白細胞介素(IL)-18是一種缺乏信號肽的非活性前體蛋白,有調節視網膜病理性新生血管的作用。IL-18通過干擾素-γ、凝血酶致敏蛋白等途徑,抑制實驗性脈絡膜新生血管(CNV)的形成。但IL-18抑制CNV形成的具體機制尚不清楚。推測可能與其直接作用于血管內皮細胞和上皮細胞發揮其抗血管生成及降低血管通透性作用以降低血管內皮生長因子(VEGF)水平有關。研究表明,外源性重組成熟IL-18對視網膜色素上皮細胞的活性無毒副作用;IL-18的抗VEGF作用在人體使用安全有效。IL-18單獨或聯合抗VEGF藥物使用對于改善實驗性CNV預后表現出良好應用前景。但有關IL-18對CNV的治療價值仍有待進一步嚴謹的臨床試驗研究來探討。
引用本文： 肖燕玲, 吳瑜瑜. 白細胞介素18對實驗性脈絡膜新生血管的抑制作用及其應用前景. 中華眼底病雜志, 2016, 32(4): 457-459. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2016.04.030 復制
玻璃體腔注射抗血管內皮生長因子(VEGF)藥物是目前治療滲出型老年性黃斑變性(AMD)的主要干預手段，但其存在可能引起視網膜脫離、出血及感染等諸多并發癥的風險[1]。有研究表明，白細胞介素(IL)-18參與干擾病理性新生血管形成，一定劑量的成熟重組IL-18作為抗血管生成的治療方式在大鼠滲出型AMD模型中切實可行，且生理劑量的IL-18不會誘導視網膜色素上皮(RPE)細胞死亡[2]。IL-18的抗VEGF作用在人體使用安全有效[2]。總結分析IL-18對實驗性脈絡膜新生血管(CNV)的抑制作用及可能應用前景，或許能為滲出型AMD的治療提供了新的研究方向。現就IL-18的生理作用及其對實驗性CNV的抑制作用、可能機制和應用前景作一綜述。
1 IL-18的生理作用
IL-18是IL-1超級家族成員之一，是一種缺乏信號肽的非活性前體蛋白質，由IL-1β轉化酶將其裂解成具有生物活性的細胞因子[3]。IL-18主要由單核細胞和巨噬細胞產生，通過IL-18受體輔助蛋白及IL-18受體α蛋白之間的信號傳導將固有免疫應答與適應性免疫應答緊密聯系，并誘導產生干擾素(IFN)-γ及啟動適應性免疫應答[4]。
1995年，IL-18作為IFN-γ誘導因子首次從熱滅活痤瘡丙酸桿菌和脂多糖共同處理過的大鼠肝臟中分離純化出[5]。Cao等[6]發現，IL-18能夠在體外通過抑制成纖維細胞生長因子(FGF)-2來刺激血管內皮細胞增生，以50 μg/kg劑量的IL-18向小鼠體內連續注射6 d能夠強有力地抑制FGF-2誘導的角膜新生血管生成。此后，又在氧誘導視網膜病變小鼠模型中發現了IL-18調節視網膜病理性新生血管的作用。Qiao等[7]通過血管造影法比較IL-18基因敲除(KO)小鼠與野生型(WT)小鼠在不同時相的視網膜脈管系統發育情況，探究IL-18在視網膜血管形成中的作用。實驗發現，在小鼠出生后第7天(P7)之前，IL-18 KO小鼠與WT小鼠視網膜毛細血管均生長至外周；此后，IL-18 KO小鼠中央視網膜出現血管擴張和滲漏，組織病理學分析證明IL-18 KO小鼠在P14有異常血管生成、無灌注區域擴大，而WT小鼠從始至終均未出現上述情況。說明IL-18有調節視網膜病理性新生血管的作用，其在血管形成過程中發揮抑制作用[8]。與WT小鼠相比，在P14和P84時，IL-18 KO小鼠視網膜上的VEGF、FGF等血管生成相關因子表達增加。由于缺乏IL-18所致的不成熟血管網易形成無血管區域及產生一些血管生成相關因子，在糖尿病視網膜病變及早產兒視網膜病變中也出現過這種現象[8]。說明IL-18能夠直接或間接調節血管增生相關因子，為證明IL-18在視網膜血管生成方面的作用提供了有力證據。
