IL-2在系统性红斑狼疮中的作用研究进展①

曾 君 翟志芳 （陆军军医大学第一附属医院皮肤科，重庆 400038）

系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）是一种累及皮肤、肾脏、关节等多器官系统的慢性自身免疫性疾病，发病机制尚未完全阐明。目前已知SLE 的主要发病机制为免疫稳态的破坏、自身免疫复合物形成、凋亡细胞清除受损及细胞因子调节紊乱等，遗传及环境因素均参与其中。新近研究认为SLE 患者及狼疮小鼠中出现白细胞介素2（inter⁃leukin-2，IL-2）产生缺陷，调节性T 细胞（regulatory T cells，Treg）减少，外周免疫耐受破坏，辅助性T细胞17（T helper 17 cells，Th17）活化增殖，诱导组织炎症和免疫反应，在SLE的发病过程中发挥重要作用［1］。

1 IL-2及其信号传导通路

1.1 IL-2 的结构和功能 IL-2 由MORGAN 等［2］于1976 年首先发现，并于1979 年正式命名，是最早描述的细胞因子之一。人IL-2由位于4号染色体4q27位点的基因编码，是一种分子量为15.5～16.0 kD 的糖基化蛋白，含有153个氨基酸残基，晶体学分析呈4 个α-螺旋束自上而下紧密排列［3］。研究显示，T 淋巴细胞表面CD4/CD8 与T 细胞受体（T cell receptor,TCR）形成复合物与抗原递呈细胞（antigen presenting cells,APC）表面的MHCⅡ/MHCⅠ分子相互作用，诱导APC 表面B7 蛋白与T 细胞共刺激分子CD28 结合，激活T细胞产生IL-2及IL-2R，免疫反应终止时，细胞毒T 淋巴细胞相关抗原4（cytotoxic T lympho⁃cyte associated antigen 4,CTLA-4）取代CD28，通过减少IL-2R 表达而下调T 细胞功能［4-5］。未活化状态下，IL-2 主要由CD4+T 细胞分泌，活化状态下CD4+T细胞和CD8+T 细胞均可大量分泌IL-2，前者分泌作用相较后者更强，B 细胞、小肠Ⅱ型和Ⅲ型固有淋巴细胞、NK 细胞、单核-巨噬细胞、树突状细胞等可分泌少量IL-2。IL-2 表达受多种转录因子调控，如活化T 细胞核因子（NFAT）、激活蛋白1（AP-1）、核因子-κB（NF-κB）、八聚体转录因子（OCT1）、高迁移率族蛋白A1（HMGA1）和叉头盒蛋白P3（FOXP3）等［6］。IL-2 具有双向调节免疫的能力，能够促进Treg 细胞增殖、增强NK、LAK 等的溶细胞活性，调节Th1 和Th2 分化，抑制Th17 和滤泡辅助性T 细胞（follicular helper T cell，TFH）活性，从而抑制免疫炎症反应［7］。

1.2 IL-2 的信号传导通路 IL-2 在体内主要通过结合效应细胞膜上的IL-2R 转导下游级联反应信号，调节淋巴细胞亚群数量和功能。IL-2R 在不同类型细胞膜上分别表达高、中、低亲和力的构象差异。高亲和力IL-2R 是由α 链（CD25）、β 链（CD122）和γ 链（CD132）组成的三聚体，主要在CD4+Treg 高表达；中亲和力IL-2R 由β 链和γ 链组成二聚体，在CD8+T 细胞和NK 细胞持续表达，在幼稚CD4+T 细胞弱表达［8］。亦有研究报道树突状细胞可仅表达IL-2Rα 链，与IL-2 亲和力低，两者结合并不会产生细胞内信号转导，但被认为可以反向递呈IL-2 与IL-2R二聚体结合［9］。

