白细胞介素-36亚家族与特应性疾病的关系

谭雯汶，姚煦，宗文凯

白细胞介素(interleukin，IL)-36亚家族是IL-1家族中最近发现的一个亚家族，编码于人类2号染色体上，包括3种具有促炎活性的分子：IL-36α(IL-1F6)、IL-36β(IL-1F8)和IL-36γ(IL-1F9)，以及2种拮抗剂：IL-36受体拮抗剂(IL-36 receptor antagonist，IL-36Ra)(IL-1F5)和IL-38(IL-1F10)，在多种细胞类型中表达，包括角质形成细胞(keratinocyte，KC)、单核细胞、树突状细胞和上皮细胞等，通常在体内呈低水平表达，经刺激诱导活化后在免疫系统中发挥重要作用，特别是与炎症反应相关的机制[1-2]。IL-36α、IL-36β和IL-36γ作为激动剂，与IL-36受体(IL-36 receptor，IL-36R)结合后，产生的异二聚体信号复合物募集IL-1受体辅助蛋白(IL-1 receptor accessory protein，IL-1RAcP)，继而聚集细胞内受体的Toll/白细胞介素-1受体(Toll/interleukin-1 receptor，TIR)结构域，触发下游信号级联反应，发挥促炎作用。IL-36Ra则作为拮抗剂与IL-36R结合阻止IL-1RAcP的募集从而阻断细胞内信号转导，发挥抗炎作用；IL-38具有与IL-36Ra类似的生物学效应，然而对于其主要作用途径仍不明确[2-4]。IL-36亚家族构成了一个特异的信号系统，其中促炎和抗炎成分之间的失衡可能会导致包括皮肤在内的各种组织慢性炎症的发展。

特应性疾病主要包括特应性皮炎(atopic dermatitis，AD)、变应性鼻炎(allergic rhinitis，AR)以及哮喘(asthma，AS)等，是一组复杂的免疫紊乱性疾病，受遗传和环境的影响，免疫球蛋白E(immunoglobulin E，IgE)参与了发病机制。目前，IL-36亚家族已被广泛报道与这些特应性疾病的发病有关。本综述概述IL-36亚家族成员的生物学功能，叙述其在皮肤生理和病理，尤其是在AD发病过程中的调节作用，总结其与特应性疾病发病机制的关系以及潜在应用。

1 IL-36亚家族成员的生物学功能

1.1 IL-36α、IL-36β、IL-36γ和IL-36Ra

3种IL-36R激动剂(IL-36α、IL-36β和IL-36γ)由于它们的序列相似性而被归类在一起，且IL-36α和IL-36γ在序列上的相似性高于IL-36β，提示前两者比IL-36β具有更多的相关功能[2]。IL-36α、IL-36β和IL-36γ都是以无生物活性的前体形式生成的，需要由中性粒细胞来源的组织蛋白酶G、弹性蛋白酶或蛋白酶-3切除N端少量残基才能充分发挥其生物学功能[5]。经酶切激活后，IL-36α、IL-36β和IL-36γ作为激动剂与IL-36R结合，招募IL-1RAcP形成异二聚体信号复合物，继而募集细胞内信号分子，如髓样分化因子88(myeloid differentiation factor 88，MyD88)、IL-1受体相关激酶(IL-1R associated kinases，IRAK)和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)受体相关因子6(TNF receptor associated factor 6，TRAF6)，并进一步激活核因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)和丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)通路，从而启动下游基因表达，如IL-6和IL-8等炎症细胞因子，而IL-36Ra作为一种拮抗剂与IL-36R结合，阻止IL-1RAcP的募集以及随后功能信号复合体的形成，其活性也取决于N端甲硫氨酸的去除[3-4]。

1.2 IL-38

IL-38是新近发现的IL-1家族成员，在免疫细胞上广泛表达，在多种炎症性自身免疫性疾病中发挥重要作用，但其确切的信号转导和功能仍知之甚少。IL-38与IL-36Ra的同源性达43%，与IL-1Ra的同源性达41%[2]，因此，目前被广泛认可为IL-1家族的拮抗剂。目前已经提出了IL-38的3种候选受体：IL-36R、IL-1受体1(L-1 receptor 1，IL-1R1)和IL-1受体辅助蛋白样1(IL-1 receptor accessory protein like 1，IL-1RAPL1)，IL-38和活化性配体竞争与这些受体结合，抑制下游信号通路，继而抑制辅助性T细胞(helper T cell，Th)1和Th17的激活和功能，促进调节性T细胞(regular T cell，Treg)的增殖，从而发挥抗炎作用[6-7]。然而，目前对于其主要作用途径仍存在争议[8]。

