1、 综 述IL17 与支气管哮喘南京医科大学第一附属医院呼吸科( 南京210029) 顾晓燕 综述 殷凯生 审校 摘 要 白介素 17( IL17) 是由活化CD4+ 、CD45RO+ 记忆T 细胞产生的一种细胞因子。IL 17 在体外能激活支气管哮喘( 哮喘) 患者的成纤维细胞( FB) 、巨噬细胞产生并分泌一系列与气道重构有关的细胞因子, 如GMCSF、T NF 、IL 1 等, 还能与FB 一起支持CD34+ 造血前体细胞增殖和分化成熟为中性粒细胞, 是T 细胞诱导的炎症反应的早期启动因素, 可能参与哮喘的发病与气道重构。本文综述了近年来这方面的进展。关键词 白介素 17; 支气管哮喘;
2、中性粒细胞 支气管哮喘 ( 哮喘) 是多种炎性细胞和炎症因子相互作用而形成的慢性气道炎症性疾病。在气道慢性炎症过程中, 嗜酸粒细胞( EOS) 、T 细胞、肥大细胞等通过释放炎症因子和细胞因子而起主要作用。IL17 可诱导上皮细胞、内皮细胞、FB 和基质细胞分泌IL 6、I L 8、G CSF 以及前列腺素E2( PGE2) ,增加细胞间粘附分子1( ICAM 1) , 并能与FB 一起支持CD34+ 造血前体细胞增殖和分化成熟为中性粒细胞。目前认为IL 17 是哮喘发病相关细胞因子网络的重要成员之一, 且间接参与哮喘气道重构。现就近年来IL 17 及其在哮喘发病机制中的作用方面的国外资料作一
3、综述。1 基本概念IL17 即细胞毒性T 细胞抗原8 ( cytotoxic Tlymphocy te associated ant igen 8, CTLA8 ) 1, 2 。Fossiez 等 3 发现只有PMA 和艾罗霉素共同刺激活化的CD4+ 、CD45RO+ 记忆T 细胞能够产生IL 17。人体内IL 17 主要由外周血CD4+ T 细胞产生 4 。小鼠体内IL 17 的唯一来源是 T CR+CD4-CD8-细胞 5 。IL 17 是一种同源二聚体蛋白, 编码IL 17的基因在人染色体的2q31 35, mRNA 为1. 2kb。IL17 含有155 个氨基酸, 在第68 位( As
4、n) 有一个N糖基化位点。细胞分泌的IL 17 是糖基化蛋白和未糖基化蛋白的混合物, 在SDS PAGE 上显示28kD 和31kD 的条带。重组IL 17 在还原条件下的分子量是15kD, 提示IL 17 以同源二聚体的方式分泌。小鼠IL 17 位于染色体1A。人IL 17 的氨基酸序列与松鼠猴疱疹病毒的开放阅读框13( ORF13)的氨基酸序列有约57% 的同源性, 而与小鼠的IL17 有60% 的同源性。IL17 在体内与细胞膜上的IL 17 受体( IL17R) 相结合而发挥作用。与其它受体家族相比,IL17R 显示出特异的结构特点 6 。人IL 17 受体mRNA 主要在气道上皮细胞
5、、包皮成纤维细胞、B 细胞、髓单个核细胞表面表达 7 , 而小鼠IL17RmRNA 主要分布于包括肺在内的一些组织内。小鼠FB、肠道上皮细胞及T 细胞体外培养亦能表达IL 17R 的mRNA 2 。2 IL17 的生物学作用2. 1 IL17 对其他细胞因子的作用 已证实IL 17可诱导基质细胞分泌IL 6、I L 8 和G CSF 以及前列腺素E2 3, 8 , 并能促进人巨噬细胞释放IL 1、TNF、I L 6、I L 10、I L 12、IL 1R、PGE2 9 , 增加表达细胞间粘附分子1( ICAM 1) 。体外实验显示hIL 17能以浓度依赖的方式促进高分化气道上皮细胞( 16HB
6、E) 释放IL 8, 而抗hIL 17 抗体可阻断这种现象。对于另一种人气道上皮细胞( Calu 3) , IL17 则是以时间依赖的方式诱导IL 8 的释放 8 。IL17 与TNF 和IFN 在诱导 IL6 分泌时有相加作用。其与TNF 单独应用时均不能诱导GMCSF 产生, 但两者合用时则有协同诱导作用。2. 2 IL17 对核转录因子 ( NF!B) 的作用 NF!B在刺激T 细胞抗原受体( T CR) 后的信号转导通道中起重要作用, 是一个核内多基因转录的启动调节因素。它进入胞核后可结合在IFN 基因的增强子区域上而调节IFN mRNA 的转录。小鼠 IL17能活化转录因子NF !B
7、, 因此IL 17 可能通过NF!B 诱导细胞的分化和活化。糖皮质激素广泛应用于炎性疾病特别是哮喘治疗中, 主要因为其可抑制细胞因子的表达和对气道的作用。研究发现地塞米松能减轻IL 17 的诱导反应( 在mRNA 和蛋白阶段降低IL 6 和IL 11 的合成) , 其原因可能是地塞米国外医学呼吸系统分册 2002 年 第22 卷 第6 期 281 松抑制IL 17 对NF !B 的活化 10 。2. 3 IL17 对中性粒细胞的作用 IL17 可诱导中性粒细胞趋化及调控因子的释放。实验已证实hIL17 不仅能诱导体外培养的滑膜成纤维细胞分泌IL 8 和GM CSF, 而且能通过激活NF !B
