引用本文： 廖增華, 李超乾. 白細胞介素-1 家族新成員 IL-36 和 IL-38 在哮喘作用機制中的研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2022, 21(6): 452-456. doi: 10.7507/1671-6205.202201005 復制
支氣管哮喘（bronchial asthma，簡稱哮喘）是呼吸系統中一種常見的與免疫相關的變態反應性疾病，主要癥狀表現為反復發作的氣促、胸悶、喘息、咳嗽。哮喘發病的核心機制是氣道炎癥，多種炎性細胞、炎性因子和炎性介質參與其發病過程。據統計，在我國約有近 3000 萬哮喘患者，是我國僅次于慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD，簡稱慢阻肺）的第二大呼吸系統疾病，嚴重影響著患者的身體健康和生活質量。但是目前哮喘尚不能根治，只能通過控制其癥狀使患者達到較好的臨床控制。而在哮喘的藥物治療上，目前還是以糖皮質激素緩解癥狀為主，但是仍有部分患者的病情得不到控制，而且人體對長期的糖皮質激素治療也會產生很大的不良反應。因此，進一步探索哮喘的發病機制，尋求新的治療方法和治療靶點用于臨床治療至關重要。近年來，隨著對哮喘機制的深入研究，靶向治療成為一種治療哮喘的重要方式，為臨床上實現哮喘的精準治療提供了更多選擇。其中，白細胞介素-1 家族（interleukin-1 family，IL-1F）是哮喘治療的重要靶點。
IL-1F 細胞因子在免疫疾病的發病機制中起著重要作用。目前已經發現的 IL-1F 成員有 11 個，其中IL-1（α，β）、IL-18、IL-33、IL-36（α，β，γ）共 7 種為促炎細胞因子，其余為已經被定義或被推斷為抗炎細胞因子，包括白細胞介素-1 受體拮抗劑（interleukin-1 receptor antagonist，IL-1Ra）、IL-36Ra、IL-37、IL-38。此外，根據其共同受體可將 IL-1F 分為 IL-1 亞族、IL-18 亞族和 IL-36 亞族三個亞族[1]。IL-1F 細胞因子在局部和全身都有表達，與相應的受體結合后發揮其廣泛的生物學活性，參與先天性免疫與適應性免疫的調節。IL-36 和 IL-38 作為 IL-1F 新發現的成員，其生物功能同其他 IL-1F 成員一樣，與免疫炎癥的發生發展有著密切的聯系。多年的研究表明，IL-36 和 IL-38 是人類疾病中急性和慢性組織炎癥的重要貢獻者，尤其是在皮膚炎癥、腸道炎癥和關節炎癥方面，但關于它們在哮喘方面的作用在近些年才受到關注。近年來的研究顯示了 IL-36 和 IL-38 在支氣管哮喘發病機制中的重要性，深入研究其機制可為支氣管哮喘的治療提供新的思路和理論依據。本文就 IL-36 和 IL-38 與哮喘關系的研究進展進行綜述。
1 IL-36 概述
IL-36 屬于 IL-1F，IL-36 亞族包括三個促炎激動劑 IL-36α、IL-36β、IL-36γ 及兩個受體拮抗劑IL-36Ra、IL-38，其基因位于人的 2 號染色體上[2]。IL-36 在皮膚、肺組織、支氣管上皮、腦組織、胸腺、腸道、子宮等組織中多種細胞表達，包括單核細胞、角質形成細胞和樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）等。IL-36 受體（interleukin-1 receptor，IL-36R）包括 IL-1 輔助蛋白（IL-1R accessory protein，IL-1RAcP）和 IL-1 受體相關蛋白 2（IL-1 receptor related protein2，IL-1RrP2）[3]。IL-36R 和 IL-1RAcP 組成異源二聚體，IL-36（α，β，γ）作為激動劑跟它們相結合后誘導 Toll/IL-1 受體（Toll/interleukin-1 receptor，TIR）結構域激活和髓樣分化因子 88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）募集，進而激發細胞內絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）和核因子 κB（nuclear factor-κB，NF-κB）等信號傳導，促進包括趨化因子、細胞因子、生長因子和抗菌肽等各種炎癥介質的表達，以增強促炎反應[4]。圖1 展示了 IL-36 和 IL-38 在炎癥中的作用機制。IL-36Ra 作為 IL-36α、IL-36β、IL-36γ 的共同受體拮抗劑，阻止 IL-1RAcP 的招募和功能信號復合物的形成，抑制該信號的傳導[5]。IL-36 前體無生物活性或是低生物活性，需經過蛋白酶的加工水解才能發揮其生物學功能。
圖1
IL-36、IL-38 在炎癥中的作用機制
2 IL-38 概述
