白细胞介素38在类风湿关节炎中的作用及潜在性机制研究进展

白细胞介素38在类风湿关节炎中的作用及潜在性机制研究进展

Summary：炎性细胞因子是类风湿关节炎发病的关键性影响因素，近年来IL－38在类风湿关节炎中的调节能力受到关注。lL-38可能影响RA的发病机制，然而IL-38的分子免疫调控机制极为复杂，涉及特异性受体募集、凋亡介导的吞噬细胞调控、调控Th17细胞分化等诸多过程，且近年来研究发现IL-38对骨质破坏和血管增生也有一定影响，而这二者均与RA发病相关，故其具体作用机制有待进一步探索。本文将IL-38与类风湿关节炎的相关性进行综述，为IL-38在RA中的进一步研究提供新思路。Keys：类风湿关节炎、IL-38、白细胞介素、炎症反应、Th17细胞、细胞因子1、概述类风湿关节炎是一种以慢性、侵袭性关节炎为主要表现的自身免疫性疾病，双手近端指间关节、掌指关节等为最常见的受累关节，其关节炎有对称分布、反复发作等特点，病变关节主要表现为炎细胞浸润、滑膜增生、血管翳形成进而引发软骨及骨的损伤。对于类风湿关节炎发病机制的研究目前尚不完全明确，大多数学者认为炎性细胞因子，例如白细胞介素、肿瘤坏死因子等是类风湿关节炎发病的关键性影响因素。IL-38对RA中相关细胞和细胞因子的影响、抗骨质疏松作用、抗血管生成作用提示IL-38在RA中对关节起保护作用。但目前对IL-38与RA相关性的研究有待于进一步的完善，仍存在不少问题等待解决。本综述主要阐述白细胞介素-38与类风湿关节炎的相关性，同时浅谈其在类风湿关节炎中的研究进展。2、IL-38的来源、结构与基本生物活性白细胞介素-38是新近发现的一种细胞因子，最早分别由两个团队于2001年独立发现，分别将其命名为IL-1HY2和IL-1家族成员10[1]，属于IL-1家族中的新成员。IL-1家族由11个细胞因子组成，其中包括7个促炎因子：IL-1α、IL-1β、IL-18、IL-33、IL-36α、IL-36β和IL-36γ；2个受体：IL-1Rantagonist（IL-1Ra）和IL-36Ra；2个抗炎因子：IL-37和IL-38，这些细胞因子在机体免疫及炎症反应中产生着重要的作用[2]。在结构上，IL-38具有IL-1家族细胞因子明显的特征，包括缺乏信号肽和caspase-1切割位点以及与IL-1Ra类似地β三叶草结构在内的等一致的关键氨基酸序列，且IL-38与IL-1Ra具有41%的同源性，与IL-36Ra具有43%的同源性，综上提示IL-38可能与IL-1起源于共同的祖先基因，从而推测这三者具有相类似的抑制剂功能。就生物活性而言，大量研究已经证实IL-1家族成员需要切断N端氨基才能获得完全的生物活性，如IL-36Ra想要获得完全的生物活性，需要caspase-1切除N端的第一个蛋氨酸。除了casepase-1外，弹性蛋白酶和蛋白酶3、组织蛋白酶G也可以切割IL-36亚群细胞因子并使其激活。基于IL-38与IL-36Ra的基因序列存在同源性可能，进而推测IL-38的激活可能也需要相应蛋白酶的切割N端而获得。然而对于切割IL-36Ra和IL-38细胞因子的蛋白酶的研究目前还处在探索性阶段，研究人员从人重组IL-38中获得20-152序列氨基酸（aa20-152），而从小鼠重组IL-38中获得aa3-152，结果显示截短IL-38可显著降低IL1RAPL1依赖的细胞因子产生，而全长IL-38则产生相反的作用[3]。3、IL-38在类风湿关节炎中的免疫调控作用既往有研究表明[4-6]，Toll样受体4（Toll-likereceptor4，TLR4）/核因子κB（nuclearfactor-κB，NF-κB）信号通路在RA的发病过程中起重要作用，是介导免疫炎症损伤的重要通路。目前NF-κB在类风湿关节炎中发挥作用主要通过以下两条途径：首先是在NF-κB的活化状态下能够促进TNF-α，IL-1β、IL-6等基因的转录水平。