促炎性细胞因子IL

1、    促炎性细胞因子IL-18及其与肠疾病关系的研究进展            作者：林国乐，邱辉忠时间：2007-11-22 11:58:00                     1995年Okamura等从内毒素休克的裸鼠肝细胞中

2、分离并克隆出一种能诱导产生IFN-的促炎性细胞因子，并将其命名为IFN-诱导因子（interferongammainducing factor，IGIF）。1996年Ushio等1首先克隆了人类IGIF的cDNA，进一步研究发现IGIF不仅能诱导产生IFN-，而且还有其他多种生物学功能，遂将这一种新发现的促炎性细胞因子重新命名为白细胞介素18（interleukin-18，IL-18）。        1  IL-18的生物学结构        人类IL-18的前体

3、蛋白含有193个氨基酸，分子量约为24kD。1997年Gu等2研究发现IL-18前体蛋白中含有一个与IL-1结构相似的特征性序列。该序列通过IL-1转化酶（ICE）可切割成为活性IL-18，其含有157个氨基酸，分子量为18.3 kD。Gu等将这一研究成果公布于当年的SCIENCE杂志上。        2  IL-18的多种生物学功能及其作用机制        如今，深入的系列研究已经证实IL-18是一种复杂的多功能细胞因子。IL-18不仅能促进T细胞和NK细胞产

4、生IFN-、IL-2和GM-CSF等细胞因子，并能增强Th1细胞和NK细胞表达Fas配体，从而介导细胞毒作用，而且它还能促进Th1细胞的发育。过去认为IL-18不能活化Th2细胞3，但2001年Nakanishi等4研究提示IL-18也可增强Th2细胞因子的产生并促进IgE的合成。另外，IL-18还可能通过激活AP1（activator protein-1）、信号转导和转录活化因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）、NFAT（nuclear factor of activated T cells）等发挥其多元化的细胞功

5、能。对不同种类的细胞，IL-18激活的核因子种类及其活性程度可能有所不同5。Morel等6研究表明，IL-18作为一种促炎性细胞因子，本身能诱导表达IL-18受体（IL-18R）的细胞产生CXC和CC型化学趋化因子，引起巨噬细胞、单核细胞、成纤维细胞释放IL-18。IL-18的细胞来源有巨噬细胞、树突状细胞、星形胶质细胞、成骨细胞、表皮角质细胞、肠道和呼吸道的上皮细胞。        IL-18似乎对机体的免疫反应具有双向调节作用。在不同环境的免疫反应中，IL-18可以有不同的作用。IL-18一方面能抑制破骨细胞的形成，降低人类IL-

6、10的产生，从而参与抗感染（如利什曼原虫、疟疾和病毒感染）、抗肿瘤和抗超敏反应等。另一方面，它又能刺激单核细胞HIV-1的复制，参与变态反应，与组织炎症性损伤及非肥胖型糖尿病等自身免疫性疾病有关。IL-18的多种生物学功能是通过与细胞表面的IL-18R的作用实现的。已知的IL-18R有下列3种：（1）IL-18R：是曾被称为孤儿受体的IL-1Rrp（IL-1 receptorrelated protein）7，为IL-18的主要结合亚基。（2）IL-18R：又称辅助蛋白样蛋白（accessory protein like，AcPL），是不直接与IL-18结合的信号链。（3）IL-18BP则是一

7、种能与IL-18以高亲和力特异性结合而拮抗IL-18功能的诱惑受体（decoy receptor），它就像存在于细胞外的可溶性IL-18R。IL-18与IL-18R结合后，诱导核转录因子NF-B的活化，其信号转导途径与IL-1信号转导途径相似8。IL-12能诱导IL-18R的表达9，并与IL-18有协同作用。        3  IL-18与肠疾病关系的研究进展        Takeuchi等10检测了不同年龄段健康小鼠的肠、脾、胸腺、肾和肝脏中IL-18的含量，

