HIV、TB 及HIV/TB 双重感染中IL-10 的作用研究

李黎，李邦跃，2，任杰，杨帆

（1.喀什地区第一人民医院呼吸与危重症医学科，新疆 喀什 844000；2.新疆医科大学第三临床医学院，新疆 乌鲁木齐 830000）

人类免疫缺陷病毒（the human immunodeficiency virus，HIV）是一种RNA 逆转录病毒，它感染免疫细胞，利用宿主细胞的转录和翻译机制进行增殖，同时破坏人类宿主的健康，是导致获得性免疫缺陷综合征（acquired immune deficiency syndrome，AIDS）的主要原因[1]。结核病（tuberculosis，TB）是一种古老的慢性传染病，曾在全世界范围内广泛流行，随着有效抗结核药物的运用，结核病在全球的流行趋势得到了一定范围的控制，但TB 仍然是一个巨大的公共卫生挑战[2]。TB 是人类免疫缺陷病毒（HIV）/艾滋病（AIDS）患者最常见的机会性感染和死亡的主要原因之一，结核分枝杆菌可以在艾滋病患者体内增殖，并破坏呼吸系统和其他器官，且结核病与艾滋病双重感染（TB and HIV co-infection，TB/HIV）患者的死亡风险显著高于TB 或HIV 患者，因此，HIV-TB感染被称为“致命的人类共患病”[3]。WHO 数据显示，HIV/TB 共感患者的死亡风险增加3倍，治疗难度增加7 倍。这两种病原体之间的相互作用是造成这种高死亡率的主要原因。HIV/TB 双重感染的发病机制复杂，HIV 感染导致CD4+T 细胞计数逐渐减少，这增加了从结核病感染发展为活动性疾病的风险[4]。结核病还可能加剧HIV 的感染与进展。活动性结核病与血液和脑脊液中HIV 病毒载量增加有关[5]。这可能是由于T 细胞大量激活的肉芽肿性炎症部位的病毒复制增加，以及通过抗TB 宿主免疫反应产生的促炎细胞因子上调HIV 转录所致。因此炎症因子在HIV/TB 双重感染的发生发展过程中起重要作用。白细胞介素10（interleukin-10，IL-10）是一种重要的多效性细胞因子，在多种疾病如肠道炎症、慢性感染、肿瘤监视等疾病的发生与发展过程中发挥着重要的炎症调节作用[6]。在HIV/TB 双重感染的发生与发展过程中，IL-10 是重要的免疫调节因子。了解HIV/TB 双重感染的机制IL-10 的作用对进一步阐明HIV/TB 双重感染的发病机制以及防治具有十分重要的理论和应用价值。现对HIV、TB 及HIV/TB 双重感染中IL-10 的作用综述如下。

1 IL-10 的生物学活性

1.1 IL-10 的结构特点 IL-10 可由所有T 细胞亚群产生。人类IL-10 基因位于1 号染色体上，共含有5.1 kb 的碱基序列，其中包含5 个外显子。IL-10 是由178 个氨基酸组成的蛋白质，当细胞分泌IL-10前体时，会通过切掉18 个氨基酸的信号肽而将其变成成熟的IL-10 蛋白分子。IL-10 通过异二聚体受体传递信号从而实现其生物学活性[7]。其受体（IL-10 receptor，IL-10R）由两个亚基组成：主要在白细胞中表达的高亲和力的IL-10Rα，以及普遍表达的IL-10Rβ[8]。IL-10 与IL-10Rα 的结合导致其与IL-10Rβ 亚单位的寡聚，这进而使与IL-10Rα 亚单位相关的Janus 激酶1（Janus kinase 1，JAK1）和与IL-10Rβ 亚单位相关的酪氨酸激酶2（tyrosine kinase 2，TYK2）的磷酸化，然后进一步磷酸化招募转录激活因子3（signal transducter and activator of transcription3，STAT3）所需的两个功能性酪氨酸残基，通过磷酸化激活STAT3 移位到细胞核，启动基因转录，发挥免疫调节及抗炎功能[9]。

