白细胞介素10与临床疾病的相关研究.doc

白细胞介素10(IL-10)与临床疾病的相关研究方礼禄，陈书明*，武文君基金项目：山西省科技攻关项目（052011）;山西高校科技研究开发项目（20051222）;山西农业大学科技创新基金项目（200002）作者简介：方礼禄(1984-)，男，广西钦州人，在校硕士研究生，从事生物制药研究。E-mail:.通讯作者：陈书明(1967-)，男，山西沁水人，副教授，硕士生导师。E-mail:，刘栋(山西农业大学动物科技学院，山西省太谷县，030801)摘要：白细胞介素10（IL-10）是由多种类型细胞分泌的一种多效价细胞因子，主要作为免疫应答的调节剂，其包含了两个截然相反的免疫抑制和免疫促进功能。其与自身免疫性疾病、传染性疾病、器官移植免疫耐受和癌症的发生有关。关键词：IL-10，免疫抑制，抗炎作用Advances In Relationship Of Interleukin 10 And Clinical Disease Fang lilu, Chen shuming, Wu wenjun, Liu dong(College of Animal Science and Veterinary Medicine, Shanxi Agricultural University, Taigu county, Shanxi province,china,030801)Abstract: Interleukin (IL) 10 is a cytokine secreted by a wide variety of cell types and has pleiotropic activities, mainly as a modulator of the immune response. IL-10 has two converse functions of immunosuppression and immunoenhancement. IL-10 genes were associated with the occurrence of autoimmune disease, infectious disease, immune tolerance of organ transplantation, and cancer.Key words: Interleukin 10, immunosuppression, anti-inflammatory1 IL-10的来源及生物学特性1989年，Fiorentino等1发现了一种新的细胞因子，由刀豆素A或抗原刺激Th2细胞系就可分泌细胞因子合成抑制因子(CSIF)，能够抑制Th1细胞系产生IL-2、IL-3、淋巴毒素(LT)/TNF、IFN-和粒细胞-巨噬细胞（GM-CSF），但Th2细胞因子的合成没有明显的抑制。这种细胞因子合成抑制因子(CSIF)后来被命名为IL-10，在这被发现的几十年间，有很多研究者对其生物学特性进行了深入的探索与研究。IL-10为CD4+ T细胞、NK细胞、巨噬细胞、树突细胞、B细胞、肥大细胞、中性粒细胞和或T细胞等免疫细胞所产生。人类1号染色体上的IL-10基因有5个外显子，其开放阅读框的编码蛋白碱基序列可编码由178个氨基酸组成的蛋白质，IL-10序列几乎与螺旋状结构的IFN-一致，生物学和结晶学也表明IL-10类似IFN-2。IL-10是细胞因子中为数不多有免疫抑制功能的细胞因子，分子量在35-40 KD间，为非共价二聚体。IL-10的超家族: IL-10、 IL-19、IL-20、IL-22、IL-24、IL-26、IL-28和IL-29。IL-10的超家族非常多效。IL-10超家族的成员介导不同的功能，包括免疫抑制、抗炎、增强抗菌、抗病毒免疫、抗肿瘤活性和在自身免疫性疾病中促进自我耐受性3。这些细胞因子在炎症、应激性疾病、肿瘤和感染性疾病等的治疗方面有很好的潜在应用前景4。2 IL-10与临床疾病的研究2.1 IL-10与自身免疫性疾病IL-10主要是一种抗炎症的细胞因子，在免疫耐受和自身免疫性疾病中起重要作用。