IL-30结构及功能的研究进展

李晨曦，崔金霞，李婧婧，周亦杨，关巍

(青海大学·青海大学附属医院, 西宁 810000)

白细胞介素(IL)-27亚基p28，亦被称为IL-30，是具有其自身功能的新型免疫调节介质，可同时拮抗辅助性T细胞1(Th1)和Th17反应，且可能是调控肿瘤和淋巴结微环境的新分子。IL-30表达水平的差异与多种疾病密切相关，包括自身免疫性疾病、炎症、肿瘤及感染性疾病等。IL-30可能成为病情发展及预后的生物标志物，或是作为这些疾病临床治疗的新靶点。现就IL-30在炎症及肿瘤中的研究进展综述如下。

1 IL-30的结构

p28与EB病毒诱导的基因3(EBI3)构成IL-27，属于IL-6/IL-12家族。IL-6/IL-12家族细胞因子具有异二聚体结构，由α亚基(p19、p28、p35)及β亚基(p40、EbI3)通过非共价键构成。目前，已发现超过6种细胞因子，包括IL-Y(p28/p40)、IL-12、IL-23、IL-27、IL-35和IL-39，可发挥广泛的免疫功能。人p28由243个氨基酸组成(小鼠：234个)，位于16号染色体(小鼠：7号)，p28在人和鼠的同源性为73%。最近研究表明，IL-27 p28可在缺乏EBI3的情况下分泌并作为一种独立的细胞因子发挥功能，因此被认为是具有其自身特性的新型细胞因子，命名为IL-30[1,2]。

2 IL-30的表达和分泌

最初认为，p28必须和EBI3结合才能表达并有效发挥免疫功能。但有研究发现，人胎盘中可检测到高浓度EBI3 mRNA而无p28 mRNA；干扰素(IFN)-α在人巨噬细胞中可诱导p28表达但对EBI3无影响；活动性克罗恩病患者的结肠黏膜中亦可检测到p28的高表达。因此， IL-27 p28可在缺乏EBI3的情况下分泌并作为一种独立的细胞因子发挥功能。

多项研究发现脂多糖(LPS)和IFN-γ可通过cRel结合IL-30启动子远端核因子κB位点以及IFN调节因子(IRF)1结合近端干扰素刺激反应元件2种方式刺激IL-30表达，该过程依赖于MyD88信号转导途径。除MyD88外，还有其他配体蛋白可与Toll样受体(TLR)信号结合，如TLR4和TLR3相关的β干扰素TIR结构域衔接蛋白(TRIF)及用于激活IFN-β表达的转录因子IRF3等。研究发现，树突细胞(DC)中IRF3通过TLR4-TRIF信号转导诱导IL-30表达。在初生小鼠的巨噬细胞中，儿茶酚胺通过β2肾上腺素作用抑制LPS/TLR4诱导的JNK信号转导通路磷酸化来减少IL-27p28分泌[3]。因此，MyD88、cRel、IRF1和IRF3是诱导IL-30表达所必需的。

CD4+T细胞和巨噬细胞的激活对于IL-30高表达有重要作用，依赖于CD40/CD154信号转导途径[4]。CD154位于T细胞膜上，能结合并活化巨噬细胞上CD40受体。实验设计了两组刺激信号，一组刺激信号是CD3/CD28，模拟激活T细胞的第一和第二信号；另一种刺激信号是CpG，通过存在于抗原呈递细胞上的TLR9受体活化细胞，通过MyD88依赖性途径激活下游基因。早期研究显示在巨噬细胞中LPS诱导12～24 h,IL-30表达至最高水平。然而，CD3/CD28/CpG联合处理脾细胞后的12～24 h中几乎不产生IL-30，但在48～72 h后达到最高浓度[4]。TLR9信号通路对IL-30的诱导相对LPS更有效，且须同时激活T细胞和TLR9细胞信号传导才能保障IL-30的表达和分泌。

3 IL-30信号转导

IL-27通过由WSX-1和gp130亚基组成的IL-27受体发生信号传导。WSX-1可在T细胞上高表达。gp130在多数细胞中普遍表达，是多种细胞因子(如IL-6、IL-11和IL-27)的共同受体，可激活STAT1/STAT3和MAPK级联反应信号传导途径。

p28与gp130/WSX-1异二聚体或gp130同二聚体的结合显示出高度选择性，该过程分别由EBI3(如IL-27)或IL-6Rα(如p28经典信号传导)诱导的新型分子开关调控[5]。在缺乏EBI3的条件下，IL-30可作为gp130信号传导的天然拮抗剂，通过与gp130直接结合来拮抗IL-6和IL-27在CD4+T细胞中的信号传导，抑制Th17和Th1分化，亦可在体外通过STATs途径抑制由IL-6和转化生长因子(TGF)-β诱导的Th17分化[2]。由于gp130途径影响B细胞发育和抗体产生，所以IL-30亦可调节B细胞应答[2]。另外亦有报道，IL-30除通过gp130信号传导，还能与其他分子如IL-12p40[6]，细胞因子样因子1(CLF1)及IL-6R或可溶性IL-6R(sIL-6R)[5]结合，作为gp130信号传导激动剂发挥作用，形成p28/IL-6Rα经典信号传导、p28/sIL-6Rα反式信号传导及p28信号传导。

