IL-36在呼吸系统疾病中的相关研究进展

郑曼莉

（广西中医药大学，广西 南宁 530000）

0 引言

白介素-36 (Interleukin-36,IL-36) 是白介素-1家族的成员之一，是一种重要促炎细胞因子，包括三种激动剂 IL-36α（IL-1F6）、IL-36β（IL-1F8）、IL-36γ（IL-1F9）及一种拮抗剂 IL-36Ra构成[1]，IL-36细胞因子在皮肤、肺部、肠组织均有表达，在组织稳态和炎症中扮演重要角色[2]。近期国内外的许多研究都表明了IL-36在促炎反应及免疫应答方面扮演着重要的角色，并且具有辅助肺病疾病诊治及抗肿瘤靶点的潜力，本文旨在对呼吸系统疾病与IL-36的相关研究进行综述。

1 IL-36的分布与表达

编码IL-36蛋白家族的基因位于人类染色体2q13上的白细胞介素基因簇中[3-4]，与“传统的”IL-1细胞因子相比具有部分相似处，IL-36R只在部分细胞表达，独立于炎症体[5-6]。其中IL-36Ra主要表达在生物的表皮组织中，而 IL-36γ在呼吸道中表达[7]，肠道中则发现了IL-36γ与IL-36的表达[8]。在细胞水平方面，IL-36可见于上皮细胞、单核-巨噬细胞、朗格汉斯细胞、树突状细胞、B淋巴细胞和T淋巴细胞等多种细胞当中[9-11]。此外上皮细胞、中性粒细胞与树突状细胞之间的相互作用最为显著，它们共同构成了三联体分别能对IL-36进行分泌、加工、活化，一同参与了炎症发生与进展[12]。Franzke等人[13]的研究发现再次证实IL-36β在上皮细胞中表达，并且还发现其受到表皮生长因子的调节。berglöf等人[14]研究发现小鼠神经元和神经胶质细胞中能检测到IL-36β，但是脂多糖和IL-1β刺激都不能提高IL-36β的表达，表明其在大脑中的活性有限。有相关实验观察到在小白鼠的肺内IL-36α发挥着强烈地促炎作用，并且在正常人的支气管上皮细胞IL-36γ在用受到TLR3配体IL-17A刺激后其表达会增加，通过微生物刺激能诱导IL-36在组织中的表达，特别的在屏障部位的表达(如皮肤、肺和肠)最为活跃[15-16]。一系列的研究表明IL-36家族在维持机体免疫平衡和一线防御机制方面起着重要作用。

2 IL-36的信号通路

当过度表达的IL-36Ra与IL-36R结合后，功能性白细胞介素-36受体复合物的形成会受到阻碍，抑制信号通路的激活，从而抑制炎症与免疫反应，该细胞因子家族在多种急性和慢性炎症反应中发挥重要的作用[17]。IL-36的激动剂都能够通过IL-36的共受体白细胞介素1受体辅助蛋白（IL-1 receptor accessory protein, IL-1RACP）与 IL-36R所组成的特异性受体二聚体相结合，所结合的复合物能够诱导胞内信号分子MyD88，MyD88与IL-36的三种亚型与特异性受体二聚体所形成的复合物在细胞内结构域结合，将白细胞介素-1R相关激酶（IL-1R-associated kinase ，IRAK）诱导至该复合物中，进而激活MAPK途径，MAPK途径的激活导致IκB降解和NF-κB激活，NF-κB和AP-1被转移至细胞核内，激活靶基因表达，而诱导促炎细胞因子发挥生物学作用[18]。此外，有研究发现[19]IL-38与IL-1Ra有41%的同源性并且与IL-36Ra有43%的同源性，故推测IL-38与IL-36R在功能上具有一定的相似性，能够抑制IL-36R的信号通路。

3 IL-36的生物功能

IL-36虽然归属于IL-1家族成员，但其生物功能却与IL-1有所不同，实验证明，在IL-36的传导机制作用下会聚集小鼠肺中白细胞[2]。Vigne等人[19]在对小白鼠的实验中发现IL-36能够诱导IL-2的产生，并且能够增加T细胞的存活率和幼稚T细胞向辅助性T细胞的分化。Foster等人[20]在的研究中还发现IL-36似乎能影响T细胞的增殖，证明了IL-36对T细胞的重要影响。T细胞是人体获得性免疫的主要效应细胞，参与了从信号识别、抗原提呈，到炎症因子的释放和其他免疫细胞的激活等多个免疫反应过程[21]，进一步证明了IL-36对免疫细胞的增殖和分化方面有着重要的影响。