Rajagopalan5等第一次研究了在常规设施条件下饲养胰岛及其他器官特异性自身免疫性疾病IL-10缺陷NOD小鼠的情况，发现IL-10缺乏NOD小鼠在自发及环磷酰胺诱导的糖尿病下可得到保护，但易感于自发性糖尿病NOD小鼠的脾细胞过继转移引起的糖尿病；且NOD鼠直肠脱垂的发病率非常高；注射弗氏佐剂(CFA)显著降低胰岛炎症，但它并没有改善IL-10缺陷的NOD小鼠结肠炎，表明通过CFA调节器官特异性自身免疫很差。系统性红斑狼疮(SLE)患者体内IL-10水平升高，IL-10与SLE易感性和SLE细胞凋亡异常有关，IL-10参与SLE 的发病过程；既能刺激B细胞因子，也能抑制Th1细胞因子6。IL-10在风湿性关节炎(RA)的发病中起着重要作用；几种RA的动物模型实验证实，IL-10具有治疗风湿性关节炎的作用7。Zhou等8研究IL-10缺陷和IL-10基因转录被逆转的小鼠加剧了实验性自身免疫性听力损失(EAHL)的结果表明，IL-10缺陷小鼠的听力损失比BALB/C野生型(WT)显著严重，IL-10缺陷小鼠加剧其听力损失，而且IL-10缺陷小鼠的听力损失严重程度与干扰素-水平的明显提高和毛细胞的大量损失相关；注射IL-10的EAHL IL-10缺陷小鼠可促进IL-10的表达，反过来保护毛细胞从而显著改善IL-10缺陷小鼠的听力；IL-10通过抑制Th1型促炎症反应和诱导IL-10分泌型调节性T细胞来严格控制自身的免疫反应。2.2 IL-10与肿瘤有人在研究IL-10基因启动子多态性是否与非小细胞肺癌（NSCLC）相关时，发现IL-10基因多态性与非小细胞肺癌的发生显著相关9。Pietrzak等10首次论证，IL-10明显地减少趋化因子RANTES诱导肥大细胞的迁移，并完全抑制肥大细胞对肿瘤坏死因子和神经生长因子的迁移反应。有效浓度的IL-10可抑制RANTES，TNF-和神经生长因子诱导肥大细胞的迁移反应。还发现IL-10并不是肥大细胞的趋化因子。Mustea等11调查卵巢癌(OC)患者的IL-1和IL-10的基因多态性时，发现819和592位点的IL-10多态性与术后残留肿块相关。在819和512位点的C/C基因型患者实现最佳肿瘤消除的机会比其他基因型患者大1.49倍。并推测IL-10启动子的基因多态性可能与达到最佳肿瘤消除的能力有关。刘维藩等12检测36例胃癌患者术前、后及30例健康者的血清IL-10浓度， 结果表明，胃癌患者术前、后的血清IL-10浓度都大于健康者，且患者术前的血清IL-10浓度大于术后，中、高低分化的胃癌患者的血清IL-10浓度匀低于低分化的胃癌患者。认为胃癌患者促进IL-10的产生，IL-10可抑制肿瘤的生长，利于机体的康复。2.3 IL-10与感染性疾病Opdal等13研究发现IL-10基因多态性与传染病造成婴儿猝死相关，并推测，在某些情况下，一个婴儿带有不利的IL-10基因型可能会出现异常的IL-10产物，这反过来会导致免疫反应失调和婴儿无法应付感染，从而造成婴儿猝死。IL-10在丙型肝炎的发病、演化及纤维化过程中起一定的作用。IL-10与丙型肝炎的疾病演化过程密切相关，完整的HCV抗原能够提高IL-10和IFN-的表达水平；rIL-10能够抑制丙型肝炎患者肝组织的的纤维化进程；IL-10启动子多态性与丙型肝炎有一定的关系14。Kasten 等15在研究败血症与IL-10复杂的相互作用时，发现败血症的早期阶段能够迅速表达IL-10，败血症感染部位、腹腔中性粒白细胞是所有细胞因子中产生最高水平的IL-10的生产者。IL-10在控制急性弓形虫感染的炎症反应过程中起着至关重要的作用。Wilson等16研究发现，缺乏IL-10的小鼠有利于弓形虫的前期感染，一旦感染，在小鼠大脑马上形成了一个致命的炎症反应，以CD4 + T细胞、巨噬细胞的数量增加和炎症细胞因子的数量升高为特征，CD4 + T细胞的部局耗尽并产生大量的IL-10去降低大脑中的炎症发炎程度，并使缺乏IL-10的小鼠幸免于感染引起的死亡。Gu等17在研究IL-10在柯萨奇病毒B4诱导的慢性胰腺炎进程中的潜在机制时，发现IL-10在慢性胰腺炎的发展中作出了一定的贡献，当IL-10的缺乏或IL-10的信号被阻断时，柯萨奇病毒B4诱导的慢性胰腺炎疾病就得到解决。表明IL-10在柯萨奇病毒B4诱导的慢性胰腺炎的进程中是致病的，并没有抑制炎症的作用。肺曲霉病感染小鼠的肺中免疫调节细胞因子IL-10和TNF-表达的上调可能在限制局部组织坏死扩散中起很重要作用，也符合肺曲霉病感染小鼠一般不能自发地清除感染18。