IL-36与纤维化疾病的研究进展*

杨铭杰， 杨新棵， 陈 婷， 惠 毅， 李京涛， 闫曙光△

（1陕西中医药大学基础医学院胃肠病教研室，陕西 咸阳 712046；2陕西中医药大学附属医院肝病科，陕西 咸阳 712000）

纤维化是由组织损伤触发的异常修复机制，伴随着细胞外基质（extracellular matrix， ECM）产生/降解的失衡以及在正常组织中的过度沉积，最终以器官功能障碍甚至衰竭而告终［1］。纤维化几乎可见于所有慢性疾病的终末期阶段，死亡率在工业化国家中约占1/3 以上，对人类健康构成严重威胁［2-3］。然而，由于具体分子机制尚未明确，关于抗纤维化药物的开发仍在不断探索中。随着分子生物学领域的不断进展，发现促炎细胞因子白细胞介素36（interleukin-36， IL-36）在纤维化病变的过程中具有显著的促进作用，通过抑制IL-36 信号能够防止甚至逆转纤维化进程，可能成为潜在的靶点之一［4］。基于此，本文将对近年来关于IL-36 的生物学研究进展、在纤维化疾病中的表达以及相关促纤维化机制作一综述，以期为进一步研究提供参考。

1 IL-36概述

IL-36 细胞因子属于IL-1 超家族的成员之一，由3 种受体激动剂IL-36α、β 和γ，以及IL-36 受体拮抗剂（IL-36 receptor antagonist， IL-36Ra）组成。由于氨基酸序列与IL-1β 和IL-1Ra 具有高度相似性，最初IL-36 也被称为IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9 和IL-1F5［5］。由于IL-1Ra、IL-38 与IL-36Ra 具有高度同源性，均可在相关信号传导中发挥拮抗作用［6］。IL-36广泛表达于皮肤表层、支气管、肺、牙龈和肠上皮层等部位，并且在与细菌成分接触后表达显著增高，表明IL-36 在调节机体内外环境方面扮演着重要角色［7］。

IL-36 在全长前体蛋白形式中表现出极低的生物活性，需经过蛋白水解才能变得完全活跃。与IL-1 家族的其他成员相同，IL-36 的活性受到N 端切割的严格调节，其中N 端悬垂很可能是干扰配体-受体结合的关键点［8］。对3 种激动剂及1 种抑制剂分别在K6、R5、S18和V2位置的N 端处理，可充分发挥IL-36的生物学潜能。然而与IL-1 不同的是，IL-36 不具有caspase-1 或信号肽等特征性切割位点，表明IL-36 的加工可能受到其他机制的影响［9］。已证实由中性粒细胞衍生的几种蛋白酶，如组织蛋白酶G、弹性蛋白酶和蛋白酶3 等，能够通过差异处理方式激活IL-36细胞因子［10］。不同的N 末端加工机制为早期关于IL-36 细胞因子功能的一些争议提供了解释，同时也突出了其生物学的复杂性。

IL-36 的受体是一种异二聚体复合物，由IL-36R和IL-1受体辅助蛋白（IL-1 receptor accessory protein，IL-1RAcP）组成，在角质形成细胞、成纤维细胞和上皮细胞、内皮细胞及各种免疫细胞等广泛表达［11］。IL-36R 包含与配体结合的细胞外结构域和与IL-1RAcP相连的细胞内Toll/IL-1受体结构域，与激动剂结合后能形成二元复合物进而募集IL-1RAcP 介导下游信号［12］。相反，拮抗剂IL-36Ra与IL-1RAcP存在空间结构冲突，与IL-36R结合后能够阻止其募集，通过与其他细胞因子竞争而抑制其活性。此外，当IL-36 激动剂与拮抗剂细胞浓度相同时，拮抗剂会占据更多的受体，意味着拮抗剂对IL-36R具有更高的亲和力［13］。

