Wuhu Tianming Biotechnology Co., Ltd.

中文摘要 癌症是世界范围内的主要致死疾病之一，至今病因和发病机制仍不甚清楚。人巨细胞病毒（human cytomegalovirus，HCMV）属于疱疹病毒，感染后可编码多种致癌基因，还可激活多条癌症相关的重要信号通路，启动相关癌症的发生与发展。对乳腺癌、胶质母细胞瘤和肌肉肉瘤等的研究结果报告为上述论断提供了重要证据。此文就HCMV感染后诱导癌变的相关分子机制和临床研究成果进行综述，以期为HCMV感染的临床预防和治疗提供新思路与新靶点。 正文 人巨细胞病毒（human cytomegalovirus，HCMV）全球阳性率为70%~90%，现有实验和临床证据表明，该病毒感染可引起病毒-宿主间复杂的相互作用，诱发细胞和组织转化为恶性肿瘤，如乳腺、肌肉、脑等组织器官的癌症。HCMV初次感染后在宿主中呈潜伏/再激活的动态平衡状态，一般不致病或无明显临床症状，仅在免疫功能低下人群如器官移植者、艾滋病和癌症患者等体内再激活，并导致严重甚至致死性疾病。已有研究报道HCMV基因组中含有致癌基因，且HCMV蛋白和核酸可在癌变样本中表达，提示HCMV在癌症的发生与发展中起重要作用。本文就近期报道的HCMV感染导致癌变及其分子生物学机制进行综述。 1 HCMV编码的致癌基因 HCMV既是先天性感染导致出生缺陷的主要病毒之一，还与乳腺癌、胶质母细胞瘤（glioblastoma，GBM）、结直肠癌等癌症的发生、发展、转移高度相关。HCMV基因组全长约240 kb，有165~252个开放阅读框。在体外实验中，HCMV感染可以诱导胶质母细胞等细胞转化和致瘤；在GBM、结直肠癌和前列腺癌患者的癌症组织中，HCMV DNA已被确认存在。HCMV编码的诸多蛋白如即早期基因（immediate early gene，IE）1、IE2、US28和UL76等（表1）可干扰受感染宿主细胞的生长繁殖过程，具有致癌基因的功能；感染HCMV后可激活与癌症相关的主要信号通路，导致组织细胞的代谢功能异常、紊乱或失控。 2 HCMV感染干细胞与致癌效应的启动 肿瘤干细胞（cancer stem cell，CSC）是具有自我增殖、分化、更新等特性的肿瘤细胞，在肿瘤的起始、细胞转化、肿瘤异质性以及肿瘤通过上皮间质转化（epithelial to mesenchymal transition，EMT）和转移的扩散中起着关键作用，明确HCMV在肿瘤发生中的直接作用是否通过感染CSC来实现具有重要临床价值。此外，HCMV感染的干细胞可能失去对自身生长和更新的控制，成为癌症来源；被某些HCMV毒株感染后，细胞在炎症持续和DNA修复途径改变的情况下易出现致癌性突变。干细胞标记物血小板衍生生长因子（platelet derived growth factor，PDGF)受体（PDGF receptor，PDGFR）α是推定的HCMV受体，用小干扰RNA预处理不同细胞敲减PDGFRα基因后，HCMV对成纤维细胞的感染几乎被完全抑制，但内皮细胞感染未受影响；而用可溶性PDGFRα-Fc融合蛋白预处理HCMV，则同时抑制了病毒对成纤维细胞和内皮细胞的感染；进一步研究表明，PDGFRα参与了HCMV对细胞的吸附和入侵过程。推测HCMV可能有利于干细胞的存活，维持并促进肿瘤的发生与发展。 将晚期基因中插入LacZ基因构建的重组小鼠巨细胞病毒（mouse cytomegalovirus，MCMV）分别脑内感染新生和刚成年小鼠6个月后，对各组小鼠的脑切片中β-半乳糖苷酶（β-galactosidase，β-Gal）染色结果显示，约75%的小鼠中β-Gal检测呈阳性，提示大脑中潜伏感染的重组MCMV被重新激活，并且再激活的细胞为神经元和神经胶质干细胞。神经元和神经胶质干细胞是GBM的起源细胞，提示HCMV可能促进干细胞活化，从而增加其致癌潜能。Soroceanu等将小鼠编码肿瘤抑制蛋白P53的基因敲减，同时辅以PDGF和N-RasV12癌基因过表达，实验组小鼠注射MCMV IE1，对照组不注射；免疫组织化学检测该模型的细胞增殖标志物如细胞核抗原Ki67、SRY转录盒因子2（SRY-box transcription factor 2，SOX-2）、巢蛋白、胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）等的表达水平显示，与对照组相比，IE1阳性小鼠的SOX-2和巢蛋白水平显著升高，同时GFAP水平下降；进一步检测实验组小鼠IE1表达及肿瘤球生长情况，发现表达IE1的实验组细胞产生的肿瘤球远比对照组高，提示HCMV IE1有利于GBM的干细胞活性维持。Fornara等从GBM组织标本中分离培养出贴壁生长的原代GBM细胞，接种HCMV悬液感染后移入不支持贴壁生长的干细胞培养液中继续培养，同时以未感染病毒的原代GBM细胞作为对照。镜下观察显示，未感染的GBM细胞呈离散状，HCMV感染后的大量GBM细胞聚集形成细胞球，并检测到CD133、神经源性基因同源蛋白1、SOX-2、八聚体结合转录因子4和巢蛋白的表达上调。体外HCMV感染原代贴壁GBM细胞诱导神经球非贴壁生长，表现为这5种胶质瘤干细胞标志物的表达增强，并且维持HCMV-IE1表达的GBM细胞不能分化为神经元或星形细胞的表型。这些结果提示，HCMV感染后可诱导GBM细胞的表型具有可塑性，从而促进胶质瘤干细胞特征的呈现和维持，增加肿瘤的侵袭性。 3 HCMV感染与癌症转移扩散的相关信号通路 生物活性脂质鞘氨醇-1-磷酸（sphingosine-1-phosphate，S1P）具有刺激GBM转移扩散的作用，鞘氨醇激酶1（sphingosine kinase 1，SK1）属于丝氨酸激酶，负责将鞘氨醇转化为S1P，参与调节GBM细胞的增殖和生存信号通路。HCMV编码4种G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor， GPCR），其中US28在GBM中被检测到。