缺失IL-10小鼠和野生型小鼠受到B.fragilis病毒攻毒后，缺失IL-10小鼠的死亡率和血清促炎因子浓度匀高于野生型，这种死亡的原因是促炎因子的快速升高而不是细菌负荷的增加。细菌在感染或共生期间，B.fragilis 诱导的IL-10是免疫系统中微生物相互作用的关键19。2.4 IL-10与炎症反应白细胞介素 10 具有抑制多种细胞(Th1、Th2和粒细胞-巨噬细胞)产生促炎性细胞因子及抑制促炎性细胞因子活性的功能，与抗炎介质有协同作用。陈飞虎等20用小鼠雌激素期阴道上皮模型、鼠尾鳞片表皮模型观察重组人白细胞介素10的抗银屑病作用，并检测Con A诱导T淋巴细胞增殖、LPS诱导B淋巴细胞增殖、NK细胞活性及细胞因子(IFN-、IL-2、IL-1、TNF-)水平，发现rhIL-10对小鼠阴道上皮细胞有丝分裂有抑制作用，促进小鼠尾鳞片颗粒层的形成，对Con A诱导T淋巴细胞增殖及IFN-、IL-2的产生有抑制作用；对LPS诱导小鼠腹腔巨噬细胞产生IL-1、TNF-有抑制作用；对NK细胞活性有抑制作用；对LPS诱导B淋巴细胞增殖有促进作用。其结论，rhIL-10可能是通过抑制表皮细胞增殖与促进其分化，并参与抗炎与免疫调节过程而发挥治疗银屑病动物的作用。IL-10有效地控制着脊髓损伤后早期炎症免疫反应，尽量使继发性损伤的程度降到最低，这是保存脊髓功能、改善预后的关键；IL-10在脊髓损伤中起重要作用，机制复杂，受调控的靶多且相互之间有交互作用21。IL-10在型前列腺炎前列腺液中的水平与疼痛症状有关，但与排尿症状无相关，IL-10可能在型前列腺炎中起重要作用22。由于IL-10免疫的抑制特性，其被认为是一个潜在治疗过敏性炎症和哮喘的方法。Kosaka等23发现，IL-10的剂量可以影响IgE、细胞因子和过敏原诱发的Th2细胞因子的产生，也影响嗜酸性细胞的炎症。他们建立了卵清蛋白(OVA)特异性TCR转基因小鼠和GATA-3的转基因小鼠杂交成GATA-3/TCR双基因的小鼠(GATA-3/TCR-Tg)，当注射OVA、明矾和C57-IL 10来致敏GATA-3/TCR-Tg小鼠时，小鼠支气管肺泡灌洗液（BALF）中的IL-5、IL -13和IL-4的水平下降了40-85，嗜酸性粒细胞减少了70。这些结果表明，IL-10在Th2对抗原反应的炎症级联反应的下游起重要的作用，并在哮喘鼠类模型BALF的嗜酸性粒细胞和细胞因子的发展中起重要作用。IL-10基因在溃疡性结肠炎(UC)患者缓解期的结肠黏膜的表达显著增加，表明它是一种免疫调节的细胞因子，促进UC患者缓解24。2.5 IL-10与器官移植 IL-10具有免疫抑制、抗炎和有助于维持血管正常工作的功能，通过多种途径来抑制或缓解排斥反应，以达到延长移植器官的存活时间。IL-10与心脏移植、肝脏移植和肾脏移植等其他器官移植的关联，都有研究者做过研究，且取得了不错的结果。敲除IL-10基因的小鼠在做心脏移植实验时，其移植器官易于实质破坏和血管闭塞25。编码VIL-10的逆转录病毒转入所移植的心脏，能延长同类心脏移植的存活期达44天，且有一定的剂量依赖性；用腺病毒介导的VIL-10基因转入移植心脏，明显延长了移植心脏的存活时间26。毛佳等27利用脂质体介导，供肝转染IL-10，发现肝的IL-10表达水平较高，且转染IL-10可抑制肝移植后的急性排斥，延长了移植肝脏的存活时间。陈丽红28采取IL-10、TGF1单基因和联合转染对同种异体Lewis大鼠移植肝耐受的实验研究，发现其有诱导大鼠移植免疫耐受作用和能延长移植大鼠存活时间，且显著优于单基因转染组；IL-10和TGF1单基因转染组诱导免疫耐受作用优于未转染组。说明IL-10和TGF1基因共应用在诱导器官移植耐受中有很好的临床应用前景。陈远林29对68例肾移植术后肾功能恢复正常的患者进行1年以上的随访，发现肾移植者术后，随访期其的IL-2、IL-6、IL-8、IL-10水平结果均高于正常对照组。发生亚临床排斥反应时，排斥组的IL-6、IL-8、IL-10和CRP水平显著高于无排斥组；IL-10水平在发生排斥时急剧上升再下降，甚至出现过低于基础水平，干预治疗后逐渐恢复至基础水平。IL-10在亚临床排斥反应和抗排干预治疗反应中敏感，在细胞因子网络平衡中起重要作用。