随着研究的深入，越来越多的结果提示IL-36在特定的疾病中起着重要作用。Ge等人[22]经过研究证明,IL-36γ能够促进CD4+T细胞分泌IL-4、IL-1和IFN-γ，促进Th1细胞免疫反应。Carrier等人[23]的研究表明IL-36不仅可以上调Th17的表达，Th17还可能反过来上调IL-36的表达，形成正反馈循环，放大自身免疫效果，这种作用能在肺部炎症、皮肤炎症、关节炎症、慢性黏膜组织病变中表现出来。这表明了IL-36在先天免疫和适应性免疫方面之间存在显著联系，作为生物标志物具有巨大潜力。

此外，有实验研究表明IL-36R在人肺成纤维细胞和支气管上皮细胞中表达，并且IL-36的三种亚型能够上调趋化因子CXCL8和细胞因子IL-6在人肺成纤维细胞和支气管上皮细胞中的基因表达，促进CXCL8和IL-6从人肺成纤维细胞和支气管上皮细胞中释放。此外，由IL-36所介导的CXCL8和IL-6会受到p38MAPK、ERK或Akt的信号通地调节，这加速了CXCL8和IL-6在人肺成纤维细胞和支气管上皮细胞分泌。IL-36介导的人肺成纤维细胞和支气管上皮细胞中白细胞介素-6和CXCL8的产生可能参与肺部炎症，其中以细菌或病毒感染引起的肺部组织炎症较为明细[24]。在通常情况下，IL-36介导的促炎作用的激活有助于机体抵抗感染并促进愈合，而且这种能促炎作用能够被IL-36Ra的反抗炎作用所平衡。IL-36尚有许多生物学功能机制还需要进一步的探索，以期为检测疾病，临床治疗及判断疾病预后提供更多数据和理论支持。

4 IL-36在呼吸系统疾病中的相关研究

4.1 支气管哮喘

支气管哮喘以气道高炎症反应致气道阻塞、肺通换气功能障碍为基础病理特征，有较高的发病率和死亡率，严重影响患者的生活质量，随着病情的进展，患者气道越发狭窄致呼吸气流阻塞加剧，极易诱发呼吸衰竭，严重危及生命，加重了社会经济负担[25]。支气管哮喘的发生与T辅助型细胞亚群(Th1/Th2)密切相关，其中Th2细胞相关性哮喘的主要特征是嗜酸性粒细胞浸润，而非Th2细胞相关性哮喘主要是与Th1、Th17 细胞参与的炎症反应有关。IL-36就主要作用于抗原呈递细胞参与免疫应答，促使T辅助型细胞极化，其中以诱导TH1辅助细胞为主，但也参与到Th2、Th17的炎症反应过程中[26]。有研究通过对IL-36基因组序列检测发现小鼠染色体2号上与过敏原诱导的气道高反应性有关的Abhr1位点有编码IL-36γ基因功能[27]。在支气管哮喘患者当中IL-36γ在气道上皮组织中地过度表达，进一步促进了中性粒细胞地聚集及气道黏液分泌，加重了气道高反应性[28]。这说明了IL-36与在支气管哮喘的发病及发展关系密切，可能为IL-36通过调节其主要效应细胞来控制支气管哮喘的重要途径提供了证据。

赵艳景[29]研究发现支气管哮喘患者呼出气一氧化氮（FeNO）水平与IL-36水平成反比关系，血清中lL-36会随着FeNO的升高而降低。但是与健康人相对比支气管哮喘患者血清IL-36水平和FeNO程度都明显升高，说明IL-36与FeNO在支气管哮喘诊断中具有一定的临床意义。

孟亚奇等人[30]的研究发现IL-36γ在哮喘患者血清中升高，与肺功能指标FEV1/FVC、FEV1%pred呈明显反比，并且跟病情控制水平以及IL-13血清水平相关，此外，IL-13能够通过促进IL-36γ在人支气管上皮细胞的表达，上调哮喘患者体内该蛋白的表达水平，表明血清IL-36γ能够反映哮喘患者的控制状态，有助于临床上指导哮喘治疗方案，为在识别重症哮喘或哮喘控制不佳方面上提供指导依据。