IL-2 和IL-2R 结合后，主要通过3 种信号通路向下游传递信息，调节免疫细胞的活化、增殖、凋亡以及介导免疫反应：①JAK-STAT通路。IL-2与IL-2Rβγ相结合，迅速激活与β 链和γ 链各自相连的JAK1 和JAK3，使STAT5a/b磷酸化并形成二聚体，暴露核定位信号，由胞质进入胞核调控转录［10］；②PI3K-AKTmTOR 通路。IL-2 与IL-2R 结合激活PI3K，催化PIP2 成为PIP3，后者结合PDK1 和AKT，促使PDK1磷酸化AKT，活化的AKT 可通过调节下游的mTOR和p70s6K 调节细胞由G1 期进入S 期，调控其生长发育。该通路存在脂磷酸酶PTEN 将PIP3 还原为PIP2，蛋白磷酸酶PHLPP使Akt脱磷酸化，两者可负性调控PI3K 通路活性［11］；③RAS-MAPK-ERK 通路。IL-2 与IL-2R 触发RAS 结合并活化GTP，后者激活丝氨酸/苏氨酸激酶（RAF-1），磷酸化MAPK 和调节ERK 活性，在肿瘤细胞增殖、分化和存活方面发挥重要作用［12］。研究发现IL-2Rα 链在免疫炎症激活时可脱落成为可溶性IL-2 受体（sIL-2R），可作为SLE 等自身免疫性疾病活动度检测的生物学标志物。sIL-2R由于其低亲和力可以结合IL-2降低其生物利用度，亦可介导IL-2 与IL-2R 二聚体结合，促使JAK1/JAK3 磷酸化，活化MAPK 与PI3K 激酶通路，诱导STAT5调控基因转录［13］。

2 IL-2对SLE效应细胞的调控

SLE 中存在T 细胞和B 细胞亚群的分布紊乱及活化异常，IL-2与其受体结合，通过不同信号转导通路参与SLE 发病调控。COMTE 等［14］研究证实SLE患者CD4+T 细胞产生IL-2 水平较健康对照明显降低，这种缺陷在幼稚CD4+T细胞中更为显著；同时外源性IL-2 刺激SLE CD4+T 细胞，STAT5 通路磷酸化和促Treg 增殖程度明显低于健康对照组，表明SLE患者不仅有IL-2 产生缺陷，同时存在机体对IL-2 信号反应受损。

2.1 IL-2与Treg/Th17 最近研究显示Th17有强大的促炎功能，Treg 在维持外周免疫中发挥重要作用［15］。IL-2及IL-2R缺陷引起外周Treg/Th17数量与功能失衡，诱发致命的免疫病理过程也提示IL-2 缺乏破坏Treg/Th17稳态是SLE发病的主要机制。

Treg是一类来源于胸腺分化（tTreg）和外周诱导（pTreg）的T 细胞亚群，通过分泌TGF-β、IL-10 和IL-35 等细胞因子负性调控效应T 细胞（Teff），减少促炎因子产生，维持免疫平衡［16］。CD4+CD25+FOXP3+Treg 细胞自身不分泌IL-2，通过高表达的CD25（IL-2Rα 链）与IL-2 相结合，虽不产生信号传导，但可诱导与IL-2Rβγ 结合呈三聚体，对低浓度IL-2 保持高反应性，促进STAT5 与FOXP3 基因位点结合并上调后者表达［17］。FOXP3 是调节Treg 细胞分化的关键转录因子，亦是Treg 细胞的分子标志，可以负向调节TCR 介导的CD4+T 细胞活化，减少炎症因子产生［18］。同时IL-2 信号激活PI3K-AKTmTOR通路，诱导葡萄糖转运体GLUT1表达，以促进Treg 细胞中糖代谢，维持Treg 细胞谱系的稳定及免疫抑制功能［11］。有研究发现，胸腺能够持续向外周释放自身反应性T 细胞，这个过程可以被胸腺天然Treg（nTreg）所阻断，IL-2对nTreg活性维持具有极重要的影响，并可降低SLE 免疫反应中幼稚CD4+T 细胞向pTreg 分化，后者相较nTreg 稳定性差，在炎症环境中容易丧失表达FOXP3 的能力，合成促炎因子IFN-γ和IL-17，加重炎症反应［19］。

