2015年4月 基础医学与临床 April 2015 第35卷第4期 Basic&Clinical Medicine Vo1.35 No.4 文章编号:1001—6325(2015)04—0549-05 短篇综述 IL一37及其与疾病相关性的研究进展 张 燕,熊 霞 (泸州医学院附属医院皮肤科,四川泸州646000) 摘要:白细胞介素.37(IL.37)是一种新型炎性抑制因子,目前发现IL.37通过抑制促炎性细胞因子、趋化因子等的 产生及对基因转录的调节,参与免疫和炎性反应,在多种炎性反应及免疫相关性疾病中起重要作用,为这些疾病提 供新的治疗思路和新靶点。 关键词:IL.37;炎症性肠病;肝炎;内毒素性休克;急性冠脉综合征;肥胖症;SLE;银屑病 中图分类号:R392.7 文献标志码:A Research progress on IL-37 and the correlation with diseases ZHANG Yan,XIONG Xia (Dept.of Dermatology,the Affiliated Hospital of Luzhou Medical College,Luzhou 6460OO,China) Abstract:Interleukin一37(IL一37)is considered as a novel anti—inflammatory cytokine which involved in the im— mune and inflammatory response by inhibiting pro—ilfnammatory cytokines and chemokines,regulating gene tran— scription.At present,IL-37 plays an important role in a variety of ilfnammatory and immune related diseases,and it will provide new ideas and new treatment targets for these diseases. Key words:IL一37;inflammatory bowel disease;hepatitis;endotoxin shock;acute coronary syndrome;obesity;SLE;psoriasis IL-1家族包含11个成员,他们均具有B.三叶草 宫、胎盘和结肠肿瘤中均有表达。IL一37有IL一37a-e 结构,能与免疫球蛋白样受体结合。除IL.1受体拮 5个剪切异构体,共有6个外显子(1、2、3、4、5和6) 抗剂(IL-1 receptor antagonist,IL—IRa)外,根据其前体 编码IL一37,其中外显子4~6编码B三叶草2级结 的长度,IL一1家族可以分为IL一1亚家族(IL一1 0【、 构。IL一37a、IL一37b和IL一37d均含有外显子4~6, IL-1B和IL一33)、IL一18亚家族(IL一18和IL.37)和 因而推测其具有生物学功能,IL一37c和IL一37e由于 IL-36亚家族(IL一36a、IL-3613、IL一36^y、IL-36 Ra和 缺乏外显子4,不能编码B三叶草2级结构,因此推 IL一38)3个亚家族…。家族中大多数为促炎性细胞 测其可能不具有生物学功能心]。IL一37b(含外显子 因子,而IL—IRa和IL-36Ra等通过阻断配体与受体 1、2、4、5和6)是其中最大的异构体,也是最主要的亚 结合减轻炎性反应。IL一37是IL.1家族的第7个成 型,含有一个天冬氨酸特异的半胱氨酸蛋白酶.1(cys- 员,其曾用名为IL一1H4,后更名为IL一37。 teinyl aspartate—speciifc protease,caspase一1)切割位点, l几-37的分类及其生物学特征 与IL.1B和IL.18一样,IL.37b以前体的形式产生,经 caspase一1处理后成为成熟体-3 J。IL-37b与IL-l8有 IL一37在人类淋巴结、胸腺、骨髓、肺、睾丸、子 两个共同的保守氨基酸(Glu.35和Lys一124),而这 收稿日期:2014.07.30 修回日期:2014.12.01 。通信作者(corresponding author):xiongxia789@126.com 550 基础医学与临床 Basic&Clinical Medicine 2015.35(4) 两个氨基酸参与IL一18与IL.18Ra或IL.18结合蛋 白(IL一18-binding protein,IL一18BP)的结合,因而 IL一37b前体及成熟体均能与IL.18Ra结合,成熟体 比前体具有更高的亲和力,但即使是成熟IL.37b, 其结合IL.18Ra的能力也仅为IL一18的1/50,且结 合后不产生激动或拮抗效应,不引发炎性反应,也 不影响IL一18的生物功能,只有IL.18与IL一18Ra 结合后才会导致 -干扰素(Interferon^y,INF- )的 产生 J。但IL.37b与IL.18BP结合后却能抑制 IL一18的活性,进而抑制IFN一 的产生 j。