p28和p40间可能通过二硫键形成异源二聚体IL-Y，并具有一定生物学活性[6]。IL-Y蛋白通过抑制Th1和Th17细胞的分化和炎症反应,同时促进IL-10+和Foxp3+调节性T细胞(Treg)的扩增达到抑制实验性自身免疫性葡萄膜炎的目的，这个过程似乎与抑制IL-12Rβ1和gp130受体下游的信号传导及拮抗IL-27和IL-6诱导STAT1/3通路相关。IL-6信号传导受抑反过来又促使Th17与Treg细胞趋于平衡，从而有利于免疫抑制性Treg介导的体内应答增加。使用腺病毒载体表达IL-Y可通过直接或间接抑制效应T细胞的方式有效预防非肥胖型糖尿病早期小鼠高血糖的发生，同时减少炎症介质的释放，具有免疫抑制性。该研究验证了IL-Y刺激诱导STAT3磷酸化，部分涉及WSX-1途径，降低了脾中Treg细胞的百分比和CD4+T细胞的数量，显著刺激了特殊的细胞因子和趋化因子表达谱。

p28与CLF结合形成新的异源二聚体p28/CLF[5,7]，由活化的DC细胞产生。p28/CLF上调人NK细胞中IL-12和IL-2诱导的IFN-γ，在CD4+和CD8+T细胞中诱导IL-6Rα依赖性STAT1/STAT3磷酸化。此外，p28/CLF抑制CD4+T细胞增殖并与TGF-β一起诱导IL-17和IL-10表达，因此推测p28/CLF可能参与DC细胞对NK和T细胞功能的调节。研究认为CLF仅是分泌p28所必需的因子，并不用于p28/IL-6Rα信号转导[5]。在IL-27Rα缺陷小鼠[7]中p28/CLF促进IL-6依赖性浆细胞瘤细胞系B9的增殖，诱导IgM、IgG2c和IgG1表达和浆细胞分化，表明p28/CLF对小鼠B细胞有活性且能诱导浆细胞分化，并且不通过IL-27受体介导。

有学者认为p28与IL-6R的结合通过p28位点Ⅰ介导，且与p28位点Ⅲ结合的CLF可能会被gp130所取代，p28/IL-6R在IL-27应答细胞中诱导STAT1/STAT3活化及磷酸化[5]。但矛盾的是Stumhofer等[2]认为p28在IL-6和IL-27应答细胞中并不诱导STAT磷酸化，而是作为IL-6和IL-27信号传导拮抗剂。p28可通过sIL-6R诱导p28反式信号传导，来诱导STAT3磷酸化及上调gp130的Ba/F3细胞的水平，该过程可被IL-6反式信号传导拮抗剂即可溶性gp130抑制。目前，IL-30/IL-6R的受体组成尚未确定，早期研究认为可能是gp130/WSX1异二聚体，但最近这个观点得到质疑。多项研究认为p28/IL-6R特异性招募两个gp130-受体链用于信号转导，Wsx-1不参与这个过程[5,7]。

4 IL-30在炎症中的作用

IL-30可抑制自身免疫及传染病模型中的炎症。在自身免疫性胆管炎的早期阶段，IFN-γ显著促进淋巴细胞活化，随后通过诱导IL-30导致慢性炎症的下调[8]。IL-30通过抑制IL-27和IL-6可用于治疗Th1和Th17诱导的自身免疫性疾病，如牛皮癣、类风湿性关节炎、炎症性肠病和自身免疫性葡萄膜炎等[2,9]。在脓毒症小鼠模型[10]中，IL-30通过调节NKT细胞的细胞因子谱，激动sIL-6R/gp130或IL-6R/gp130通路诱导IL-10产生，抑制LPS诱导的NF-κB和STAT3，从而减少IFN-c和TNF-α产生。现已报道的IL-30另一作用是修复急慢性炎症引起的肝损伤，通过抑制IFN-γ的分泌调节CD4T细胞，抑制IL-12/IFN-γ/伴刀豆球蛋白A诱导的肝毒性[1]，在巨噬细胞介导的急性肝损伤中具有抗凋亡和抗氧化作用。且IL-30将NKT细胞募集至肝脏通过NKG2D-Rae1相互作用以显著减少活化的肝星状细胞并改善肝纤维化[11]。总之，IL-30可能在先天性和适应性免疫中起重要作用。