Bergkamp等检测发现，在表达US28的U251细胞中加入S1P受体1（S1P receptor 1，S1P1）拮抗剂Ex26后，细胞中信号转导及转录活化因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）3的激活程度明显降低；同样，加入SK1抑制剂也可以抑制细胞中的STAT3激活。此外，使用siRNA靶向沉默SK1和S1P1，US28介导的STAT3激活也受到了抑制。通过二代RNA测序技术和逆转录定量PCR检测SK1/S1P1轴参与的US28介导的STAT3靶基因细胞周期蛋白1、IL-11和Myc的转录，发现抑制SK1可以减弱US28介导的上述STAT3靶点的转录，同时降低了US28诱导的STAT3靶点C-C模体趋化因子配体2、C-X-C模体趋化因子配体8和IL-11的分泌。与感染野生型病毒相比，用US28缺陷型的HCMV感染U251细胞后，STAT3驱动的转录活性降低，提示US28具有促进HCMV诱导STAT3激活的作用，而抑制SK1或S1P1可降低野生型HCMV感染细胞中STAT3介导的激活作用。综上所述，US28通过SK1/S1P1轴促进了转录调控因子STAT3的激活，从而促进了GBM细胞的生长和存活。 HCMV感染后，通过抑制STAT3细胞周期蛋白D1信号通路的激活，可限制促生长细胞因子的产生并加速细胞凋亡；此外，HCMV可诱导IL-6的大量表达，进而激活IL-6受体-Janus激酶（Janus kinase，JAK）-STAT3通路，导致细胞周期蛋白D1和生存素上调。研究者采用流式细胞术分析HCMV感染的人肝癌细胞（human hepatocellular carcinoma cell，HepG2）和原代人肝细胞发现，细胞增殖标志物核抗原Ki67大量表达，提示HCMV能够刺激这2种细胞的增殖；进一步研究表明，使用抗IL-6受体中和抗体、JAK抑制剂、STAT3抑制剂或紫外线灭活的HCMV预处理HCMV感染的HepG2，则可阻断细胞增殖。这些证据表明，IL-6-JAK-STAT3轴参与HCMV感染细胞的增殖。通过肿瘤球形成实验评估HCMV感染HepG2后的干细胞特性，发现该细胞可形成肿瘤球，且HCMV感染组形成的肿瘤球比未感染组多2.5倍；阴性对照组即HCMV感染的MRC5细胞（非肝癌细胞系）不形成肿瘤球。该结果提示，HCMV感染可能诱导CSC扩增，从而影响肿瘤生长。综上，IL-6、JAK和STAT3等均具有促进癌细胞增殖和集落形成的作用，HCMV可能参与肝细胞癌的发生与发展。 4 HCMV临床分离毒株的致瘤效应 肿瘤是个复杂的系统，包含具有明显不同的分子特征、大小和基因组内容的异质癌细胞。肿瘤组织中的一些多倍体细胞能抵抗生存环境威胁，并具有去多倍化以及增殖能力。可将二倍体肿瘤细胞所需的染色体从混乱的基因组中分离出来，并通过不对称的胞质分裂方式产生后代细胞。这类细胞被称为多倍体巨型癌细胞（polyploid giant cancer cell，PGCC），具有CSC的特性、分化及再增殖能力；所有由致瘤病毒引发的肿瘤的共同特征之一是产生多倍体。近期，Herbein发现了某些HCMV毒株在体外可使上皮细胞转化为具有肿瘤形成能力的细胞，这些毒株称为高危HCMV毒株。他们将经分离得到的2种高危HCMV毒株分别称为HCMV-DB和HCMV-BL，并发现这2个毒株能够将原代人乳腺上皮细胞（human mammary epithelial cell，HMEC）转化为巨细胞病毒转化的HMEC（cytomegalovirus-transformed HMEC，CTH），产生与DNA低甲基化相关的“转录谱”，从而在培养物中出现PGCC，并能够激活CSC和EMT过程，在同样表达胚胎干细胞标记物的CTH中也检测到HCMV IE1的表达。Kumar等采用HCMV DB毒株感染HMEC以评估其感染性，结果显示，HCMV-DB的感染导致HMEC的视网膜母细胞瘤蛋白和p53蛋白失活，同时激活了端粒酶活性以及与肿瘤生长有关的信号通路，包括c-Myc、Ras、蛋白激酶B和STAT3；同时，细胞周期蛋白D1和增殖细胞核抗原Ki67的表达水平也出现上调。软琼脂培养实验进一步揭示了HCMV-DB感染的HMEC中集落形成的能力及球形细胞簇的发育，提示了细胞的转化潜能。在后续的实验中，研究者通过将CTH注射入NOD/SCID γ（NSG）小鼠，检测到小鼠长出了表达HCMV DNA（如lncRNA4.9）的肿瘤，并显示为雌激素受体、孕激素受体、人表皮生长因子受体2三阴性基底样表型；进一步提示了HCMV-DB在肿瘤发生中的潜在作用。Nehme等发现，在HCMV-DB和HCMV-BL急性感染HMEC后，可产生PGCC类型CTH，并且移植到NSG小鼠后具有致瘤性。这表明HCMV直接参与了肿瘤的发生。El Baba等和Nehme等从三阴性乳腺癌组织中成功分离并鉴定了2种HCMV毒株，分别命名为B544和B693。这2种毒株都能在MRC5细胞中复制增殖，并且在对HMEC进行急性感染后，将其转化为CTH。这些证据表明，HCMV临床分离毒株具有一定的致瘤效应，这进一步为其深入表征研究奠定了基础。 5 HCMV感染与恶性肿瘤 研究显示，HCMV编码多种致癌基因，HCMV感染后还可激活多种恶性肿瘤相关的重要信号通路，促使癌症的发生、发展与转移，对乳腺癌、GBM和肌肉肉瘤等的研究结果也为上述论断提供佐证。 5.1 HCMV与乳腺癌 乳腺癌是当前与肺癌和结肠癌并列的全球3大癌症，也是女性最常见的恶性肿瘤，其发病率在南美洲、非洲和亚洲呈现持续上升趋势。其病因目前尚不清楚。1项研究分析了399例浸润性乳腺癌妇女以及其他相应健康志愿者的标本，发现乳腺癌患者血清中抗HCMV IgG抗体水平高于对照组，提示了HCMV感染与乳腺癌之间的相关性。在另1项研究中，经免疫组织化学、原位杂交和PCR检测正常成人乳腺组织发现，63%（17/27）的正常成人乳腺上皮细胞中HCMV抗原阳性，同时在97%（31/32）的导管乳腺原位癌和浸润性导管癌患者上皮细胞中检测到HCMV的抗原表达。