IL-17A在纤维化疾病中的研究进展

芮奎，温冬梅，余思源，欧阳瑶，顾延会

遵义医科大学附属医院呼吸一科，贵州 遵义 563000

纤维化过程涉及疾病众多，这些疾病大多数具有高发病率及高致死率，严重危害人类健康。纤维化可发生于机体大多数器官及组织，当纤维化发生在皮肤则常表现为皮肤硬化、结节及瘢痕等，当它发生在重要器官如肺、肾及肝脏等常进展为致残甚至致死性疾病。近年在器官和组织纤维化方面的基础和临床研究众多，相关研究表明在纤维化发生过程中主要参与组分有细胞因子[如转化生长因子-β(TGF-β)、血小板生长因子(PDGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、结缔组织生长因子(CTGF)等]、成纤维细胞、肌成纤维细胞等。在器官及组织受到损伤后机体将产生一系列炎症免疫反应，促炎细胞因子[如白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6 (IL-6)、白细胞介素-8 (IL-8)及肿瘤坏死因子-α(TNF-α)]及生长因子产生增加、成纤维细胞及肌成纤维细胞活化等，进而使器官和组织中胶原蛋白为主要成分的细胞外基质沉积，导致纤维化发生。但是目前纤维化疾病针对性治疗仍未取得满意效果，提示纤维化的发生机制仍未完全阐明。以往研究发现IL-17A在炎症起始过程起始中招募炎症细胞(如中性粒细胞)、促进其他炎症因子释放，但近年越来越多证据表明它在纤维化发生中仍有重要作用。本文分析了IL-17A 在纤维化疾病的促炎症及调节纤维化的作用，提示以IL-17A为干预靶点有可能使患者受益。

1 IL-17A

白细胞介素-17A(Interleukin-17A，IL-17A)是具有多种生物学功能的细胞因子，它在细菌感染[1-3]、自身免疫性疾病[4]及肿瘤[5-6]等疾病中发挥重要作用。IL-17A 主要由辅助性T 细胞(CD4+IL-17+T-helper，Th17)分泌，在CD8+T细胞、γδT细胞、自然杀伤T细胞(NKT 细胞)、固有淋巴细胞及其他非T 细胞类型如中性粒细胞、嗜酸性粒细胞也有分泌。IL-17A 是IL-17家族中的一员，IL-17 家族包含IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E 及IL-17F 6 个成员，目前研究最为广泛的是IL-17A，IL-17A 与IL-17F 结构具有高度相似性，甚至具有相似的功能。IL-17 受体家族包 括 IL-17RA、IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD 和IL-17RE，它们以不同的形式组合成受体二聚体受体，二聚体至少包含一条IL-17RA，受体分子均为1 型整合膜蛋白，胞质区含有一个SEIR 基序，胞外区含有两个FN Ⅲ结构域，已知IL-17RA/RC 结合IL-17A、IL-17F，主 要 通 过TRAF-NF-ҡ B 通 路 传 导 信 号。IL-17 受体分布于多种细胞，包括滑膜成纤维细胞[7]、嗜酸性粒细胞[8]、角质形成细胞[9]、气道平滑肌细胞[10-11]、上皮细胞[12]和成纤维细胞[13]。研究发现IL-17RA/RC作用最强，IL-17A通过与受体细胞膜上的受体结合而发挥作用，目前研究发现IL-17A不仅可促进其他炎症因子的释放[例如粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、巨噬细胞炎症蛋白2(MIPv2)、单核细胞趋化蛋白(MCP)、CXC 类趋化因子(CXCL)-8 和CXCL-10 以及前列腺素E2(PEG2)、基质金属蛋白酶(MMP)、急性相蛋白和IL-6]，引起炎症反应进一步放大。它还可以影响细胞的其他的生物学功能(例如胶原产生、自噬、增殖及凋亡等)，进而参与组织、器官纤维化发生，与人体多种疾病有密切的联系。

