IL-33对炎症性肠病患者炎性反应的免疫调控 作用研究进展

王 茹 肖 晓 周广玺 王一波

IL-1家族作为天然免疫的炎性介质，可修复受损的肠黏膜屏障及介导对入侵病原体的局部免疫反应，在黏膜防御方面发挥着重要作用。IL-33是IL-1家族成员，可通过其生长刺激表达基因2蛋白（ST2）受体转导信号，已被确定为多种炎性疾病（如哮喘、心血管疾病、肝脏疾病和过敏性疾病等）的介质。近年来IL-33在IBD中的作用也逐渐被发现，本文就IL-33在IBD患者的肠黏膜炎性反应中的免疫调控作用作一综述。

1 IL-33概述

IL-33主要表达于皮肤、肠、肺等屏障组织中的血管内皮细胞、上皮细胞、成纤维细胞、巨噬细胞和树突状细胞等，而在淋巴组织、脾、肾、心脏中呈低表达。IL-33通过ST2/IL-33信号通路发挥作用。GATA3可影响ST2的表达，ST2是IL-33的受体。IL-33可作用于Th2细胞、固有淋巴细胞（ILC）、胸腺来源的Treg细胞的ST2，进而激活MyD88/NF-κB信号通路以增强Th2细胞、ILC、Treg细胞的功能[1]。肠道细胞受到急性刺激后，IL-33可激活GATA3的丝氨酸磷酸化，同时诱导GATA3招募到Foxp3启动子中，进而启动转录而发挥作用。此外，在IL-33的刺激下，RNA聚合酶Ⅱ（Pol Ⅱ）也被招募到Foxp3启动子中，进而启动转录。ST2/IL-33信号通路的启动及平衡可直接或间接地调节多种炎性疾病，IL-33在不同的炎性反应中可起着不同的作用，近年来的研究表明，IL-33在IBD患者的发病过程中可以抑制肠黏膜的炎性反应[2]。

2 IL-33在IBD中的作用

目前IL-33在IBD中的作用尚未明确。既往研究表明，IBD患者的血清IL-33水平升高，可促进肠道炎性反应[3]。然而，IL-33在结肠炎模型中发挥抗炎作用的观点逐渐被研究证实。有研究发现，IL-33可促进Th2细胞和Treg细胞的反应，以Foxp3依赖的方式改善TNBS诱导的小鼠结肠炎[3]。另有研究发现IL-33可通过转化生长因子-β（TGF-β）增强Foxp3+Treg细胞在肠道中的扩增，进而抑制肠道炎性反应[4]。IL-33也可通过T细胞分化效应影响炎性反应相关性巨噬细胞的活化[5-7]。此外，IL-33还能调节肠道的物理屏障及生物屏障（如肠黏膜表面的黏液层、肠上皮细胞和紧密连接、肠道微生物等）的免疫炎性反应[8]。IL-33在IBD患者肠黏膜炎性反应发生机制中的作用存在争议，以下从T细胞、巨噬细胞、杯状细胞和肠道微生物方面对IL-33在IBD中的作用进行阐述。

2.1 IL-33与T细胞

可溶性ST2可以作为受体降低IL-33的生物利用率，其在活动期IBD患者中的水平升高[7,9]。研究表明机体发生炎性反应时，Treg细胞中的IL-33信号有助于维持Foxp3的表达，使Treg细胞能够在炎性反应环境中发挥免疫抑制和维持免疫稳态的作用，并可抑制肠道效应T细胞的反应。结肠Treg细胞可选择性表达ST2，在肠黏膜损伤后促进IL-33的释放，并且通过IL-33/ST2信号通路发挥作用。有研究发现，IL-33可诱导耐受性肥大细胞和M2型巨噬细胞促进Treg细胞的应答从而发挥抗炎作用，其还可调节Th细胞的分化，促进Th2细胞的生成，Th2细胞因子具有抗炎作用[10]。然而，该结论存在争议，有研究结果显示IL-33对IBD的作用不依赖于Treg细胞[8]。值得一提的是，近年来有研究发现，IL-23可通过抑制Treg细胞对IL-33的促进释放作用从而限制这一调节机制，这表明IL-23与IL-33之间的平衡可能是肠道免疫反应结果的一个重要决定因素[11]，这可能成为一个新的研究热点。IL-33可直接或间接作用于Th2细胞、Treg细胞从而抑制IBD患者的炎性反应，IL-23对IL-33的影响可能也影响着IBD患者的炎性反应。