2 IL-36亚家族与特应性疾病的关系

2.1 IL-36亚家族与AD的关系

AD可分为内源性(血清IgE正常)和外源性(血清总IgE升高)，外源性AD表型更为严重，且与丝聚蛋白(filaggrin，FLG)突变相关[9]。一项对14例AD患者、9例银屑病患者和8名健康对照者的皮损皮肤的研究发现，与外源性AD和健康对照组相比，IL-36α在内源性AD和银屑病患者中显著上调[10]。组织样本的RNA-seq分析显示，与非皮损皮肤相比，中重度AD患者皮损中IL-36α和IL-36γ的表达增加，虽然这种异常不如银屑病患者明显[11]，但仍提示IL-36家族在AD发病中扮演角色。研究进一步发现，急性期到慢性期AD的进展与Th1、Th2、Th17和IL-36炎症程度有关，AD急性期皮损中IL-36γ表达增加，并在慢性皮损中表达进一步升高，说明IL-36γ可能参与了AD由急性向慢性的病程进展[12]。

在皮肤中，IL-36的生理功能是通过炎症反应促进宿主对微生物的防御，其中IL-36α与细菌感染的反应有关，而IL-36γ与对真菌和病毒感染的反应有关[2]。而在病理状态下，IL-36可在金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus，SA)诱导的皮肤炎症尤其是AD中发挥作用。SA是一种与AD密切相关的革兰氏阳性细菌，可定殖在70% AD患者的皮损中[13]，并可产生许多与人体相互作用的毒力因子，从而促进AD的发病以及病情发展和恶化[14]。其中，SA表达的毒力因子多肽酚溶调控蛋白α(phenol-soluble modulin，PSM)可破坏表皮KC，诱导其释放IL-1α和IL-36α，并通过IL-36R/MyD88途径诱导T细胞产生促炎细胞因子IL-17A[15-16]。Patrick[17]等研究还发现，不同于Th2途径，SA诱导表皮KC产生的IL-36α在触发B细胞产生IgE方面具有直接的功能活性：IL-36信号通路通过增加Aicda、Blimp1和Xbp1的转录水平调节B细胞类别转换和浆细胞分化；此外，IL-36α还可促进IL-4介导的IgE产生和浆细胞分化[17]。这表明除了众所周知的Th2途径外，还有另一种产生IgE的途径。

相较于IL-36α和IL-36γ在AD中多篇报道，目前针对IL-36β的研究仍较少。最近日本的一项研究发现，在AD皮损中，表皮KC的IL-36β表达高于正常皮肤；IL-36β通过细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinases)1和2的磷酸化促进HaCaT细胞血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factorA)的产生；IL-36β可上调KC胎盘生长因子(placental growth factor)的基因表达；AD患者表皮KC的IL-36β表达水平与真皮血管数量呈正相关，提示IL-36β在AD皮损皮肤血管生成中可能起重要作用[18]。

针对IL-36亚家族的研究虽然取得了一些进展，但其上游调控及其与其他分子间的复杂相互作用的理解仍处于初级阶段。最近研究发现，IL-17D可通过激活CD93-p38MAPK-AKT-SMAD2/3信号通路抑制KC中RNA解旋酶DDX5表达，进而诱导膜结合IL-36R表达增加，通过消耗sIL-36R放大IL-36R介导的皮肤炎症效应，从而参与AD皮肤炎症[19]。

IL-38被认为是IL-36R的拮抗剂，但IL-38在皮肤炎症中的抗炎作用尚不明确。Lauritano等[20]最近提出，在过敏性接触性皮炎(allergic contact dermatitis，ACD)中，IL-38可以阻断由活化的肥大细胞衍生的IL-1诱导的巨噬细胞中的IL-36信号，从而起到抑制炎症的作用。尽管AD是一种与ACD具有相似临床表型的皮肤病，但这种抑炎作用在AD中的作用还有待阐明。

Spesolimab(BI 655130)是一种人源化免疫球蛋白G1抗体，与IL-36R结合阻止其激活，从而抑制下游的促炎信号[21]。一项IIa期研究结果首次评估了阻断IL-36通路在AD中的抑炎作用，虽然最终结果没有显著统计学差异，但在EASI评分中，从基线改变的主要终点仍可观察到一定的改善，且Spesolimab耐受性良好，其安全性可以接受[22]。

2.2 IL-36亚家族与AR的关系

IL-36亚家族在AR中作用的相关研究很少，但有数据显示AR患者血清中IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-36Ra和IL-36RmRNA的表达显著高于健康者，其中，IL-36γ的表达差异最高，且IL-36γ表达的增高与嗜酸性粒细胞数量以及血清中的嗜酸性粒细胞阳离子蛋白浓度呈正相关，与中性粒细胞数量无关。IL-36γ可以通过细胞内p38 MAPK和MAPK激酶(mitogenactivated protein kinase kinase，MEK)途径促进嗜酸性粒细胞的存活、激活和迁移，从而调节其功能。这些结果表明IL-36γ可以通过调节其主要效应细胞嗜酸性粒细胞而在AR中发挥重要作用。此外，变应原屋尘螨(allergen house dust mite，HDM)Dermatophagoidespteronyssinusgroup 1(Der p1)可显著上调AR患者外周血中的嗜酸性粒细胞和健康人外周血中的中性粒细胞上IL-36R的表达[23-24]。