Rahbar等在乳腺癌患者的活检样本中检测到HCMV编码的IE、晚期抗原、DNA和RNA，研究中81例乳腺癌患者活检样本中77%存在HCMV IE，雌激素受体和孕激素受体的表达与HCMV感染呈负相关。 从1名30岁孕妇的宫颈拭子标本中分离的名为HCMV-DB的新毒株（Genbank登录号KT959235）感染HMEC后，细胞表现出三阴性表型。为确认HCMV-DB感染后是否促进CSC的扩增，研究人员对感染1 d的HMEC进行了球体形成实验，以评估干细胞样细胞的比例。结果显示，与使用紫外线灭活的HCMV-DB感染的HMEC和未感染的HMEC相比，HCMV-DB感染的HMEC能够形成肿瘤球，表明HCMV-DB感染可能促进了CSC的增殖。进一步的转录组学分析显示，HCMV-DB感染的HMEC在转录组水平上展现出致癌特征，包括癌基因Myc、Fos、Jun、KRas、HRas和NRas的表达上调及其他癌基因如KIT原癌基因配体、髓样细胞白血病1、间质表皮转化因子等的转录本水平上升。此外，一些肿瘤抑制基因如肿瘤蛋白73、脆性组氨酸三联体等也在低感染复数条件下表达上调。这些结果表明，HCMV-DB感染可能通过上调多个癌基因和肿瘤抑制基因影响HMEC的致癌过程。综上所述，这些发现支持了HCMV-DB毒株与乳腺癌的发生和发展之间存在密切联系。 Cui等研究发现，146例乳腺癌样本中有70例（47.9%）HCMV IE阳性，78例（53.4%）乳腺癌患者样本中检测到HCMV晚期抗原。此外，92.6%（62/68）的患者转移性前哨淋巴结组织中有HCMV IE和晚期抗原表达。HCMV编码的US28蛋白也在HCMV感染细胞的GPCR调节中发挥关键作用。越来越多的证据表明，HCMV在乳腺癌的发生发展中发挥重要作用，但HCMV在乳腺癌中的确切作用尚不清楚，需要进一步的深入研究。 5.2 HCMV与GBM GBM是恶性侵袭性的人类脑癌，主要发生在中枢神经系统，预后和生存率差。研究发现，HCMV感染常与GBM同时发生。Cobbs等报道，HCMV核酸和蛋白质在GBM中存在的比例很高，在27例非免疫缺陷GBM患者的手术样本中，HCMV编码的IE1-72和US28均呈阳性。特别是US28由于能够通过Gαq、Gβγ、p38和p44/42激酶途径调控启动子活性，诱导血管内皮生长因子基因上调，因此被认为是促进GBM恶性进展和肿瘤扩散的关键因素之一。US28在HCMV感染细胞的细胞迁移和侵袭中起重要作用，US28诱导的多形性GBM侵袭性和血管生成表型是由Wnt信号和细胞增殖失调引起的；US28可通过T细胞激活性低分泌因子和单核细胞趋化蛋白1促进细胞迁移，表明US28是致癌蛋白，与GBM的进展有关。最近1项研究报道，在同基因GBM模型中，MCMV感染能显著提高肿瘤生长速度，并缩短小鼠生存期；PDGF-D是MCMV加速血管生成和肿瘤生长的关键因素。在放射治疗后，GBM患者脑内HCMV的再激活是一大健康威胁。有报道指出，50例接受放射治疗的GBM患者中，32例治疗28 d后出现病毒血症，且15例需要针对HCMV进行抗病毒治疗。这些结果表明，鉴定出的HCMV来自放射治疗后病毒的再激活，而不是GBM患者的原发性感染。有研究表明，激活的STAT3在GBM的间充质表型转变、血管生成、细胞存活以及免疫抑制和逃避过程中起关键作用，可能成为降低GBM生长的潜在治疗靶点。 5.3 HCMV与肌肉肉瘤 肌肉肉瘤起源于肌肉组织，是相对罕见的恶性肿瘤。已有研究表明，平滑肌细胞尤其是主动脉平滑肌易被HCMV感染。1例28岁男性肝移植受者发生平滑肌肉瘤，并且肿瘤活检和PCR分析证实了HCMV DNA的存在，提示平滑肌肉瘤可因HCMV感染而发展。Price等将2日龄小鼠感染MCMV，9月龄时约43%的杂合Trp53小鼠在感染MCMV后发生多形性横纹肌肉瘤，而未感染的对照组小鼠发生率仅3%。另1项病例研究表明，1例艾滋病患者患有肺部炎性肌成纤维细胞瘤，血清学检测显示抗HCMV抗体阳性，提示HCMV可能是肺部炎性肌成纤维细胞瘤的触发因素。 6 展望 HCMV感染已在多种人类恶性肿瘤患者中被检测到，并有大量研究结果显示，HCMV感染与引发GBM、乳腺癌和肌肉肉瘤等恶性肿瘤高度相关。上述证据提示，HCMV编码基因及其基因产物在恶性肿瘤中的表达在多种恶性肿瘤的启动、促进、恶化和转移中起关键作用，这为临床重新审视恶性肿瘤的诱因及可能机制提供了更广阔和新颖的视角。本文总结了HCMV感染与恶性肿瘤相关性的最新研究进展，旨在从HCMV感染的病原学角度探讨恶性肿瘤的病因和发病机制，以期通过整合现有证据，加深对HCMV致癌机制的认识，为恶性肿瘤的预防和临床诊疗提供有价值的证据。 作者 朱嘉怡1 侯伟1 张乐谦2 张俊玲2,3,4,5 薛莲5 王琦5 王明丽2,3,4,5 1安徽医科大学第二临床医学院，合肥 230032；2安徽医科大学中央与地方共建生物医学工程实验室，合肥 230032；3芜湖天明生物技术有限公司，芜湖 241000；4安徽医科大学微生物学教研室，合肥 230032；5安徽医科大学临床医学院，合肥 230031 通信作者：王明丽， Email：1952987441@qq.com 引用本文：朱嘉怡, 侯伟, 张乐谦, 等. 人巨细胞病毒诱导癌变的机制研究新进展[J]. 国际生物制品学杂志, 2024, 47(5): 325-330.   DOI: 10.3760/cma.j.cn311962-20231107-00016 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