2.2 IL-33与巨噬细胞

巨噬细胞是调控宿主先天免疫和适应性免疫应答的关键性细胞，其可吞噬致病性微生物和组织碎片，并向T细胞、B细胞递呈抗原。巨噬细胞通常分为经典活化巨噬细胞（M1型）和交替活化巨噬细胞（M2型）两大类。M2型巨噬细胞被认为可产生低水平的促炎细胞因子，并在炎性反应缓解和组织修复中发挥着重要作用。既往研究发现M2型巨噬细胞的活化与Th2细胞相关因子（IL-4和IL-13）有关[12]。有研究应用TNBS诱导小鼠结肠炎模型，发现经IL-33处理的小鼠血清IL-4、IL-5、IL-13表达水平升高，进一步证实了IL-33在TNBS诱导的结肠炎发展中起着保护作用[13]。另有研究证实，在IL-13或IL-4存在的条件下，IL-33可调节巨噬细胞的表型分化并恢复其功能，促使巨噬细胞分化为M2型，使M2型巨噬细胞增多，从而促进肠黏膜炎性损伤愈合，改善IBD症状，这一调控机制与机体内Th1、Th2细胞的移位及炎性反应中Treg细胞的免疫抑制作用的增强无关[8]，但该观点与既往的研究结论不相符[11,14-15]。 此外，有研究利用TNBS诱导模型证实IL-33对巨噬细胞的作用不依赖于MyD88信号通路[8]， 这与既往的研究也不相符[1]。综上所述，IL-33可通过促进巨噬细胞分化为M2型而在IBD中发挥抗炎作用，但促进分化的具体机制尚不明确。

2.3 IL-33与杯状细胞

杯状细胞对肠道黏液层的保护对于预防炎性反应和控制感染具有重要意义。杯状细胞的消耗是IBD的病理诊断标准之一，可反映肠道炎性反应。Math1基因缺陷及Wnt相关信号通路的破坏可导致机体不能产生成熟的杯状细胞，进而影响黏蛋白的产生，导致肠黏膜屏障破坏和释放炎性细胞因子，从而引发慢性肠道炎性反应[16]。杯状细胞可分泌黏蛋白MUC2形成肠道黏液层。有研究表明，IL-33可诱导T细胞和ILC产生IL-13，IL-13可诱导肠道杯状细胞的分化[17]。IL-33还可增强IL-13信号通路的表达，从而间接诱导杯状细胞的分化，但具体机制尚不明确[18-19]。另有研究显示，IL-33可增加潘氏细胞的数量并升高其标志物溶菌酶1的表达，进而促进杯状细胞增殖[20-22]。有研究发现，敲除小鼠的IL-33基因可抑制杯状细胞增殖，同时使其MUC2 mRNA表达水平显著降低，反向证实了IL-33可促进杯状细胞增殖，进而维持肠黏膜屏障稳态[23]。已有研究证实IL-33对杯状细胞的调节也受到巨噬细胞的调节[8]。为了更好地研究IL-33依赖的信号转导在机体肠上皮细胞中的作用，有研究建立了在肠上皮细胞内过表达IL-33的小鼠模型（IL-33Vcre），结果显示小鼠肠道中有明显的杯状细胞增殖[22]。Notch信号通路可抑制杯状细胞的增殖，其关键转录因子Hes1可抑制肠道干细胞向杯状细胞分化[24]。研究显示IL-33VCre小鼠的Hes1表达水平显著降低，进一步证实了IL-33可促进杯状细胞增殖[22]。综上所述，IL-33可作用于IL-13、潘氏细胞、Notch信号通路诱导杯状细胞分化增殖，进一步促进IBD机体肠黏膜的愈合。

2.4 IL-33与肠道微生物

肠上皮细胞与含有数十万亿微生物的外界环境直接接触，其与微生物群共存，形成了物理屏障、化学屏障，并具有独特的调控机制，从而维持对微生物群的耐受性及免疫与防御之间的平衡。IL-33表达于血管内皮细胞及胃、脊髓、脑、皮肤等多种屏障组织的上皮细胞。有研究显示，IL-33可促进B细胞产生IgA，从而维持肠道微生物稳态[25]。胰岛衍生蛋白（REG）是近年来被发现的IL-33维持肠道微生物稳态的媒介，REG家族是肠上皮细胞和潘氏细胞为保护肠黏膜屏障而分泌的抗菌肽（AMP）家族成员，REG3γ是在小鼠和人类小肠中表达较广泛的AMP[26-27]。肠上皮细胞因损伤和炎性反应刺激而产生的IL-33可促进肠上皮细胞表达REG3γ，并可调节宿主的肠道菌群，这是一种维持肠道微生物稳态的调节机制，即肠上皮细胞可产生IL-33以保护肠黏膜免受肠道微生物群的入侵[28]。在肠上皮细胞中，IL-33通过信号转导与转录激活因子3（STAT3）、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和MEK/ERK信号通路介导对REG3γ表达的诱导，不依赖于直接调节AMP的NF-κB的激活，并且mTOR和MEK作为STAT3的上游调节剂，参与了肠上皮细胞中IL-33对REG3γ表达的诱导[28-30]。综上所述，IL-33可通过STAT3、mTOR、MEK/ERK信号通路诱导REG3γ表达来维持肠道微生物稳态，延缓IBD的进展。

3 小结与展望

IL-33是一种兼具促炎和抗炎作用的细胞因子，其作用取决于不同的IL-33水平或疾病阶段[31]。近年来研究显示，IL-33是IBD机体黏膜愈合和修复的重要介质，其在炎性反应中的作用可能依赖于IL-33与免疫反应的严重程度或类型之间的平衡。目前研究表明，IL-33通过影响效应T细胞和Treg细胞分化、巨噬细胞诱导活化、杯状细胞的黏膜屏障功能及调节肠道微生物稳态等方面，调控IBD机体的免疫炎性反应。今后的研究可聚焦于IL-33促炎和抑炎作用转化的时机、IL-33可能作用的新型细胞亚群及其作用机制等方面，以期为IBD的临床治疗提供新的有效方案。