促炎性细胞因子IL-18及其与肠疾病关系的研究进展(一)

1、促炎性细胞因子IL-18及其与肠疾病关系的研究进展(一)1995年Okamura等从内毒素休克的裸鼠肝细胞中别离并克隆出一种能 诱导产生IFN-丫的促炎性细胞因子，并将其命名为IFN-丫诱导因子(inte血on gamma inducingfactor, igif)o 1996年 Ushio等1首 先克隆了人类IGIF的cDNA,进一步研究发现IGIF不仅能诱导产生IFN-y 而且还有其他多种生物学功能，遂将这一种新发现的促炎性细胞因子 重新命名为白细胞介素18 (interleukin-18, IL-18)。1IL-18的生物学结构人类IL-18的前体蛋白含有193个氨基酸，分子量约为24k

2、D。1997年 Gu等2研究发现IL-18前体蛋白中含有一个与IL-1 p结构相似的特 征性序列。该序列通过IL-1 p转化酶(ICE可切割成为活性IL-18,其 含有157个氨基酸，分子量为18.3kD。Gu等将这一研究成果公布于当 年的?SCIENCE杂志上。2IL-18的多种生物学功能及其作用机制如今，深入的系列研究已经证实IL-18是一种复杂的多功能细胞因子。IL-18不仅能促进T细胞和NK细胞产生IFN-y IL-2和GM-CSF等细胞因子，并能增强Th1细胞和NK细胞表达Fas配体，从而介导细胞毒作用， 而且它还能促进Th1细胞的发育。过去认为IL-18不能活化Th2细胞3，但20

3、01年Nakanishi等4研究提示IL-18也可增强Th2细胞因子的产生并促进IgE的合成。另外，IL-18还可能通过激活AP1 (activatorprotein-1)、 信号转导和转录活化因子(signaltransducerandactivatoroftranscription , STAT )、 NFAT(nuclearfactorofactivatedTcellS)等发挥其多元化的细胞功能。对不同种类的细胞，IL-18激活的核因子种类及其活性程度可能有所不同5。Morel等6研究说明，IL-18作为一种促炎性细胞因子，本身能诱导 表达IL-18受体IL-18R的细胞产生CXC和CC

4、型化学趋化因子，引起 巨噬细胞、单核细胞、成纤维细胞释放IL-18。IL-18的细胞来源有巨噬 细胞、树突状细胞、星形胶质细胞、成骨细胞、表皮角质细胞、肠道 和呼吸道的上皮细胞。IL-18似乎对机体的免疫反响具有双向调节作用。在不同环境的免疫反 应中，IL-18可以有不同的作用。IL-18 一方面能抑制破骨细胞的形成， 降低人类IL-10的产生，从而参与抗感染如利什曼原虫、疟疾和病毒 感染、抗肿瘤和抗超敏反响等。另一方面，它又能刺激单核细胞HIV-1 的复制，参与变态反响，与组织炎症性损伤及非肥胖型糖尿病等自身 免疫性疾病有关。IL-18的多种生物学功能是通过与细胞外表的IL-18R的作用实现

5、的。的IL-18R有以下3种：1 IL-18Ra是曾被称为 孤儿受体的 iL-1RrpiL-leceptoebtEdpotein7,为 il-18 的主 要结合亚基。2 IL-18RB：又称辅助蛋白样蛋白accessoryprote in like, Ac PL,是不直接与IL-18结合的信号链。3 IL-18BP那么是一种能与 IL-18以高亲和力特异性结合而拮抗IL-18功能的诱惑受体decoyreceptor,它就像存在于细胞外的可溶性IL-18Ra。IL-18与IL-18Ra结合后，诱导核转录因子NF-B的活化，其信号转导途径与IL-1 信号转导途径相似8。IL-12能诱导IL-18R

6、的表达9，并与IL-18 有协同作用。3IL-18与肠疾病关系的研究进展Takeuchi等10检测了不同年龄段健康小鼠的肠、脾、胸腺、肾和肝 脏中IL-18的含量，结果成年小鼠肠道含量最高。IL-18存在于从胎鼠到 成年鼠的肠上皮细胞胞浆中，可能在新生儿发育到成熟过程中黏膜免 疫发生上起重要作用。3.1IL-18与炎症性肠病的关系炎症性肠病IBD包括克罗恩病CD 和溃疡性结肠炎UC。二者均为胃肠道受累的慢性炎症性疾病，伴有 细胞免疫的异常，CD以Th1细胞因子增多为主，IL-18具有促进Th1细 胞克隆开展的作用。那么，IL-18与IBD到底有哪些联系呢？Monteleone 等 11 研 究

