白细胞介素17A及其信号通路与急性呼吸窘迫综合征的研究进展

卢惠丹 李鋆璐 李颖 胡春玲 徐彩玲 邢丽华

郑州大学第一附属医院呼吸与危重症科450052

IL-17作为辅助性T细胞17产生的特异性的强有力的炎性细胞因子，多个研究已证实其在感染性疾病、自身免疫性疾病、肿瘤等多种疾病的发生发展中起着重要的作用。IL-17细胞因子家族有IL-17A～F 6个成员，其中关于IL-17A的表达分布、生物学特征、作用机制的相关研究最为广泛和深入。IL-17A在ARDS中明显的表达上升，可诱导多种炎症因子及趋化因子产生而对疾病的进展和预后有着显著的影响[1]。现重点对IL-17A与ARDS的关系的研究进展进行综述。

1 IL-17A的表达分布及生物学特征

研究发现胞外蛋白细胞毒性T淋巴细胞相关抗原8(cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 8，CTLA-8)蛋白可激活成纤维细胞的核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)，诱导IL-6分泌，并与其共同促进T细胞增殖，同时发现其为辅助性T细胞17(Th17)分泌的特征性细胞因子，因此被命名其为IL-17。先前研究认为IL-17A主要由IL-23、IL-1β、IL-6等诱导分化产生的Th17细胞分泌，随着研究的进展，逐渐发现自然杀伤细胞、γδT细胞及髓系细胞、淋巴组织诱导细胞、中性粒细胞及肥大细胞，以及上皮细胞和平滑肌细胞均可以在转化生长因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)、IL-1β、IL-6、IL-23等环境诱导下产生[2]。

IL-17A是由4个半胱氨酸和2个丝氨酸残基组成的半胱氨酸结构，其相对分子质量约为35 000，有155个氨基酸残基，编码的基因位于6p12，在C末端和四个半胱氨基酸残基组成一个不同于典型半胱氨酸的胱氨酸折叠，并通过二硫键共价形成同源或异源二聚体结合在同一受体上。

2 IL-17A信号传导通路及生物学活性

目前发现，IL-17受体家族共有五个家族成员(IL-17RA-IL-17RE)，IL-17R单体基序结构高度保守包括纤维粘连蛋白1(fibronectin1，FN1)、FN2和SEFIR(similar expression to fibroblast growth factor-IL-1 receptor)三个结构域，其中IL-17RA还包括TIR(Toll-IL-1 receptor)样环形结构域(TIR-like loop，TILL)和CBAD[aC/CCAAT/enhancer-binding protein(C/EBP)activation domain]结构域[3]。IL-17A受体成员之间通过组成不同的受体复合物与相应配体结合，产生下游信号传导。IL-17R在造血组织及内分泌组织内均有较高水平的表达。

IL-17A可形成同源二聚体或者与IL-17AF组成异源二聚体与靶细胞表面IL-17RA及IL-17RC组成的异源二聚体受体结合后激活多种胞内信号传导通路，目前研究发现的通路有4条：(1)与受体结合后通过SEFIR结构域募集调控蛋白核转录因子激活蛋白1(nuclear factor-κ-B activator 1，Act1)，后磷酸化抑制蛋白Iκbζ(inhibitory protein of NF-κB)，激活NF-κB经典通路，促进p65/Rel A相关基因的转录[4]；(2)激活丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activator protein kinase，MAPK)通路，提高目的基因mRNA的稳定性，诱导炎性细胞因子和趋化因子产生增多；(3)激活酪氨酸蛋白激酶(janus kinases，JAKs)/转录激活因子STAT信号途径，诱导JAK1/2/3、Ty K2(non-receptor tyrosine-protein kinase 2)以及STAT1～4的磷酸化活化[5]；(4)上调CCAAT增强子结合蛋白中转录因子β和δ的基因表达，促进下游效应因子转录的发生[6]。

在IL-17A激活NF-κB的经典通路中，Act1可通过结合肿瘤坏死因子受体相关分子6(TNF receptor associated factor，TRAF6)而调节此过程，而且Act1可直接稳定下游效应因子mRNA的表达，调节IL-17A的炎症信号[7]。Wan等[8]的研究发现，与多种免疫性疾病相关的miR-30a，能够直接靶向于编码Act1的Traf3ip2 m RNA，抑制IL-17A介导的NF-κB和MAPK的活化，减少细胞因子和趋化因子的产生，同时降低IL-17A对m RNA的稳定作用。

IL-17A作为促炎性因子，可连接固有免疫和获得性免疫，通过与上皮细胞、巨噬细胞等多种靶细胞表面受体结合后，诱导产生粒细胞集落刺激因子(granulocyte colony stimulating factor，G-CSF)、巨噬细胞炎症蛋白2(macrophage inflammatory ptotein2，MIP-2)、单核细胞趋化蛋白(monocyte chemotactic protein，MCP)、CXC类趋化因子(chemokine ligand，CXCL)及基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)、IL-6、防御素等炎症因子和趋化因子，促进多形核中性粒细胞(polymorphonuclear neutrophils，PMN)和巨噬细胞募集、活化，起到清除致病菌作用，IL-17A还可增强上述炎症因子m RNA的稳定性，放大炎症反应[9]。而当IL-17A过量表达时，会出现炎症反应过度激活，从而导致类风湿关节炎、多发性硬化等多种自身免疫性疾病[10]。

