白介素-36在关节炎性疾病中的作用

汪存艺，胡济安，施洁珺

浙江大学医学院附属口腔医院 浙江大学口腔医学院 浙江省口腔疾病临床医学研究中心 浙江省口腔生物医学研究重点实验室 浙江大学癌症研究院，浙江 杭州310006

关节炎性疾病包括银屑病关节炎、类风湿关节炎、骨关节炎等一组以慢性非感染性炎症为主导的疾病［1］，长期存在的炎症状态可导致关节软骨和骨结构破坏以及修复机制受损，从而引起疼痛和功能障碍，目前尚无可以阻断或逆转关节退变进展的有效治疗措施［2］。以往研究认为，促炎性细胞因子IL-1是类风湿关节炎、骨关节炎等关节炎性疾病结构损伤的关键介质［3-4］，但临床试验发现，通过重组IL-1受体拮抗剂阻断IL-1信号治疗类风湿关节炎和骨关节炎均无法获得满意疗效［5］，提示IL-1并不足以作为所有关节炎性疾病的抗炎靶点。IL-36属于IL-1超家族成员［6］，越来越多的证据表明，IL-36信号的异常激活可能参与银屑病关节炎、类风湿关节炎和骨关节炎的发生发展，但仍存在争议［7］。

IL-36亚型包括IL-36α（IL-1F6）、IL-36β（IL-1F8）、IL-36γ（IL-1F9）、IL-36受体拮抗剂（IL-1F5）和IL-38（IL-1F10），各亚型以非活性形式存在，即IL-36前体，经中性粒细胞、抗原提呈细胞和上皮细胞来源的酶切割IL-36前体氨基末端的9个氨基酸后被活化［8］，活化后的IL-36与IL-36受体复合体结合部位的亲和力显著增加［9］。其中，IL-36α、IL-36β和IL-36γ通过促进IL-36受体异二聚体（特异性亚基IL-1受体相关蛋白2和共受体亚基IL-1受体辅助蛋白）的形成以传导促炎信号［10］；IL-36受体拮抗剂和IL-38则通过抑制IL-1受体辅助蛋白的募集以发挥拮抗作用［11］。IL-36各亚型广泛存在于滑膜、心脏、神经和淋巴组织中［12］，并参与多种炎症性疾病的发生发展：IL-36在银屑病中促进角质形成细胞产生IL-23和IL-17等关键致病因子，同时激活血管生成、促进白细胞募集、引起免疫细胞激活和促炎表型转变［13-15］；IL-36α和IL-36γ在炎症性肠病中引起CXC趋化因子和急性期蛋白的产生，诱导调节性T细胞向Th9细胞分化［13］；IL-36γ在炎症性肺病中引起Th17细胞和中性粒细胞聚集［15］。另外，生理性IL-36信号在维持皮肤和肠道组织稳态［16］、抗病毒和细菌感染中显示出机体保护作用［17］。

本综述重点阐述IL-36在各类关节炎性疾病中的研究现状，初步探讨IL-36在各类关节炎性疾病发病中的作用，以期为进一步研究提供参考。

1 IL-36与银屑病关节炎

银屑病患者30%可出现银屑病关节炎，其特征是脊柱炎、末端炎和外周关节炎。基于TNF-α和IL-23/IL-17信号轴在银屑病关节炎发病机制中的作用，相关生物制剂已经在其治疗中得到初步应用［18］。IL-36相关因子是新近发现的银屑病皮肤炎的治疗靶点［14，19］。IL-1家族各个细胞因子的单核苷酸多态性检测结果表明，IL-36β是银屑病关节炎的易感基因［20］。基因组分析结果表明，与其他关节炎相比，IL-36与银屑病关节炎的相关性最强［21］。Frey等［22］发现在银屑病关节炎和类风湿关节炎患者滑膜中IL-36α表达上调，显著高于骨关节炎患者，通过荧光标志定位发现CD138+浆细胞是IL-36α的主要细胞来源，并且诱导FLS产生IL-6和IL-8。Schmitt等［23］发现FLS与浆细胞之间存在串扰，即B细胞和浆细胞产生的IL-36α通过p38/HSP27信号途径促进FLS增殖并产生MMP，但缺失IL-36受体的FLS则不能发生侵袭性表型的转变，同时在共培养时也不能支持浆细胞存活，这是因为IL-36受体的缺失可引起FLS产生趋化因子配体增加、IL-6减少，前者会抑制B细胞的增殖和分化，导致浆细胞的去分化和抗体产生，后者则有助于浆细胞存活。因此，在关节局部炎症环境中可能存在以下循环：浆细胞通过IL-36α/IL-36受体激活FLS，激活的FLS产生相关细胞因子维持浆细胞存活。