2 纤维化

纤维化(Fibrosis)是机体组织受到损伤时发生的自我修复，主要病理改变为受累器官、组织内以胶原蛋白为主要成分的瘢痕组织增多，持续进展可致器官结构破坏和功能紊乱、衰竭，损害机体健康。纤维化主要是细胞外基质(exlracellular matrix，ECM)中胶原蛋白产生过多、分解减少，故虽在修复组织过程中填补组织缺损，但实质细胞常不能完全再生，因此发生结构、功能紊乱而致病。纤维化可发生于多种器官(如肺、肝脏、心肌、肾及皮肤等)，研究发现在慢性阻塞性肺疾病、肺纤维化、肝硬化、系统性硬化症等疾病中，均有纤维化过程的参与。这些疾病严重危害世界各国人民的健康，它们的共同之处是均有炎症反应、细胞外基质的过度沉积，靶器官、组织不同程度纤维化。转化生长因子-β(TGF-β)是一种重要的促纤维化的细胞因子，已有众多研究证实它能促进胶原蛋白分泌，促进纤维化细胞增殖，增加蛋白酶抑制剂水平和增加细胞外基质沉积，但针对该靶点治疗仍未取得满意疗效。

近年来越来越多研究显示，IL-17A在许多疾病中不仅参与炎症反应，还通过调节机体TGF-β相关信号通路、细胞自噬、增殖与凋亡等参与组织、器官纤维化。该文通过对慢性阻塞性肺疾病、肺纤维化、肝硬化、系统性硬化症等疾病中IL-17A 的作用进行综述，旨在探讨IL-17A 在纤维化疾病发生发展中的作用机制。

3 IL-17A与纤维化疾病

3.1 IL-17A与慢性阻塞性肺疾病 慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一种高发病率和高致死率的可以预防和治疗的疾病，其特征是持续存在的气流受限和呼吸系统症状，通常与有害刺激引起的气道和(或)肺泡异常有关。小气道内炎症、纤维化和小气道官腔黏液栓等是COPD 小气道主要病理改变。作为一种前炎性因子，IL-17A参与到COPD 发病过程，它可以通过募集中心粒细胞迁移至炎症部位发挥促炎作用。研究发现在COPD 肺组织中IL-17A/F 表达明显增加，并且这种增加依赖于核因子-κB (NF-κB)和 磷脂酰肌醇-3 激酶(PI3K)通路[14-15]。COPD 患者肺组织、血液中IL-17A 表达明显增加，且与肺功能功能严重程度、痰液中中性粒细胞数目呈正相关，在重度COPD 患者中更显著[16]，也有研究发现，IL-17A在流感嗜血杆菌感染加重的吸烟COPD中明显增加，通过中和IL-17A可减少中性粒细胞浸润，并且不影响细菌的清除[17]。类似的研究发现，IL-1β和IL-17A 是流感所致慢性肺部炎症加重期中性粒细胞炎症的主要介导因子，通过阻断IL-17A或IL-1β可使中性粒细胞在感染初期或病毒复制高峰时明显减少[18]。在COPD 小鼠肺组织中IL-17A 明显未增加，靶向阻断IL-17A通路具有减轻炎症和解除自身免疫的作用[19]。然而，IL-17A参与COPD发病过程不只是通过促进炎症和自身免疫，它通过调控气道纤维化参与COPD 小气道阻塞发生。据研究显示，中和IL-17A 或IL-17RA 缺失可减轻腺病毒诱导的小鼠气道炎症和纤维化病变[20]，此外，IL-17A 不同程度促进人支气管成纤维细胞和肺间质成纤维细胞胶原蛋白质合成，这可能与COPD 肺的不同部位观察到的差异结构变化有关[21]。以上研究表明，IL-17A通过参与炎症和纤维化过程参与COPD 发病机制，所以更进一步研究IL-17A 在COPD 发病机制中的作用有望为治疗COPD提供有效治疗靶点。