Th17 分泌IL-17、IL-21、IL-22 等炎症因子，在SLE 中诱导血管炎症、肾脏损害和B 细胞活化等。狼疮动物模型及SLE 患者外周血中Th17 和IL-17 明显升高，与疾病活动度呈正相关［20］。研究显示Th17分化需要TGF-β、IL-6 和IL-23 相互协同，通过STAT3通路诱导RORγt表达，后者是Th17分化必需转录因子［21］。有学者认为IL-2可能通过4种机制抑制Th17 分化［22-24］：①依赖STAT5 抑制RORγt 的表达；②抑制IL-6R 编码基因减少IL-6R 生成进而影响IL-6 信号转导；③依赖STAT5 与STAT3 相互竞争抑制转录；④IL-2 增强T-bet 与RUNX1 基因结合，拮抗RORγt与RUNX1结合最终抑制Th17产生。

2.2 IL-2 与Th1/Th2 Th1 与Th2 失平衡是SLE 发病的重要环节。Th1 分泌IL-2、TNF-α 及IFN-γ 诱导巨噬细胞和NK 的活化，参与细胞免疫，与SLE 病情活动初期和加重相关［25］；研究显示T-bet是CD4+T细胞向Th1分化的关键转录因子，IL-2通过诱导IFN-γ和IL-12Rβ 上调T-bet 的表达促进Th1 发育，亦可通过Bcl-6 介导抑制TFH 分化［6］。Th2 分泌IL-4、IL-6、IL-10，刺激B 细胞高度活化，产生大量自身抗体参与体液免疫。IL-2 可诱导STAT5 介导的IL-4Rα 链表达，促进Th2 分化［26］。SLE 患者IL-2 明显减少，导致Th1/Th2 失衡，引起细胞因子调节紊乱，启动并促进免疫炎症进展。

2.3 IL-2 与TFH/B 细胞 TFH 通过表达CXCR5 并与其配体结合，引导自身进入B淋巴细胞滤泡，促进生发中心形成，并分泌IL-21、IL-4 和CD40 配体等诱导B 细胞活化为自身反应性浆细胞，分泌大量自身抗体是SLE 患者发病机制的主要驱动因素之一［27］。研究表明，抑制TFH 活性可阻止狼疮易感小鼠自身反应性抗体产生，影响疾病进展［22］。激活转录因子Bcl-6与抑制转录因子Blimp-1的表达平衡对TFH 活性的极为重要，高水平IL-2 诱导Blimp-1 高表达，引起Bcl-6/Blimp-1 表达失衡，进而影响TFH 发育。同时IL-2 可通过促进依赖STAT5 的转录抑制因子向Bcl-6基因位点的募集，抑制TFH细胞分化的主要调节因子Bcl-6的表达，从而抑制TFH分化［28］。

2.4 IL-2与CD8+T细胞/NK 细胞 感染是SLE患者主要的死亡因素之一，IL-2 能够诱导NK 细胞成熟、激活和扩增以及CD8+T 细胞向记忆和效应cTL 的分化，分泌IFN-γ、TNF-α、穿孔素和颗粒酶等靶向作用于病原体，产生细胞毒作用，在抑制炎症发展中发挥重要作用。