2 IL-36的生物学功能

IL-36 在免疫反应中扮演了重要角色，可以通过多种方式影响炎症反应，包括诱导分泌炎症及趋化因子，调节免疫细胞功能等。IL-36 细胞因子刺激后可在角质细胞中促进粒细胞集落刺激因子、IL-17C、C-C基序趋化因子配体20（C-C motif chemokine ligand 20， CCL20）和IL-8的分泌，以及内皮细胞及成纤维细胞中诱导CCL20、CCL2、IL-8 和血管细胞粘附分子1水平的过表达，进而促进炎症反应［14］。调节免疫细胞方面，IL-36 可以通过促进树突状细胞（dendritic cell，DC）成熟和诱导淋巴细胞分化的方式发挥促炎作用。体外实验发现，IL-36对小鼠的DC和CD4+T细胞存在显著的特异性反应，能够激活Th1 细胞免疫应答；在体内，IL-36 能促进DC 的成熟，增强DC 抗原提呈功能，同时刺激幼稚T 细胞向Th1、Th17 分化［15］。当IL-36R敲除小鼠的CD4+T 细胞与IL-36 激动剂共培养时，与正常小鼠CD4+T 细胞相比调节性T 细胞（regulatory T cells， Treg）分化受到显著抑制，进而抑制了抗炎细胞因子IL-10的产生。此外，当从MyD88敲除或p50敲除小鼠中分离的CD4+T细胞与IL-36细胞因子共培养时，Treg 分化显著增强［16］。上述结果表明IL-36可通过下游MyD88和NF-κB信号传导，在促进Th0细胞分化的同时抑制Treg分化，增强炎症反应。

3 IL-36在纤维化疾病中的表达

3.1 特发性肺纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF） IPF 是一种原因不明的慢性进行性肺部疾病，临床以进行性呼吸困难、肺功能降低甚至呼吸衰竭为特征［17-18］。支气管上皮细胞、肺成纤维细胞和巨噬细胞均大量表达IL-36R/IL-1RAcP 复合体，可对IL-36 细胞因子产生应答［19］。通过检测IPF 患者血清中IL-36α/γ 水平显著高于对照组，而拮抗剂IL-36Ra 与对照组相比无显著差异，提示IL-36 激动剂和拮抗剂的失衡参与了IPF 的进展。且IL-36α 表达与肺一氧化碳弥散量呈负相关，与高分辨率CT 评分呈正相关，IL-36γ 表达与用力肺活量呈负相关，提示IL-36水平可能与IPF 患者的预后有关［20-21］。同时发现同源抑制剂IL-38 的过表达能够通过抑制IL-36R 信号传导的方式，防止由博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化反应［22］。此外，在慢性阻塞性肺疾病和支气管哮喘中也观察到IL-36 的异常表达，表明其信号传导可能通过多种机制参与肺部疾病的发生发展［23］。

3.2 肝纤维化 肝纤维化是由多种因素所致肝脏持续损伤进而产生的慢性疾病，随着疾病的进展可形成纤维化瘢痕，影响肝脏正常生理功能，甚至可发展为肝硬化、肝癌等［24］。慢性乙型肝炎（chronic hepatitis B， CHB）是由于持续感染乙型肝炎病毒（hepatitis B virus， HBV）所引起的肝脏炎症性疾病，可造成肝脏的慢性损伤，促进肝纤维化的发展。研究发现，CHB 患者循环血清中IL-36α 浓度显著增高，而IL-36β、IL-36γ和IL-36Ra无明显变化，提示IL-36α可能参与了HBV 感染期间肝脏的免疫炎症反应。同时，关联分析发现IL-36α 浓度的升高与HBV-DNA 水平呈正相关，提示IL-36α 与CHB 患者的病毒复制活跃程度有关［25］。此外，在肝损伤动物实验中同样发现IL-36 参与了早期炎症反应及纤维化病变。CCL20大量分布于肝脏组织中，其过度激活能够促进肝脏炎症反应，加速肝纤维化的发展［26］。在对乙酰氨基酚诱导小鼠肝损伤模型中可发现，IL-36γ 与CCL20均呈高表达状态，经IL-36Ra 处理后能够降低CCL20在mRNA 与蛋白质水平的表达，同时减轻肝脏损伤，提示通过阻断IL-36 信号传导能够通过降低CCL20的表达减轻肝脏炎症，进而干预肝纤维化的进展［27］。