3.2 IL-17A 与肺纤维化 肺纤维化(pulmonary fibrosis，PF)是一种慢性、进行性、纤维化性肺间质性肺炎，病理显示纤维化、蜂窝状改变，间质性炎症和正常肺组织并存。在博来霉素诱导的肺纤维化小鼠鼻内接种单纯疱疹病毒1 导致的肺纤维化急性加重，敲除IL-17A组小鼠较野生小鼠急性肺损伤评分、肺湿/干重比明显下降，生存率增加[22]。董昭兴等[23]发现在博来霉素所致肺纤维化模型小鼠肺组织中IL-17A mRNA 表达较正常组明显增加，且IL-17A定位于终末支气管和呼吸性细支气管、肺泡上皮，提示IL-17A 在博来霉素致小鼠肺纤维化形成中表达增加，可能参与肺纤维化的发生发展过程。研究发现人肺成纤维细胞与程序性细胞死亡CD4 T 细胞共培养诱导Ⅰ型胶原产生。体外程序性细胞死亡通路阻断导致CD4 T 细胞TGF-β和IL-17A表达减少，伴随肺成纤维细胞产生的Ⅰ型胶原减少[24]。此外，IL-17A 与IL-17 受体结合促进人肺成纤维细胞增殖、ECM生成及促进肌成纤维细胞表型分化，并且这种作用依赖于NF-κB p65通路和酪氨酸激酶2(JAK2)通路[25]，也有研究显示，IL-17 可刺激肺成纤维细胞中TGF-β 表达、Smad 蛋白2/3(Smad2/3)和细胞外调节蛋白激酶1/2 (ERK1/2)磷酸化，诱导肺成纤维细胞发生形态学改变，如下调e-钙黏素(E-cad)表达、上调α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)表达，发生上皮间充质转化[26]。因此，阻断IL-17A 可能对肺纤维化疾病的炎症状态和纤维化有治疗作用。研究发现，IL-17A拮抗可抑制二氧化硅引起的慢性炎症和肺纤维化。靶向IL-17A可有效诱导自噬，促进胶原自噬性降解和自噬相关细胞死亡。此外，IL-17A可以减轻饥饿引起的自噬，而自噬调节因子以不依赖TGF-β的方式调节肺泡上皮细胞中的胶原降解。靶向阻断IL-17A可以预防博来霉素诱导的肺纤维化小鼠肺部炎症的发展，减少胶原沉积和羟脯氨酸(HYP)的含量并且预防肺纤维化的发展[27]，此外，阻断IL-17A可降低纤维化因子如IL-17A、TGF-β和IL-13表达；增加抗炎或抗纤维化因子如干扰素-γ (IFN-γ)、环氧合酶-2(COX-2)、5-脂氧合酶(5-LOX)、15-脂氧合酶(15-LOX)等的表达。以上研究表明，IL-17A 在肺纤维化中增加，IL-17A 参与介导肺纤维化的炎症反应和纤维化，且予阻断IL-17A后，炎症和纤维化都得到改善。