中文摘要 IL-32是广泛表达于人体各组织的细胞因子，具有9个亚型。研究发现，IL-32可通过多种途径调控免疫细胞及其他细胞功能，协同多种细胞因子参与炎症的发生发展，直接或间接地发挥促炎或抑炎的作用。IL-32对肿瘤的发生、侵袭及迁移也有重要的影响，其作用的差异可能与IL-32的亚型及复杂的肿瘤微环境差异相关。此文旨在阐释IL-32在炎症和肿瘤中的作用及相关机制。 正文 IL可协同其他细胞因子组成功能复杂的调控网络，在机体的信息传递、免疫调节中发挥重要作用。IL-32是IL家族的一员，其9个亚型的大小和结构存在不同程度的差异，在炎性疾病和恶性肿瘤中发挥不同的功能。研究发现，在不同情况下，IL-32既能促炎也能抑炎，既有促癌也有抑癌作用。这些看似矛盾的作用与IL-32的亚型功能区别、复杂的作用机制和疾病微环境密切相关。Dahl等于1992 年首次在活化的T细胞及自然杀伤（natural killer，NK）细胞中发现大量表达的IL-32，将其命名为NK细胞转录物4（NK cell transcript 4，NK4）。NK4含有精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸序列，提示其可能在细胞黏附中发挥作用。Kim等则发现，NK4可诱导TNF-α和IL-8等促炎细胞因子的表达，自此NK4被更名为IL-32。本文就目前已知的IL-32在炎症和肿瘤中发挥的作用及其机制进行综述。 1 IL-32的结构特征与分泌特点 1.1 IL-32的结构与亚型 IL-32基因组全长约1 200 bp，位于人类16号染色体p13.3，包含8个外显子和1个内部信号序列，无跨膜区域。IL-32具有9个亚型，包括IL-32α—θ和IL-32small，大小、结构、功能各不相同，见图1和表1。IL-32的部分亚型间可通过剪接互相转化，如生物活性最强的IL-32γ可剪接成人体含量最高的IL-32β；不同亚型还可以通过相互作用影响彼此功能，如IL-32α可抑制IL-32β对IL-10分泌的促进作用。 1.2 IL-32的细胞表达特点 IL-32主要存在于灵长类动物体内，牛、狗、山羊、兔子和马等其他哺乳动物体内也发现有IL-32的表达，但与人类IL-32的同源性远低于大猩猩等灵长类动物。啮齿类动物不自主表达IL-32，但重组人IL-32（recombinant human IL-32，rhIL-32）可在小鼠体内诱导促炎细胞因子分泌，提示IL-32可在啮齿类动物体内发挥作用。IL-32在NK细胞、单核巨噬细胞和T淋巴细胞等免疫细胞中大量表达，在肺、小肠、结肠、前列腺、心脏、胎盘、肝脏、肌肉、肾脏、胰腺和脑等非免疫组织细胞中也有部分表达。正常生理状态下，IL-32在人体内呈基础性表达，但受脂多糖（lipopolysaccharide， LPS）、病原体相关抗原物质、TNF-α和IFN-γ等细胞因子或氧化应激刺激时，IL-32的表达量明显提升。 作为缺乏跨膜区域的不稳定性亲水蛋白，IL-32 的作用部位和表达方式仍存在争议。Tomasi等通过队列研究发现，血液循环中IL-32水平差异很大，IL-32可能受内环境影响通过内质网和高尔基体生成囊泡释放、细胞凋亡或坏死所致内容物释出等途径进入血液循环。研究显示，肝脏中IL-32水平与酒精性脂肪性肝病严重程度呈正相关，且循环中的IL-32水平也随肝损伤严重程度上升，可能由肝细胞应激或死亡释放IL-32所致。 IL-32表达受其他因子调控，如嗜酸性粒细胞中的粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子以胱天蛋白酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase）-1依赖性方式诱导IL-32α、IL-32β、IL-32γ和IL-32δ的表达。类风湿关节炎（rheumatoidarthritis，RA）患者关节滑膜成纤维细胞中IL-1β和TNF-α可促进IL-32γ表达。TNF-α可通过激活脾酪氨酸激酶、蛋白激酶Cδ（protein kinase C-δ，PKCδ）、c-Jun 氨基末端激酶、c-Jun氨基末端激酶信号通路促进IL-32α、IL-32β、IL-32δ和IL-32γ表达。 2 IL-32的促炎与抑炎作用 IL-32可通过多种途径调控免疫及其他细胞功能，协同其他细胞因子直接或间接地影响炎性疾病的进展，发挥促炎或抑炎作用（图2）。 2.1 IL-32的促炎作用 IL-32可通过核因子κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）途径、p38丝裂原激活的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）磷酸化途径、caspase-1途径和caspase-3 途径4条主要信号转导通路发挥作用，与多种免疫细胞相互作用，诱导TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8和巨噬细胞炎性蛋白2等因子的产生，诱发炎症。RA患者关节滑膜中大量表达IL-32，其水平与关节炎严重程度正相关。将rhIL-32注射至C57/BL6野生型小鼠的膝关节可导致关节肿胀、炎性细胞浸润和软骨损伤，而在TNF-α缺陷型小鼠中这些现象均不明显。将分泌IL-32β的CD4+ T细胞移植至胶原诱导的RA模型中可加重关节炎，且这种促炎作用可通过阻断TNF-α的分泌来减轻。RA中IL-32α能诱导破骨细胞前体分化为多核破骨细胞，生物活性更强的IL-32γ可在此基础上将多核破骨细胞活化为骨吸收破骨细胞，促进骨的破坏和吸收。 除RA外，在炎症性肠病，尤其是活动期克罗恩病的肠上皮细胞中，IL-32表达量也明显增多，使NF-κB通路激活，促炎因子IL-1β、IL-6水平上升。下调IL-32可降低这些炎性因子水平。IL-32也在血管炎中发挥作用。在无基础IL-32表达的转基因小鼠体内，TNFα和IL-1β等促炎细胞因子可通过NF-κB途径诱导IL-32β表达，IL-32β又可诱导中性粒细胞和促炎因子浸润和血管细胞黏附分子表达，加剧血管炎症，促使其向脓毒血症转化。此外，IL-32的促炎作用被认为可能与HCV核心蛋白协同加重肝炎症状、促进2型糖尿病与局限性皮肤和黏膜利什曼病的发展、幽门螺旋杆菌感染所致胃炎的进展相关。 2.2 IL-32的抑炎作用 虽然IL-32促炎作用的研究结果居多，但仍有部分研究显示，IL-32还具有抑炎作用。