研究认为通过IL-2 介导持续表达cMYC 可上调细胞周期蛋白和抗凋亡分子Bcl-2，下调p21，促进效应cTL 增殖［29］。IL-2 联合IL-12 对转录因子T-bet 和Blimp-1 的表达非常重要，后两者协同驱动效应cTL的终末分化。IL-2 可通过激活Akt 改变CD8+T 细胞相关运载蛋白的表达，如CD62L、CCR7 和S1P1，促进其向感染和炎症的外周迁移。此外IL-2 还通过激活MAPK 信号调节CD8+T 细胞活化、细胞周期和凋亡［30］。NK 细胞是主要起源于骨髓的一类淋巴细胞，部分来源于淋巴结、脾脏和扁桃体，是人体天然免疫的重要防线。IL-2促进NK细胞增殖，促进穿孔素和颗粒酶B 的产生。研究显示IL-2 缺陷小鼠NK细胞的细胞毒性和IFN-γ的产生受损，体外NK 细胞培养需要外源性IL-2 激活，全身应用IL-2 可以促进NK体内增殖并增强其细胞毒性均显示IL-2调控NK的重要性。转录因子ETS-1 在NK 细胞发育的幼稚至成熟阶段均连续表达，在NK 细胞分化中起核心作用。IL-2 协同IL-15 依赖MEK1/ERK1 通路激活ETS-1的表达介导NK细胞的增殖［31］。

3 IL-2缺陷在SLE发病中的作用

研究证实，IL-2 缺陷及相关Treg 数量减少在SLE 发病中具有重要作用［1］。Treg 与Teff 的数量失衡对Th17 和TFH 抑制减弱，破坏免疫平衡，引起并加重免疫炎症反应，在SLE 发病中起始动和关键作用。目前SLE 中IL-2 产生缺陷的机制尚不明确，既往研究主要涉及表观遗传学改变对IL-2 产生的调控。

3.1 非编码RNA负性调节IL-2 miRNA和circRNA是两类特殊的非编码RNA，能够调节靶基因的表达水平，参与疾病的发生发展。研究报道SLE 患者外周血T 细胞miR-31 表达下调，其靶向RhoA 基因过表达，后者以NFAT 依赖的方式抑制T 细胞中IL-2启动子活性，降低IL-2 的产生［32］。在狼疮小鼠模型与SLE 患者中，miR-200a-3p 显著下调，并可上调E盒结合锌指蛋白1/2（ZEB1/2）和羧基末端结合蛋白2（CTBP2）复合物与IL-2 负性调控元件（NRE-A）的结合，抑制IL-2 转录。LI 等［33］研究使用circRNA 微阵列筛选SLE 患者与健康对照之间T 细胞中circRNA的表达差异，通过定量PCR 验证hsa-circ-0045272基因下调，然后构建具有hsa-circ-0045272 敲除功能的Jurkat细胞，IL-2分泌明显增加，推测SLE患者circRNA-0045272表达下调，能够负性调节IL-2分泌。

3.2 PP2A 及CREB/CREM 下调IL-2表达 丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶2A（PP2A）在SLE 患者和狼疮小鼠模型中高水平表达，与SLE 病情活动明显相关。SHARABI 等［34］研究发现T 细胞中高水平的PP2A 引起IL-2 明显降低，沉默PP2A 基因可以恢复IL-2 水平。PP2Ac 使转录因子Elf-1 磷酸化，限制Elf-1 与CD3ζ 和FcRγ 启动子的结合，从而介导CD3/TCR 的异常信号传导，引起IL-2 的产生减少。此外PP2A驱动的转录因子特异性蛋白1（SP-1）在Ser59 位去磷酸化并与cAMP 效应元件调节蛋白α（CREM-α）紧密结合，引起IL-2表达减少，IL-17水平升高［35］。

CREM 与cAMP 效应元件结合蛋白（CREB）的平衡维持在SLE 发病中发挥重要作用。CREM 与IL-2 转录激活因子AP-1 主要成分Fos 的启动子结合，抑制其转录，进而抑制IL-2 产生［36］。研究显示正常人群T细胞CD3-TCR 复合物可结合zeta链相关蛋白70（ZAP70）产生下游信号级联反应，在SLE 患者中，T细胞表面CD3ζ链被Fc Rγ取代，后者募集结合力更强的酪氨酸激酶（Syk），联合TCR 共同介导钙离子内流显著增强，诱导转录因子NFAT 去磷酸化和钙调蛋白激酶4（CaMK-4）活性增强，同时CREB 在高水平的PP2A 介导下去磷酸化，CREM 在CaMK-4 介导下磷酸化增强，导致CREB/CREM 平衡失调，最终抑制IL-2 产生［37］。此外有报道富含丝氨酸/精氨酸的剪接因子1（SRSF-1）的表达增加与IL-2的转录抑制有关［12］。