5 IL-30在前列腺癌中的作用

多项研究表明IL-30与前列腺癌有明显相关性，参与前列腺癌进展。在正常前列腺上皮细胞中不表达IL-30，只在前列腺癌中至低分化的肿瘤病灶中才能有效地产生并发挥原癌活性，数据表明IL-30只存在于约21%的Ⅰ～Ⅲ期肿瘤中及约41%Ⅳ期肿瘤中[12]。前列腺癌和肿瘤引流淋巴结内IL-30的主要来源是CD68+巨噬细胞、CD33+/CD11b+骨髓细胞和CD14+单核细胞。IL-30下调CCL16/LEC、TNFSF14/LIGHT、CKLF及CMTM3等免疫调节介质，并显著上调ChemR23/CMKLR，从而刺激前列腺癌细胞增殖。最近一项研究[13]发现IL-30由前列腺癌干细胞产生并通过STAT1/STAT3信号转导表现出明显的自分泌和旁分泌效应，上调CXCR5/CXCL13轴促进干细胞向淋巴结和骨髓的转移，上调CXCR4/CXCL12轴促进向肺部转移。因此，IL-30可能是形成肿瘤和淋巴结微环境的重要细胞因子。

6 IL-30基因多态性

人IL-27基因位于染色体16p11，由4个内含子分隔的5个外显子组成。最近研究发现IL-27p28基因相对应的4个单核苷酸多态性(SNP)，即-964A/G(rs153109)、2905T/G(rs17855750)、4603G/A(rs181207)和4730T/C(rs181206)与多种疾病相关。已发现-964A/G SNP最可能与哮喘易感性相关，可能通过降低转录因子与其结合位点之间的亲和力来影响IL-27p28表达。IL-27p28 -964A/G G等位基因和TTG单体型可增加克罗恩病的发病风险，G等位基因和GG基因型与房颤风险增加相关[14,15]，另有研究发现与免疫性血小板减少症发病风险无相关性。据报道-964A/G和2905T/G可能与急性淋巴细胞白血病易感性有关[16]，且可能对慢性阻塞性肺疾病有保护作用。Zhang等[17]第一个研究了IL-27 SNP与冠心病风险之间关系，发现-964A/G G等位基因可能增加房间隔缺损和室间隔缺损的易感性，而2905T/G在冠心病患者与健康对照患者之间无统计学差异。在对类风湿关节炎的研究[18]中发现，IL-27 -964A/G可能通过改变转录起始位点或转录因子结合位点的结构来降低IL-27的表达、破坏IL-27-IL-27R的结合，从而诱导Th17应答，而4730T/C与自身炎症疾病的易感性无关。IL-27p28 SNP与HBV、HCV的发病相关联，Fawzy等[19]研究建议将-964A/G作为预测HCV感染结果的遗传生物标志物。AAG单体型减少AIDS易感性，而4730T/C等位基因可增加AIDS易感性[20]。

-964A/G SNP与结核易感性相关，携带-964A等位基因的人群结核检出阳性率更高，可能是由于IFN- γ和IL-12分泌减少导致巨噬细胞对结核分枝杆菌的免疫反应降低，但2905T/G SNP与结核易感性无明显相关。近期研究[21]显示IL-27等位基因及基因型在肺结核患者及健康患者中的分布无显著差异，-964A等位基因以及-964A/A基因型更多见于单侧肺结核患者，且单侧肺结核患者以及-964A/A基因型结核患者中的血清IL-27浓度更高。因此，-964A/A基因型可能通过增加IL-27浓度限制肺内结核分枝杆菌的扩散，起保护作用。

研究认为IL27p28 SNP与多种癌症相关，可能会改变癌症易感性，但也有文献相互矛盾。早期研究表明IL-27 -964A/G可能不参与结直肠癌的易感性。然而新近一项Meta分析提示IL-27 -964A/G可能增加结直肠癌风险，影响IL-27的抗癌活性[22]。最近研究发现受损的IL-27p28的产生可能是食管癌发生的危险因素，但是未发现IL-27p28 SNP与食管癌易感性相关。骨肉瘤患者血清IL-27p28水平显着低于对照组，但-964A/G、2905T/G和4730T/C SNP及其单体型与骨肉瘤风险无关。也有研究发现-964A/G可能在非小细胞肺癌进展中发挥重要作用，且与乳头状甲状腺癌的淋巴结转移风险降低有关[23,24]。膀胱癌的风险增加与-964 AG/GG基因型相关，而2905 TG/GG基因型是肌层浸润性膀胱癌患者存活的保护因素[25]。Zhang等[26]研究发现，-964A/G和2905T/G可能与上皮性卵巢癌的易感性有关，IL-27p28 mRNA在卵巢癌中的表达显著降低可能提示IL-27p28具有抗肿瘤活性，而IL-27p28 mRNA表达与-964A/G和2905T/G多态性之间没有显著相关性。

综上所述，IL-30作为新型细胞因子，在免疫细胞调节机制中发挥重要作用。多项研究表明，IL-30与多种疾病密切相关，包括急慢性肝炎、败血症、前列腺癌、结核病等。IL-30在不同疾病中具有双重作用，依赖于不同的发病机制。IL-30可能发展为病情预后的生物标志物，或是作为这些疾病新的治疗靶点。但IL-30与其他细胞因子及疾病中的调控机制尚不完全明了，今后的理论研究需要结合更多的炎症和肿瘤模型以及临床数据，对于治疗器官特异性自身免疫性疾病及肿瘤新靶点有待进一步证实。