Park等发现，在用胶原抗体（collagen antibody，CA）和LPS诱导产生炎症的小鼠关节中，NF-κB和信号转导及转录激活蛋白（signal transducer and activator of transcription，STAT）3信号通路均被激活，促炎细胞因子TNF-α、IL-6和IL-1β水平显著升高，抑炎因子IL-10水平降低，粒细胞、单核巨噬细胞、NK细胞和T细胞等局部大量浸润。而由于IL-32β可抑制促炎信号转导通路的激活和促炎细胞因子的产生，减少CTL和NK细胞的浸润，减轻CA和LPS诱导的关节炎症反应，因此IL-32β转基因小鼠经过相同处理后上述变化均不明显。Spi-1原致瘤基因（Spi-1 proto-oncogene，PU.1）是转录因子Ets家族的重要成员，PKCδ可介导PU.1的磷酸化，磷酸化后的PU.1可作为转录因子介导IL-1β的表达。IL-32θ可抑制PKCδ介导的PU.1磷酸化，阻止下游促炎因子IL-1β的转录和表达，间接发挥抑炎作用。 3 IL-32与恶性肿瘤 炎症和恶性肿瘤具有很强的内部关联性，慢性炎症已被证实是肿瘤发生和发展的始动因素之一。炎性反应中的免疫激活和免疫紊乱影响恶性肿瘤的发生、进展及转移。食管癌、肝癌、胰腺癌和结肠腺癌等的发生均与其前期的炎性疾病相关。IL-32在胃癌、肺癌、食管癌、多发性骨髓瘤和胰腺癌等肿瘤中表现出促进作用；而在结肠癌、乳腺癌、慢性髓性白血病、前列腺癌和甲状腺癌等肿瘤中则发挥抑制作用，这种矛盾的作用与亚型和肿瘤微环境差异均有关。IL-32对恶性肿瘤发生发展影响的主要信号通路或发生机制见图3。 3.1 IL-32与胃癌 胃癌是全球第5大高发恶性肿瘤，很多胃癌患者在确诊时已处于癌症晚期阶段，故其预后普遍较差，死亡率高。Ishigami等对180例胃大部切除术后胃癌患者研究发现，IL-32阳性组（设定IL-32水平高于均值的10%为阳性）胃癌患者的肿瘤大小、浸润深度、淋巴结与血行转移率均高于IL-32阴性组患者，5年生存率低于IL-32阴性组患者。 Tsai等对胃癌患者手术切除的癌变组织进行免疫组织化学试验和PCR分析发现，癌变组织中的IL-32水平明显高于正常组织；将IL-32基因转至胃印戒细胞癌TSGH 9201细胞株后，该细胞形态特征发生明显变化，细胞前缘细长凸起呈纺锤状，其生长、迁移和侵袭能力增强。采用多西环素诱导过表达IL-32的细胞也有此特征。进一步研究发现，IL-32可促进IL-8、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）2和MMP9等表达，间接促进癌细胞的生长。此作用与磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B通路激活有关，β连环蛋白是IL-32与IL-8、VEGF、MMP2和MMP9之间的信号传递分子，若对其进行抑制，则IL-32无法发挥对IL-8等促炎因子的促分泌作用，但促炎因子正常分泌不受影响。利用IL-32干扰小RNA沉默IL-32表达，则磷酸蛋白激酶B、β连环蛋白、IL-8和VEGF水平均降低，胃癌细胞侵袭性下降。上述结果表明，IL-32可在胃癌组织中通过磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B通路促进下游细胞因子表达，导致胃癌细胞侵袭性增加。 对比弥漫型胃癌，肠型胃癌更易发生血行转移。Pavlovic等研究发现，肠型胃癌组织中IL-17含量显著高于弥漫型。IL-17由Thl17细胞产生，可与VEGF协同作用促进新生血管形成。当IL-32水平降低时， IL-17的含量也随之下降，胃癌血行转移能力下降。提示IL-32可通过IL-17等细胞因子间接影响胃癌的侵袭和转移。 3.2 IL-32与肺癌 肺癌是我国50岁以上中老年群体癌症死亡的主要原因。有研究发现，肺癌组织中IL-32大量表达。肺腺鳞癌细胞中的IL-6、IL-8和VEGF水平与IL-32正相关。流式细胞术检测发现，IL-32低表达肺腺癌细胞生长受抑、凋亡增多，创伤愈合迁移试验和Transwell侵袭试验证实IL-32低表达可降低肺腺癌的迁移和侵袭能力。Zeng等研究结果进一步发现IL-32对肺腺癌的促进作用与其激活NF-κB通路及诱导MMP2、MMP9等多种炎性因子表达相关。Gong等观察到，rhIL-32可促使人非小细胞肺癌细胞A549从卵石状变为长梭形，下调上皮细胞标志物钙黏蛋白E，上调间充质细胞标志物神经型钙黏蛋白、E盒结合锌指蛋白1和葡萄糖调节蛋白78水平。内质网应激抑制剂4-苯基丁酸可抑制此作用，提示IL-32可通过触发内质网应激诱导A549细胞上皮-间充质转化，促进非小细胞肺癌发展。但Yun等研究结果提示，IL-32γ基因转染的肺癌细胞较空载转染组的相同细胞生长受抑、Bcl-2相关X蛋白、caspase-3、caspase-9等促凋亡蛋白表达增加，其可通过NF-κB途径抑制肺癌细胞中DNA甲基转移酶1与金属蛋白酶3组织抑制剂的结合，抑制金属蛋白酶3组织抑制剂启动子甲基化发挥抑癌作用。IL-32α和IL-32β未发现有此作用。 3.3 IL-32与结肠癌 结肠癌是死亡率位居第2的恶性肿瘤，其治疗手段以手术为主，然而近50%的结直肠癌患者出现术后复发，后期治疗受限。具有调节机体炎症与免疫功能的细胞因子新疗法受到广泛关注。研究发现IL-32，尤其活性最高的亚型IL-32γ在结肠癌中高表达可抑制肿瘤细胞的生长侵袭。Bak等在结肠癌细胞HT29中观察到，IL-32θ可阻碍STAT3核转位，抑制下游具有拮抗上皮钙黏素、促进肿瘤侵袭转移能力的B细胞特异性莫洛尼鼠白血病病毒整合位点1和E盒结合锌指蛋白1的转录，降低结肠癌细胞生长侵袭能力。Yun等发现IL-32α可上调TNF受体1（TNF receptor 1，TNFR1）水平，抑制结肠癌的生长。他们在诱变剂氧化偶氮甲烷诱导的结肠癌小鼠模型中观察到IL-32α转基因组的肿瘤发生率、瘤体大小和质量均小于无IL-32分泌的普通对照组。分析表明，IL-32α转基因小鼠中TNFR1、裂解的caspase-8、caspase-9、caspase-3、Bcl-2相关X蛋白表达均上调；增殖细胞核抗原、细胞凋亡蛋白抑制因子和X连锁凋亡蛋白抑制剂则减少。