白细胞介素-34在风湿性疾病中的作用

武雪，王学彬

白细胞介素-34(interleukin-34，IL-34)是2008年定义的一种新的细胞因子，是一种分泌型同源二聚体糖蛋白，与集落刺激因子-1(colony stimulating factor-1，CSF-1；M-CSF)共同作为CSF-1R的配体。IL-34不仅通过触发CSF-1R信号级联调节包括细胞分化、增殖、存活、粘附、迁移、炎症和免疫反应在内的一系列生理病理过程，还诱导多种促炎细胞因子和趋化因子(如IL-17和IFN-γ)的产生，另外还参与破骨细胞形成。近年来发现IL-34的异常表达与多种风湿性疾病密切相关，进一步研究其在相关疾病中的作用，可能为疾病的治疗提供新靶点。

1 IL-34的结构及生物学功能

1.1 IL-34结构及表达

IL-34是一种包含242个氨基酸且分子量为39 kDa的同型二聚体，由位于16号染色体q22.1上的IL-34基因编码。IL-34的结构包括2个β链(β1，β2)，4个短螺旋(α1-4)和4个长螺旋(αA-D)。在人体中，IL-34 mRNA广泛存在于脑、脾、卵巢、前列腺、结肠、小肠、胸腺、睾丸、肾脏、肝脏、肺和心脏等组织中。在细胞水平上，免疫细胞、滑膜成纤维细胞、内皮细胞、上皮细胞、脂肪细胞和癌细胞等都可产生IL-34[1]。

1.2 IL-34相关受体

CSF-1R是一种高亲和力受体酪氨酸激酶,广泛表达于巨噬细胞、单核细胞、髓样前体细胞和树突状细胞。IL-34与CSF-1共同作为CSF-1R的配体，在功能上存在相似之处。但它们的DNA和蛋白质序列同源性很低(26%)，导致它们的信号激活路径和生物学活性不尽相同[2]。研究表明，IL-34与CSF-1R的亲和力高于CSF-1，并诱导CSF-1R及其下游分子发生更强的酪氨酸磷酸化[3]。这可能是由于IL-34：CSF-1R复合物具有与依赖亲水作用的CSF-1：CSF-1R复合物不同的疏水特性，导致IL-34与CSF-1R的结合比CSF-1更稳定[1]。

除了CSF-1R，还发现两种新的受体：蛋白酪氨酸磷酸酶ζ(protein-tyrosine phosphatase ζ，PTP-ζ)和多配体蛋白聚糖(syndecan-1,CD138)。IL-34激活PTP-ζ可诱导黏着斑激酶(FAK)和桩蛋白(paxillin)的酪氨酸磷酸化，从而抑制特定细胞靶点(如胶质母细胞瘤细胞)的增殖、克隆和运动[4]。IL-34与syndecan-1结合可调节IL-34诱导的CSF-1R激活并影响细胞迁移，具体表现在：低/中水平的syndecan-1可能通过其硫酸软骨素链将IL-34隔离在细胞表面，从而限制IL-34与CSF-1R之间的相互作用。相反，高表达的syndecan-1可能会增加IL-34与CSF-1R之间的亲和力，从而有利于IL-34发挥作用[5-6]。由于这两种不同受体的发现，IL-34的作用变得更加复杂，这表明与CSF-1相比，IL-34具有更多的作用。

1.3 IL-34生物学功能

与CSF-1一样，IL-34是影响巨噬细胞、破骨细胞和单核细胞功能的重要调节因子，与CSF-1存在功能重叠[7]。然而，相关研究也揭示了IL-34在某些条件下表现出与CSF-1不同的特殊功能。

