IL-17在眼部疾病中的作用研究进展

王 岚，李 妍，孙子雯，胡竹林

0引言

白细胞介素-17(interleukin 17，IL-17)最早由Rouvier等[1]在辅助性T细胞17(T helper cell 17,Th17)中发现该细胞因子的合成分泌，特定情况下自然杀伤细胞[2]、中性粒细胞(polymorphonuclear，PMN)[3]、γδT细胞[4]也能产生IL-17。IL-17与相应白细胞介素-17受体(interleukin-17 receptor，IL-17R)结合后参与组织修复、免疫调节或介导炎症反应[5]。IL-17已被证实在多种自身免疫性疾病和过敏性疾病的发病机制中起着关键作用[6-9]。近年来许多学者和眼科医生在眼部疾病中也发现了IL-17的存在[10-11]，本文就IL-17与眼部疾病的相关性进行综述，以期能更加深入了解IL-17在眼部疾病中所发挥的作用。

1 IL-17在眼表疾病中的作用

1.1IL-17与角膜炎IL-17在角膜炎的免疫应答中具有重要意义。生理条件下IL-17可直接清除病原体，避免微生物入侵角膜。然而当角膜上皮缺损、屏障功能受损时，IL-17可促进免疫细胞活化，诱导多种炎性、趋化因子的产生释放，并募集活化中性粒细胞至感染受损部位，介导多种免疫反应或组织炎症[12]。研究证明IL-17对角膜抵抗真菌感染至关重要[13]。Taylor等[14]在小鼠烟曲霉菌和镰刀菌角膜炎模型中证明宿主的保护性免疫有赖于IL-17的产生。IL-17被中和或缺失后,小鼠更易受真菌感染，病情加重。IL-17可通过AKT信号通路抑制角膜缘血管内皮细胞中连接蛋白43(connexin 43，CX43)的表达、激活血管内皮细胞下游的炎性因子，来抑制真菌性角膜炎的发展,并促进角膜的愈合[15]。但Zhang等[16]的研究则提出IL-17是白色念珠菌角膜炎发生的关键因素。将白色念珠菌接种于免疫功能正常和CD4+T细胞缺失的BALB/c小鼠及无胸腺裸鼠的角膜，观察到正常BALB/c小鼠角膜感染后可出现典型的临床表现，IL-17也急剧升高，使用抗IL-17A中和小鼠体内IL-17后，角膜炎症的严重程度减轻。而免疫缺陷型小鼠无真菌感染典型症状，也无相应的IL-17表达。

IL-17在细菌感染引起的角膜炎中也倾向于介导炎症应激。Heimer等[17]的研究报告中指出人角膜上皮细胞感染金色葡萄球菌后IL-17 mRNA有高表达，并且释放的IL-17诱导了炎症反应。Zaidi等[18]发现铜绿假单胞菌感染后的小鼠角膜中IL-17明显升高并引起过度炎症，诱导组织损伤，当使用局部抗体中和IL-17后，角膜炎性细胞浸润减少，细菌负荷量降低，感染的小鼠IL-17受体被敲除后，情况与使用IL-17抗体相似，角膜炎症也随之减轻。国内外的研究表明，IL-17与单纯疱疹性角膜炎(herpes simplex keratitis，HSK)也密切相关[19-20]。Suryawanshi等[20]在HSK小鼠的角膜中检测出IL-17的表达，而对照组并未见IL-17的表达，与此同时还观察到IL-17与HSK严重程度相关，在炎症反应较明显时使用抗IL-17抗体可降低疾病严重程度，基质PMN浸润减少，角膜混浊减轻。

综合以上研究结果，证实在角膜炎的发生发展中IL-17引起的炎症反应对感染早期诱导急性免疫防御、清除病原体有重要意义，但过度的促炎作用也会导致致病性炎症，加重组织损伤。IL-17的促炎反应偏向于保护作用还是致病作用取决于感染的病原微生物种类和炎症微环境的改变。