这表明，IL-32α通过上调TNFR1水平达到了抑制氧化偶氮甲烷诱导的致癌作用，提示IL-32α可协同TNFR1介导的细胞死亡信号传导，抑制结肠癌细胞发展。 3.4 IL-32与乳腺癌 乳腺癌占全球女性新发癌症病例的25%，是全球女性癌症死亡首要疾病。Pham等研究表明，IL-32θ通过诱导细胞衰老凋亡和永久性细胞周期阻滞抑制人乳腺癌细胞MDA-MB-231的生长、侵袭和转移。DNA合成量试验结果发现，稳定表达IL-32θ的MDA-MB-231细胞（实验组）72 h增殖速度明显低于不表达IL-32θ者（对照组），前者的细胞克隆形成能力更弱、磷酸化组蛋白H2AX（一种DNA损伤标志物）检测荧光率、衰老相关的β半乳糖苷酶和脂褐素染色（细胞衰老指标）阳性率更高，总核仁面积更大，异常核形态（细胞核出芽、起泡、大小异常）和异常细胞分裂（异常的着丝粒、纺锤体两极之间的桥缺失、不对称分离等）更多更明显，处于分裂中期的染色体更少。E2F转录因子对G1/S转换具有重要作用，而IL-32θ在乳腺癌细胞中抑制E2F1、E2F2和E2F3的表达，使细胞周期停滞在G1期，抑制乳腺癌细胞生长。 Pham等也发现IL-32对乳腺癌具有抑制作用。巨噬细胞可通过CCL基序趋化因子配体18激活胞内PKCδ，进而激活STAT3和p65、p50，增加粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子、MMP9、环氧化酶2、上皮钙黏素转录水平，促进乳腺癌的EMT。而IL-32可以选择性抑制PKCδ，阻断该通路的下游信号，降低了乳腺癌细胞的侵袭性。而Wen等研究却表明，乳腺癌中癌症相关成纤维细胞分泌的IL-32可特异性结合精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸基序与整合素β3，激活下游p38 MAPK信号传导，促纤维连接蛋白、N-钙黏蛋白和波形蛋白等形成，增强了肿瘤细胞的侵袭性。 3.5 IL-32与其他肿瘤 IL-32在其他癌症中也发挥重要作用。Kang等通过cDNA微阵列法分析了25例肝细胞癌患者和25例健康受试者肝脏组织中IL-32 RNA表达水平，发现前者显著高于后者；又分别采用免疫印迹法、免疫斑点法和夹心ELISA检测了急性肝炎患者、慢性肝炎患者、肝硬化患者、肝细胞癌患者和健康受试者各25例的血清标本，发现肝细胞癌患者血清IL-32α浓度显著高于其他组，表明IL-32作为肝癌的标志物具有一定临床价值。血管浸润区附近肝癌细胞高表达IL-32提示IL-32对肝癌局部浸润和扩散转移具有促进作用。 皮肤癌的发病率近几十年逐步上升，其主要类型为基底细胞癌、鳞状细胞癌和恶性黑色素瘤。IL-32影响黑色素瘤和皮肤T细胞淋巴瘤的免疫应答。研究显示，皮肤黑色素瘤中IL-32水平与NK细胞的浸润及溶细胞颗粒酶和穿孔素含量正相关， IL-32γ转基因黑色素瘤小鼠体内TNF-α、IL-1b、IL-6、IL-4和IL-13等促炎细胞因子水平均较低，抑炎因子IL-10表达上升，提示IL-32γ在癌症发展期间可抑制肿瘤微环境炎症反应，对黑色素瘤起抑制作用。IL-32β转基因小鼠皮下植入的B16黑色素瘤细胞较不表达IL-32的普通小鼠生长缓慢。IL-32被证实可增强黑色素瘤内树突状细胞和巨噬细胞对CD8+ T细胞的协同激活及CCL基序趋化因子配体5与T细胞在肿瘤组织中的浸润，且可作为免疫治疗有效佐剂增强免疫检查点阻断疗法的疗效，有望通过IL-32β的抑制作用提高黑色素瘤患者的生存率。 4 结论和展望 IL-32作为IL家族一员，在与NK细胞、T细胞、上皮细胞及成纤维细胞等相互作用中，激活了NF-κB、p38 MAPK、caspase-1和caspase-3等信号通路，可调控TNF-α、IL-1β、IL-6等多种细胞因子水平，建立起复杂的相互作用网络，影响炎症相关疾病和肿瘤的发生发展。研究发现，虽然IL-32在多种炎症相关疾病和肿瘤中表达量明显上升，但发挥的功能作用有差异甚至相互矛盾。如其在骨关节炎中促进关节骨和软骨的吸收和破坏；在克罗恩病等炎症性肠病中激活NF-κB 通路，促炎因子IL-1β、IL-6水平上升，加重消化道炎性损伤；但IL-32β在人工诱导的关节炎小鼠炎症关节中能抑制炎症相关通路激活与炎性因子产生，减轻CA和LPS诱导的关节炎症反应。IL-32θ还可抑制PKCδ介导的PU.1磷酸化，阻止下游促炎因子IL-1β的转录和表达，间接发挥抑炎作用。 炎症与癌症息息相关。在胃癌组织中，IL-32高表达可使癌组织体积增大、浸润加深、淋巴结与血行转移率升高、5年生存率降低；在体外试验中，通过促使胃癌细胞长梭状变，可激活磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B通路，促进IL-8、VEGF、MMP2和MMP9等细胞因子表达，协同IL-17作用，提高了胃癌细胞的生长、侵袭和迁移能力。肺癌组织中高表达的IL-32激活NF-κB通路，诱导MMP2和MMP9表达，促进肺腺癌进展。但也有研究显示，IL-32γ通过NF-κB途径抑制肺癌细胞中DNA甲基转移酶1与MMP3组织抑制剂的结合，抑制该酶组织抑制剂启动子甲基化，提高其组织含量，间接发挥抑癌作用。此外，IL-32对肝癌具有促进作用，对黑色素细胞瘤则具有抑制作用。 近期已在多种炎症相关疾病和肿瘤中检测到IL-32含量的动态变化，并有大量实验结果显示，这些动态变化在多种炎症相关疾病和肿瘤的启动、促进、恶化和转移中起关键作用，这为临床重新评价这些疾病的分子机制提供了更广阔的新视角。本文总结了IL-32与多种炎症和肿瘤相关疾病的最新研究进展，旨在从IL-32含量的动态变化的角度探讨炎症与恶性肿瘤的发病分子机制，以期通过整合现有证据，加深对IL-32在多种炎症相关疾病和肿瘤中发挥作用的机制认识。目前的研究对IL-32的作用机制和信号通路的研究深度、广度均显不足，很难具体定性IL-32在疾病中发挥的作用，对IL-32作用的认识不足，严重限制了以预防、诊断、治疗为目的进行人为检测、干预和利用的空间。