子。Sugiura等[36]报道了IL-18基因的启动子单倍型与日本人群的JIA易感性有关。Heinzmann等[37]对IL-18基因5个多态性进行了基因分型（-607C、-137C、113G、127T和-133G），但未发现任何单核苷酸多态性或任何单倍型与JIA之间存在关联，提示IL-18在JIA等疾病的免疫学背景中的作用可能过于复杂，无法在简单的单向关联研究中反映出来。

4 小结

JIA的发病机制复杂，遗传因素、环境因素和机体免疫因素等均参与了其发生、发展及预后。基因遗传学的发展为寻求疾病的病因提供了新的思路，尤其是基于全基因组关联研究在人群中筛查疾病的易感基因位点，为全面揭示疾病发生、发展与治疗提供了更多的线索。本研究综述了多种IL及其相关基因多态性与儿童JIA相关性的进展情况，发现促炎IL和抑炎IL均与儿童JIA的发病存在关联。关于IL相关基因多态性与儿童JIA的报道在不同人群、不同地区还存在着差异。因此，还需要进一步扩大样本量，在不同人群中去验证多态性位点的意义，为临床上JIA的诊断、治疗提供新的思路。