1.2IL-17与干眼干眼是常见的眼表疾病，普遍认为泪膜不稳、高渗、眼表面炎症损害、神经感觉异常属于干眼的病因，诸多的研究证明基于免疫应答引起的炎症反应是其重要的发病机制。干燥环境与高渗性泪液都会促进IL-17产生，引起角膜上皮功能障碍[21-22]。Tan等[23]、Liu等[24]、Roda等[25]的研究都指出，干眼患者泪液中IL-17的浓度与非干眼患者相比，显著升高。Lee的研究结果表明，在干燥综合征和非干燥综合征的患者泪液中，干眼患者IL-17含量明显高于无干眼患者[26]。DePaiva等[22]评估干眼患者结膜中IL-17，发现IL-17 mRNA的表达与干眼程度呈正相关。Chauhan等[27]研究了小鼠干眼模型与IL-17的关系，研究结果表明存在干眼的小鼠比对照组的Th17细胞数目明显增加，使用抗IL-17抗体治疗，可抑制Th17细胞，减轻干眼程度。Chen等[28]通过测量干眼C57BL/6小鼠结膜中IL-17 mRNA的水平，发现在急性和慢性干眼中IL-17都有高表达。

基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)会破坏角膜上皮屏障功能，诱发干眼[29]，DePaiva等[22]的报告指出IL-17可以上调MMPs的表达，并且对已成功建立的小鼠干眼模型进行IL-17中和后，MMP-3、MMP-9的基因表达水平显著下降，角膜上皮的MMP-9免疫反应性和酶分解活性也随之降低，表明了IL-17是引起角膜上皮损伤的因素之一。Goyal[30]证明了新生的角膜淋巴管能促进分化成熟的Th17细胞从淋巴结迁移至眼表，诱导角膜和结膜上皮细胞表达IL-17、IL-22等炎性因子，诱导和维持免疫应答。Chauhan等[31]指出，IL-17又可以进一步诱导内皮细胞产生血管内皮生长因子-D，刺激正常无血管的角膜生成淋巴管。IL-17可能在干眼的体液免疫反应中起关键作用，Subbarayal等[32]证明IL-17可以促进干眼小鼠的B细胞增殖、分化为成熟的浆细胞，并产生抗体，进而促进眼表炎症。由此可见IL-17通过多种途径促进干眼的发病。

2 IL-17在葡萄膜炎中的作用

葡萄膜有丰富的血管和色素，内含较多的免疫活性物质，易激活各种免疫反应，引起葡萄膜的炎症。感染性葡萄膜炎与病原体入侵有关，非感染性与基因、免疫失调有关，多为自身免疫性葡萄膜炎，常常和其他自身免疫性疾病一同发生。目前已确定IL-17通过促进慢性炎症在自身免疫病中发挥作用，因此考虑IL-17也参与了葡萄膜炎的发病过程。随着对葡萄膜炎免疫学研究的深入，更加清楚地认识IL-17是如何在葡萄膜炎的发生发展和转归中起关键作用。

实验性自身免疫性葡萄膜炎(experimental autoimmune uveoretinitis,EAU)模型已广泛应用于探讨葡萄膜炎的发病机制、药物治疗等基础研究。Amadi-Obi等[33]通过眼底检查和组织病理评估了EAU的进展，同时使用实时荧光定量PCR检测小鼠视网膜和淋巴结内的IL-17，证明了IL-17的表达与EAU的发生在时间上呈正相关，并且当抑制IL-17时，EAU的病情缓解。梁亮等[34]、侯彬等[35]则进一步证明在EAU大鼠炎症表现最为明显时，眼前节血管膜、视网膜IL-17蛋白表达也达到高峰。Yoshimura等[36]同时使用IL-17基因敲除小鼠和野生型小鼠诱导EAU,发现在疾病早期两种模型小鼠的严重程度相似，但在恢复期IL-17基因被敲除的小鼠愈后更理想，提示IL-17主要参与了葡萄膜炎后期的免疫反应。Kaufmann等[37]建立了一种Lewis大鼠EAU模型，在单相自限性EAU中共表达IFN-γ和IL-17的细胞增加，在复发性葡萄膜炎中，检测到分泌IFN-γ的细胞增加同时伴有分泌IL-17的细胞减少，考虑IL-17在单相EAU发病中作用更重要。