3.3 SLAMF3 对IL-2 的调节作用 信号转导淋巴细胞激活分子家族（SLAMF）是一类Ⅰ型跨膜糖蛋白受体，表达于T、B 淋巴细胞和NK 等细胞表面，作为共刺激因子参与T 细胞增殖活化。研究显示SLAMF成员SLAMF3（CD229/Ly9）编码基因位于1号染色体1q23 位点，该区域与SLE 的易感性增加有关［14］。SLAMF3 缺陷的狼疮小鼠模型显示T 细胞增殖明显下降，IL-2 生成受损，自身反应性抗体增多。体外试验表明SLAMF3共刺激并不明显增加IL-2产生，而是通过上调IL-2R 水平激活IL2-IL2R/STAT5通路，增加幼稚CD4+T 细胞对IL-2 的反应来诱导激活Treg的分化。

4 IL-2与SLE治疗

T 细胞各亚群细胞膜上IL-2R 表达量及其受体亲和力存在一定差异，Treg对IL-2最为敏感，因此针对SLE患者IL-2缺陷使用外源性小剂量IL-2治疗成为可能。由于IL-2 具有双向调节的特点，因此，保持安全性的前提下如何用最低剂量恢复Treg/IL-2的稳态，同时不刺激Teff、NK、cTc 等过度活化，诱导疾病缓解成为治疗疾病关键。BUC［18］发现使用IL-2连续治疗5 d，剂量为100万U，每d 1次，每两周重复1 次后，外周血中nTreg 细胞数量增加到原来的两倍。HE 等［38］研究表明重组IL-2 治疗12 周以上，Tregs 数量和功能均增加，TFH 细胞数量下降，90%患者SLEDAI评分下降4分以上。HORWITZ 等［39］发现荷载IL-2和TGF-β 的T 细胞靶向纳米粒可以在体内同时扩增CD4+和CD8+Treg，抑制SLE 的免疫反应，可能是一种潜在的新疗法。FERREIR 等［40］认为程序性死亡受体1（PD-1）在Treg 上表达是低剂量IL-2 治疗有效的反应，并且是维持Treg 调节稳态所必需。ZHAO 等［1］研究证实雷帕霉素与mTORC1 结合，阻断PI3K-AKT-mTOR 信号转导通路，抑制Th17细胞分化，增强FOXP3 的转录活性，促进Treg 分化成熟，因此小剂量IL-2联合PD-1激动剂或者雷帕霉素均为SLE，尤其是难治性SLE 治疗新选择。研究均显示了良好的安全性和疗效，但仍存在药物半衰期短、患者耐受性较差等缺点。目前国内外各项2 期、3 期临床试验正在进行中，为SLE 患者改善病情，提高生活质量带来新的希望。

此外，小剂量IL-2 治疗还应用于除SLE 以外的多种自身免疫性疾病如1型糖尿病、丙型肝炎相关性血管炎、移植物抗宿主病、斑秃、类风湿关节炎等［41-43］。旨在提升Treg数量和功能，恢复Treg/Teff平衡，维持免疫耐受，均取得较好疗效且未见明显副作用。

5 结语

SLE 发病机制复杂，T 细胞、B 细胞、NK 细胞等多种免疫细胞分泌多种细胞因子组成信号通路网络相互作用，均参与了SLE的发病过程，其相互作用的每个节点都是潜在的致病关键点，同时也是潜在的治疗靶点。IL-2 作为T 细胞活化始动因子和稳态维持的角色在SLE 发病中的作用倍受关注，同时小剂量重组IL-2治疗SLE的良好疗效和安全性也为临床医师治疗SLE提供了新的选择。