2 IL-18對實驗性CNV的影響及可能的作用機制
Doyle等[9]研究發現，IL-18數量減少加劇CNV進展，提示IL-18對調節脈絡膜血管形成有特異作用。NLRP3炎性小體通過誘導產生IL-18抑制CNV形成，在AMD進展中發揮保護作用。Doyle等[2]將受輻照后的IL18-/-小鼠及WT小鼠各自分別與來自IL18-/-、WT小鼠骨髓重組形成嵌合體治療實驗性CNV，發現接受骨髓來自IL18-/-小鼠實驗性CNV的程度相比骨髓來自WT小鼠明顯嚴重。表明來源于造血細胞的IL-18能夠抑制實驗性CNV的進展。推測在嚙齒類動物中，玻璃體內注射或全身性使用鼠IL-18能明顯抑制實驗誘導的CNV形成。此外，IL-18不改變RPE細胞的活性和形態，盡管IL-18前體的過表達會導致RPE細胞膨脹、萎縮，但是實驗證明該過程又能通過自噬作用被抑制。Shen等[10]臨床研究發現，繼發于視網膜靜脈阻塞的黃斑水腫患者在接受雷珠單抗治療后，眼內IL-18水平明顯升高，治療前房水中IL-18水平越高，治療后升高越明顯，視力預后越好。Doyle等[2]發現，玻璃體腔注射抗VEGF藥物治療聯合皮下注射IL-18對實驗性CNV的抑制程度明顯優于單獨使用。提示單獨使用IL-18或者聯合抗VEGF藥物治療滲出型AMD及改善預后都是可行的。
IL-18抑制CNV形成的具體機制尚不清楚，目前推測主要有以下兩種方式[2]。(1)在激光誘導損傷當天，聯合使用IL-18與抗VEGF藥物能夠明顯抑制CNV發展。推測IL-18可能直接作用于血管內皮細胞和上皮細胞發揮其抗血管生成及降低血管通透性作用以降低VEGF水平。(2)在激光誘導2周前使用IL-18能夠抑制CNV發展。推測可能存在一批由IL-18誘導產生的一種尚未明確的子代細胞，該種細胞可能有抑制血管生成的作用，從而抑制實驗性CNV進展。Shen等[10]通過抑制缺血性視網膜病變小鼠的VEGF水平，發現IL-18 mRNA表達增加；此外，實驗還發現IL-18受VEGF調節。VEGF能夠抑制活化的髓細胞產生IL-18，反之特異性抑制VEGF使房水中IL-18濃度升高。推測IL-18抑制CNV形成與IL-18及VEGF二者相互調節的作用關系密切相關。
近年來，關于IL-18抑制腫瘤血管生成的相關研究已成為研究的熱點。目前推測IL-18抑制CNV形成的具體機制與IL-18抑制血管生成的途徑密切相關。IL-18作為IFN-γ誘生因子能夠誘導產生IFN-γ，而IFN-γ主要通過以下兩種途徑抑制腫瘤血管生成。(1)腫瘤相關巨噬細胞(TAM)由單核細胞分化而來，在缺氧環境下缺氧誘導因子表達增加，分泌大量VEGF促進血管增生[11]。IFN-γ能夠抑制TAM的分化以降低腫瘤細胞VEGF濃度，從而抑制血管生成[12]。(2)IFN-γ能夠活化信號轉導與轉錄激活因子(STAT1)的傳導信號，活化的STAT1作用于內皮細胞，抑制內皮細胞增生、血管形成以及抑制VEGF促血管生成的活性[13]。IFN-γ通過STAT1介導直接作用于內皮細胞抑制內皮細胞增生及血管形成。STAT1蛋白與輔抑制物結合能夠下調控制VEGF靶基因表達的轉錄因子；STAT1與其他促VEGF靶基因中的轉錄因子競爭結合位點，STAT1與這些位點結合能夠抑制VEGF靶基因的表達[14, 15]。IFN-γ可通過抑制一系列促血管生成因子的活性抑制由FGF誘導的內皮細胞增生[16]。IFN-γ也可能通過STAT1誘導其他轉錄因子來間接抑制VEGF的轉錄反應，如IFN通過結合其調節因子競爭性抑制核因子-κB，抑制腫瘤壞死因子α誘導基質金屬蛋白酶-9表達[17]。