8、诱导小鼠成纤维细胞产生IL 6、刺激人肺成纤维细胞和支气管上皮细胞释放IL 6 7 。由于IL 8 可选择性趋化中性粒细胞、T 细胞和嗜碱粒细胞, 增强中性粒细胞的功能如诱导中性粒细胞脱颗粒, 释放弹性蛋白酶、髓过氧化酶及胶原酶B 等。因此, IL 17 在体内应该具有气道中性粒细胞动员能力。大鼠气道内滴入hIL 17 后, 支气管肺泡灌洗液( BALF) 中中性粒细胞数目明显增多 11, 而经过抗hIL 17 抗体处理后的大鼠, 此现象明显受抑 8 。hIL 17 与rIL 1 有相近的选择性中性粒细胞趋化能力 11 , 诱导小鼠气道IL 17 基因过度表达可致选择性中性粒细胞聚集 12 。
9、地塞米松能有效减轻hIL 17 诱导的选择性BALF 中中性粒细胞增多 8 , 提示糖皮质激素通过抑制细胞因子的分泌而发挥抗炎作用 13 。IL17 还可以间接活化气道内中性粒细胞。Hoshino 等 14 通过对大鼠BALF 上清液中性粒细胞相关弹性蛋白酶和髓过氧化酶活性的分析而进一步观察了IL 17 对气道中性粒细胞的激活能力。该研究发现气道注入hIL 17 后, 弹性蛋白酶活性出现中度提高 12 , 相反, 单独滴入可有效趋化中性粒细胞剂量的rIL 1 并不能引起相应的弹性蛋白酶活性提高。预先以一定阈剂量rIL 1 处理过的大鼠, 再经hIL 17 诱导后, 弹性蛋白酶活性显著提高, 而
10、BALF 中的中性粒细胞数目却无改变。与弹性蛋白酶相似, hIL 17 能增强BALF 上清液中的髓过氧化酶的活性, 而rIL 1无此功能 14 。3 IL17 与哮喘如前所述, IL 17 具有诱导基质细胞产生、分泌其它细胞因子和增加细胞间粘附分子表达的功能,而TH2型细胞因子如IL 4 和IL 13 能促进IL 17 诱导FB 释放IL 6, 这提示IL 17 可能参与了TH2介导的疾病如哮喘的发病 15 。Sophie 等 16 通过免疫细胞化学检测发现哮喘患者痰及BALF 中IL 17 水平明显高于正常对照组, 并且除了T 细胞外, 痰和BALF 中的嗜酸粒细胞亦表达IL 17, 哮喘
11、患者外周血嗜酸粒细胞产生的IL 17 明显高于正常组。IL17 能促进哮喘患者气管FB 合成IL 6 和IL 11。而嗜酸粒细胞亦可能产生一些促进气道纤维化的介质如转移生长因子 ( TGF) 17 和IL 11 18 等。哮喘患者气道这些介质水平高于正常对照组。研究也发现, IL 17 并不能促进气道FB 的增殖。为进一步研究IL 17 是否对胶原蛋白的分泌有影响, Sophie等 16 通过对加入IL 17 而培养的人气管FB 的观察发现, 型和!型胶原的分泌并无显著增加, 但这一结果不能排除其它细胞外基质( ECM) 成分在IL 17的刺激下发生上调现象, IL 17 可能会抑制FB 产生
12、基质金属蛋白酶( mat rix metalloproteinases, MMPS)或者促进金属蛋白酶组织抑制剂( t issue inhibitor ofmetalloproteinases, T IMP1) 的合成, 从而引起支气管上皮下ECM 的沉积增加, 而不直接影响胶原的形成。FB 的主要功能是产生ECM, 沉积于基底膜,保持组织完整。但近来大量的实验发现局部组织细胞在调节免疫炎症反应中亦具有重要作用。在对FB 的研究中发现IL 17 能增加IL 6、IL 11mRNA和免疫反应蛋白的合成, 而IL 6 和IL 11 可以引起胶原蛋白和T IMP 1 的积聚 19 , 从而抑制ECM
13、 分解, 促进纤维化。通过此途径, IL 17 可间接导致气道重构。另外, IL 6 可引起哮喘气道T 细胞的增殖 20 , 促使初始型CD4+ T 细胞分化为产生IL 4 的TH2淋巴细胞 21。哮喘患者气道高表达IL 11, 其增高的幅度与疾病严重程度相关。IL 11 可直接通过激活CD4+ T 细胞产生IL 4 或间接通过抑制单核细胞产生IL 12 而调节哮喘TH2反应。哮喘患者病情加重时, 气道中性粒细胞数目明显增多。近来有资料表明, 这种中性粒细胞增多的现象并不表示有新近气道感染 22。中性粒细胞能释放中性粒细胞弹性蛋白酶, 降解弹性蛋白并促进气道腺细胞分泌, 由此可导致肺组织的破坏