8、结果成年小鼠肠道含量最高。IL-18存在于从胎鼠到成年鼠的肠上皮细胞胞浆中，可能在新生儿发育到成熟过程中黏膜免疫发生上起重要作用。        3.1  IL-18与炎症性肠病的关系  炎症性肠病（IBD）包括克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC）。二者均为胃肠道受累的慢性炎症性疾病，伴有细胞免疫的异常，CD以Th1细胞因子增多为主，IL-18具有促进Th1细胞克隆发展的作用。那么，IL-18与IBD到底有哪些联系呢？        Monteleone

9、等11研究发现，CD或UC均有活化的ICE（interleukin converting enzyme）亚单位P20的表达，而在非IBD对照组的结肠黏膜中只有ICE前体P45。这符合IL-18的活化需要活性ICE亚单位的观念。        张炳勇等12研究表明，活动期CD患者肠黏膜IL-18 mRNA表达显著高于活动期UC和对照组，活动期UC与对照组比较差异无显著性。免疫组化显示肠黏膜上皮细胞（IEC）和固有层单个核细胞（LPMC）主要是巨噬细胞和树突状细胞表达IL-18，活动期CD患者表达量显著高于活动期和对照组，活动期UC与对照

10、组比较差异无显著性，缓解期CD患者IL-18表达与活动期相比显著下降，UC患者IL-18表达下降则差异无显著性。该实验证实，IL-18参与了炎症性肠病的发病过程，并与CD活动有关。对不同病期CD研究，显示IL-18及ICE高表达区伴有IL-18可诱导系列细胞因子IFN-、IL-1、TNF-、IL-8合成增加；而在疾病早期，无IL-18及ICE增高时，IL-18诱导系列细胞因子的水平也低13，提示IL-18的致病作用。Kanai等14采用ELISA法测出CD病人血清IL-18浓度明显高于正常对照组。重组IL-18诱导CD病人肠黏膜的淋巴细胞明显的增殖反应和上调淋巴细胞IL-12受体的表达，但正常

11、对照组细胞对此无反应。动物实验每日给野生型小鼠腹腔内注射IL-12和IL-18，诱发了明显的肠黏膜炎症及脂肪肝15。IL-12和IL-18可明显增高血中IFN-水平，引起NO产生。分别对NO合成诱导酶（iNOS）、TNF-、IFN-基因敲除小鼠及缺乏功能性Fas的MRLlpr/lpr小鼠的实验。结果提示IL-18和IL-12诱发肠黏膜炎症依赖于IFN-，造成脂肪肝则依赖于IFN-和NO。Coruh B等对IL-18基因敲除（IL-18 KO）及对照小鼠予以3%5%右旋硫酸钠（dextran sulphate sodium，DSS），结果IL-18 KO组死亡率为50%，而对照组为0。组织学显示

12、IL-18 KO组肠道炎症及溃疡比对照组严重（P0.05），提示IL-18对急性肠道黏膜炎症反应可能还有保护作用。Siegmund等16用重组IL-18BP、IL-18抗体治疗DSS或TNPS（2，4，6-trinitrobenzene sulfonic acid）小鼠结肠炎，结果能抑制体重减轻、结肠短缩及局部炎症反应，并减少多种促炎细胞因子、趋化因子和基质金属蛋白酶mRNA的上调。认为IL-18抗体、r IL-18BP可能成为炎症性肠病的治疗措施之一。Wiercinska-Drapalo等17近期研究表明，虽然UC患者黏膜中IL-18的平均含量与健康对照组差异无显著性，重度UC患者黏膜中IL