Shen等[10]發現，與眼內注射牛血清白蛋白相比，視網膜缺血大鼠在眼內注射IL-18后其視網膜上凝血酶致敏蛋白(TSP-1)mRNA表達明顯增加。推測IL-18可能通過促進TSP-1這一抗血管生成蛋白的產生來抑制眼部新生血管形成。TSP-1是一種通過與細胞表面蛋白及細胞因子相互作用調節細胞連接的細胞外基質蛋白質[18]。研究發現，TSP-1缺失小鼠視網膜血管密度明顯多于WT小鼠，TSP-1調節VEGF及其受體、基質金屬蛋白酶、血纖維蛋白溶酶激活劑、血小板內皮細胞粘附因子-1及TSP1抗血管生成受體CD36等血管生成相關基因表達[19, 20]。TSP1與其內皮細胞表面受體CD36相互作用抑制細胞遷移，TSP-1能夠通過下調凋亡抑制劑B細胞淋巴瘤/白血病-2基因的表達及活化氨基端激酶(JNK)-絲裂原活化蛋白激酶通路抑制血管生成[21, 22]。實驗研究發現，IL-18通過JNK通路促進胃腸癌細胞中TSP-1的表達[23]。
3 IL-18對CNV抑制作用應用前景展望
Doyle等[24]為進一步明確IL-18的治療價值，對非人類靈長類動物進行IL-18對新生血管性AMD耐受性和有效性評估。該實驗對21只獼猴給予玻璃體腔注射一定劑量范圍的IL-18、雷珠單抗，注射前每只眼進行激光灼傷誘導實驗性CNV，并分別于注射后8、15、22 d進行熒光素眼底血管造影檢查，評估各自新生血管的進展及損害程度。研究發現，IL-18能夠減輕AMD損害，但其活性不如雷珠單抗。且10.0 μg劑量的IL-18對AMD治療效果差于劑量1.0 μg或2.5 μg。這可能與IL-18與獼猴蛋白有將近95%同源性，對獼猴具有免疫原性相關。在接受任意劑量的IL-18治療后15 d，獼猴的非激光誘導眼組織中視網膜或RPE均不存在毒性作用及凋亡、壞死等表型改變。此外，獼猴視網膜的組織病理結果亦未發現異常。IL-18已在眾多臨床試驗中以可靠的安全性在癌癥患者中全身系統性使用，但至今未見有該藥物以玻璃體腔注射形式運用于眼科疾病中。相比抗VEGF藥物只適用于玻璃體腔注射，IL-18能夠通過靜脈注射等方式全身性使用是一大優勢。然而也有研究表明，IL-18能夠誘導RPE細胞變性[25]。因此，有關IL-18對CNV的治療價值仍有待進一步嚴謹的臨床試驗研究探討。
玻璃體腔注射抗血管內皮生長因子(VEGF)藥物是目前治療滲出型老年性黃斑變性(AMD)的主要干預手段，但其存在可能引起視網膜脫離、出血及感染等諸多并發癥的風險[1]。有研究表明，白細胞介素(IL)-18參與干擾病理性新生血管形成，一定劑量的成熟重組IL-18作為抗血管生成的治療方式在大鼠滲出型AMD模型中切實可行，且生理劑量的IL-18不會誘導視網膜色素上皮(RPE)細胞死亡[2]。IL-18的抗VEGF作用在人體使用安全有效[2]。總結分析IL-18對實驗性脈絡膜新生血管(CNV)的抑制作用及可能應用前景，或許能為滲出型AMD的治療提供了新的研究方向。現就IL-18的生理作用及其對實驗性CNV的抑制作用、可能機制和應用前景作一綜述。
1 IL-18的生理作用
IL-18是IL-1超級家族成員之一，是一種缺乏信號肽的非活性前體蛋白質，由IL-1β轉化酶將其裂解成具有生物活性的細胞因子[3]。IL-18主要由單核細胞和巨噬細胞產生，通過IL-18受體輔助蛋白及IL-18受體α蛋白之間的信號傳導將固有免疫應答與適應性免疫應答緊密聯系，并誘導產生干擾素(IFN)-γ及啟動適應性免疫應答[4]。