IL-38 屬于 IL-1F 中的 IL-36 亞家族成員，同時作為 IL-36Ra 的拮抗劑[6]。2001 年，兩個科研小組通過使用 cDNA 高通量測序的方法發現了 IL-38 基因，分別將其命名為 IL-1HY2 和 IL-1F10[7-8]。IL-38 基因位于 IL-1F 簇中的染色體 2q13-14.1 處，正好處于編碼兩個拮抗劑基因 IL-1Ra 基因和 IL-36Ra 基因之間[9]。不僅如此，IL-38 的基因序列與 IL-1Ra 和 IL-36Ra 也具有高度同源性，分別為 41% 和 43%。因此，針對 IL-38 已提出的三個候選受體 IL-1R1、IL-36R 和 IL-1 受體輔助蛋白樣 1（interleukin-1 receptor accessory protein-like 1，IL-1RAPL1），IL-38 與 IL-1R1 或 IL-36R 結合阻止 MAPK、NF-κB 等后續相關信號的傳導，與 IL-1RAPL1 結合對下游 c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）/激活子蛋白-1（activator protein 1，AP-1）通路發揮作用[10]。IL-38 在皮膚、扁桃體、肺、心臟、脾臟、胎盤、胎兒肝臟和胸腺中等免疫組織中高表達，由外周血單核細胞（peripheral blood monocytes，PBMC）、成纖維樣滑膜細胞、B 細胞、角質形成細胞和各種免疫細胞等多種細胞分泌，而在非活性免疫組織中表達較低[6]。
3 IL-36 在支氣管哮喘中的作用
有研究發現以卵清蛋白（ovalbumin，OVA）致敏的小鼠模型中，發現 IL-36γ 在 OVA 誘導的哮喘小鼠中特異性表達，在哮喘中有潛在的功能相關性[11]。Liu 等[12]通過在 OVA 建立的小鼠哮喘模型中，尾靜脈注射重組人 IL-36 受體拮抗劑（interleukin 36 receptor antagonist, IL-36RN）蛋白可顯著抑制 OVA 誘導的氣道高反應性，并減少小鼠支氣管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）中的炎癥細胞數量。一項臨床研究發現，對于同時合并有過敏性哮喘和過敏性鼻炎的患者，他們的血清中 IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-36Ra 和 IL-38 的血清濃度和 mRNA 表達均顯著升高，其中 IL-36γ 表達量最高[13]。然而有趣的是，研究發現在吸入糖皮質激素治療后，具有過敏性哮喘的兒童患者的 PBMC 和痰液中 IL-36Ra 明顯降低，且比正常兒童降低[12]。
IL-36 在哮喘中的機制錯綜復雜，作用于各種細胞，也與各種細胞及細胞因子發生相互作用。在 IL-36 發揮作用的疾病中，一個常見的發現是中性粒細胞的存在。通常，IL-36 細胞因子的激活與中性粒細胞釋放的多種蛋白酶的表達增加有關，如中性粒細胞來源的組織蛋白酶 G、彈性蛋白酶和蛋白酶-3。Koss 等[14]結合慢性和急性肺部炎癥小鼠模型證實了中性粒細胞是 IL-36 的來源，并且 IL-36 可作為早期肺部炎癥上游的先天免疫驅動器和放大器。在肺泡中，IL-36γ 可以作為上游炎癥驅動因子上調中性粒細胞趨化因子 CXCL1 和 CXCL2 的表達，誘導中性粒細胞募集，并促使促炎性 IL-1F 細胞因子的產生。IL-36γ 還可以促進 IL-36γ 本身的生成，在中性粒細胞的下游，激活的 IL-36 細胞因子與其他的促炎信號合作，進一步放大了中性粒細胞、IL-1、IL-36 和粒細胞–巨噬細胞集落刺激因子之間的相互促炎作用。IL-36 在哮喘中的作用除了常見與中性粒細胞相關外，與嗜酸性粒細胞也有緊密的聯系。Qin 等[13]的研究結果不僅表明了血清 IL-36γ 的表達與中性粒細胞有關，而且與嗜酸性粒細胞計數顯著相關。他們首次證明了 IL-36γ 促進嗜酸性粒細胞的存活、黏附和激活，以及首次發現 IL-36R 在嗜酸性粒細胞中表達。有臨床研究發現，IL-36 在哮喘患兒中與嗜酸性粒細胞計數呈正相關[15]，表明 IL-36 在嗜酸性粒細胞哮喘中發揮著重要作用。
一項研究從臨床、動物及細胞實驗多方面對 IL-36 在哮喘中的作用進行了探索。通過臨床試驗發現 IL-36RN 在哮喘兒童患者中顯著降低；用重組 IL-36RN 刺激脂多糖處理過的 PBMC 可以顯著抑制包括 IL-1β、TNF-α、IL-6和IL-17在內的多種促炎細胞因子的表達；鼠尾靜脈注射重組人IL-36RN 蛋白可顯著抑制 OVA 誘導的氣道高反應性。通路研究證明，IL-36RN 抑制哮喘的主要機制是通過 IL-36R/NF-κB 通路[12]。有學者為了進一步探索調節 IL-36 的上游機制，用外源重組 IL-13 蛋白刺激 16HBE 可促進 IL-36γ 的表達，表明了 IL-13 可能是調控 IL-36 表達的上游機制之一。也有研究發現 IL-17 和 IL-36 在哮喘患者中呈正相關性，但關于它們之間相互作用的機制未進行進一步研究[16]。推測這可能是因為 IL-17 和 IL-36 存在相似的信號通路，兩者都可以通過激活 MAPK 通路和 NF-κB 通路來調節在炎癥疾病中的促炎反應，促進炎癥因子的表達。