IL-34可以协调炎症和免疫反应。首先，某些促炎细胞因子、感染、化学应激源和组织损伤等与炎症相关的刺激可以诱导IL-34的表达。其次，IL-34可以通过诱导趋化因子、金属蛋白酶和促炎介质的表达来放大炎症效应。此外，既往研究已明确表明巨噬细胞在免疫反应中起重要调节作用，而CSF-1和IL-34均可诱导单核细胞极化为M1或M2型巨噬细胞，但与CSF-1相比，IL-34刺激的M1和M2巨噬细胞分泌的IL-10和趋化因子配体17(CCL17)显著增加[8]。IL-34和CSF-1具有共同的血管生成能力，不同之处在于：IL-34直接作用于内皮细胞进而增加血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的表达，而CSF-1通过肿瘤相关巨噬细胞间接影响血管生成[9]。IL-34和CSF-1都具有诱导破骨细胞生成、黏附和增殖的能力，但与IL-34相比，CSF-1诱导破骨细胞存活的能力更强[10]。IL-34可能参与急性肾损伤的发生和慢性肾损伤的加重。相关研究表明，与IL-34-/-小鼠相比，IL-34+/+小鼠的肾脏纤维化更严重[11]。另一方面，CSF-1以自分泌和旁分泌方式促进肾小管上皮细胞增殖和存活，起到与IL-34相反的保护作用[12]。IL-34与CSF-1存在异同，进一步分析IL-34与CSF-1的关系对于探讨IL-34作用机制具有一定指导意义。

2 IL-34在风湿性疾病中的作用

2.1 IL-34与类风湿关节炎

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是一种以滑膜炎症、骨和软骨破坏为特征的自身免疫性疾病。Chemel等[13]研究发现，RA滑膜上的成纤维样滑膜细胞(fibroblast-like synoviocytes，FLS)可表达IL-34，且IL-34的表达与滑膜炎的严重程度有关，另外发现IL-1β和TNF-α可刺激其表达。提示IL-34作为促炎细胞因子的下游效应因子参与RA滑膜炎症的病理作用。此外，FLS上IL-34与CSF-1R结合可上调活性氧的表达，进而提高IL-6水平促进Th17细胞的产生[14]。Li等[15]通过进一步探讨IL-34对RA患者不同亚群CD4+T细胞的影响，发现IL-34可促进Th17细胞增殖、转录因子表达和IL-17分泌，但对包括Th1、Th2和Treg在内的其他Th细胞亚群的分化没有影响。由此推测IL-34作用于Th17细胞分化的上游，可能是影响RA炎症细胞间相互作用的关键细胞因子。另外，Truong等[16]研究IL-34在鸡巨噬细胞和成纤维细胞中的信号转导途径和特异的生物学功能时发现：IL-34可激活JAK/STAT、NF-κB和MAPK信号通路，从而上调Th17型细胞因子(如IL-12、IL-17)的表达。上述信号通路的异常激活在RA炎症过程中发挥重要作用。因此认为IL-34可能通过JAK/STAT、NF-κB和MAPK等信号通路影响Th17的功能进而在RA中发挥作用。一项应用外源性IL-34干扰胶原诱导型关节炎(collagen-induced arthritis，CIA)模型小鼠的研究发现，IL-34加重了CIA小鼠的关节炎症，增加了CIA小鼠血清和滑膜中促炎细胞因子TNF-α、IL-17和IL-6的表达[17]。而抑制TNF-α、IL-17和IL-6等细胞因子可减轻RA患者炎症反应，提示IL-34可能是类风湿关节炎的一种新的治疗靶点。

抑制关节破坏是类风湿关节炎治疗中最重要的问题之一。RA的骨和软骨损伤主要由破骨细胞(osteoclasts, OCs)和FLS介导。OCs是在CSF-1和核因子κB受体活化因子配体(receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL)的作用下，从单核/巨噬细胞系分化而来的。IL-34可以在破骨细胞形成中替代CSF-1，以支持破骨细胞的形成。Cui等[18]研究发现：IL-34通过IL-17调节类风湿关节炎FLS和外周血单个核细胞(PBMC)分泌RANKL和骨保护素(osteoprotegerin，OPG)，以提高RANKL/OPG比值来诱导破骨细胞生成。提示IL-34在RA骨破坏中的重要作用。另外相关研究发现：IL-34与RA患者超声下骨侵蚀评分呈正相关[19]。进一步证实了IL-34与RA骨破坏密切相关。

IL-34除了在RA滑膜炎和骨侵蚀中发挥重要作用，还与类风湿关节炎的严重程度有关。研究发现，RA患者的血清IL-34水平显著高于骨关节炎(osteoarthritis，OA)患者和健康对照组，RA患者滑液中IL-34浓度也高于OA患者。同时发现RA患者血清和滑液IL-34水平与IL-6和RANKL水平呈正相关，血清IL-34水平与RF和抗CCP抗体滴度呈正相关[20]。另一项研究显示：IL-34与RA患者血沉、CRP、IL-8、TNF-α、基质金属蛋白酶-3等呈正相关。另外，接受TNF-α抑制剂治疗的患者血清IL-34水平降低[21]。除此，Chang等[22]发现血清IL-34水平是RA放射学进展的独立危险因素，表明IL-34是一种新的破骨细胞因子，可作为预测RA患者放射学进展的潜在生物标志物。