有研究表明，IL-36α是调节AR炎症反应的另一个潜在靶点[25]：IL-36α通过磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphoinositide 3 kinase/protein kinase B，PI3K/Akt)和细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)途径直接影响AR的Th17型炎症反应。IL-36α也能促进外周血单个核细胞(Peripheral blood mononuclear cell，PBMC)向Th17分化。此外，AR患者血清中IL-36α的水平与IL-17、IL-23密切相关，IL-17和IL-23可以促进IL-36α的产生，形成正反馈。同时，抗IL-36α治疗可以抑制AR小鼠模型的Th17型炎症反应。

目前，尚未有足够的研究揭示IL-36亚家族在AR中的确切作用，因此继续探索有助于我们深入了解AR的发病机制，揭示IL-36亚家族在疾病发生发展中的作用，为临床治疗提供新的思路和方法。

2.3 IL-36亚家族与AS的关系

在AS小鼠动物模型中，HDM提取物致敏可以显著提高AS小鼠肺中IL-36γ、趋化因子配体(chemokine(C-X-C motif)ligand，CXCL)1和CXCL2的表达水平，且气管内输注IL-36γ可增加小鼠气道高反应(airway hyperresponsiveness，AHR)的严重程度[26]；在卵清蛋白(ovalbumin，OVA)致敏的AS小鼠中，IL-36γ表达上调，肺泡灌洗液中CXCL1的表达及中性粒细胞的浸润增加，此外，IL-36γ可增强小鼠肺组织中NF-kB的表达，维持重症AS患者肺组织中NF-kB的活化，促进AS发病过程中炎症介质的产生[27]。

与健康人相比，慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)和AS患者的血清中IL-36表达无明显变化，而当进一步根据炎症表型对患者进行分类时，嗜酸性粒细胞性气道炎症的COPD和AS患者的IL-36表达水平显著低于健康者和中性粒细胞性气道炎症患者，且COPD和AS患者血清中的IL-36水平与嗜酸性粒细胞性炎症程度呈负相关，与中性粒细胞性炎症程度呈正相关(IL-36α和IL-36γ被认为参与AS中性粒细胞性气道炎症的调节[28])。总之，嗜酸性粒细胞性气道炎症患者的IL-36水平降低，可能增加了患者的气道感染率，因为IL-36在抗菌防御中起作用，这些结果部分解释了为什么嗜酸性粒细胞性气道炎症的阻塞性气道疾病患者更容易恶化[29]。

此外，有研究表明IL-36Ra可以通过IL-36R/NF-kB途径发挥抗炎作用从而缓解AS的气道炎症；研究进一步发现，AS患者IL-36Ra的表达减少，而IL-36Ra具有抗炎作用，可以减少PBMC和痰单个核细胞(sputum mononuclear cells，SMNC)中IL-1、IL-6、IL-17和TNF-α的产生[30]。

在HDM诱导的AS小鼠模型中，经腹腔注射IL-38后，AHR和Th2相关细胞因子的产生均得到改善，且IL-38可以通过减少嗜酸性粒细胞趋化因子(chemokine(C-C)motif ligand，CCL)11的产生抑制嗜酸性粒细胞向肺的迁移[31-32]。

有数据显示，学龄期AS患者激素治疗前后血清IL-38的水平均显著高于健康者。分析上述原因，考虑炎症细胞因子的增加可以触发免疫抑制因子IL-38的释放，但是IL-38的免疫调节作用可能不足以抵消细胞因子风暴，因此，在AS患者中仍可观察到促炎细胞因子IL-17、IL-6、干扰素(interferon，INF)-γ和IL-1β水平的升高。定量分析进一步显示，AS患者与健康者PBMC中IL-38mRNA的表达水平无显著差异，表明释放的IL-38可能是一种储存的蛋白质。此外，该研究还表明，当Th2相关性AS标志物Periostin水平较高时，血清IL-38的升高与抗炎T细胞亚群CD4+CD25+Foxp3+Treg的百分比呈负相关，提示IL-38与Treg在哮喘发病机制中存在潜在的负反馈机制，但IL-38调节Treg以调控哮喘炎症的详细机制需要进一步研究[33]。

IL-36亚家族在AS发病中可通过更复杂的途径起作用，其异常表达可以促进T细胞、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞的募集和浸润，从而参与不同亚型AS的发病。

综上所述，IL-36亚家族是IL-1家族中最近发现的成员，在特应性疾病如AD、AR和AS的发病中发挥不同的作用，其在患者或小鼠模型的皮肤和呼吸道中的差异表达表明其在特应性疾病中具有重要作用，虽然其具体的分子机制尚不十分明确，但毫无疑问，其在调节炎症方面仍然具有较大的应用潜力，IL-36Ra和IL-38在变态反应中的应用仍是值得探索的领域。