有待进一步展开针对IL-32特定亚型在对某类疾病或某种信号通路中的作用等高关联度的系统研究。进一步探索IL-32在各类疾病中的作用，对发掘其为疾病诊断、预后标志物及治疗性药物等临床亟需生物制品造福于患者具有重要价值。 作者 邓业丽1  何浩1  张俊玲2, 3, 4, 5  王明丽2, 3, 4, 5 1安徽医科大学第二临床医学院，合肥 230032；2安徽医科大学中央与地方共建生物医学工程实验室，合肥 230032；3芜湖天明生物技术有限公司研发部，芜湖 241000；4安徽医科大学微生物学教研室，合肥 230032；5安徽医科大学临床医学院，合肥 230032 通信作者：王明丽， Email：1952987441@qq.com 引用本文：邓业丽, 何浩, 张俊玲, 等. IL-32在炎症和肿瘤中的作用及其机制研究新进展 [J]. 国际生物制品学杂志, 2024, 47(4): 252-259.   DOI: 10.3760/cma.j.cn311962-20231013-00014 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

摘要IL-37属于细胞因子IL-1家族，有IL-37a—IL-37e共5种不同的亚型。近年来研究发现，IL-37是一种抑制炎症的双功能细胞因子，既可以直接在细胞内进入细胞核发挥作用，也可以分泌至细胞外，作用于自身或周围细胞的膜受体。此文就IL-37的主要生物学活性及其抑制炎症的相应机制，以及IL-37在临床上的应用研究进行综述，以期为临床抑炎治疗提供新思路和新靶点。正文细胞因子为免疫细胞及组织细胞分泌的一类小分子蛋白，通过结合相应受体，调节细胞生长、分化并发挥其生物学效应，调控免疫应答；同时还参与炎症等多种疾病的发生、发展与结局，如在新型冠状病毒感染的部分患者中，因细胞因子风暴引发了急性呼吸窘迫综合征，死亡率极高。研究发现，IL-37作为一种新型抑炎细胞因子，具有高度抑制炎症过度发生的生物效应，其在流感、变应性鼻炎（allergic rhinitis，AR）等常见的疾病中发挥了重要作用[1-3]。本文就IL-37的主要生物学功能、抑炎机制及临床应用基础研究的新进展进行综述。1IL-37的生物学性状IL-37最早由Bufler[4]于2000年通过生物信息学分析发现，并被命名为IL-1F7；2001年被证实是IL-1家族的第7个细胞因子，2010年被更名为IL-37。人IL-37基因位于2号染色体上，编码段全长3 kb，主要含有6个外显子，有5种剪切异构体（IL-37a—IL-37e），均不包含典型的信号肽。其中IL-37b基因包含相对最完整的一套外显子，能够编码218个氨基酸残基，可翻译出相对分子质量24 000的蛋白质[5]。IL-37b和IL-37c的外显子1可编码潜在的胱天蛋白酶1（caspase-1，Cas1）切割位点，其与IL-37的核移位有关。若抑制了Cas1或者将IL-37b中的天冬氨酸残基突变为丙氨酸残基，则能阻止IL-37的核移位[6]；体外重组IL-37前体经Cas1切割后成熟，但IL-37c的切割位点由于折叠异常而无活性。2IL-37的抑炎作用及其可能机制IL-37涉及的信号通路见图1。2.1IL-37在细胞外的抑炎作用机制2.1.1  与IL-18结合蛋白（IL-18 binding protein，IL-18BP）的结合作用    促炎细胞因子IL-18与IL-18受体（IL-18 receptor，IL-18R）结合可诱导核因子κB（nuclear factor κB，NF-κB）的激活，促进IFN-γ的合成和释放[1]，从而促使T细胞活化与增殖，启动适应性免疫。研究发现，IL-37的前体可以和IL-18Rα结合，阻碍了IL-18与IL-18R结合。因此，IL-37可通过与IL-18竞争受体的方式达到抑制炎症反应的效应。同时，IL-37的前体经Cas1加工后，形成的IL-37b成熟体与前体的活性相类似，即IL-37成熟体也可与IL-18Rα结合，且结合能力相较于其前体更强。此外，IL-37成熟体还可以与IL-18BP结合，IL-18BP是IL-18的天然抑制剂，IL-37与IL-18BP结合后，对L-18的抑制作用显著增强。IL-37与IL-18Rα的结合并未影响IL-18Rβ，总体而言，对IL-18的生物学活性抑制相对较弱；IL-37成熟体与IL-18BP结合，对IL-18的生物学活性抑制更强，为IL-37在细胞外抑制炎症的主要形式。2.1.2  与IL-1受体8（IL-1 receptor 8，IL-1R8）的结合作用    目前尚无IL-37与IL-1R8直接结合的证据，但Nold-Petry等[7]用生物荧光共振能量转移和基态耗竭超分辨显微镜已经观测到IL-37-IL-18Rα-IL-1R8表面三联复合物，而在缺乏IL-18Rα或经抗IL-18Rα抗体阻断处理的细胞中，IL-18Rα对促炎刺激有高反应性，间接表明IL-37可与IL-18Rα结合。现有推测认为，IL-37与IL-18Rα形成复合体后，与IL-1R8结合能力和速度明显增强，在细胞表面很快形成短暂结合的IL-37-IL-18Rα-IL-1R8三联复合体。IL-1R8含有Toll/IL-1受体结构域（Toll/IL-1 receptor domain，TIR），在IL-1R8结合IL-37后，TIR会发生改变，与TIR连接的髓样分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）的信号转导能力减弱或消失，而MyD88参与TIR的信号转导。因此，IL-37与IL-1R8的结合会削弱TIR通路的信号传导[8-9]。另外，MyD88促进IL-1受体激活蛋白和TNF受体相关因子的磷酸化，并可激活多条重要的信号通路，其中一条通路可以促进丝裂原激活蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）的活化，并由其促进激活蛋白1（activator protein 1，AP-1；又称促炎转录因子）的形成；同时，MyD88下游通路还可激活转化生长因子-β，随之活化IκB激酶β，继而触发NF-κB通路。