13、-18的平均含量与轻度患者亦差异无显著性。然而，重度UC患者血浆中IL-18的平均浓度却显著高于轻度患者以及健康对照组血浆中IL-18的平均浓度。笔者认为，血浆IL-18水平可以被考虑作为一种代用标记帮助评价UC的活动程度。        3.2  IL-18与结肠癌的关系  因IL-18能诱导Th1细胞分化，加强细胞介导的细胞毒作用及促进炎症反应，提示其可能具有抗肿瘤免疫作用。很多以局部Th1反应为主的肿瘤预后较好，可能与Th1细胞因子IFN-的作用有关。IL-18诱导产生的IFN-，可加强MHC表达及抗原呈递，

14、而促进对肿瘤细胞的免疫识别，刺激NK细胞、T细胞及巨噬细胞的细胞毒性。正常人结肠IL-18的合成主要在黏膜上皮细胞。Pages等18研究发现：结肠腺癌组织IL-18合成减少或消失，有50%结肠癌组织（7/14）不表达IFN-或Fas-L，与远处转移及预后差相关。这些结果提示，结肠IL-18可能通过增强IFN-的产生及免疫细胞Fas-L依赖的细胞毒作用，在结肠癌的稳态与免疫监视中起作用。张伟等19采用Western印迹法测定IL-18处理后大肠癌细胞的FasL表达水平。结果测定的6株细胞全部表达，加IL-18处理SW620细胞后，该表达360h上调至对照组的2.99倍，达高峰72h开始回落至初始

15、水平。表明这种上调作用具有一定的时效特点。Tasaki等20报道，转入IL-18基因的鼠结肠癌细胞（colon 26/IL-18）不能在免疫力正常的小鼠形成皮下肿瘤，而且接种后这种小鼠对野生型癌细胞有抵抗力。免疫组化显示c    olon 26/IL-18肿瘤的血管明显减少。IL-18可能靠促进NK细胞的活化，产生IL-2及继发的减少IL-10而增强肿瘤免疫原性。韩明勇等21应用Lipofectamine2000介导法将人IL-18基因转染人大肠癌细胞系SW480细胞，并筛选出阳性克隆。细胞生长曲线显示，SW480 IL-18细胞在相同时间内增长的绝对数

16、减少，达到平台时间延迟，表明IL-18基因转染能降低SW480细胞的生长增殖速率。细胞黏附实验结果显示，SW480 IL-18组的黏附率在各个时间段均明显升高，表明IL-18基因转染能够提高SW480细胞之间的黏附性。该研究提示IL-18基因转染能改变大肠癌细胞的生物学行为，但其确切机制尚需进一步探讨。        3.3  IL-18与肠道寄生虫病的关系  目前全球大约有10亿人受鞭虫（trichuris trichiura）感染。对天然发生于小鼠的与此相对应的Trichuris muris感染的研究

17、揭示了对这种寄生虫的易感性和抵抗力的部分免疫调节机制22。在Th1介导的慢性肠道线虫感染的结肠黏膜有IL-18mRNA及其蛋白的表达。IL-18 KO小鼠对慢性肠道线虫感染有很强的抵抗力，并产生很强的抗原特异性Th2反应。对有天然抵抗力的小鼠给予重组IL-18，抑制抗原特异性的IL-13和IL-4分泌，并发生慢性炎症，而IFN-的水平并未受影响，显示在慢性trichuris muris感染IL-18并不诱导IFN-的产生，而是直接作为Th2细胞因子如IL-13和（或）IL-4的负调节。这首次显示了IL-18在慢性肠道线虫感染中的重要致病作用。     &

18、#160;  4  结语        IL-18的研究进展很快，从发现至今对它的分子结构、基因表达及生物学作用的研究已有许多报道。IL-18是以促进Th1反应为主的细胞因子，在抗感染、免疫调节及抗肿瘤上有很大的潜在价值。它在肠疾病中作用的研究尚不充分。在以Th1反应为主的疾病中，降低IL-18活性可能是合理的治疗策略，然而其安全性尚需探讨。IL-18的抗肿瘤作用可能为肿瘤的生物学治疗提供新的途径。 【参考文献】    1  Ushio S，Namba M，Okura T，e

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