3 IL-17A在ARDS中的作用

ARDS可由重症肺炎、脓毒症及创伤多种原因引起，而且中枢神经系统障碍和凝血性疾病也是影响ARDS 28 d死亡率的独立因素[11]。ARDS的主要病理特征为中性粒细胞浸润和促炎性细胞因子聚集导致的双肺炎症，表现为肺泡毛细血管严重损伤、肺泡通透性增加及两肺弥漫性肺水肿，肺顺应性降低、低氧血症[12]。LUNG-SAFE最新的一项关于ARDS的流行病学数据的横断面研究发现ARDS在接受机械通气的ICU患者中的患病率高达23.4%，病死率达47.5%。ARDS治疗费用昂贵，然而目前除保护性肺通气、治疗原发病及支持治疗方法外，仍缺乏针对性治疗手段。近期研究发现免疫调节紊乱在ARDS过程中病理性炎症反应过程中发挥重要作用。在ARDS早期，多形核白细胞(polymorphonu clear，PMN)和肺泡巨噬细胞迅速募集于肺泡腔，成为抵御病原体侵袭的第一道免疫防线，然而PMN的半衰期短，在ARDS的过程中需要趋化因子等炎性因子对其进行持续招募。T细胞的半衰期长，可在炎性部位持续分泌促炎性因子和趋化因子等物质，Th17细胞分泌的IL-17A募集并活化PMN，而PMN则可以通过自分泌产生趋化因子形成正反馈，进而形成病理性炎症反应甚至暴发炎症风暴[13]。

研究发现，脂多糖(lipopolysaccharides，LPS)及铜绿假单胞菌诱导的ARDS模型，敲除IL-17A的小鼠与对照组相比，肺组织损伤明显减轻，肺泡灌洗液中中性粒细胞的数目减少100倍，中性粒细胞活性标志物髓化过氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)及中性粒细胞化学趋化物MIP-2水平明显降低，炎性因子IL-6的产生也显著减少[14]。一项回顾性研究发现，入住ICU21例创伤合并肺部并发症的患者血清和肺泡灌洗液内IL-17A均明显升高[15]。在ARDS患者肺泡灌洗液中发现IL-17A增加，近期在人和鼠的研究中均发现有氧运动抑制LPS诱导的肺损伤与IL-17A产生的减少相关。有研究发现重组人IL-17A可直接增加培养的人单层肺泡上皮细胞通透性，提示IL-17A不仅通过诱导趋化因子的分泌募集中性粒细胞在ARDS的发生发展中发挥作用，其本身作为炎性因子可直接作用于肺泡上皮细胞，而参与疾病的进展[16]。Ding等[17]研究发现上调IL-17A可以加重LPS诱导的ALI，LPS诱导IL-17A缺陷的小鼠ALI的能力下降，可以通过对IL-17A的管理调控LPS诱导的肺部炎症，阻断IL-17A可以有效的抑制肺部炎症减缓ALI的严重程度。有临床研究发现脓毒症导致的ARDS患者血浆内IL-17A水平显著增高，且7 d治疗后死亡患者体内升高更为显著，表明IL-17A水平与患者的病情严重程度密切相关，而在LPS诱导的小鼠ARDS模型也发现，在炎性介质的表达增多之后，外周血及肺泡灌洗液内中性粒细胞活性持续处于增高状态，雷帕霉素可以通过上调转录活化因子3(activator of transcription 3，STAT3)磷酸化细胞因子信号抑制物3(suppressor of cytokine signaling，SOCS3)和视黄酸相关的孤儿受体γt(retinoid-related orphan nuclear receptorγt，RORγt)核定位点阻断独立生长因子1(growth factor independent 1 transcription repressor，Gfi1)的表达，抑制Th17细胞的分化，减少其促炎性因子IL-17A和IL-22的表达，从而抑制中性粒细胞聚集和活化，减轻LPS诱导的ALI[18]。应用IL-17A中和抗体可以减轻LPS诱导的小鼠ARDS的肺损伤，并且降低促炎性因子肿瘤坏死因子α的表达增加抑炎因子IL-10的表达，IL-17A抗体通过影响RORγt的表达、阻碍苏蛋白激酶的磷酸化而降低ARDS时的肺损伤[17]。

4 结语

综上可知IL-17A与ARDS的发生发展及其严重程度密切相关，而其在临床诊断及预后评估等方面的价值还待进一步的临床研究证实。也有研究发现某些靶向IL-17A的药物可以有效的抑制LPS诱导的病理性炎症反应减缓ARDS病情，但目前仅停留在动物实验的阶段，用于临床治疗还待进一步研究。目前靶向IL-17A的单克隆抗体已用于治疗类风湿性关节炎、银屑病等多种自身免疫性疾病，靶向IL-17A治疗可能成为治疗ARDS的一个新方向。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突