3.3 IL-17A 与肝硬化 肝硬化(hepatocirrhosis)是各种慢性肝病进展致以肝脏慢性炎症、弥漫性纤维化、假小叶、再生结节和肝内外血管增殖为特征的病理阶段，炎症等激活肝星状细胞，使其增殖和移行，胶原合成增加、降解减少，沉积于Disse间隙，间隙增宽。炎症所致损伤可能在其中发挥起始作用，研究发现，与健康者相比，慢性乙肝和肝硬化患者的血清中IL-17明显增高[28-29]，且IL-17水平与肝硬化患者转氨酶水平呈正相关关系[30]。基因研究显示，肝硬化患者患者外周血IL-17A基因分析提示IL-17A基因多态性与肝硬化发生有关[31]。IL-17A可以调节人肝星状细胞炎症因子释放。有研究发现，人肝星状细胞用IL-17A 处理后IL-6、促分裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)和ERK 1/2的快速磷酸化增加，在使用p38MAPK和ERK 1/2抑制剂后，IL-17A诱导的IL-6产生减少；在使用慢病毒介导的shRNA 对IL-17RA 抑制后，IL-6、p38MAPK 和ERK 1/2的快速磷酸化增加均减少，提示IL-17A通过p38MAPK 和ERK 1/2 依 赖 的方式 调 节IL-6 产生[32]。在肝硬化中，增加的IL-17A 定位于炎性浸润部位，缺乏IL-17RA减轻炎性因子产生、炎症细胞浸润和纤维化，药理ERK 1/2 或p38 抑制显著抑制IL-17A 诱导的肝星状细胞IL-6、α-SMA、胶原、TGF-β mRNA 的表达[33]。肝组织切片中，晚期肝硬化中IL-17A、IL-22水平及辅助型T细胞/调节性T细胞(Th17/Treg)比值明显高于中度纤维化[34]，肝脏损伤后，IL-17A 及其受体水平升高。IL-17A 升高可能通过激活炎症细胞和肝脏常驻细胞而促进纤维化。IL-17信号传导促进炎症细胞IL-6、IL-1 和TNF-α的产生，增加转化生长因子-1的表达，一种致纤维化的细胞因子。IL-17 通过激活信号转导与转录激活因子3(STAT 3)信号通路直接诱导肝星状细胞产生Ⅰ型胶原[35]。因此，IL17A 在肝硬化中仍有必要进一步被研究。

3.4 IL-17A 与系统性硬化症 系统性硬化症(systemic sclerosis，SSc)是一种原因不明的全身性疾病，临床上主要表现为特征性的局限性或弥漫性皮肤增厚和纤维化，严重时可影响心、肺和消化道。目前研究认为它的发病机制是由于免疫系统功能失调、激活并分泌多种自身抗体、细胞因子导致血管内皮细胞活化，进一步活化成纤维细胞，使成纤维细胞合成胶原的功能增强、细胞外基质增多，最终导致血管壁和组织纤维化。研究发现，系统性硬化病小鼠组小鼠皮肤和肺组织IL-17AmRNA 的表达量增高，系统性硬化病小鼠组外周血IL-17 含量明显增高。外周血Th17 细胞、IL-17的含量与皮肤和肺部炎症、皮肤中羟脯氨酸(HYP)含量呈密切正相关，皮肤和肺组织Th17细胞分别与皮肤和肺部炎症、皮肤和肺HYP含量密切正相关。提示Th17 细胞在系统性硬化病小鼠模型外周血、皮肤及肺组织表达增高，与皮肤和肺部炎症、纤维化病变呈正相关关系，并通过IL-17、IL-6 等细胞因子参与SSc 的发病[36]。但也有研究显示，在系统性硬化症患者的IL-17B、IL-17E、ILv17F 合成量增加，而IL-17A的量却无明显变化，并且在局限型和弥漫型病变中主要增加的IL-17 种类也不一样，这提示在系统性硬化症中IL-17不同亚型可能通过不同机制参与发病[37]。研究显示，在系统性硬化症中，组织纤维化被敲减IL-17逆转，并且IL-1和IL-17发挥着协同作用，通过敲除IL-17可减轻IL-1导致的组织纤维化[38]。这些研究表明了IL-17 家族其他成员参与SSc 发病机制，通过阻断IL-17可减轻SSc的纤维化。

综上所述，IL-17A及其家族成员从不同角度参与了不同器官、系统的发病，并且在不同的组织和系统参与发病机制不尽相同，甚至一些研究发现相反的结果，但他们都支持IL-17A 在其中起重要作用，所以更进一步研究IL-17A 有望进一步探索相关疾病发病机制或许能够为这些疾病提供一些新的治疗靶点。