3.3 肾间质纤维化（renal interstitial fibrosis， RIF）RIF 是多种慢性肾脏疾病发展过程中的常见病理表现，终末期易致肾功能衰竭，需依靠肾移植或透析维持治疗［28］。肾小管间质病变（tubulointerstitial lesion， TIL）作为RIF 形成的标志之一，其严重程度与IL-36α 的表达密切相关。在TIL 患者的肾组织中观察到IL-36α 表达显著升高，与肾功能相关评估指标尿素氮和肌酐水平以及纤维化评分呈正相关关系。同时，对纤维化的单侧输尿管梗阻小鼠肾小管上皮细胞行免疫组化染色发现，IL-36α 表达显著上调，提示IL-36α表达增高与肾功能下降以及纤维化的发生发展密切相关［29-30］。在IL-36基因敲除实验中，小鼠的肾实质损伤、胶原蛋白沉积、纤维化病变等显著减轻，表明阻断IL-36信号传导可减轻RIF病变［31］。

3.4 炎性肠病（inflammatory bowel disease， IBD）相关肠纤维化 肠纤维化是IBD的常见并发症之一，约1/3 的克罗恩病和5%的溃疡性结肠炎患者会在临床终末期出现纤维化病变，表现出肠腔狭窄、肠壁运动障碍、肠梗阻等症状［32］。在活动期IBD患者的结肠标本中可观察到IL-36a 和IL-36γ 的mRNA 表达显著升高，同时在IBD 动物模型肠道组织中可观察到IL-36R/IL-1RAcP 复合物表达增加，证明IL-36信号传导可能与肠道疾病的免疫病理学存在一定联系［33］。既往认为只有IL-36α/γ 在IBD 的发生发展中扮演着主要角色，最新研究发现在急性结肠炎小鼠模型中IL-36β表达同样显著增高，通过注射重组IL-36β可加剧结肠炎症反应，表明IL-36 所有同工型均参与了IBD的发展［34］。免疫荧光染色发现，表达IL-36α、CD14、CD64和CD163的巨噬细胞位于小鼠结肠中的纤维化区域，提示IL-36α可能作为主要调节剂参与了纤维化进展［30］。通过IL-36R敲除或注射抗体，IBD模型小鼠的肠道炎症和纤维化程度明显减轻；此外，于已经发生纤维化病变的时点注射抗体，炎症反应减轻，黏膜下层厚度减小，纤维化评分降低，表明阻断或抑制IL-36信号传导可防止甚至逆转肠纤维化的发生［35］。

3.5 心肌纤维化 心肌梗死（myocardial infarction，MI）后发生的心肌纤维化是心肌组织对缺血刺激产生的修复机制，但ECM 的持续沉积导致心肌收缩力受到破坏，进而发生心力衰竭［36］。心脏炎症反应是MI 后驱动心室重塑的关键因素，例如IL-1 被证明是MI后关键的促纤维化介质之一，以及可溶性IL-33可在心肌组织中产生纤维化表型［37］。在ST 段抬高型MI 患者的外周血中发现IL-38 水平显著增加，提示IL-38 及其抑制的IL-36R 信号传导参与了MI 的疾病进展。同时，通过注射重组IL-38 可阻断MI 后小鼠心脏纤维化的进程，同时改善心室功能，提示抑制IL-36信号传导具有调控心肌纤维化发展的作用［38］。

4 IL-36介导组织纤维化的分子机制

尽管不同组织间纤维化的发病机制存在差异，但研究表明IL-36 信号传导能够通过影响某些纤维化关键节点进而促进纤维化的进展，如调节免疫细胞反应、活化成纤维细胞、调节相关酶活性等。

4.1 调节免疫细胞反应 损伤初期免疫细胞的积累是出现早期炎症反应的前提，作为一类促炎细胞因子，IL-36 能够通过多种免疫反应途径参与早期的组织炎症反应［39］。NLRP3 炎症小体是一种多聚体蛋白复合物，可通过介导caspase-1 的活化进而切割pro-IL-1β 和pro-IL-18 的方式促进炎症反应，进而参与多种纤维化疾病的进展［40-41］。当IL-36R敲除时可观察到肾脏疾病小鼠NLRP3、caspase-1和IL-1β活性显著降低，外源性给予重组IL-36α可促进肾小管上皮细胞和巨噬细胞中NLRP3 的活化，而在缺乏MyD88的细胞中使用IL-36α刺激时，NLRP3的激活被减弱［29］。这表明IL-36信号可能通过MyD88依赖性途径参与NLRP3介导的炎症反应。此外，已证明激活IL-23/IL-17轴能够促进纤维化的发展，抑制或敲除IL-36信号在抗纤维化形成的同时能减轻T 细胞反应，减少IL-23和IL-17A 的产生［42］。IL-36 刺 激能升高转录因子RORγt的表达，进而促进Th17细胞的分化，表明IL-36可以通过调控T 细胞分化参与纤维化反应［43］。此观点同样在肺纤维化疾病模型中得到证实，重组同源抑制剂IL-38 的慢病毒治疗可减少免疫细胞的积累，降低IL-1β和IL-17A表达水平，减轻纤维化反应［22］。