14、及气道腺体过度分泌 23 。中性粒细胞还可以产生氧自由基, 提高中性粒细胞趋化因子IL 8mRNA 在支气管上皮细胞的表达 24 , 在嗜酸粒细胞碱性蛋白的作用下释放IL 8 25 , 研究还发现哮喘气道IL 8 的水平与嗜酸粒细胞相关 26 。另外, 中性粒细胞还释放可致气道高反应性的因子T NF 27 。因此, 中性粒细胞在气道的募集和激活可进一步导致哮喘的加重。如前所述, IL 17 能通过上调IL 8 和MIP 2 而促进炎性细胞特别是中性粒细胞在气道积聚 9 。IL 17可诱导FB 释放IL 8, 还可以诱导Gro 生成, 而Gro是一种T 细胞( 特别是记忆 CD45RO+ CD4
15、T细胞亚群) 趋化因子 28 。因此, IL 17 通过对FB 释放趋化因子的选择性调节而趋化粒细胞和T 细胞,进而调控气道内细胞介导的免疫反应。4 小结综上所述, IL 17 能诱导气道巨噬细胞释放IL( 下转第285 页) 282 国外医学呼吸系统分册 2002年 第22 卷 第6 期总之, IL 17 在人类生理和病理中的确切作用仍需继续明确。现有的资料表明, 在哮喘发病中, 中性粒细胞起了重要作用, 而IL 17 作为一种炎前因子, 发挥了对中性粒细胞强大的化学趋化作用。这种作用是间接的, 其中间介质目前所知为IL 6、I L8, 这两种因子是由支气管上皮细胞和成纤维细胞经IL17 的
16、作用而释放的。IL 17 对中性粒细胞的作用是通过诱导C XC 释放及IL 8 合成增加而实现的, 这一过程可以被TNF 所增强。另外 , IL17 还通过内源性速激肽的释放起作用, 而这一作用是通过NK 1 受体实现的。虽然已知哮喘患者气道内IL17 的免疫活性增加, 但是否与此类患者的气道重建有关仍未可知。而且, 中性粒细胞的激活和募集是否可完全归因于T 细胞介导的气道反应性, 而IL17 是否参与了这一过程, 目前尚无明确的答案。IL17 作为一种介质在哮喘气道炎性反应中对中性粒细胞起化学趋化作用, 对这一理论的深入研究, 将有助于为中性粒细胞参与并加重的哮喘发作提供新的药物。参 考 文
17、 献1 Sampson AP. Clin Exp Allergy, 2000; 30: 22 272 SoussiGounni A, et al. J Immunol, 2001; 166: 2768 27743 SoussiGounni A, et al. J Allergy Clin Immunol, 2001; 107:575 5824 Shellit o JE, et al. Alcohol Clin Exp Res, 2001; 25: 872 8815 Aarvak T , et al. J Immunol, 1999; 162: 1246 12516 Lee J, et al.
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20、表明IL 17在哮喘气道的免疫活性增加, 但气道壁CD4+ T 细胞对活性IL 17 的释放、中性粒细胞的活化和聚集是否与体内T 细胞引起的气道高反应有关以及IL17 是否涉及此过程等, 有待进一步研究。通过对这些机制的研究将有助于阐明一些新颖的抑制阻塞性气道疾病中中性粒细胞趋化、激活以及气道重构的药物治疗靶点。参 考 文 献1 Rouvier E, et al. J Immunol, 1993; 150: 5445 54562 Yao Z, et al. Immunit y, 1995; 3: 811 8213 Fossiez F, et al. J Exp Med, 1996; 183:
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22、l, 1998; 60: 3513 352110 ShalomBarak T , et al. J Biol Chem, 1998; 273: 27467 2747311 Hoshino H, et al. Am J Respir Crit Care Med, 1999; 159:1423 142812 Ye P, et al. Am J Respir Crit Care Med, 1999; 159: A9213 Barnes PJ, et al. Am Rev Respir Dis, 1993; 148: S1 2614 Hoshino H, et al. J Allergy Clin I
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