而近來的研究表明，IL-36 與哮喘的嚴重程度有關，這對哮喘患者的病情監測和指導也有著重要的意義。孟亞奇等[17]對哮喘患者的病情控制情況進行分級研究，發現 IL-36γ 可反映哮喘患者在非急性發作期的病情控制狀態。與完全控制和部分控制的患者相比，病情未控制的患者血清中有較高的 IL-36γ 表達。在哮喘的急性發作期和緩解期，血清中 IL-36 的表達水平也有著明顯的差異，在急性發作期高于緩解期[15]。IL-36RN 作為 IL-36 的受體拮抗劑，在兒童哮喘患者中，血清 IL-36RN 在中度患者的表達低于輕度哮喘患者，IL-36RN 可反映哮喘的嚴重程度[12]。對于重癥哮喘，IL-36γ 可作為預測無創正壓通氣治療無效的風險指標，研究結果顯示，無創正壓通氣治療無效組患者的血清 IL-36γ 水平高于有效組[18]。IL-36 在一定程度上能反映哮喘的嚴重程度及其病情的控制情況，將其與現有的或更多的檢測方式相結合應用到臨床中，可以更靈敏的進行病情評估、監測和治療指導。
4 IL-38 在支氣管哮喘中的作用
Mora 等[19]發現 IL-38 在壞死、凋亡或炎癥環境中分泌，并發揮抗炎特性，尤其是在巨噬細胞（macrophages，Mφs）上能夠抑制輔助性 T 細胞 17（T helper cell 17，Th17）細胞的表達和成熟。已經證明，具有相反作用的一組 T 細胞亞群—Th17 細胞和調節性 T 細胞（regulatory cell，Treg）在體內的平衡對免疫反應起著至關重要的作用[20]。在哮喘的機制研究中，人們普遍認為 Th2 和 Th17 細胞的反應會引起和促進哮喘的發展，而這一機制通常可以通過 Treg 細胞抑制，Th17/Treg 細胞的失衡及相關細胞因子的表達在哮喘的發病機制中有著關鍵作用[21]。此外，IL-38 與其受體結合，阻止激動性配體結合并抑制后續的信號通路傳導來抑制 Th1 和 Th17 細胞的激活并促進Treg細胞表達，從而降低 Th17/Treg 細胞比值來發揮抗炎作用[19, 22]。有研究發現在哮喘患者血清中 Th17 細胞因子 IL-17A 濃度相對正常人明顯升高，Th17/Treg 細胞比值在哮喘患者中顯著降低，IL-38 與 Th17/Treg 細胞平衡具有相互關系。然而，IL-38 如何調節 Treg 細胞和哮喘中免疫應答的機制需要進一步研究[23]。李鑫等[24]的研究表明 IL-38 對 IL-17 的表達起著負性調控作用，在哮喘患者急性發作期誘導痰上清液中 IL-17 水平較健康人顯著升高，而且 IL-17 與 IL-38呈負相關。此外，研究還發現 IL-38 在哮喘的發病階段表達有顯著差異，在急性發作期低于臨床緩解期，這在一定程度上反映哮喘的嚴重程度。Mora 等[19]研究表明，IL-38 不僅可以抑制哮喘相關的 Th17 細胞因子 IL-17 和 IL-22 的產生，并且能使 Th17/Treg 比值保持較低水平，以此來控制哮喘炎癥的發生發展。他們通過體內外實驗研究 IL-38 在哮喘中的作用及作用機制，發現了 IL-38 可以抑制 2 型固有淋巴細胞、Th2 和 Th17 細胞的增殖，降低炎性細胞因子和趨化因子的產生，減少嗜酸性粒細胞的蓄積以及 Th2 相關細胞因子的釋放，同時促進 Treg 細胞的生長和分化，減少氣道炎癥，發揮抗炎作用。最近，Sun 等[22]的研究也表明 IL-38 可以通過減少嗜酸性粒細胞的積累、抑制 Th2 相關細胞因子的表達及增加 Treg 的比例來改善哮喘小鼠的炎癥。Gao 等[25]通過研究發現 IL-38 能夠通過 STAT1、STAT3、MEK、ERK1/2、p38 MAPK 和 NF-κB 信號通路等多種途徑發揮抗炎作用。
但是也有研究報道 IL-38 水平在哮喘患兒血清中相對于正常人血清高表達[23]，這與以往研究的 IL-38 具有抗炎的作用有所差異，有學者推測這可能是由于檢測標本種類的不同以及成人與嬰兒的免疫系統存在差異所導致的[18]。與之相似的是，最近的一項研究表明 IL-38 敲除（knock out，KO）的小鼠可能會減輕嗜酸性粒細胞性氣道炎癥，病理結果和 BALF 分析表明 IL-38-KO 小鼠在 OVA 激發后 24 h 后嗜酸性粒細胞的數量顯著低于野生小鼠[26]，提示 IL-38 可能在哮喘中導致氣道嗜酸性粒細胞性炎癥。這表明 IL-38 在哮喘中可能起到促進炎癥發展的作用，導致哮喘炎癥的加重。