上述研究均发现IL-36激动剂在银屑病关节炎中增强且导致FLS功能改变，其中IL-36信号失衡可能更具有意义。Boutet等［24］获取了早期银屑病关节炎患者、初治银屑病关节炎患者和类风湿关节炎患者的滑膜组织，银屑病关节炎和类风湿关节炎患者滑膜中IL-36激动剂的表达相似，但银屑病关节炎患者滑膜中IL-36拮抗剂水平更低，与IL-36激活相关的中性粒细胞相关分子（如趋化因子受体等）、弹性蛋白酶和组织蛋白酶表达更高。提示在银屑病关节炎患者中IL-36激动剂/抑制剂失衡更为显著，银屑病关节炎具有中性粒细胞相关分子的表达特征，而在类风湿关节炎中内源性IL-36抑制剂可以随着IL-36信号的异常激活而表达增加，从而维持平衡。体外研究也发现，银屑病关节炎来源的FLS相比类风湿关节炎来源的FLS对IL-36的刺激更为敏感，但值得注意的是，两者IL-36受体的表达水平相似，说明其效应差别并不是源于受体数的差异［24］。抗风湿药物治疗反应不佳的银屑病关节炎患者，其滑膜中IL-36α的表达显著增加且IL-36α表达水平并不随着治疗进行而降低［25］，因此，IL-36可能是部分银屑病关节炎患者使用抗风湿药物疗效不如类风湿关节炎的原因。

因此，IL-36激动剂/拮抗剂失调可能促进银屑病关节炎的发生发展，并导致抗风湿药物治疗反应不佳，IL-36信号阻断的体内治疗效果需要进一步研究。

2 IL-36与类风湿关节炎

类风湿关节炎是一种慢性、炎症性、自身免疫性关节炎，其特征是免疫球蛋白G和瓜氨酸蛋白特异性自身抗体诱导滑膜炎症和增殖，最终导致软骨损伤和骨破坏［26］。类风湿关节炎中的FLS具有独特的侵袭性表型，使病变持续存在并加重关节破坏［27］。类风湿关节炎来源的FLS在增殖的基础上促进滑膜衬里向侵袭性血管膜转变，后者在关节之间迁移并直接导致软骨和骨的损伤［28］。类风湿关节炎来源的FLS还可产生一系列炎症细胞因子、趋化因子和血管生成因子，促进免疫细胞招募和增殖，从而维持适应性免疫、关节炎症和关节血管生成的持续存在［29］。

IL-36与类风湿关节炎发病的相关性已得到初步证实。在亚洲人群中进行的IL-1家族单核苷酸多态性检测表明，IL-38与类风湿关节炎相关，但其具体效应及机制尚不明确［30］。类风湿关节炎患者的滑膜组织中IL-38蛋白表达增加［31］，治疗后患者血浆IL-38水平明显降低，IL-38蛋白表达与炎症参数呈正相关［32］，提示IL-38可能是类风湿关节炎的有效诊断指标。此外，有研究发现，类风湿关节炎患者血清IL-36α、IL-36β、IL-36受体拮抗剂以及IL-38水平均显著升高［33］；在胶原性关节炎小鼠和抗原诱导关节炎小鼠等类风湿关节炎模型中，也能发现IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-36受体拮抗剂的表达增加［25］。

不同IL-36亚型在类风湿关节炎中的作用目前尚存在争议。在胶原性关节炎和K/BxN血清转移诱导关节炎小鼠模型中，关节内注射编码IL-38的腺病毒相关病毒可通过抑制巨噬细胞和FLS产生炎症因子来减轻类风湿关节炎的严重程度［34］；反之，IL-38缺陷小鼠显示出严重的类风湿关节炎病变［31］。IL-36在体外也具有类似的炎症调节作用。IL-38可降低健康供者外周血单核细胞中热灭活白念珠菌诱导的IL-17和IL-22产生［35］；过表达IL-38单核巨噬细胞的条件培养基可以显著减少类风湿关节炎患者巨噬细胞和FLS中IL-6、TNF-α和IL-23的表达［34］；IL-38缺失可促进人原代巨噬细胞中IL-6和IL-8生成以及活化蛋白-1激活，进而诱导Th17细胞的扩增［36］，而Th17细胞在类风湿关节炎等多种自身免疫性疾病的发病机制中发挥着重要作用［37］，上述研究均提示IL-38在类风湿关节炎中发挥抗炎作用。IL-36β可促进滑膜成纤维细胞产生IL-6和IL-8［38］，提示IL-36在类风湿关节炎中发挥促炎作用。但Hao等［39］则发现，IL-36激动剂能抑制滑膜细胞的增殖、迁移和侵袭，而IL-38过表达质粒则具有相反的作用，可能与自噬调节相关。