1.2 IL-10 的生物学作用 IL-10 的生物学作用表现在经典作用和非经典作用两方面。经典作用又可分为两个方面，一是免疫抑制作用：IL-10 既调节局部细胞因子微环境，又限制抗原提呈，从而阻止T 细胞反应的有效发展。IL-10 主要是通过对细胞因子和趋化因子以及表面主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）Ⅱ类分子、共刺激分子和粘附分子的转录抑制，从而抑制巨噬细胞和原提呈细胞（antigen presenting cell，APC）在免疫反应中的能力[10]。其次巨噬细胞中，IL-10 主要抑制NF-κB 靶基因，而在树突状细胞和肥大细胞中，可间接干扰免疫活性因子，而在中性粒细胞中，IL-10似乎既诱导了免疫活性因子的干扰，又诱导了间接的NF-κB 抑制[11]。此外，IL-10 还限制了基本的杀菌机制，即诱导型一氧化氮合酶和一氧化氮的产生。二是免疫刺激作用：IL-10 促进CD8+T 细胞增殖、细胞毒活性和干扰素-γ 的产生，也可促进Foxp3 调节性T 细胞的产生与激活[12]。IL-10 对肥大细胞和B细胞的刺激活性也得到了证明[13]。

IL-10 的非经典作用：IL-10 也作用于非造血细胞，在机体内同样起着重要的平衡作用，比如在中枢神经系统和外周神经系统细胞，IL-10 与增加神经元存活率和调节成人神经发生有关[14]。在不同的环境下给予IL-10 被证明有利于轴突再生，其机制涉及STAT3 和NF-κB 信号的调节。还被证明可以降低神经元对中枢神经系统缺血和创伤的易感性[15]。还有研究表明[16]，IL-10 还可作用于脂肪细胞。IL-10可促进脂肪组织中M2 型巨噬细胞的活性，或者直接作用于脂肪细胞以降低其炎症反应，还可抑制产热和能量消耗。

2 IL-10 在HIV、TB 及HIV/TB 双重感染中的变化及作用

2.1 IL-10 在HIV 中显著增加 HIV 是一种RNA 逆转录病毒，它感染免疫细胞，利用宿主细胞的转录和翻译机制进行增殖，同时破坏人类宿主的健康，是导致AIDS 的主要原因。HIV 主要通过攻击CD4+T 细胞，使机体丧失免疫功能，并伴随炎症反应的发生。调节性T 细胞（regulatory cells，Treg）是一类控制体内自身免疫反应性的T 细胞亚群，主要通过调控IL-10 和IL-2 等因子抑制T 淋巴细胞激活与分化、抑制CD4 细胞和巨噬细胞的分化，防止过度的自身免疫症状，从而降低机体对外部病原体的抵抗力[17]。研究显示[18]，在HIV 患者血清IL-10 水平显著升高，升高幅度与病毒载量正相关，与CD4+T 细胞计数负相关，主要通过T 细胞发挥负向调节作用，可直接作用于初始CD4+T 细胞，影响T 细胞亚群的分化与成熟。

2.2 IL-10 在TB 中的变化 结核病是由结核分枝杆菌通过呼吸道传播并感染人体的一种慢性传染病。在机体正常免疫过程中，CD4+T 细胞通过激活巨噬细胞，杀伤和清除结核分枝杆菌。结核分枝杆菌属于典型的胞内致病菌，它在人体感染的重要免疫细胞之一是巨噬细胞[19]，巨噬细胞和它表达的、分泌的各类细胞因子及趋化因子共同参与了机体抗结核分枝杆菌感染的天然免疫和获得性免疫反应过程。在结核分枝杆菌与巨噬细胞相互作用的过程中，一方面巨噬细胞可以杀伤结核分枝杆菌，而另一方面，结核分枝杆菌不但可以巧妙地逃避细胞杀伤、藏匿在巨噬细胞中，还可以通过多种机制阻止它所“躲藏”的巨噬细胞发生凋亡而长期存活下来[20]。当结核分枝杆菌被吞噬后，巨噬细胞可表达和分泌IL-10。IL-10 可反过来抑制巨噬细胞的吞噬、抑制抗原提呈细胞的抗原提呈而削弱集体对结核分枝杆菌的免疫清除作用，即与机体内的结核分枝杆菌的免疫逃逸以及结核病的潜伏感染有关[21]。研究发现[22]，结核分枝杆菌感染显著增加了巨噬细胞中CCR5 的表达，进而促进下游信号的激活，最终使IL-10 的表达增高、巨噬细胞MHC-Ⅱ类分子表达下调。