雖然研究者觀點更多傾向于 IL-38 在哮喘中抑制炎癥的發生，但是 IL-38 在哮喘中可能具有促炎及抗炎的雙重作用也應引起重視。探究 IL-38 的生物學功能不難發現，IL-38 在炎癥中的作用并不是絕對的，它具有促炎及抗炎雙重作用，這可能取決于其濃度的高低水平及不同的表達形式（全長和截斷形式）。IL-38 在體內自然存在的形式是未知的，它的初級可溶性形式被認為是一種分泌型配體，主要被觀察到有兩種形式：全長形式的 IL-38（aa 1～152）和截斷形式的 IL-38（aa 20～152）[7]。從濃度高低水平上，van de Veerdonk 等[9]報道，在低濃度（低于 250 ng/mL，特別是 1～100 ng/mL）時 IL-38 誘導的人 PBMC 中 IL-22 和 IL-17 的表達受到抑制，但在更高濃度（高于 250 ng/mL，特別是 1 g/mL）時其表達輕度增加。從表達形式來看，IL-38 的全長和截斷形式均與 IL-1RAPL1 結合，然而，當全長形式的 IL-38（aa 1～152）結合 IL-1RAPL1 后，可激活 JNK/AP1 通路，進而增加 IL-6 的產生，最終促進炎癥的發生；反之，截斷的 IL-38（aa 20～152）結合 IL-1RAPL1 后通過降低 IL-6 和 IL-8 水平，抑制下游 JNK/AP1 信號通路，限制 Th17 細胞和炎癥性 Mφs 的激活。由此，可認為低濃度的 IL-38 在炎癥性疾病中發揮抗炎作用，而高濃度的 IL-38 發揮促炎作用；截斷 的IL-38 具有抗炎作用，而全長的 IL-38 具有促炎效應。將 IL-38 生物學功能與其在哮喘中的作用差異相聯系起來，IL-38 在哮喘中具有促炎及抗炎的雙重作用，這可能與 IL-38 在哮喘中作用濃度的高低及表達形式有關。此外，還可以考慮與 IL-38 在不同疾病類型和不同發病階段的表達差異有關。
5 IL-36 與 IL-38在哮喘中的相互作用
IL-38 屬于 IL-36 家族成員，且作為 IL-36Ra 的拮抗劑，兩者有著非常密切的關系。關于兩者之間的相互作用關系，有學者在其他免疫性疾病方面也進行了相關研究，但遺憾的是目前沒有在哮喘中對 IL-36 和 IL-38 共同進行研究，這也是我們后續可以進行深入研究的方向。人的機體是一個相互聯系的整體，進一步探索 IL-36 和 IL-38 在哮喘中的相互聯系及相互作用，能夠更深入更系統地發掘它們在哮喘基礎研究及防治中的作用。
6 小結與展望
綜上所述，IL-1F 新成員 IL-36 和 IL-38 在支氣管哮喘的發病機制和治療中起著重要作用。已有的研究發現，IL-36 能通過調控炎癥細胞的反應，誘導炎癥細胞因子的分泌，增加促炎作用，促進支氣管哮喘的發生和進一步發展。而 IL-38 在哮喘中的作用更為復雜，表現出了抗炎和促炎的雙重作用，盡管大多數研究者更傾向于其在哮喘中的保護作用。以往哮喘的干預主要從機制上根據哮喘與 Th2 的相關性分為兩大類，2 型炎癥哮喘和非 2 炎癥型哮喘，這些干預的靶點通常只對其中一種分型的哮喘有效。而哮喘是一種多維性、異質性的疾病，根據單一指標及機制進行分類很難全面反映患者病情，因此臨床上多以臨床分型為主。臨床分型通過多項客觀的指標對哮喘分型，這樣從機制而言，它們的分型就不是單一機制的了，根據臨床分型分類的患者其機制更是錯綜復雜。由此來看，針對某一分型的藥物用在根據臨床分型的哮喘患者身上可能沒有效果，例如傳統的治療—類固醇藥物以及靶向 IgE、IL-25 或 2 型細胞因子 IL-4、IL-5 和 IL-13 的單克隆抗體只對過敏性和嗜酸性粒細胞性哮喘患者有效，而不適用于非過敏性、非嗜酸性粒細胞、非2型等哮喘患者[27]。總結分析目前關于 IL-36 和 IL-38 在哮喘中的作用可以發現，IL-36 和 IL-38 都與 IL-17 具有顯著的相關性，并且可能通過 IL-17 發揮其在哮喘中的作用。而 IL-17 與中性粒細胞哮喘有著密切的相關性，說明 IL-36 和 IL-38 在治療中性粒細胞哮喘上有著重要作用。從 IL-36 和 IL-38 哮喘相關研究不難發現，它們與嗜酸性粒細胞哮喘也有著重要聯系。關于 IL-36 和 IL-38 在臨床上的應用，后續是否可以從 IL-36 和 IL-38 對中性粒細胞哮喘和嗜酸性粒細胞哮喘甚至更多分型具有重要作用進行深入研究，如果它們同時與 2 型哮喘和非 2 型哮喘有重要相關性，將它們作為靶點將更方便通過臨床分型來干預哮喘。除此之外，它們均與哮喘的發病階段和嚴重程度相關，探索清楚它們在其中的聯系亦可將它們作為判斷病情發病階段以及病情嚴重程度的重要指標。
目前關于 IL-36 和 IL-38 的研究尚處于起始階段，其結構、功能、受體隨著研究的進展正在慢慢的被發掘出來，但是它們的很多生物學功能研究還不夠透徹，與哮喘之間的作用機制更是缺少足夠的實驗及相關數據支持。國內外關于 IL-36 和 IL-38 與哮喘關系的研究處于一個比較空缺的狀態，這仍是要后續的研究者繼續進行探索的領域。要徹底探明它們跟哮喘間的作用關系仍需要更為深入的研究，后續關于 IL-36 和 IL-38 的研究可以更為具體、細化地關注它們在哮喘時在體內的表達形式、作用濃度及其在哮喘各個發病階段是否有不同作用等，也可進一步在臨床上探尋更多關于 IL-36 和 IL-38 與哮喘患者的關系。此外，將 IL-36 和 IL-38 相互聯系起來在哮喘中進行相關研究，將會是促進它們在哮喘中作用機制研究進展的一大利器。研究清楚 IL-36 和 IL-38 在哮喘中的作用機制，有望為哮喘的精準治療提供新的靶點，為開發新的哮喘治療策略提供更多的可能性。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