随着将IL-36作为类风湿关节炎治疗靶点的研究逐渐增加，也有学者提出IL-36相关疗法并不足以单独作为类风湿关节炎的预防策略。Derer等［40］发现，在TNF-α转基因关节炎小鼠模型中，IL-36受体和IL-36α的表达增加，但是预防性使用IL-36受体的抗体并不能改善小鼠的临床症状，也无法阻止其关节结构破坏，所以该研究提出IL-36α/IL-36受体信号不影响炎性关节炎的发生发展。Magne等［38］的研究明确了人滑膜成纤维细胞和关节软骨细胞可表达IL-36受体，并且在重组IL-36β的刺激下产生IL-6、IL-8和一氧化氮等促炎介质，但IL-36β刺激阈值远高于IL-1β，这可能与细胞中IL-36受体表达水平有关。另外，在促炎性细胞因子（IL-1β或TNF-α）的刺激下，滑膜成纤维细胞中的IL-36β表达增加，关节软骨细胞结构性表达IL-36β，但两者均不是关节中IL-36β的主要来源。由此可见，IL-36β的体外效应有限，相对IL-1β所需浓度更高［38］。在胶原性关节炎小鼠和类风湿关节炎患者的关节组织中未发现IL-36β蛋白水平升高，但存在IL-1β蛋白水平升高。在健康人群、类风湿关节炎患者以及骨关节炎患者的血清标本中也没有发现IL-36β表达水平与炎症状态的相关性。值得注意的是，与健康对照组比较，胶原性关节炎小鼠和类风湿关节炎患者的关节滑液和血清的IL-36β水平相似甚至更低，这也提示IL-36β在类风湿关节炎等关节炎性疾病中可能并不是必需的信号因子［38］。相似地，Lamacchia等［41］在胶原性关节炎小鼠中检测到IL-36受体、IL-36受体拮抗剂和IL-36γmRNA的表达，但表达水平与关节炎的严重程度无关，注射IL-36受体的抗体也不能缓解胶原性关节炎和抗原诱导关节炎小鼠模型的关节炎症和结构损伤，IL-36受体基因缺陷小鼠和野生型小鼠的抗原诱导关节炎和K/BxN血清转移诱导关节炎造模的严重程度相似。

因此，IL-36激动剂可能促进类风湿关节炎的炎症反应，而IL-38则起到保护作用，但是在部分类风湿关节炎动物模型中阻断IL-36信号并不足以抑制疾病进展。

3 IL-36与骨关节炎

骨关节炎是一种进行性、退行性疾病，尽管在其发病机制中，炎症被认为是重要一环［42］，但相比类风湿关节炎等全身炎性关节炎，炎性细胞因子水平在骨关节炎中的增加并不明显［43］。Boutet等［25］发现，骨关节炎患者滑膜组织中IL-36α、IL-36β、IL-36γ以及IL-38的表达水平均显著低于类风湿关节炎患者。Duman等［44］评估了不同严重程度的膝骨关节炎患者血清中IL-1、IL-36、IL-38的水平，结果显示骨关节炎患者的IL-1β、IL-1受体拮抗剂水平显著高于健康对照组，IL-38水平显著低于健康对照组，两组IL-36水平相近，不同严重程度的骨关节炎患者之间上述指标均无明显差异。但也有研究发现，在骨关节炎患者的关节软骨、关节腔滑液、髌下脂肪垫等三种关节组织中，IL-36水平与骨关节炎分级呈正相关，IL-36受体拮抗剂与骨关节炎分级呈负相关［45］。与健康对照组软骨比较，骨关节炎患者软骨中IL-36α的表达增加，表达部位包括关节软骨细胞和其中的免疫细胞［46］。此外，Li等［47］报道，在Tgfbr2敲除小鼠、转化生长因子-β抑制剂处理的小鼠和创伤性关节炎小鼠中，IL-36α和IL-36受体的表达增加，IL-36受体拮抗剂的表达降低，提示TGF-β信号缺失可能通过IL-36信号激活导致骨关节炎病变。在人骨关节炎软骨组织中，骨关节炎的严重程度与TGFBR2、IL-36受体拮抗剂表达减少和IL-36α表达增加有关［47］。