1995年，IL-18作為IFN-γ誘導因子首次從熱滅活痤瘡丙酸桿菌和脂多糖共同處理過的大鼠肝臟中分離純化出[5]。Cao等[6]發現，IL-18能夠在體外通過抑制成纖維細胞生長因子(FGF)-2來刺激血管內皮細胞增生，以50 μg/kg劑量的IL-18向小鼠體內連續注射6 d能夠強有力地抑制FGF-2誘導的角膜新生血管生成。此后，又在氧誘導視網膜病變小鼠模型中發現了IL-18調節視網膜病理性新生血管的作用。Qiao等[7]通過血管造影法比較IL-18基因敲除(KO)小鼠與野生型(WT)小鼠在不同時相的視網膜脈管系統發育情況，探究IL-18在視網膜血管形成中的作用。實驗發現，在小鼠出生后第7天(P7)之前，IL-18 KO小鼠與WT小鼠視網膜毛細血管均生長至外周；此后，IL-18 KO小鼠中央視網膜出現血管擴張和滲漏，組織病理學分析證明IL-18 KO小鼠在P14有異常血管生成、無灌注區域擴大，而WT小鼠從始至終均未出現上述情況。說明IL-18有調節視網膜病理性新生血管的作用，其在血管形成過程中發揮抑制作用[8]。與WT小鼠相比，在P14和P84時，IL-18 KO小鼠視網膜上的VEGF、FGF等血管生成相關因子表達增加。由于缺乏IL-18所致的不成熟血管網易形成無血管區域及產生一些血管生成相關因子，在糖尿病視網膜病變及早產兒視網膜病變中也出現過這種現象[8]。說明IL-18能夠直接或間接調節血管增生相關因子，為證明IL-18在視網膜血管生成方面的作用提供了有力證據。
2 IL-18對實驗性CNV的影響及可能的作用機制
Doyle等[9]研究發現，IL-18數量減少加劇CNV進展，提示IL-18對調節脈絡膜血管形成有特異作用。NLRP3炎性小體通過誘導產生IL-18抑制CNV形成，在AMD進展中發揮保護作用。Doyle等[2]將受輻照后的IL18-/-小鼠及WT小鼠各自分別與來自IL18-/-、WT小鼠骨髓重組形成嵌合體治療實驗性CNV，發現接受骨髓來自IL18-/-小鼠實驗性CNV的程度相比骨髓來自WT小鼠明顯嚴重。表明來源于造血細胞的IL-18能夠抑制實驗性CNV的進展。推測在嚙齒類動物中，玻璃體內注射或全身性使用鼠IL-18能明顯抑制實驗誘導的CNV形成。此外，IL-18不改變RPE細胞的活性和形態，盡管IL-18前體的過表達會導致RPE細胞膨脹、萎縮，但是實驗證明該過程又能通過自噬作用被抑制。Shen等[10]臨床研究發現，繼發于視網膜靜脈阻塞的黃斑水腫患者在接受雷珠單抗治療后，眼內IL-18水平明顯升高，治療前房水中IL-18水平越高，治療后升高越明顯，視力預后越好。Doyle等[2]發現，玻璃體腔注射抗VEGF藥物治療聯合皮下注射IL-18對實驗性CNV的抑制程度明顯優于單獨使用。提示單獨使用IL-18或者聯合抗VEGF藥物治療滲出型AMD及改善預后都是可行的。
IL-18抑制CNV形成的具體機制尚不清楚，目前推測主要有以下兩種方式[2]。(1)在激光誘導損傷當天，聯合使用IL-18與抗VEGF藥物能夠明顯抑制CNV發展。推測IL-18可能直接作用于血管內皮細胞和上皮細胞發揮其抗血管生成及降低血管通透性作用以降低VEGF水平。(2)在激光誘導2周前使用IL-18能夠抑制CNV發展。推測可能存在一批由IL-18誘導產生的一種尚未明確的子代細胞，該種細胞可能有抑制血管生成的作用，從而抑制實驗性CNV進展。Shen等[10]通過抑制缺血性視網膜病變小鼠的VEGF水平，發現IL-18 mRNA表達增加；此外，實驗還發現IL-18受VEGF調節。VEGF能夠抑制活化的髓細胞產生IL-18，反之特異性抑制VEGF使房水中IL-18濃度升高。推測IL-18抑制CNV形成與IL-18及VEGF二者相互調節的作用關系密切相關。