另外发现IL-34与类风湿关节炎血管生成有关。VEGF和缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α)在RA血管生成中起重要作用。Ding等[23]研究发现：IL-34促进类风湿关节炎PBMC分泌VEGF和HIF-1α，间接促进血管生成，参与类风湿关节炎的发病过程。

2.2 IL-34与系统性红斑狼疮

系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)是一种以淋巴细胞多克隆激活、自身抗体产生和免疫复合物积聚为特征的自身免疫性疾病。研究表明，SLE患者血清IL-34水平明显高于健康对照组，并与SLE疾病活动指数、抗dsDNA抗体、CRP水平呈正相关，与补体C3水平呈负相关。此外，SLE患者接受治疗后血清IL-34水平明显降低[24-25]，提示IL-34可能参与了SLE的发病过程且与疾病活动性相关。青少年系统性红斑狼疮(J-SLE)是一种侵袭性自身免疫性疾病，与成人系统性红斑狼疮相比具有更高的疾病活动性和严重程度。El-Banna等[26]通过探讨青少年系统性红斑狼疮患者血清IL-34浓度与疾病活动性的关系，发现J-SLE患者血清IL-34浓度明显高于对照组，且与SLEDAI、ESR、CRP、抗dsDNA抗体呈显著正相关，与补体(C3、C4)、血红蛋白水平呈负相关。进一步说明IL-34与SLE密切相关，可能成为SLE疾病活动性的潜在生物标志物。

狼疮性肾炎(lupus nephritis，LN)是系统性红斑狼疮的严重并发症，约70%的狼疮患者存在临床肾脏损害。研究表明，LN患者血清中IL-34高表达，是LN预后不良的独立危险因素[27]。另一数据表明，血清IL-34水平高的SLE患者更易发生LN，且对免疫抑制治疗反应差[28]。Abdd-Rehim等[29]研究发现血清IL-34水平与肾脏病变程度相关，在蛋白尿不明显的狼疮患者中，血清IL-34水平可区分不同组织学类型的亚临床LN。表明血清IL-34可作为无症状性LN，尤其是增生型LN早期肾脏病变的替代指标。巨噬细胞可调节与肾损伤和修复有关的炎症反应，是启动和驱动LN的核心，而IL-34可以促进巨噬细胞的积聚。Wada等[30]研究IL-34在LN中的发病机制发现：(1)LN小鼠肾内IL-34及其两种受体(CSF-1R和PTP-ζ)表达增加；(2)IL-34可诱导肾内趋化因子(如MCP-1、IP-10和IL-8等)的表达，而这些趋化因子可促进巨噬细胞募集。因此，IL-34可能是通过与其受体结合诱导肾内趋化因子表达，间接促进巨噬细胞募集从而参与LN的发病机制。但不管确切的机制如何，靶向IL-34可以抑制肾内趋化因子表达和巨噬细胞功能，进而抑制狼疮性肾炎。

2.3 IL-34与强直性脊柱炎

强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis，AS)作为慢性自身免疫性炎症性疾病，主要影响中轴关节。炎症、骨破坏、新骨形成是AS发展过程中3个典型病理改变，其中附着点炎是AS的特征性改变。邬秀娣等[31]研究发现，AS患者IL-34水平明显升高并与CRP、ESR呈正相关，且HLA-B27阳性组IL-34水平显著升高。黄娴倩等[32]的研究也证明AS患者外周血中存在较高水平的lL-34，但与邬等研究不一致的是：IL-34与CRP、ESR无相关性。IL-34是否作为炎症指标反应AS患者疾病活动度需进一步扩大样本来证实。该研究还发现IL-34与超声评估附着点病变骨侵蚀关节个数及附着点炎关节个数均呈正相关，但与RANKL、OPG和TNF-α等无相关性，提示IL-34可作为预测AS患者发生骨侵蚀的独立指标。巨噬细胞作为一种先天免疫细胞在强直性脊柱炎的炎症及骨侵蚀中起着关键作用。因此，IL-34是否通过影响巨噬细胞或其相关细胞因子参与AS炎症及骨破坏需要进一步研究。