NF-κB是TLR4的下游信号分子，被激活的NF-κB蛋白进入细胞核后能够启动多种基因的转录，活化的NF-κB可诱导肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素-6和白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）等炎性因子的释放，进而导致类风湿关节炎的发病。同时炎症因子的大量产生又可以刺激NF-κB的进一步活化，从而形成了一个炎症反应的正反馈通路，因此导致了类风湿关节炎的炎症反应被放大以及关节破坏的不断发展；其次是可以抑制滑膜细胞的凋亡，使其凋亡减少，间接的放大了炎症反应。郝喆[7]等人的实验证明，脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）和/或IL-38刺激RAW264.7细胞后，IL-38能够抑制LPS诱导的TLR4、IL-6、IL-8及TNF-α表达且IL-38能够显著抑制RAW264.7细胞IκBα、NF-κB/P65的磷酸化水平，同时能够抑制LPS诱导的IκBα、NF-κB/P65磷酸化水平。4、IL-38调节Th17细胞免疫应答CD4+T细胞亚群在类风湿关节炎的发病过程中发挥重要作用，炎症反应与Th17/Treg比例相关。辅助性T细胞17(Th17)细胞属CD4+T细胞亚群，因其分泌白细胞介素-17(IL-17)故而被称之为Th17细胞。信号转录和转导因子3(signaltransducerandactivatoroftranscription3，STAT3)与转录因子维甲酸相关孤儿受体C(retinoicacid－relatedorphanreceptorC，RORC)是Th17细胞重要的转录因子，通过经典的JAK/STAT3信号传导通路活化，促进Th17细胞的分化[8]，使Th17/Treg平衡向Th17细胞倾斜，Th17细胞分泌的促炎因子增加，进而导致关节滑膜增殖、软骨侵蚀和全身性的炎症反应，引起RA的发病。目前研究已经证实，细胞因子在一定程度上能够影响T细胞亚群之间的相互转化。张继云[9]等研究结果表示，在RA患者体内IL-38通过调控Th17细胞数量及相关细胞因子的分泌，参与了RA的发病。通过进一步实验[10]，在RA患者外周血中加入IL-38后，RORC、STAT3基因表达水平明显下降。因此我们得出结论：IL-38能够通过调控Th17细胞转录因子RORC、STAT3的表达，抑制Th17细胞的活化，进而降低由Th17细胞分泌的促炎因子如：IL-17、IL-22、IL-23等的产生，最终通过抑制炎性细胞因子的分泌在类风湿关节炎的发病中起到抑制炎症反应的作用。而且目前在银屑病关节炎中，IL-17/IL-23阻滞已被认为是一种潜在的治疗可能[11]。可见，IL-38对Th17细胞的调控作用可能会成为IL-38治疗RA探索性研究的又一个潜在靶标。5、凋亡介导的内源性IL-38调控巨噬细胞：健康人体内的巨噬细胞可以通过吞噬、清除促炎细胞等方式从而调控炎症进程，细胞的控制性分解和凋亡是缓解、减轻炎症的有效方法之一。而由凋亡细胞所产生的细胞因子等介质又可以负反馈作用于吞噬细胞反应。来自凋亡细胞的内源性IL-38具有抑制炎症巨噬细胞的作用[12]。在RA患者的滑膜中存在大量的巨噬细胞浸润，巨噬细胞的周围又有大量活化的淋巴细胞浸润，大量研究表明巨噬细胞能够释放大量的细胞因子，聚集淋巴细胞细胞，尤其是T淋巴细胞并使其活化，促进血管内皮形成血管翳，激活了纤维母细胞，促进其对骨与软骨的破坏。6、IL-38与其他自身免疫性疾病的关系：遗传相关性研究表明IL-38与人类炎症反应性疾病有关。在一项对66185名C反应蛋白升高的患者进行的全基因组关联研究中，IL-38基因被发现与代谢性疾病有关。同样存在研究表明，IL-38基因多态性与银屑病性关节炎和强直性脊柱炎相关。IL-38还可能通过抑制炎症细胞因子(如IL-17和IL-22)的形成来改善系统性红斑狼疮(SLE)小鼠的皮肤炎症和肾炎[13]。然而，目前对于IL-38在类风湿关节炎发病中作用的研究较少。最近，一项临床研究证实，IL-38与RA疾病进程有关,RA患者滑膜组织中IL-38mRNA水平升高，血清及滑膜组织中IL-38表达升高，经治疗后IL-38表达明显降低。