支氣管哮喘（bronchial asthma，簡稱哮喘）是呼吸系統中一種常見的與免疫相關的變態反應性疾病，主要癥狀表現為反復發作的氣促、胸悶、喘息、咳嗽。哮喘發病的核心機制是氣道炎癥，多種炎性細胞、炎性因子和炎性介質參與其發病過程。據統計，在我國約有近 3000 萬哮喘患者，是我國僅次于慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD，簡稱慢阻肺）的第二大呼吸系統疾病，嚴重影響著患者的身體健康和生活質量。但是目前哮喘尚不能根治，只能通過控制其癥狀使患者達到較好的臨床控制。而在哮喘的藥物治療上，目前還是以糖皮質激素緩解癥狀為主，但是仍有部分患者的病情得不到控制，而且人體對長期的糖皮質激素治療也會產生很大的不良反應。因此，進一步探索哮喘的發病機制，尋求新的治療方法和治療靶點用于臨床治療至關重要。近年來，隨著對哮喘機制的深入研究，靶向治療成為一種治療哮喘的重要方式，為臨床上實現哮喘的精準治療提供了更多選擇。其中，白細胞介素-1 家族（interleukin-1 family，IL-1F）是哮喘治療的重要靶點。
IL-1F 細胞因子在免疫疾病的發病機制中起著重要作用。目前已經發現的 IL-1F 成員有 11 個，其中IL-1（α，β）、IL-18、IL-33、IL-36（α，β，γ）共 7 種為促炎細胞因子，其余為已經被定義或被推斷為抗炎細胞因子，包括白細胞介素-1 受體拮抗劑（interleukin-1 receptor antagonist，IL-1Ra）、IL-36Ra、IL-37、IL-38。此外，根據其共同受體可將 IL-1F 分為 IL-1 亞族、IL-18 亞族和 IL-36 亞族三個亞族[1]。IL-1F 細胞因子在局部和全身都有表達，與相應的受體結合后發揮其廣泛的生物學活性，參與先天性免疫與適應性免疫的調節。IL-36 和 IL-38 作為 IL-1F 新發現的成員，其生物功能同其他 IL-1F 成員一樣，與免疫炎癥的發生發展有著密切的聯系。多年的研究表明，IL-36 和 IL-38 是人類疾病中急性和慢性組織炎癥的重要貢獻者，尤其是在皮膚炎癥、腸道炎癥和關節炎癥方面，但關于它們在哮喘方面的作用在近些年才受到關注。近年來的研究顯示了 IL-36 和 IL-38 在支氣管哮喘發病機制中的重要性，深入研究其機制可為支氣管哮喘的治療提供新的思路和理論依據。本文就 IL-36 和 IL-38 與哮喘關系的研究進展進行綜述。
1 IL-36 概述
IL-36 屬于 IL-1F，IL-36 亞族包括三個促炎激動劑 IL-36α、IL-36β、IL-36γ 及兩個受體拮抗劑IL-36Ra、IL-38，其基因位于人的 2 號染色體上[2]。IL-36 在皮膚、肺組織、支氣管上皮、腦組織、胸腺、腸道、子宮等組織中多種細胞表達，包括單核細胞、角質形成細胞和樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）等。IL-36 受體（interleukin-1 receptor，IL-36R）包括 IL-1 輔助蛋白（IL-1R accessory protein，IL-1RAcP）和 IL-1 受體相關蛋白 2（IL-1 receptor related protein2，IL-1RrP2）[3]。IL-36R 和 IL-1RAcP 組成異源二聚體，IL-36（α，β，γ）作為激動劑跟它們相結合后誘導 Toll/IL-1 受體（Toll/interleukin-1 receptor，TIR）結構域激活和髓樣分化因子 88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）募集，進而激發細胞內絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）和核因子 κB（nuclear factor-κB，NF-κB）等信號傳導，促進包括趨化因子、細胞因子、生長因子和抗菌肽等各種炎癥介質的表達，以增強促炎反應[4]。圖1 展示了 IL-36 和 IL-38 在炎癥中的作用機制。IL-36Ra 作為 IL-36α、IL-36β、IL-36γ 的共同受體拮抗劑，阻止 IL-1RAcP 的招募和功能信號復合物的形成，抑制該信號的傳導[5]。IL-36 前體無生物活性或是低生物活性，需經過蛋白酶的加工水解才能發揮其生物學功能。
圖1
IL-36、IL-38 在炎癥中的作用機制
2 IL-38 概述