研究显示，IL-36α在骨关节炎发病中占主导地位，而IL-36受体拮抗剂可阻止病变发展。IL-36α可通过NF-κB和p38 MAPK信号通路诱导人软骨细胞中MMP13、一氧化氮合成酶2、环氧合酶2等炎症介质的表达，但在相同剂量条件下，IL-36α的促炎作用不如经典促炎性细胞因子IL-1β［46］。IL-36α促进人健康软骨细胞中ADAMTS4和MMP3的表达，关节内注射IL-36α加重正常小鼠和骨关节炎模型小鼠的病变发展；反之，人骨关节炎软骨细胞经过IL-36受体拮抗剂处理降低MMP13的表达，关节内注射IL-36受体拮抗剂抑制骨关节炎病变发展［47］。Yi等［45］则将IL-36受体拮抗剂与聚乳酸乙醇酸-聚乙二醇-聚乳酸乙醇酸共聚物水凝胶结合从而实现药物缓释效果，该体系在体内减轻骨关节炎模型小鼠的软骨破坏，在体外降低人软骨细胞中MMP13和ASAMTS5的表达，促进聚集蛋白聚糖和Ⅹ型胶原的合成。上述研究提示，IL-36受体拮抗剂对骨关节炎有潜在的治疗作用。类似地，IL-38也可阻止骨关节炎的进展。Zhou等［48］利用慢病毒载体介导外源性IL-38减轻骨关节炎模型小鼠中的软骨损伤，降低促炎性细胞因子水平，减少软骨细胞凋亡。

此外，慢性疼痛是所有关节炎性疾病的临床症状之一。Li等［49］发现，小鼠足底注射完全弗氏佐剂后可诱导脊髓神经元表达IL-36γ、脊髓星形胶质细胞表达IL-36受体，并且鞘内注射IL-36γ可引起小鼠疼痛过敏和星形胶质细胞激活，而鞘内注射IL-36受体拮抗剂或IL-36γ的小干扰RNA可显著减轻慢性炎症性疼痛。可见脊髓神经元产生IL-36γ，通过IL-36γ/IL-36受体信号激活星形胶质细胞，从而导致局部炎症并引起慢性炎症性疼痛。

4 IL-36与其他关节炎性疾病

系统性红斑狼疮是一种严重的多器官炎症性、自身免疫性疾病，可表现为关节炎性症状。Mai等［50］通过检测系统性红斑狼疮患者和健康人群的血清IL-36各类细胞因子水平发现，相比健康人群，系统性红斑狼疮患者的血清IL-36受体拮抗剂水平显著降低；相比于非活动期患者，活动期患者IL-36α和IL-36γ的水平显著增高；相比不伴有关节炎的患者，伴有关节炎的患者血清IL-36α和IL-36γ的水平显著增高。上述结果提示，IL-36激动剂和拮抗剂的失衡可能参与了系统性红斑狼疮及其相关关节炎的发病。

强直性脊柱炎是以脊柱和骶髂关节受累为主要表现的慢性、炎症性关节炎［51］，虽然病因尚不明确，但其发病过程往往伴随高水平的局部和循环促炎性细胞因子，如TNF-α、IL-6、IL-17、IL-23和IL-33［52］；反之，抗炎细胞因子则能促进其免疫稳态的维持，如IL-10［53］、IL-37［54］。IL-36相关因子在强直性脊柱炎发病中的作用尚不明确，全基因组关联研究初步提示两者间具有相关性。Chou等［55］提出IL-38基因rs3811058位点单核苷酸多态性在中国台湾人群中与强直性脊柱炎相关；Guo等［56］提出该多态性在中国汉族人群中与强直性脊柱炎相关；Lea等［57］在一项meta分析中提出该多态性与欧洲人群的强直性脊柱炎更具相关性；Monnet等［58］则发现该多态性与法国人群的非强直性脊柱炎型脊柱关节炎相关。Jaber等［59］发现相比男性健康对照组，强直性脊柱炎男性患者血清的IL-36α、IL-38水平升高。

此外，有研究初步发现，附着点炎症相关幼年特发性关节炎患者的血清和滑液IL-36γ水平升高，并且在其FLS中可能存在IL-36γ和IL-6的正反馈循环［60］。幼年特发性关节炎患者的血清IL-38水平降低［61］，而痛风性关节炎患者的血浆IL-38水平升高［32］。