2.3 IL-10 在HIV/TB 双重感染中作用 HIV/TB 双重感染的机制被认为是机体感染HIV 病毒后，CD4+T细胞大量减少，使结核分支杆菌更容易进入细胞内并大量繁殖[23]。CD4+T 细胞被认为在HIV/TB 双重感染的机制中起关键性作用。因此在HIV 感染者中，结核病及其肺外传播的风险显著增加，与CD4+T 细胞耗尽密切相关[24]。并且，宿主对结核分枝杆菌的免疫反应也增加了HIV 的转录。结核分枝杆菌和艾滋病病毒都可以感染巨噬细胞，巨噬细胞能产生促炎的先天免疫反应。在感染了HIV-1 的巨噬细胞中，与卡介苗混合感染后病毒的产生受到剂量依赖性抑制，这由于病毒LTR 中的C/EBP 结合基序与1 型干扰素诱导的C/EBPβ 有关，说明结核分枝杆菌诱导的1 型干扰素可能限制了艾滋病毒的转录。然而，健康肺组织的肺泡巨噬细胞表达高水平的抑制性C/EBPβ，但在从肺结核肉芽肿部位分离的细胞中这一表达被强烈下调，这表明活动性结核肉芽肿中存在的促炎环境克服了1 型干扰素介导的病毒转录抑制[25]。这一现象说明在HIV 感染的巨噬细胞中，其中与结核分枝杆菌混合感染导致HIV 转录最初减少，随后大幅增加。病毒转录的增加与持续的促炎反应是一致的，这是由于HIV 减弱了早期的IL-10 调节反应，从而导致了免疫缺陷，而缺陷的IL-10 反应的互补逆转了结核分枝杆菌合并感染的巨噬细胞中病毒转录的增加，因此早期HIV 疾病中活动性结核病风险的增加在一定程度上反映了由于IL-10 调节不足而导致的免疫病理学倾向。

在HIV 感染者中，高水平的IL-10 导致表达MHC 的巨噬细胞的活性降低，而表达IFN-γ 的单核细胞激活程度最低，这说明APC 不能将分枝杆菌多肽装载到MHC上，从而机体对结核分枝杆菌的清除能力降低[26]。

3 阻断IL-10R 后HIV 中免疫状态的变化

HIV-1 感染能导致CD8+T 淋巴细胞表面CD38、HLA-DR 表达水平升高，是反映HIV-1/AIDS异常免疫改变的主要标志之一。CD4+T 细胞数量减少及功能的丢失及CD8+T 细胞呈现持续活化的炎性反应状态是慢性HIV-1 感染的标志。体外阻断HIV-1 感染CD4+T 细胞表面IL-10 受体可部分重建HIV-1 特异性CD4+T 及CD8+T 细胞的功能，能有效改善CD4+T 和CD8+T 细胞受抑制的情况，增强CD4+T 及CD8++T 细胞增殖和相关因子的分泌，并且能够增强HIV-1 感染后T 细胞应答，但对不同阶段及不同个体影响不同[27]。然而阻断IL-10R 对促进记忆细胞转化作用并不明显。通过阻断IL-10R 途径可增强HIV 特异性CD4+T 细胞功能[28]。体外阻断IL-10 受体后CD4+T 分泌的干扰素-γ 可明显增加而发挥抗病毒能力，其中阻断进展期的IL-10R 通路导致干扰素-γ 分泌中位数增加2.5 倍。与其对IFN-γ 的影响相比，IL-10R 阻断在恢复HIV-1 特异性CD4 T 细胞分泌IL-2 和IL-13 方面的效果明显较差[29]。然而，对IL-10R 阻断后TB 及HIV/TB 双重感染中的免疫状态及功能等方面目前鲜有研究。

4 总结

目前，结核病及艾滋病的疫情在全球范围内仍较为严峻，仍严重威胁到人类的生命健康安全。且结核病是人类免疫缺陷病毒感染者中常见的主要机会性感染和死亡的主要原因之一。HIV/TB 双重感染其发病机制尚未完全清楚，免疫机制参与了HIV/TB双重感染的发生与发展，而免疫机制中细胞因子的作用至关重要，细胞因子种类较多，既有损伤性细胞因子也有保护性细胞因子，两者比例失衡是HIV/TB双重感染发病的重要原因。抑制损伤性细胞因子的作用，提升保护性细胞因子的作用，是预防和治疗HIV/TB 双重感染的新思路。IL-10 作为一种抗炎因子，在HIV/TB 双重感染中表达明显增加，推测其在HIV/TB 双重感染发生过程中起重要作用，深入了解IL-10 的表达调控机制，有助于设法切断HIV/TB 双重感染中IL-10 发挥免疫抑制过程，从而提高机体的免疫功能。因此，明确HIV/TB 双重感染患者中IL-10 的具体作用机制，将为HIV/TB 双重感染的治疗提供新思路、新靶点。