Behcet病和Vogt-小柳原田氏病(Vogt-Koyannagi-Harada，VKH)是两种临床最常见的非感染性葡萄膜炎，临床研究证明了IL-23/IL-17炎症轴在这两种葡萄膜炎中都起到重要调控作用。与非活动期相比，处于活动期的VKH患者外周血中Th17细胞大量扩增，并且与健康对照相比，活动期患者Th17相关细胞因子TGF-β、IL-6、IL-23、IL-17水平明显升高[38]。更多的证据[39-40]显示IL-23/IL-17信号通路下游因子如IFN-γ、IL-10、IL-35在VKH中表达异常，使IL-23/IL-17过度激活，从而导致VKH的发生。Na等[41]发现在Behcet病患者中表达IL-17的CD4+记忆T细胞显著增加，在活动性葡萄膜炎的患者血清和房水中IL-23、IL-17和IFN-α均显著增加。体外实验也证实了重组IL-23可以促进Behcet病患者CD4+T细胞产生IL-17[42]。

动物模型和临床研究都表明了IL-17与葡萄膜炎密切相关，但IL-17如何参与炎症目前尚未明确。可能是作为全身免疫反应中的介质沉积于血管引发免疫应答，也可能是引起眼内抗原物质抗原性的改变，从而诱发葡萄膜炎，但具体的调节机制还需进一步研究。

3 IL-17在视网膜疾病中的作用

正常生理条件下，视网膜并不表达IL-17，但是在很多视网膜疾病的研究中发现，病理环境中IL-17在视网膜的表达明显升高，提示IL-17参与了视网膜相关疾病的病理损伤过程。

3.1IL-17与糖尿病性视网膜病变糖尿病引起的体内高糖状态会改变微血管环境，造成的病变最终反映在视网膜上会引起糖尿病性视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)。研究显示，炎症反应与DR的发生发展密切相关[43]。IL-17作为重要的炎症因子是否也参与其中，成为了许多学者的关注点。王静等[44]、Hang等[45]比较了有无DR的糖尿病患者血清中的IL-17水平后发现有DR的患者血清中IL-17显著增高。Takeuchi等[46-47]课题组的系列研究分析了增殖性糖尿病视网膜病变(proliferative diabetic retinopathy，PDR)患者Th17相关炎性细胞因子表达水平，发现在PDR患者玻璃体液、房水和血清中都可检测到IL-17表达上调，并与病情呈正相关。但Afzal等[48-49]的研究发现DR患者与对照组患者相比，血清IL-17表达程度没有显著差异性，甚至DR患者的IL-17表达更低，猜测可能是患者服用药物后抑制炎症的效果，也不排除IL-17与DR发生呈负相关的可能性。因此IL-17在DR中发挥的具体作用及其机制是很多研究者的研究方向。

血-视网膜屏障(blood-retinal barrier,BRB)被破坏是DR的主要病理改变之一，高糖状态可以导致BRB分解，循环系统中的免疫活性物质进入眼内，诱导强烈的免疫和炎症反应[50]。Xu等[51]学者发现，在链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠模型中观察到BRB结构破坏明显的同时检测到IL-17在该模型中的视网膜和外周血中均有高表达。使用抗IL-23 RP19抗体处理模型，抑制IL-23/IL-17信号通路后，IL-17 mRNA和蛋白表达下调，视网膜屏障相较于未使用抗体处理组，结构更完整，病变也较轻，考虑IL-17在DR的发病机制中与BRB损害有关。Chen等[52]证明了IL-17能导致视网膜连接紧密蛋白ZO-1、occluclin空间分布异常，破坏视网膜屏障功能，并且发现IL-17能刺激视网膜上皮细胞产生单核细胞趋化蛋白、CXCL8、IL-6等可募集中性粒细胞和单核细胞的趋化因子及促炎细胞因子，诱导视网膜炎症反应。视网膜的慢性炎症会导致视网膜血管通透性增加、毛细血管内皮损伤、血管内皮生长因子代偿增多，从而造成内皮细胞增生、新生血管生成[53-55]。这些结果都表明IL-17可能是通过破坏视网膜微血管系统参与DR的发生发展。