同时,成 熟的IL.37b在caspase-1的辅助下进入细胞系,并 与Smad3结合形成一个功能性复合物,抑制信号 传导蛋白、转录激活物1.4、转录因子活性蛋白一1 和促丝裂原活化蛋白激酶的磷酸化,从而影响基 因的转录,最终抑制Toll样受体(toll—like receptors, TLR)诱导的促炎细胞因子及树突状细胞(dendritic cells,DCs)的活化 。 2 IL-37的抗炎作用 TLR配体、脂多糖(1ip0polysaccharide,LPS)、 TGF-B、IL.18、IL一1 B、IFN一 和TNF均可诱导外周血 单核细胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC) 表达IL.37b 。用针对IL-37的siRNA(siRNA against IL.37,siIL一37)转染PBMC后,LPS刺激 PBMC,siIL一37组IL一37b的表达明显低于对照组,同 时细胞内的IL-1 B、IL一6和TNF一仅等促炎性反应细 胞因子的表达增加,而IL.1O和IL.1Ra等抗炎性反 应细胞因子表达未受到显著影响。在RAW—IL一37 细胞系中,IL一1 0【和IL-6等几种主要的细胞因子表 达明显下降,其他多种细胞因子或化学因子也下降。 此外,IL一37b可以下调人类单核细胞系THP一1和上 皮细胞系A549中LPS或IL一1p诱导的多种炎性细 胞因子如IL一1仪、IL一6、TNF和IL一8等的表达。这表 明IL-37b可以通过抑制促炎性细胞因子的产生而 发挥抗炎作用。IL一37转基因小鼠(human IL一37 transgenic mice,hlL一37tg)可以减轻LPS导致的休 克、化学性结肠炎、心肌缺血及接触性皮炎等的炎性 反应 J。然而,对RAW和THP—l细胞系使用 Smad3特定抑制剂或针对Smad3的siRNA,及体内 沉默内源性Smad3后,发现IL一37的抗炎特性明显 下降 ],这表明,Smad3参与了IL一37b的炎性反应 抑制过程。 3 IL-37与疾病 3.1 IL一37与炎症性肠病 炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)通 常表现为以促炎性细胞因子占主导的肠道免疫失 衡。用右旋糖酐硫酸酯钠诱导小鼠结肠炎模型,与 野生型小鼠相比,hIL.37tg小鼠的结肠炎临床评分及 组织学指标下降,离体结肠组织中IL一1B和TNF- 也 降低。对野生型小鼠移植hIL一37tg骨髓后,可以保 护其免受结肠炎,这表明起源于骨髓的IL一37b足以 发挥抗炎作用 J。RT.PCR和免疫印迹法检测IBD 患者结肠中IL一37b的表达情况,表明正常区不表达 IL一37b,受累区表达IL 37b,且表达强度与疾病活动 性成正比;同时,TNF一仅可以增强人类结肠上皮细胞 系T84 IL一37b的表达¨ 。 3.2 IL-37与肝炎 小鼠静脉注射刀豆蛋白A(concanavalin A,Co- nA)后可引起T细胞介导的肝损伤,自然杀伤细胞 和CIM T细胞通过分泌多种细胞因子而起关键作 用。通过尾静脉注人重组IL-37b质粒,48 h后注人 ConA诱发肝炎,与对照组相比,ConA介导的肝损伤 在肝脏组织学评分及转氨酶浓度上并无统计学差 异,这表明短暂表达的IL-37b并不能抑制ConA所 致的肝坏死;但IL.37b可以抑制血清中多种炎性细 胞因子如IL.1仅、IL.5、IL.6和IL一9的表达,但作用 并不持久,在24 h后,其抑制效果不明显… 。在IL一 37对肝I/R的作用研究¨纠中,IL一37可以减少I/R 肝损伤促炎性细胞因子的产生和中性粒细胞聚集, 及降低血清谷丙转氨酶(alanine aminotransferase, ALT)水平,这与IL.37抑制肝细胞和库否细胞促炎 性细胞因子、趋化因子的产生及中性粒细胞的激活 有关;此外,IL.37对活性氧介导的肝损伤有直接保 护作用。在慢性乙型、丙型肝炎中,ALT>50或谷草 转氨酶(aspartate transaminase,AST)>40者,其血清 中IL.37的浓度明显高于ALT或AST正常的患者。 治疗后,慢性乙肝患者中出现血清转换者其血清IL一 37下降。这表明IL.37血清浓度与患者的肝脏损伤 有关,并且在HBeAg血清学转换中起重要作用 。 3.3 IL一37与LPS诱导的休克 在LPS诱导的内毒素休克模型中,发现hlL— 张燕IL.37及其与疾病相关性的研究进展 55 1 37tg小鼠的肺和肾功能良好,肝脏损伤较野生型小 中,脂肪组织是IL-1家族细胞因子的主要来源,减 肥后脂肪和肝组织中IL 1家族成员倾向于抗炎方 向改变¨ 。 鼠明显减轻,内毒素休克的临床表现在hIL一37tg小 鼠中也较弱。此外,注射LPS后,hIL.37tg小鼠 CD86和MHC lI类分子双阳性细胞所占比例(平均 为47%)明显低于野生型小鼠(平均为73%)。这 3.7 IL-37与系统性红斑狼疮(systemic lupus ery- thematosus,SLE) 表明IL一37可以通过抑制DCs的激活从而保护内毒 SLE患者血清中IL-37升高,IL・18、IL-18BP、 素休克中肝、肾和肺的损伤_6]。 