脑出血(ICH)大鼠神经干细胞(NSC)移植后IL-10表达下调，泻火补肾汤能上调IL-10的表达；泻火补肾汤对ICH-NSC移植后的免疫排异反应有耐受效果，其机制可能是通过上调IL-10和下调IL-2的表达来完成的30。hIL-IO基因修饰大鼠骨髓来源的不成熟树突状细胞(imDC)诱导同种异体大鼠肝移植免疫耐受，明显延长同种异体肝移植大鼠的生存时间31。3 结论白细胞介素10是一种强力的抗炎性细胞因子和除去Th1型自身免疫性疾病，除此之外，还在增强抗感染、抗病毒免疫、抗肿瘤活性、器官移植促进自我耐受性和拮抗促炎因子对组织细胞的损伤中起很重要作用。随着对IL-10在多种疾病发生和发展过程中的作用进行更深层次的研究，了解了多种疾病的发病机制，为临床治疗提供了理论依据，IL-10有望成为一个有效的基因药物。IL-18在临床上取得了效果不错的应用，有望在多种疾病中有较好的应用前景。参考文献1 DAVID F. Fiorentino, Martha W.Bond, Tim R. Mosmann. Two Types of mouse T helper cell IV. Th2 Clones secrete a factor that inhibits cytokine production by Thl clones. J.EXP.MED.1989,170:2081-20952 Simone Mocellin, Francesco Marincola, Carlo Riccardo Ross, et al. The multifaceted relationship between IL-10 and adaptive immunity: putting together the pieces of a puzzle. Cytokine & Growth Factor Reviews.2004,15: 61-76。3 Scott Commins MD, PhD, John W. Steinke PhD, et al. The extended IL-10 superfamily: IL-10,IL-19,IL-20,IL-22, IL-24,IL-26,IL-28,and IL-29. Journal of Allergy and Clinical Immunology.2008,121(5):1108-1111.4 李明才.白细胞介素 10 超家族的研究进展J.现代免疫学.2004,24(1):83-86.5 Govindarajan Rajagopalan, Yogish C. Kudva, Moon M. Sen. IL-10-deficiency unmasks unique immune system defects and reveals differential regulation of organ-specic autoimmunity in non-obese diabetic mice. Cytokine. 2006,34:8595.6 胡建利,叶冬青.白细胞介素 10 在系统性红斑狼疮发病机制中的意义J.中国皮肤性病学杂志.2006,20(2):112-114.7 Yee LJ, Tang J, Gibecn AW, et al. Intedeukin 10 polymorphisms as predictiors of sustained response in antiviral therapy for chronic hepatitis C infectionHepatology.2001,33(3):708-7208 Zhou B, Kermany MH, Cai Q,et al. Experimental autoimmune hearing loss is exacerbated in IL-10-deficient mice and reversed by IL-10 gene transfer. Gene Therapy.2011.9 Chuen-Ming Shiha, Yao-Ling Lee, Hui-Ling Chiou,et al. The involvement of genetic polymorphism of IL-10 promoter in