IL-38 屬于 IL-1F 中的 IL-36 亞家族成員，同時作為 IL-36Ra 的拮抗劑[6]。2001 年，兩個科研小組通過使用 cDNA 高通量測序的方法發現了 IL-38 基因，分別將其命名為 IL-1HY2 和 IL-1F10[7-8]。IL-38 基因位于 IL-1F 簇中的染色體 2q13-14.1 處，正好處于編碼兩個拮抗劑基因 IL-1Ra 基因和 IL-36Ra 基因之間[9]。不僅如此，IL-38 的基因序列與 IL-1Ra 和 IL-36Ra 也具有高度同源性，分別為 41% 和 43%。因此，針對 IL-38 已提出的三個候選受體 IL-1R1、IL-36R 和 IL-1 受體輔助蛋白樣 1（interleukin-1 receptor accessory protein-like 1，IL-1RAPL1），IL-38 與 IL-1R1 或 IL-36R 結合阻止 MAPK、NF-κB 等后續相關信號的傳導，與 IL-1RAPL1 結合對下游 c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）/激活子蛋白-1（activator protein 1，AP-1）通路發揮作用[10]。IL-38 在皮膚、扁桃體、肺、心臟、脾臟、胎盤、胎兒肝臟和胸腺中等免疫組織中高表達，由外周血單核細胞（peripheral blood monocytes，PBMC）、成纖維樣滑膜細胞、B 細胞、角質形成細胞和各種免疫細胞等多種細胞分泌，而在非活性免疫組織中表達較低[6]。
3 IL-36 在支氣管哮喘中的作用
有研究發現以卵清蛋白（ovalbumin，OVA）致敏的小鼠模型中，發現 IL-36γ 在 OVA 誘導的哮喘小鼠中特異性表達，在哮喘中有潛在的功能相關性[11]。Liu 等[12]通過在 OVA 建立的小鼠哮喘模型中，尾靜脈注射重組人 IL-36 受體拮抗劑（interleukin 36 receptor antagonist, IL-36RN）蛋白可顯著抑制 OVA 誘導的氣道高反應性，并減少小鼠支氣管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）中的炎癥細胞數量。一項臨床研究發現，對于同時合并有過敏性哮喘和過敏性鼻炎的患者，他們的血清中 IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-36Ra 和 IL-38 的血清濃度和 mRNA 表達均顯著升高，其中 IL-36γ 表達量最高[13]。然而有趣的是，研究發現在吸入糖皮質激素治療后，具有過敏性哮喘的兒童患者的 PBMC 和痰液中 IL-36Ra 明顯降低，且比正常兒童降低[12]。
IL-36 在哮喘中的機制錯綜復雜，作用于各種細胞，也與各種細胞及細胞因子發生相互作用。在 IL-36 發揮作用的疾病中，一個常見的發現是中性粒細胞的存在。通常，IL-36 細胞因子的激活與中性粒細胞釋放的多種蛋白酶的表達增加有關，如中性粒細胞來源的組織蛋白酶 G、彈性蛋白酶和蛋白酶-3。Koss 等[14]結合慢性和急性肺部炎癥小鼠模型證實了中性粒細胞是 IL-36 的來源，并且 IL-36 可作為早期肺部炎癥上游的先天免疫驅動器和放大器。在肺泡中，IL-36γ 可以作為上游炎癥驅動因子上調中性粒細胞趨化因子 CXCL1 和 CXCL2 的表達，誘導中性粒細胞募集，并促使促炎性 IL-1F 細胞因子的產生。IL-36γ 還可以促進 IL-36γ 本身的生成，在中性粒細胞的下游，激活的 IL-36 細胞因子與其他的促炎信號合作，進一步放大了中性粒細胞、IL-1、IL-36 和粒細胞–巨噬細胞集落刺激因子之間的相互促炎作用。IL-36 在哮喘中的作用除了常見與中性粒細胞相關外，與嗜酸性粒細胞也有緊密的聯系。Qin 等[13]的研究結果不僅表明了血清 IL-36γ 的表達與中性粒細胞有關，而且與嗜酸性粒細胞計數顯著相關。他們首次證明了 IL-36γ 促進嗜酸性粒細胞的存活、黏附和激活，以及首次發現 IL-36R 在嗜酸性粒細胞中表達。有臨床研究發現，IL-36 在哮喘患兒中與嗜酸性粒細胞計數呈正相關[15]，表明 IL-36 在嗜酸性粒細胞哮喘中發揮著重要作用。
一項研究從臨床、動物及細胞實驗多方面對 IL-36 在哮喘中的作用進行了探索。通過臨床試驗發現 IL-36RN 在哮喘兒童患者中顯著降低；用重組 IL-36RN 刺激脂多糖處理過的 PBMC 可以顯著抑制包括 IL-1β、TNF-α、IL-6和IL-17在內的多種促炎細胞因子的表達；鼠尾靜脈注射重組人IL-36RN 蛋白可顯著抑制 OVA 誘導的氣道高反應性。通路研究證明，IL-36RN 抑制哮喘的主要機制是通過 IL-36R/NF-κB 通路[12]。有學者為了進一步探索調節 IL-36 的上游機制，用外源重組 IL-13 蛋白刺激 16HBE 可促進 IL-36γ 的表達，表明了 IL-13 可能是調控 IL-36 表達的上游機制之一。也有研究發現 IL-17 和 IL-36 在哮喘患者中呈正相關性，但關于它們之間相互作用的機制未進行進一步研究[16]。推測這可能是因為 IL-17 和 IL-36 存在相似的信號通路，兩者都可以通過激活 MAPK 通路和 NF-κB 通路來調節在炎癥疾病中的促炎反應，促進炎癥因子的表達。