近年來，關于IL-18抑制腫瘤血管生成的相關研究已成為研究的熱點。目前推測IL-18抑制CNV形成的具體機制與IL-18抑制血管生成的途徑密切相關。IL-18作為IFN-γ誘生因子能夠誘導產生IFN-γ，而IFN-γ主要通過以下兩種途徑抑制腫瘤血管生成。(1)腫瘤相關巨噬細胞(TAM)由單核細胞分化而來，在缺氧環境下缺氧誘導因子表達增加，分泌大量VEGF促進血管增生[11]。IFN-γ能夠抑制TAM的分化以降低腫瘤細胞VEGF濃度，從而抑制血管生成[12]。(2)IFN-γ能夠活化信號轉導與轉錄激活因子(STAT1)的傳導信號，活化的STAT1作用于內皮細胞，抑制內皮細胞增生、血管形成以及抑制VEGF促血管生成的活性[13]。IFN-γ通過STAT1介導直接作用于內皮細胞抑制內皮細胞增生及血管形成。STAT1蛋白與輔抑制物結合能夠下調控制VEGF靶基因表達的轉錄因子；STAT1與其他促VEGF靶基因中的轉錄因子競爭結合位點，STAT1與這些位點結合能夠抑制VEGF靶基因的表達[14, 15]。IFN-γ可通過抑制一系列促血管生成因子的活性抑制由FGF誘導的內皮細胞增生[16]。IFN-γ也可能通過STAT1誘導其他轉錄因子來間接抑制VEGF的轉錄反應，如IFN通過結合其調節因子競爭性抑制核因子-κB，抑制腫瘤壞死因子α誘導基質金屬蛋白酶-9表達[17]。
Shen等[10]發現，與眼內注射牛血清白蛋白相比，視網膜缺血大鼠在眼內注射IL-18后其視網膜上凝血酶致敏蛋白(TSP-1)mRNA表達明顯增加。推測IL-18可能通過促進TSP-1這一抗血管生成蛋白的產生來抑制眼部新生血管形成。TSP-1是一種通過與細胞表面蛋白及細胞因子相互作用調節細胞連接的細胞外基質蛋白質[18]。研究發現，TSP-1缺失小鼠視網膜血管密度明顯多于WT小鼠，TSP-1調節VEGF及其受體、基質金屬蛋白酶、血纖維蛋白溶酶激活劑、血小板內皮細胞粘附因子-1及TSP1抗血管生成受體CD36等血管生成相關基因表達[19, 20]。TSP1與其內皮細胞表面受體CD36相互作用抑制細胞遷移，TSP-1能夠通過下調凋亡抑制劑B細胞淋巴瘤/白血病-2基因的表達及活化氨基端激酶(JNK)-絲裂原活化蛋白激酶通路抑制血管生成[21, 22]。實驗研究發現，IL-18通過JNK通路促進胃腸癌細胞中TSP-1的表達[23]。
3 IL-18對CNV抑制作用應用前景展望
Doyle等[24]為進一步明確IL-18的治療價值，對非人類靈長類動物進行IL-18對新生血管性AMD耐受性和有效性評估。該實驗對21只獼猴給予玻璃體腔注射一定劑量范圍的IL-18、雷珠單抗，注射前每只眼進行激光灼傷誘導實驗性CNV，并分別于注射后8、15、22 d進行熒光素眼底血管造影檢查，評估各自新生血管的進展及損害程度。研究發現，IL-18能夠減輕AMD損害，但其活性不如雷珠單抗。且10.0 μg劑量的IL-18對AMD治療效果差于劑量1.0 μg或2.5 μg。這可能與IL-18與獼猴蛋白有將近95%同源性，對獼猴具有免疫原性相關。在接受任意劑量的IL-18治療后15 d，獼猴的非激光誘導眼組織中視網膜或RPE均不存在毒性作用及凋亡、壞死等表型改變。此外，獼猴視網膜的組織病理結果亦未發現異常。IL-18已在眾多臨床試驗中以可靠的安全性在癌癥患者中全身系統性使用，但至今未見有該藥物以玻璃體腔注射形式運用于眼科疾病中。相比抗VEGF藥物只適用于玻璃體腔注射，IL-18能夠通過靜脈注射等方式全身性使用是一大優勢。然而也有研究表明，IL-18能夠誘導RPE細胞變性[25]。因此，有關IL-18對CNV的治療價值仍有待進一步嚴謹的臨床試驗研究探討。