3.2IL-17与年龄相关性黄斑变性年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration，ARMD)是以影响中心视力为主，较为常见的黄斑变性。尽管ARMD的病因尚不明确，但目前已知与遗传因素、氧化应激、炎症反应有关，而IL-17参与了其中的多种机制：(1)IL-17参与了ARMD的DNA甲基化修饰。DNA甲基化的水平是影响基因活化、调控基因表达的重要机制，在ARMD患者受影响的黄斑区和外周血CD4+T单核细胞中IL-17RC蛋白表达升高，而IL-17RC启动子区呈低甲基化表达[56]。(2)IL-17可能是氧化应激的关键环节。视网膜尤其是黄斑区在氧化应激状态下会导致视网膜色素上皮(retina pigment epithelium，RPE)细胞氧化损伤，RPE易变性坏死[57]，而脂质过氧化物又可以作为启动信号来激活非特异性和适应性免疫。Behnke等[58]构建的小鼠氧化应激模型中，小鼠RPE细胞IL-17RA表达升高，在氧化条件下体外培养的RPE细胞也观察到IL-17RA表达显著增强。除此之外，抑制内源性IL-17受体后，IL-8、IL-6等与IL-17表达相关的炎症因子表达水平也随之下调。IL-17在氧化应激过程中有明显表达，而氧化应激又是ARMD发展的重要因素[59]，说明IL17在ARMD中起到重要作用。(3)IL-17参与了慢性炎症反应。促炎反应是ARMD的病因之一，在ARMD患者黄斑区和病变附近的脉络膜中均可发现许多免疫细胞[60]。ARMD患者的外周血单核细胞中Th17细胞及表达的IL-17与健康对照组相比，表达水平明显升高[61]。广泛参与免疫反应的补体C5a在ARMD患者外周血和玻璃膜疣中有高表达，而C5a可以诱导CD4+T细胞分泌IL-17，促进病情发展[62]。(4)IL-17还与脉络膜新生血管(choroidal neovascularization，CNV)形成有关[63]。ARMD属于脉络膜新生血管性疾病，在激光光凝诱导的CNV模型中，IL-17表达水平在眼内升高，使用C5、C5a受体拮抗剂后，IL-17被抑制，新生血管渗出减少[64]。使用抗VEGF治疗后，具有IL-17高表达的ARMD患者血清IL-17浓度降低，病情改善[65]。以上结果表明，IL-17可通过多途径促进ARMD的发生发展。

4结语

综上所述，IL-17与多种眼部疾病有关。随着对IL-17了解的深入，认识到在不同的眼部疾病中，IL-17参与的阶段、作用机制可能不尽相同。诱导促炎和趋化因子的产生，募集免疫细胞介导眼部组织炎症和损伤是IL-17发挥免疫调节作用的基础作用机制，除此之外，IL-17还能通过促新生血管和淋巴管生成、促进B细胞增殖分化、破坏眼部的生物屏障等多种途径诱导和维持免疫炎症反应，参与眼部疾病的发生发展。因此明确IL-17在各疾病中具体的作用机制和相关信号通路，抑制IL-17及分泌IL-17的相关免疫细胞、调控信号通路来调节IL-17的功能，可能是治疗有关眼部疾病的新策略。