在哮喘严重患者存在明显的气流受限，临床上会以机械通气辅助治疗以缓解其症状，孙姝玲等人[31]在最近的研究结果发现，无创正压通气治疗重症哮喘上存在治疗无效风险，这不仅仅加重了患者经济负担，更会耽误患者气管插管、气管切开通气时机，而血清IL-36γ的测定可以作为预测重症哮喘患者无创正压通气治疗有无治疗无效风险的指标之一，是IL-36已证明具有诊断或预测效用的情况下，为优化治疗哮喘方案提供指导依据。

4.2 慢性阻塞性肺疾病

慢性阻塞性肺疾病(COPD)的特征是炎性细胞因子浓度升高和慢性肺部炎症，常见的临床症状表现为呼吸困难、咳嗽和/或咳痰，有较高的发病率和死亡率，且病程较长，易反复发作，治愈困难等特点，在世界致死疾病中排名第四。炎症因子在COPD的发病机制中扮演着重要角色，对COPD的发生发展及预后产生巨大影响。有研究表明，COPD的发病与IL-36有关，当机体处于香烟颗粒等物质的刺激及各种病原体感染时，气道上皮细胞会促进IL-36的产生[32]。气道上皮细胞和周围肺泡巨噬细胞及肺成纤维细胞会对IL-36产生反应，进而激活NF-κB和MAPKs信号途径，促进中性粒细胞趋化因子CXCL-3、IL-8和Th17趋化因子CCL-20的表达，并将大量淋巴细胞和中性粒细胞聚集到气道中，引起气道的高反应性和粘液的分泌增加[33]。此外，Aoyagi T等人[34]实验中发现，缺乏IL-36R的小白鼠会减少因流感病毒诱导的肺损伤和死亡。感染流感病毒小白鼠肺内IL-36的表达会上调，并伴有淋巴细胞活化减少、髓样细胞积聚、肺泡上皮屏障通透性降低，还会上调肺中其他如IL-6、IL-17、CXCL1和CXCL10等促炎细胞因子和趋化因子的表达。

Li W 等人[35]研究发现，与健康人相比COPD患者痰中IL-36α和IL-36γ水平显著升高，明显高于健康对照组，且痰液IL-36α和IL-36γ水平与痰液中性粒细胞数量呈正相关，痰液中IL-36γ与痰液中淋巴细胞数量呈正相关，而IL-36β的表达两组差异无统计学意义。IL-36在COPD气道炎症反应中，主要通过诱导Th1反应参与炎症反应，同时也介导了Th2和Th17反应。Moermans C[36]等人研究发现嗜酸性粒细胞型COPD炎症患者的痰水平表现出IL-36水平降低，推测为IL-36水平与气道抗菌作用有关，IL-36的降低使他们更容易受到气道感染。

近几年来还有研究发现IL-36R也在白鼠肺主要的免疫细胞CD11c+肺泡巨噬细胞中表达，IL-36Ra能够拮抗这些炎症反应，从而抑制肺部炎症[37]。此外，令人惊讶的是，IL-36的不同亚型在生理和病理条件下表达差异有统计学意义，在感染的引起的炎症反应中具有不同的功能。综上所述，IL-36参与了COPD的气道炎症反应,且IL-36Ra能够抑制其促炎作用，这为未来诊疗COPD方面提供新方向。

4.3 肺部肿瘤

肺癌一直占据人类癌性死亡的一大部分，其早期诊断以及针对性治疗已经成为一个研究热点和临床难题。近年来探讨IL-36与肺部肿瘤关系的相关实验越来越多。肿瘤细胞在初期生长过程中会导致正常细胞损伤而刺激IL-36γ的释放，其在肺部肿瘤组织中表达增高，其中以鳞癌及腺癌类型较为明显，在癌组织中表达显著高于癌旁组织，且在早期肺鳞癌的表达大于中晚期肺鳞癌，表明IL-36γ的水平在早期诊断非小细胞肺癌中具有临床指导意义。