3.4 IL-37与急性冠脉综合征 通过对急性冠脉综合征(acute coronary syn— drome,ACS)和稳定性心绞痛(stable angina pectoris, SAP)患者IL一37、IL-18和IL一18BP的研究发现,ASC 组IL.37、IL一18和IL-18BP明显高于SAP组,并且 与左室舒张末期内径呈正相关,与左室射血分数呈 负相关,但三者均与冠脉的狭窄程度无相关性¨ 。 IL一37显著抑制促炎性细胞因子的产生和DCs的激 活_6 J,而成熟DCs的激活是T细胞活化、Thl及 Thl7细胞因子产生的关键,后者参与了动脉粥样硬 化及其相关疾病的致病过程¨ ,因此,IL一37可能通 过抑制DCs的激活,从而在动脉粥样硬化及相关疾 病中发挥作用。此外,IL.37还可以抑制TLR介导 的IL一1 B、IL一6、IL-17和INF一^y等前炎性反应细胞因 子的释放,从而调节动脉粥样硬化的发生、发展。 3.5 IL-37与格林-巴利综合征(Guillain-Barr’e syndrome。GBS) GBS急性期,血清IL一37、IL一17A、IFN一 和TNF-0【 及脑脊液中IL-37和IL.17A显著高于健康对照组。 并且在血清中,IL-37与IL一17A、IFN- 和TNF一0【呈 正相关;脑脊液中,IL-37也与IL一17A呈正相关;脑 脊液IL-37与GBS残疾评分亦呈正相关。经治疗有 效者中,其血清IL一37、IL.17A、IFN.^y和TNF.o【水平 较治疗前明显下降。这表明IL一37及以上多种促炎 性细胞因子参与了GBS的疾病过程¨ 。 3.6 IL-37与肥胖症 ’ 病态肥胖是一种与细胞因子增多有关的慢性炎 性反应疾病,患者脂肪组织可产生脂连素、瘦素、 TNF・ 、IL-6和IL一1家族成员等多种细胞因子 J。 对肥胖患者及减肥后IL一1家族研究发现,各种细胞 因子,尤其是IL-37,在脂肪组织中的表达均明显高 于肝组织。减肥后,脂肪组织中IL一37表达升高 肝 组织IL一37表达保持稳定,而两种组织中IL一1B和 IL・18等表达均下降。这表明在肥胖及其相关疾病 IFN— 和IL一6也明显升高;激素治疗后,IL一37的表 达下降。并且在治疗前和治疗后,患者IL一37均与 IL—l8、IL一18BP、IFN. 、IL一6和SLEDAI评分具有相 关性_1 。此外,SLE患者PBSC中IL.37mRNA表达 和血清IL一37升高,与SLE的活动性,尤其是肾损害 相关;而重组IL一37抑制SLE患者PBSC中TNF-0【、 IL.6和IL.1B表达,说明IL.37可能通过抑制SLE促 炎性细胞因子的产生而在SLE的发病中起重要 作用 。。。 3.8 IL-37与银屑病 银屑病是一种免疫介导的慢性炎性反应皮肤 病,固有免疫的特定抑制剂可能是其最有前景的治 疗手段之一。IL一37是固有免疫的天然抑制剂 J。 其通过抑制促炎性细胞因子的产生从而改善银屑病 的炎性反应过程 。人类角质形成细胞系HaCaT 转染IL.37质粒后,用复合炎细胞因子M5刺激人类 角质形成细胞系HaCaT,结果证实,IL一37可以抑制 CXCL8(亦称IL-8)、IL一6和S100A7的表达。角蛋 白14.VEGF转基因小鼠尾静脉注射IL.37质粒后, 小鼠局部表皮增生减少,血管扩张及炎细胞浸润减 少,银屑病症状评分也低于对照组,这说明,儿一37基 因表达可减轻小鼠银屑病症状。此外,该组小鼠血 清中IFN.^y也降低。由此可见,IL一37通过下调促炎 性细胞因子在银屑病的发病机制中起重要的免疫抑 制作用。 3.9 IL-37与其他疾病 在椎间盘退变和活动性白塞病中,IL一37的下 调表达使促炎性细胞因子表达增加,从而参与疾 病的发病 .23]。类风湿性关节炎患者滑膜和血清 中IL.37的表达升高,并且与IL一17a、TNF一 及疾 病活动性呈正相关。治疗有效者中IL一6、IL-17a 和TNF一0【显著下调,IL一37也显著下降L24 J,说明促 炎性细胞因子可调控IL.37的表达。 4结语 总之,IL-37作为IL一1家族的新成员,目前对其 552 基础医学与临床 Basic&Clinical Medicine 2015.35(4) 具体的生物学功能尚不完全清楚,现有研究表明, IL一37通过与IL-18BP结合抑制促炎性细胞因子的 产生,及进入细胞系内调节基因转录,从而在细胞内 和细胞外均可发挥抗炎作用,但对抗炎细胞因子无 明显影响。反之,多种TLR配体和细胞因子都可诱 导细胞表达IL.37。IL一37是固有免疫的天然抑制 剂,在多种炎性反应及免疫相关性疾病中起调控作 用,通过对其生物学结构、功能及其作用机制的深人 研究,将为这些疾病的治疗提供新思路和靶点。 参考文献: [1]Dinarello CA.Ove ̄iew of the interleukin-1 family of lig- ands and receptors[J].Semin Immunol,2013,25: 389.393. 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