non-small cell lung cancer. Lung Cancer.2005,50:291-297.10 Pietrzak A, Misiak-Toczek A, Brzeziska-Baszczyk E.Interleukin (IL)-10 inhibits RANTES-, tumour necrosis factor (TNF)- and nerve growth factor (NGF)-induced mast cell migratory response but is not a mast cell chemoattractant. Immunology Letters.2009,123(1):46-51.11 Elena Ioana Braicu , Alexander Mustea , Mohammad R.Toliat, et al. Polymorphism of IL-1, IL-1 and IL-10 in patients with advanced ovarian cancer: Results of a prospective study with 147 patients. Gynecologic Oncology.2007,104(3):680-685.12 刘维藩,汪根树,谭小宇.胃癌患者血清IL-10浓度的变化及意义J. 医师进修杂志.2000,23(3):38-39.13 Siri H Opdal, Anette Opstad, shild Vege,et al.IL-10 gene polymorphisms are associated with infectious cause of sudden infant death. Human Immunology.2003,64(12):1183-1189.14 曾傻涛.IL-10在丙型肝炎中的作用J.国外医学流行病学传染病分册.2003,30(4): 221-223.15 Kevin R. Kasten，Jared T. Muenzer，Charles C. Caldwel. Neutrophils are significant producers of IL-10 during sepsis. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2010,393: 28-31.16 Emma H. Wilson, Ulrike Wille-Reece, Florence Dzierszinski ,et al.A critical role for IL-10 in limiting inflammation during toxoplasmic encephalitis. Journal of Neuroimmunology.2005,165(1-2):63-74.17 Gu R, Shampang A, Reilly A, et al. IL-10 is pathogenic during the development of coxsackievirus B4-induced chronic pancreatitis. Virology.2009,395(1):77-86.18 Calar K, Kalkanc A, Fidan I,et al. Investigation of interleukin-10, tumor necrosis factor-alpha and interferon-gamma expression in experimental model of pulmonary aspergillosis. Mikrobiyol Bul.2011,45(2):344-352.19 Ronit Cohen-Poradosu, Rachel M.McLoughlin, Jerry C.Lee,etal. Bacteroides fragilis-Stimulated Interleukin 10, Contains Expanding Disease. JID.2011,204:363-371.20 陈飞虎,陈敏珠,李俊,等.rhIL-10对银屑病动物模型的治疗作用及免疫功能的影响J. 中国药理学通报.2003