而近來的研究表明，IL-36 與哮喘的嚴重程度有關，這對哮喘患者的病情監測和指導也有著重要的意義。孟亞奇等[17]對哮喘患者的病情控制情況進行分級研究，發現 IL-36γ 可反映哮喘患者在非急性發作期的病情控制狀態。與完全控制和部分控制的患者相比，病情未控制的患者血清中有較高的 IL-36γ 表達。在哮喘的急性發作期和緩解期，血清中 IL-36 的表達水平也有著明顯的差異，在急性發作期高于緩解期[15]。IL-36RN 作為 IL-36 的受體拮抗劑，在兒童哮喘患者中，血清 IL-36RN 在中度患者的表達低于輕度哮喘患者，IL-36RN 可反映哮喘的嚴重程度[12]。對于重癥哮喘，IL-36γ 可作為預測無創正壓通氣治療無效的風險指標，研究結果顯示，無創正壓通氣治療無效組患者的血清 IL-36γ 水平高于有效組[18]。IL-36 在一定程度上能反映哮喘的嚴重程度及其病情的控制情況，將其與現有的或更多的檢測方式相結合應用到臨床中，可以更靈敏的進行病情評估、監測和治療指導。
4 IL-38 在支氣管哮喘中的作用
Mora 等[19]發現 IL-38 在壞死、凋亡或炎癥環境中分泌，并發揮抗炎特性，尤其是在巨噬細胞（macrophages，Mφs）上能夠抑制輔助性 T 細胞 17（T helper cell 17，Th17）細胞的表達和成熟。已經證明，具有相反作用的一組 T 細胞亞群—Th17 細胞和調節性 T 細胞（regulatory cell，Treg）在體內的平衡對免疫反應起著至關重要的作用[20]。在哮喘的機制研究中，人們普遍認為 Th2 和 Th17 細胞的反應會引起和促進哮喘的發展，而這一機制通常可以通過 Treg 細胞抑制，Th17/Treg 細胞的失衡及相關細胞因子的表達在哮喘的發病機制中有著關鍵作用[21]。此外，IL-38 與其受體結合，阻止激動性配體結合并抑制后續的信號通路傳導來抑制 Th1 和 Th17 細胞的激活并促進Treg細胞表達，從而降低 Th17/Treg 細胞比值來發揮抗炎作用[19, 22]。有研究發現在哮喘患者血清中 Th17 細胞因子 IL-17A 濃度相對正常人明顯升高，Th17/Treg 細胞比值在哮喘患者中顯著降低，IL-38 與 Th17/Treg 細胞平衡具有相互關系。然而，IL-38 如何調節 Treg 細胞和哮喘中免疫應答的機制需要進一步研究[23]。李鑫等[24]的研究表明 IL-38 對 IL-17 的表達起著負性調控作用，在哮喘患者急性發作期誘導痰上清液中 IL-17 水平較健康人顯著升高，而且 IL-17 與 IL-38呈負相關。此外，研究還發現 IL-38 在哮喘的發病階段表達有顯著差異，在急性發作期低于臨床緩解期，這在一定程度上反映哮喘的嚴重程度。Mora 等[19]研究表明，IL-38 不僅可以抑制哮喘相關的 Th17 細胞因子 IL-17 和 IL-22 的產生，并且能使 Th17/Treg 比值保持較低水平，以此來控制哮喘炎癥的發生發展。他們通過體內外實驗研究 IL-38 在哮喘中的作用及作用機制，發現了 IL-38 可以抑制 2 型固有淋巴細胞、Th2 和 Th17 細胞的增殖，降低炎性細胞因子和趨化因子的產生，減少嗜酸性粒細胞的蓄積以及 Th2 相關細胞因子的釋放，同時促進 Treg 細胞的生長和分化，減少氣道炎癥，發揮抗炎作用。最近，Sun 等[22]的研究也表明 IL-38 可以通過減少嗜酸性粒細胞的積累、抑制 Th2 相關細胞因子的表達及增加 Treg 的比例來改善哮喘小鼠的炎癥。Gao 等[25]通過研究發現 IL-38 能夠通過 STAT1、STAT3、MEK、ERK1/2、p38 MAPK 和 NF-κB 信號通路等多種途徑發揮抗炎作用。
但是也有研究報道 IL-38 水平在哮喘患兒血清中相對于正常人血清高表達[23]，這與以往研究的 IL-38 具有抗炎的作用有所差異，有學者推測這可能是由于檢測標本種類的不同以及成人與嬰兒的免疫系統存在差異所導致的[18]。與之相似的是，最近的一項研究表明 IL-38 敲除（knock out，KO）的小鼠可能會減輕嗜酸性粒細胞性氣道炎癥，病理結果和 BALF 分析表明 IL-38-KO 小鼠在 OVA 激發后 24 h 后嗜酸性粒細胞的數量顯著低于野生小鼠[26]，提示 IL-38 可能在哮喘中導致氣道嗜酸性粒細胞性炎癥。這表明 IL-38 在哮喘中可能起到促進炎癥發展的作用，導致哮喘炎癥的加重。