2.4 IL-34与干燥综合征

干燥综合征(sjogren’s syndrome，SS)是一种以口干、眼干和多器官受累为特征的慢性进行性自身免疫性疾病。B细胞过度激活是该疾病的重要免疫学特征，该过程通常会导致自身抗体的产生和高丙种球蛋白血症或高IgG水平。Liu等[33]研究发现SS组的血清IL-34水平明显高于健康对照组，且抗SSA和抗SSB抗体阳性的SS患者血清IL-34水平高于阴性的患者。另外还发现血清IL-34水平与RF、IgG、丙种球蛋白呈正相关。提示IL-34可能通过参与B细胞的活化过程在SS中发挥作用。Ciccia等[34]研究发现，IL-34 mRNA在SS的炎性唾液腺中高表达，并与TNF-α、IL-1β、IL-17和IL-23的表达增加有关。提示IL-34在SS免疫炎症通路的调节中起作用，同时IL-34可能与SS唾液腺中的IL-23/Th17轴存在联系。但IL-34与SS的相关研究报道较少，需进一步研究证实。

2.5 IL-34与银屑病关节炎

银屑病关节炎(psoriatic arthritis，PsA)是一种以外周关节表现和轴性骨骼受累为特征的慢性炎症性疾病。研究发现，PsA患者尤其是侵蚀性PsA患者血清IL-34水平显著升高，而且给予TNF-α抑制剂治疗后患者血清TNF-α水平明显下降，但IL-34水平并未下降[35]。提示IL-34在PsA中起重要作用，该作用可能独立于TNF-α。PsA的特征是进行性破骨细胞形成、关节损伤和骨侵蚀。研究发现，PsA患者血清中IL-34的显著增加与破骨前体细胞呈正相关。提示IL-34可能替代CSF-1参与PsA的骨破坏机制[36]。但是，在既往发表的关于银屑病关节炎骨破坏的文献中尚未涉及IL-34与RANK/RANKL系统的相关研究。

2.6 IL-34与系统性硬化症

系统性硬化症(systemic sclerosis，SSc)是一种以皮肤、肺和其他内脏过度纤维化为特征的结缔组织疾病。Kuzumi等[37]首次检测了SSc患者血清IL-34水平，发现弥漫性皮肤SSc组血清IL-34水平明显高于局限性皮肤SSc组和健康对照组。血清IL-34水平升高的SSc患者比血清IL-34水平正常的患者更容易患间质性肺疾病(interstitial lung disease，ILD)。此外，在SSc患者中，血清IL-34水平与预测肺活量百分比呈负相关，而与磨玻璃样阴影评分和胸部CT纤维化评分呈正相关。进一步说明血清IL-34水平的升高与SSc患者ILD的发生和严重程度相关，可作为SSc相关性ILD的血清学指标。

越来越多的证据表明，IL-34与多种风湿性疾病有关，不仅介导炎症反应、骨破坏、血管生成等多种过程，还与疾病活动度及严重程度有关。但目前还有很多机制不明确：首先，IL-34可调节下游的信号通路(如JAK/STAT、NF-κB和MAPK等)，而信号通路对于风湿性疾病而言至关重要。我们有理由认为IL-34可能通过相关信号通路在风湿性疾病中发挥重要作用。其次，IL-34可促进Th17细胞的增殖和相关细胞因子的分泌，在类风湿关节炎和其他风湿性疾病中，IL-34和Th17之间的明确关系有待讨论。除此之外，IL-34能够促进破骨细胞的形成参与骨破坏。因此，IL-34是否通过RANKL影响骨破坏进程以及如何与RANKL相互作用值得探讨。最后，既往对IL-34的阻断研究仅限于某些风湿性疾病的动物模型，暂无针对IL-34的抗风湿性疾病药物报道。深入探讨IL-34在风湿性疾病中的作用对于理解疾病发病机制具有重要意义，可能为相关疾病的治疗提供新思路(图1)。

图 1 IL-34参与风湿性疾病的相关机制Fig 1 IL-34 participates in the pathogenesis of rheumatic disease