因此，IL-36相关因子的水平可能与系统性红斑狼疮、强直性脊柱炎、幼年特发性关节炎的发病和疾病活动性相关，但是其具体机制尚不明确。

5 结语和假设

综上所述，IL-36信号可能参与不同关节炎性疾病的发病过程。表1总结了IL-36相关因子在银屑病关节炎、类风湿关节炎和骨关节炎中的体外效应。在银屑病关节炎、类风湿关节炎中，IL-36相关因子主要靶向FLS或滑膜成纤维细胞，以及巨噬细胞等免疫细胞，导致侵袭性表型FLS转变以及促炎性细胞因子生成；在骨关节炎中，IL-36相关因子主要靶向关节软骨细胞，导致分解代谢酶和促炎性细胞因子的产生。表2总结了IL-36相关因子在类风湿关节炎和骨关节炎中的体内效应。不同研究结论不一：在类风湿关节炎中，IL-36受体的抗体可能并不足以阻断小鼠模型的疾病进展，IL-38的应用可能减轻病变程度，这可能与IL-38更为广泛的抗炎效应有关［62］；在骨关节炎中，IL-38或IL-36受体拮抗剂表现出关节保护效应。图1总结了IL-36信号失衡在关节炎性疾病中的作用，其中，IL-36主要由各类免疫细胞产生，通过循环放大，构建形成FLS、关节软骨细胞和免疫细胞之间的炎症网络，最终导致关节破坏，需特别注意浆细胞与FLS之间的串扰。

图1 IL-36信号失衡在关节炎性疾病中的作用Figure 1 Role of IL-36 signaling dysregulation in inflammatory joint diseases

表1 IL-36相关因子在关节炎性疾病中的体外效应Table 1 In vitro effects of IL-36 related factors in inflammatory joint diseases

表2 IL-36相关因子在关节炎性疾病中的体内效应Table 2 In vivo effects of IL-36 related factors in inflammatory joint diseases

目前，IL-36在关节炎性疾病发病过程中的作用以及阻断治疗的效果尚未明确。Dietrich等［63］提出IL-36在皮肤中具有促炎作用但在关节中无该作用，原因如下：①滑膜成纤维细胞和软骨细胞均表达IL-36受体并且能对IL-36β产生反应，但其刺激反应程度明显低于IL-1β；②注射IL-36受体的抗体无法改善关节炎实验模型［40-41］，但注射IL-1受体1的抗体则有治疗作用［41］。因此，有学者认为，IL-36信号对关节炎性疾病的发生发展存在一定程度的促进作用，但可能并不是必需的，阻断其信号传导后其他细胞因子可通过炎症网络起到冗余补偿作用［64-65］。上述结论可能存在以下不足：①部分类风湿关节炎造模可能无法模拟临床上的IL-36信号失衡，因此注射IL-36受体的抗体无法获益；②IL-38可阻断类风湿关节炎模型的疾病进展；③单纯关节腔内注射是否能长期维持治疗水平的药物浓度存疑；④在骨关节炎体内外模型中，阻断IL-36信号激活均有效改善骨关节炎病变。

因此，我们推测：①IL-36具有疾病依赖性反应，即在全身炎症显著的银屑病关节炎和类风湿关节炎中，IL-36各因子基线水平可能与IL-36阻断治疗效果相关；另一方面，广泛炎症因子失调的情况下，IL-38的抗炎效应相比单一IL-36受体的抗体可能更为全面；②在局部炎症显著的骨关节炎中，IL-36信号阻断可能具有治疗潜力；③IL-36受体的抗体、IL-36受体拮抗剂或IL-38结合药物缓释体系可能有益于各类关节炎疗效。此外，关于IL-36的研究也存在许多尚未明确的问题，如IL-36α、IL-36β和IL-36γ三种不同的受体激动剂作用于同一受体是否具有独特或重叠效应；IL-36的保护和致病作用通过何种机制进行转换；IL-38作为最新发现的拮抗剂，与IL-36受体拮抗剂的效应是否存在不同。尽管IL-36的发现已有三十余年，但近十年来才逐步探索其在不同疾病中的功能，随着对其认识加深，期待IL-36对关节炎性疾病的治疗有益。

志谢研究得到国家自然科学基金（82170984）支持

AcknowledgmentsThis work was supported by National Natural Science Foundation of China （82170984）

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

Conflict of InterestsThe authors declare that there is no conflict of interests

©The author(s) 2023.This is an open access article under the CC BY-NC-ND 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)