7、 发 现 ， CD 或 UC 均 有 活 化 的 ICEinterleukineonvertingenzyme亚单位P20的表达，而在非IBD对照组 的结肠黏膜中只有ICE前体P45。这符合IL-18的活化需要活性ICE亚单 位的观念。张炳勇等12研究说明，活动期CD患者肠黏膜IL-18mRNA表达显著 高于活动期UC和对照组，活动期UC与对照组比拟差异无显著性。免 疫组化显示肠黏膜上皮细胞IEC和固有层单个核细胞LPMC主要 是巨噬细胞和树突状细胞表达IL-18,活动期CD患者表达量显著高于 活动期UC和对照组，活动期UC与对照组比拟差异无显著性，缓解期 CD患者IL-18表达与活动期相比显

8、著下降，UC患者IL-18表达下降那么差异无显著性。该实验证实，IL-18参与了炎症性肠病的发病过程，并与 CD活动有关。对不同病期CD研究，显示IL-18及ICE高表达区伴有IL-18 可诱导系列细胞因子IFN-y IL-1 B、TNF-a、IL-8合成增加；而在疾病早 期，无IL-18及ICE增高时，IL-18诱导系列细胞因子的水平也低13， 提示IL-18的致病作用。Kanai等14采用ELISA法测出CD病人血清 IL-18浓度明显高于正常对照组。重组IL-18诱导CD病人肠黏膜的淋巴 细胞明显的增殖反响和上调淋巴细胞IL-12受体的表达，但正常对照组细胞对此无反响。动物实验每日给野生

9、型小鼠腹腔内注射IL-12和IL-18, 诱发了明显的肠黏膜炎症及脂肪肝15。IL-12和IL-18可明显增高血 中IFN-t水平，引起NO产生。分别对NO合成诱导酶iNOS、TNF-a IFN-y基因敲除小鼠及缺乏功能性 Fas的MRL Ipr/lpr小鼠的实验。结 果提示IL-18和IL-12诱发肠黏膜炎症依赖于IFN-y造成脂肪肝那么依赖 于IFN-y和NO。CoruhB等对IL-18基因敲除IL-18KO及对照小鼠予 以 3%5%右旋硫酸钠dextransulphatesodium, DSS ,结果 IL-18KO 组死亡率为50%,而对照组为0。组织学显示IL-18KO组肠道炎症及溃

10、 疡比对照组严重PV0.05,提示IL-18对急性肠道黏膜炎症反响可能 还有保护作用。Siegmund等16用重组IL-18BP IL-18抗体治疗DSS 或 TNPS2, 4, 6-trinitrobenzenesulfonicacid、小鼠结肠炎，结果能抑 制体重减轻、结肠短缩及局部炎症反响，并减少多种促炎细胞因子、 趋化因子和基质金属蛋白酶 mRNA的上调。认为IL-18抗体、rIL-18BP 可能成为炎症性肠病的治疗措施之一。Wiercinska-Drapalo等17近期研究说明，虽然UC患者黏膜中IL-18的平均含量与健康对照组差异 无显著性，重度UC患者黏膜中IL-18的平均含量与

11、轻度患者亦差异无 显著性。然而，重度UC患者血浆中IL-18的平均浓度却显著高于轻度 患者以及健康对照组血浆中IL-18的平均浓度。笔者认为，血浆IL-18 水平可以被考虑作为一种代用标记帮助评价UC的活动程度。3.2IL-18与结肠癌的关系因IL-18能诱导Th1细胞分化，加强细胞介导 的细胞毒作用及促进炎症反响，提示其可能具有抗肿瘤免疫作用。很 多以局部Th1反响为主的肿瘤预后较好，可能与Th1细胞因子IFN-丫的 作用有关。IL-18诱导产生的IFN-y可加强MHC表达及抗原呈递，而 促进对肿瘤细胞的免疫识别，刺激NK细胞、T细胞及巨噬细胞的细胞毒性。正常人结肠IL-18的合成主要在黏膜

12、上皮细胞。Pages等18 研究发现：结肠腺癌组织IL-18合成减少或消失，有 50%结肠癌组织(7/14)不表达IFN-y或Fas-L与远处转移及预后差相关。这些结果提 示，结肠IL-18可能通过增强IFN-丫的产生及免疫细胞Fas-L依赖的细胞 毒作用，在结肠癌的稳态与免疫监视中起作用。张伟等19采用Western印迹法测定IL-18处理后大肠癌细胞的Fd$ L表达水平。结果 测定的6株细胞全部表达，加IL-18处理SW620细胞后，该表达360h 上调至对照组的2.99倍，达顶峰72h开始回落至初始水平。说明这种 上调作用具有一定的时效特点。Tasaki等20报道，转入IL-18基因 的鼠结肠癌细胞(colon26/IL-18)不能在免疫力正常的小鼠形成皮下肿 瘤，而且接种后这种小鼠对野生型癌细胞有抵抗力。免疫组化显示colon26/IL-18肿瘤的血管明显减少。IL-18可能靠促进NK细胞的活化， 产生IL-2及继发的减少IL-10而增强肿瘤免疫原性。韩明勇等21应 用Lipofectamine2000介导法将人IL-18基因转染人大肠癌细胞系 SW480 细