7、结语和展望：IL-38是一个炎症反应的潜在调节剂。有报道显示在RA中，IL-38表达升高，可能起到抑炎作用、抗血管生成作用、保护骨关节作用。但目前对IL-38在RA中可能的作用机制研究尚不完善，仍然有不少问题亟待解决，需要大量临床数据证据的支持，但有研究发现在类风湿关节炎中，人IL-38蛋白以可溶形式产生，可能作为分泌配体发挥功能，其基因缺陷会加剧疾病严重程度;但重组IL-38蛋白的全身使用并不能抑制关节炎发展，而滑膜组织衍生的IL-38则可能在关节炎症发展中起局部作用[14]。同时有实验数据表明，IL-38在RA患者当中随疾病活动度的升高有先升高后降低趋势[15]，因此我们可推测IL-38在炎症与抗炎中的治疗性作用中就可能存在一种剂量依赖性的效应，这也许会成为开发IL-38生物学治疗的一个研究佐证。探讨IL-38在类风湿关节炎中作用及潜在性机制可以完善IL-38在类风湿关节炎抑炎作用机制的研究，且近年来，随着生物技术的飞速发展，针对这些靶点的生物制剂相继问世，与传统的慢性抗风湿药物相比，此类药物具有效果明显、起效快、对关节功能的远期保护好，且不良反应相对较少等优点。因此，进一步完善IL-38在RA中作用机制的研究或许将有助于ＲA的诊断和治疗，同时可能为今后RA的生物制剂靶向治疗提供新思路。Reference：[1]LinH，HoAS，Haley-VicenteD，etal．CloningandcharacterizationofIL-1HY2，anovelinterleukin-1familymember［J］．JBioChem，2001，276(23):20597－20602．[2]J.Palomo,D.Dietrich,P.Martin,etal.,Theinterleukin(IL)-1cytokinefamily--Balancebetweenagonistsandantagonistsininflammatorydiseases,Cytokine76(1)(2015)25-37.[3]MORAJ，SCHLEMMERA，WITTIGI，etal.Interleukin-38isreleasedfromapoptoticcellstolimitinflammatorymacrophageresponses［J］.JMolCellBiol，2016，8（5）：426-438.[4]XUN，WANGY，ZHAOS，etal.Naltrexone（NTX）relievesinflammationinthecollagen-induced-arthritis（CIA）ratmodelsthroughregulatingTLR4/NFκBsignalingpathway［J］.IntImmunopharmacol，2020,79：106056.[5]YANS，WANGP，WANGJH，etal.Longnon-codingRNAHIX003209promotesinflammationbyspongingmiR-6089viaTLR4/NF-κBsignalingpathwayinrheumatoidarthritis［J］.FrontImmunol，2019，10：2218.[6]LIUW，WUYH，ZHANGL，etal.MicroRNA-146asuppressesrheumatoidarthritisfibroblast-likesynoviocytesproliferationandinflammatoryresponsesbyinhibitingtheTLR4/NF-kBsignaling［J］.Oncotarget，2018，9（35）：23944-23959.[7]郝喆,倪娟,王欢.IL-38抑制LPS/TLR4诱导炎症减轻类风湿关节炎的机制研究[J].中国免疫学杂志,2017,33(11):1647-1651.[8]ZhiC，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