促炎性细胞因子IL-18及其与肠疾病关系的研究进展(一)

促炎性细胞因子IL-18及其与肠疾病关系的研究进展(一)

1995年Okamura等从内毒素休克的裸鼠肝细胞中分离并克隆出一种能诱导产生IFN-γ的促炎性细胞因子，并将其命名为IFN-γ诱导因子（，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-γ，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）。

1IL-18的生物学结构

人类IL-18的前体蛋白含有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-1β结构相似的特征性序列。该序列通过IL-1β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18.3kD。Gu等将这一研究成果公布于当年的《SCIENCE》杂志上。

2IL-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细胞产生IFN-γ、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（activatorprotein-1）、信号转导和转录活化因子

（signaltransducerandactivatoroftranscription，STAT）、NFAT （nuclearfactorofactivatedTcells）等发挥其多元化的细胞功能。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-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-18Rα：是曾被称为孤儿受体的IL-1Rrp（IL-）〔7〕，为IL-18的主要结合亚基。（2）IL-18Rβ：又称辅助蛋白样蛋白（accessoryproteinlike，），是不直接与IL-18结合的信号链。（3）IL-18BP则是一种能与IL-18以高亲和力特异性结合而拮抗IL-18功能的诱惑受体（decoyreceptor），它就像存在于细胞外的可溶性IL-18Rα。IL-18与IL-18Rα结合后，诱导核转录因子NF-κB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。

3IL-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，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。

3.1IL-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等〔11〕研究发现，CD或UC均有活化的ICE （interleukinconvertingenzyme）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-18mRNA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ＵＣ和对照组，活动期UC与对照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-γ、IL-1β、TNF-α、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-γ水平，引起NO产生。分别对NO合成诱导酶（iNOS）、TNF-α、IFN-γ基因敲除小鼠及缺乏功能性Fas的小鼠的实验。结果提示IL-18和IL-12诱发肠黏膜炎症依赖于IFN-γ，造成脂肪肝则依赖于IFN-γ和NO。CoruhB等对IL-18基因敲除（IL-18KO）及对照小鼠予以3%～5%右旋硫酸钠（dextransulphatesodium，DSS），结果IL-18KO 组死亡率为50%，而对照组为0。组织学显示IL-18KO组肠道炎症及溃疡比对照组严重（P＜0.05），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-trinitrobenzenesulfonicacid）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、rIL-18BP 可能成为炎症性肠病的治疗措施之一。Wiercinska-Drapalo等〔17〕近