4.2 活化成纤维细胞 成纤维细胞是ECM 产生的主要来源，当受到慢性炎症等刺激时，能够活化为表达α-平滑肌肌动蛋白的肌成纤维细胞，进而促进大量ECM 的合成［44］。研究发现，IL-36能够通过驱动纤维化相关因子、促进上皮-间充质转化（epithelialmesenchymal transition， EMT）和内皮-间充质转化（endothelial-mesenchymal transition， EndMT）的方式活化成纤维细胞，进而促进纤维化的发展。在肠纤维化实验中，对健康小鼠注射IL-36 激动剂后发现结肠中肌成纤维细胞数量明显增多［35］。同时，研究发现IL-36R信号传导对胰腺肌成纤维细胞具有明显激活作用，进一步证实了IL-36 诱导的信号转导事件在活化成纤维细胞中的重要作用［45］。上皮/内皮细胞可通过EMT/EndMT 转变为间充质细胞，进而促进成纤维细胞池的积累［46］。在一项慢性鼻窦炎动物实验中，发现IL-36γ的过表达与EMT呈正相关关系，提示IL-36 信号传导可能通过调控EMT 的方式参与纤维化病变，具体机制仍需进一步探索［47］。

4.3 调节相关酶活性 在RIF 相关实验中发现，当IL-36敲除小鼠的肾组织中丝氨酸蛋白酶35（serine protease 35， Prss35）显著增加，并改变了许多感觉蛋白的表达，包括嗅觉受体（olfactory receptor， OR）和犁鼻神经中的蛋白受体家族［48］。已证实Prss35 能够通过促进I型胶原蛋白降解的方式预防纤维化发展，而OR 则是肾功能检测的关键指标之一［49-50］。据此可推测，IL-36 信号可能具有调节胶原重塑和血压稳态相关酶的作用，能够改善肾损伤后的纤维化反应。

5 总结及展望

纤维化发展所导致的器官功能障碍与多种疾病相关，严重影响患者生活质量的同时，造成了沉重的经济负担，然而目前还没有任何有效的治疗方法来预防或逆转纤维化病变。与其他IL-1 家族成员一样，IL-36 信号传导主要作为促进多种炎症基因转录的途径。在稳态条件下，IL-36 在细胞、组织和器官中广泛表达并有助于免疫调节，但如果过量产生，则会在纤维化病变中发挥致病作用。IL-36 信号传导可通过多种方式促进组织纤维化的发展，阻断其信号传导能够明显预防甚至逆转纤维化病变。不足的是，大多数实验仍停留在动物或体外阶段，需要进一步研究探索。同时，关于诱导IL-36/IL-36R信号传导的起始因子也将是一个值得探索的未知领域。药物开发方面，spesolimab 是一种人源化抗IL-36 受体单克隆抗体，也被称为BI 655130，其疗效已在泛发性脓疱型银屑病患者的临床研究中得到了证实，同时也为通过阻断IL-36 信号传导的临床应用提供了确切证据。目前spesolimab 已进入活动期溃疡性结肠炎患者的II 期试验，旨在通过阻断IL-36R 信号进而防止溃疡性结肠炎患者结肠中促炎因子的释放以及组织重塑通路的激活。基于IL-36 的复杂生物特性，未来可以尝试通过多种方式进行药物开发，例如通过靶向相关蛋白酶活性抑制IL-36 激动剂的加工、施用IL-36Ra 或IL-38 以及靶向IL-1RAcP 等，仍需进一步的研究证实。这无疑会在将来对靶向IL-36 的药物开发以及组织纤维化的临床治疗提供新的方法和思路，填补抗纤维化药物缺失的空白。