IL-36在抗肿瘤方面同样扮演着重要角色。CD8+T细胞具有再激活细胞毒的作用，其抗肿瘤免疫应答效应是目前抗癌治疗中备受瞩目[38]。然而在肿瘤微环境下，会出现因免疫抑制使机体中的CD8+T消耗增多而出现完全耗尽，分泌效应细胞因子的功能降低的情况，即所谓的肿瘤免疫循环。通过对荷瘤小鼠模型进行体内实验发现[39]IL-36能够改变肿瘤微环境，促进CD8+T细胞的活化和增殖，刺激效应细胞产生并分泌IFN-γ，促使NK细胞及γδT增殖，增强抗肿瘤效应，这有机会成为恢复抗肿瘤免疫抑制的新的方法。CD8+T细胞可分化成具有不同生理功能的亚群，有研究发现对CD8+T细胞的亚群之一Tc9细胞分化有重要影响，IL-36不仅能够刺激其分化增殖，还能上调IL-9、IL-10等炎症因子的表达，通过对荷瘤小鼠的实验发现经IL-36γ和IL-36β刺激促分化的Tc9均较传统经TGF-β与IL-4促分化的Tc9的肿瘤过继治疗效果更好，能在体内保持更高的浓度，更有效的抑制小鼠肿瘤细胞生长,延长其的寿命。证明了IL-36诱导的Tc9细胞具有更优秀的性能，进一步阐释了IL-36介导的CD8+T抗肿瘤效应的相关机制，同时为肿瘤过继性免疫治疗提供了新的理论依据[40-41]。此外，小鼠CD8+T细胞、γδ T细胞与NK细胞均能表达IL-36R，IL-36γ的抗肿瘤效应与IL-36R的完整性密切相关，以上预示IL-36Y有潜力在临床上作为肿瘤疫苗佐剂，以加强机体的抗肿瘤免疫效应，具有重要的临床价值，并可能为开发新的治疗策略提供线索[42]。

随着现医疗技术的不断发展，临床上对肺癌精确治疗的要求越来越显著，分子靶向药物与免疫治疗成为提高不可手术切除的中晚期肺癌患者生存期及生活质量的重要手段。免疫检查点抑制剂(ICIs)是今年来新发展的免疫抑制抗肿瘤治疗中的一种，该类药物通增强T细胞的免疫应答来消除肿瘤细胞，ICIs已被批准用于治疗包括非小细胞肺癌在内的多种恶性肿瘤疾病[43]。基于溶瘤病毒(Oncolytic virus，OV)治疗是一种通过免疫原性细胞死亡的形式诱导被感染的癌细胞和肿瘤相关细胞发挥溶瘤作用的肿瘤免疫疗法[44]。然而通常的免疫治疗方法会受肿瘤的免疫抑制性所制约，不能发挥其原本的治疗效果[45]。在次研究基础上Yang M[46]等人发现IL-36γ与OV存在协同作用，并利用IL-36与OV之间的协同作用构建了IL-36γ-OVs，IL-36γ-OVs能够增加独特肿瘤抗原CD4+和CD8+的数量，调节肿瘤微环境，降低肿瘤的免疫抑制性进而提高免疫治疗肿瘤效果。IL-36在介导肿瘤免疫应答中的作用还有许多未知作用值得我们进一步发掘。

4.4 肺结核

肺结核是因感染结核分枝杆菌所引发的肺部传染性疾病，一般通过飞沫传播，严重危害人体健康，我国是世界上高肺结核发病率的国家之一[47]。Ahsan等人[48]实验发现机体在感染结核分枝杆菌后会诱导产生IL-36γ，触发TolI样受体并且激活MyD88途径，进而上调IL-36γ在肺组织中的表达。并且在内源性IL-18与IL-1的刺激下，会促进IL-36γ的分泌，IL-36γ受体依赖型结核分枝杆菌的生长受到抑制，这为研发医治肺结核药物提供了新思路。

5 小结与展望

众多研究表明了IL-36与人体细胞免疫及炎症机制密切相关，主要是通过激活MAPK和NF-κB等信号通路，诱导人肺成纤维细胞、支气管上皮细胞等相关靶细胞分泌促炎因子和趋化因子，进而发挥其在肺部炎症反应及肿瘤免疫应答反应中的生物学作用。此外，IL-36不仅对呼吸系统疾病有着重要意义，还涉及皮肤、肠道等器官疾病的发生发展。IL-36不仅仅是一种炎症标记物，还是一种病原传感器，其通过致病性损伤释放和激活，在肺部炎症及肿瘤靶向治疗方面有着巨大的潜力，但是IL-36在肺部疾病中的作用机制研究还不够深入，IL-36在呼吸系统疾病方面还有许多未知领域等待探索，希望后续随着对IL-36不断深入研究,进一步阐明IL-36在人体的作用机制，以期未来IL-36在肺部相关疾病的评估及治疗上提供新的见解。