雖然研究者觀點更多傾向于 IL-38 在哮喘中抑制炎癥的發生，但是 IL-38 在哮喘中可能具有促炎及抗炎的雙重作用也應引起重視。探究 IL-38 的生物學功能不難發現，IL-38 在炎癥中的作用并不是絕對的，它具有促炎及抗炎雙重作用，這可能取決于其濃度的高低水平及不同的表達形式（全長和截斷形式）。IL-38 在體內自然存在的形式是未知的，它的初級可溶性形式被認為是一種分泌型配體，主要被觀察到有兩種形式：全長形式的 IL-38（aa 1～152）和截斷形式的 IL-38（aa 20～152）[7]。從濃度高低水平上，van de Veerdonk 等[9]報道，在低濃度（低于 250 ng/mL，特別是 1～100 ng/mL）時 IL-38 誘導的人 PBMC 中 IL-22 和 IL-17 的表達受到抑制，但在更高濃度（高于 250 ng/mL，特別是 1 g/mL）時其表達輕度增加。從表達形式來看，IL-38 的全長和截斷形式均與 IL-1RAPL1 結合，然而，當全長形式的 IL-38（aa 1～152）結合 IL-1RAPL1 后，可激活 JNK/AP1 通路，進而增加 IL-6 的產生，最終促進炎癥的發生；反之，截斷的 IL-38（aa 20～152）結合 IL-1RAPL1 后通過降低 IL-6 和 IL-8 水平，抑制下游 JNK/AP1 信號通路，限制 Th17 細胞和炎癥性 Mφs 的激活。由此，可認為低濃度的 IL-38 在炎癥性疾病中發揮抗炎作用，而高濃度的 IL-38 發揮促炎作用；截斷 的IL-38 具有抗炎作用，而全長的 IL-38 具有促炎效應。將 IL-38 生物學功能與其在哮喘中的作用差異相聯系起來，IL-38 在哮喘中具有促炎及抗炎的雙重作用，這可能與 IL-38 在哮喘中作用濃度的高低及表達形式有關。此外，還可以考慮與 IL-38 在不同疾病類型和不同發病階段的表達差異有關。
5 IL-36 與 IL-38在哮喘中的相互作用
IL-38 屬于 IL-36 家族成員，且作為 IL-36Ra 的拮抗劑，兩者有著非常密切的關系。關于兩者之間的相互作用關系，有學者在其他免疫性疾病方面也進行了相關研究，但遺憾的是目前沒有在哮喘中對 IL-36 和 IL-38 共同進行研究，這也是我們后續可以進行深入研究的方向。人的機體是一個相互聯系的整體，進一步探索 IL-36 和 IL-38 在哮喘中的相互聯系及相互作用，能夠更深入更系統地發掘它們在哮喘基礎研究及防治中的作用。
6 小結與展望
綜上所述，IL-1F 新成員 IL-36 和 IL-38 在支氣管哮喘的發病機制和治療中起著重要作用。已有的研究發現，IL-36 能通過調控炎癥細胞的反應，誘導炎癥細胞因子的分泌，增加促炎作用，促進支氣管哮喘的發生和進一步發展。而 IL-38 在哮喘中的作用更為復雜，表現出了抗炎和促炎的雙重作用，盡管大多數研究者更傾向于其在哮喘中的保護作用。以往哮喘的干預主要從機制上根據哮喘與 Th2 的相關性分為兩大類，2 型炎癥哮喘和非 2 炎癥型哮喘，這些干預的靶點通常只對其中一種分型的哮喘有效。而哮喘是一種多維性、異質性的疾病，根據單一指標及機制進行分類很難全面反映患者病情，因此臨床上多以臨床分型為主。臨床分型通過多項客觀的指標對哮喘分型，這樣從機制而言，它們的分型就不是單一機制的了，根據臨床分型分類的患者其機制更是錯綜復雜。由此來看，針對某一分型的藥物用在根據臨床分型的哮喘患者身上可能沒有效果，例如傳統的治療—類固醇藥物以及靶向 IgE、IL-25 或 2 型細胞因子 IL-4、IL-5 和 IL-13 的單克隆抗體只對過敏性和嗜酸性粒細胞性哮喘患者有效，而不適用于非過敏性、非嗜酸性粒細胞、非2型等哮喘患者[27]。總結分析目前關于 IL-36 和 IL-38 在哮喘中的作用可以發現，IL-36 和 IL-38 都與 IL-17 具有顯著的相關性，并且可能通過 IL-17 發揮其在哮喘中的作用。而 IL-17 與中性粒細胞哮喘有著密切的相關性，說明 IL-36 和 IL-38 在治療中性粒細胞哮喘上有著重要作用。從 IL-36 和 IL-38 哮喘相關研究不難發現，它們與嗜酸性粒細胞哮喘也有著重要聯系。關于 IL-36 和 IL-38 在臨床上的應用，后續是否可以從 IL-36 和 IL-38 對中性粒細胞哮喘和嗜酸性粒細胞哮喘甚至更多分型具有重要作用進行深入研究，如果它們同時與 2 型哮喘和非 2 型哮喘有重要相關性，將它們作為靶點將更方便通過臨床分型來干預哮喘。除此之外，它們均與哮喘的發病階段和嚴重程度相關，探索清楚它們在其中的聯系亦可將它們作為判斷病情發病階段以及病情嚴重程度的重要指標。
目前關于 IL-36 和 IL-38 的研究尚處于起始階段，其結構、功能、受體隨著研究的進展正在慢慢的被發掘出來，但是它們的很多生物學功能研究還不夠透徹，與哮喘之間的作用機制更是缺少足夠的實驗及相關數據支持。國內外關于 IL-36 和 IL-38 與哮喘關系的研究處于一個比較空缺的狀態，這仍是要后續的研究者繼續進行探索的領域。要徹底探明它們跟哮喘間的作用關系仍需要更為深入的研究，后續關于 IL-36 和 IL-38 的研究可以更為具體、細化地關注它們在哮喘時在體內的表達形式、作用濃度及其在哮喘各個發病階段是否有不同作用等，也可進一步在臨床上探尋更多關于 IL-36 和 IL-38 與哮喘患者的關系。此外，將 IL-36 和 IL-38 相互聯系起來在哮喘中進行相關研究，將會是促進它們在哮喘中作用機制研究進展的一大利器。研究清楚 IL-36 和 IL-38 在哮喘中的作用機制，有望為哮喘的精準治療提供新的靶點，為開發新的哮喘治療策略提供更多的可能性。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