由此可知，IL-37-IL-18Rα-IL-1R8表面三联复合物可以抑制促炎转录因子AP-1和NF-κB通路的激活[10]。2.1.3  对Notch信号相关蛋白的调节    Notch信号在机体众多生理过程中都有重要作用，可以诱导T细胞的增殖分化，还可以促进胸腺天然Treg的产生并发挥或增强其功能。Ebens和Mailard[11]研究表明，Notch信号可以保护小鼠抵抗肿瘤的侵袭，Notch信号还可以影响Ⅰ型巨噬细胞（M1）的极化，影响炎症反应。Zhou等[12]的报道指出，脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）刺激Toll样受体4，激活Notch1受体，金属蛋白酶切割 Notch1受体的胞外区域，继而γ-分泌酶切割 Notch受体的膜内部分释放出活性部分Notch1胞内区域1（Notch1 intracellular domain 1，NICD1），随后NICD1与IκB激酶相互作用，导致NF-κB的激活。但IL-37可以抑制NICD1的生成和NF-κB的激活，从而减弱M1极化，抑制炎症反应。2.2IL-37在细胞内的抑炎作用机制类似于IL-1家族的另两个双功能细胞因子IL-1α和IL-33，内源性的IL-37可以移位并调节基因的表达，但较前两者，IL-37的核定位能力相对较弱。目前研究发现，IL-37包含一个Cas1切割位点[6]。Nold等[13]观察到，当细胞接收到促炎信号时，细胞内的IL-37前体水平上升，被激活的Cas1裂解IL-37前体，暴露出IL-37羧基结构域，并与内源性Sma和Mad相关蛋白3（Sma- and Mad-related protein 3，Smad3）结合。一旦IL-37-Smad3复合体磷酸化后，随即迁移至细胞核，内源性Smad3对IL-37产生的抑炎活性有重要作用。结果显示，与野生型小鼠相比，IL-37转基因小鼠的循环系统和组织中细胞因子量较少，树突状细胞（dendritic cell，DC）活化程度也较低。当内源性Smad3耗尽时，转基因小鼠表现出的细胞因子抑制现象较弱。进入细胞核后，IL-37-Smad3复合体与IFN-γ的启动子结合，抑制IFN-γ的正调节蛋白T细胞表达T盒（T-box expressed in T cell，T-bet）的表达，进一步调节体内趋化因子的表达。IL-37-Smad3复合体进入细胞核后，抑制Toll样受体诱导的促炎细胞因子IL-1α、IL-1β等的产生，使其下游的NF-κB和MAPK信号通路激活受阻，从而抑制促炎细胞因子和趋化因子COX-2、IL-6、TNF-α等的转录[14]，达到免疫抑制的效果。IL-37b-Smad3复合体还可以抑制c-Jun N端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）以及MAPK的磷酸化作用，JNK是IL-1诱导的促炎转录因子AP-1的一部分，而抑制MAPK的磷酸化可以下调外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）中Th2型细胞因子的表达，从而抑制嗜酸性粒细胞的阳离子蛋白表达，减少了局部炎症细胞的浸润。这些进一步表明，IL-37具有抑制炎症的作用。2.3IL-37与免疫细胞间的相互作用IL-37与DC、巨噬细胞和肥大细胞（mast cell，MC）等主要固有免疫细胞相互作用后，可以抑制抗炎性细胞因子的表达，具有抑制固有免疫和适应性免疫应答的双重作用。如图2所示，IL-37可以减少DC表面蛋白CD86和MHC Ⅱ类分子的表达量，抑制成熟T细胞的形成，导致Th1/Th17的形成减少；同时，IL-37可以抑制IL-33与肿瘤发生抑制因子2受体结合，抑制MC释放炎症因子；此外，IL-37与巨噬细胞上的IL-1R8受体结合后，促进了巨噬细胞从促炎亚型（M1）向抑炎亚型（M2）的极化，产生抑制IL-1β的表达的效应。2.3.1  IL-37与DC的相互作用    Zhang等[15]研究证实，IL-37可以诱导DC获得免疫耐受功能从而抑制特异性免疫应答。在炎症条件下，IL-37释放抑制DC分泌IL-1β、IL-6和IL-12等炎性细胞因子，促进抑制免疫效应的细胞因子IL-10的分泌[16]。在DC致敏期，IL-37的表达可减弱DC启动超敏反应的能力，使更多的DC处于半成熟或未成熟状态，从而减少被DC激活的幼稚T细胞和抗原特异性T细胞数量，增加DC诱导的Treg的数量，增强Treg在致敏期的活化[17]。但IL-37不能阻断所有的固有免疫功能，即IL-37仅是降低了DC表面蛋白CD86和MHC Ⅱ的表达量，减少被激活DC的数量，以达到延缓抗原呈递的效应。因被激活的DC数量下降，所以下游的F4/80+巨噬细胞、CD161+细胞、CD4+ T细胞被激活的数量随之减少。综上所述，IL-37通过抑制DC的活化，延缓抗原呈递的剂量和过程，产生了抑制适应性免疫应答的效应。2.3.2  IL-37与巨噬细胞的相互作用    巨噬细胞是机体固有免疫系统中的重要细胞成分，起到免疫哨兵的作用，协助维持机体内稳态。M1和M2是巨噬细胞两种常见活化表型[18]。IL-37能强烈地影响巨噬细胞的数量和功能。Li等[19]研究结果显示，采用重组IL-37干预的LPS实验组中，M1的MAPK激活受到明显抑制。实验中，与未受刺激的对照组细胞相比，暴露于LPS的M1中p38/MAPK磷酸化显著增强；而经IL-37预处理的M1中MAPK磷酸化增强效果较弱；同时，LPS诱导的细胞外调节蛋白激酶和JNK磷酸化增量也显著减少。另外，LPS激活Toll样受体4导致下游MAPK激活和JNK磷酸化，在IL-1R8缺陷的细胞中，LPS的影响作用明显增强并延长。由此推测，IL-37可以通过与IL-1R8结合，以MyD88抑制TIR的信号传导，从而减少MAPK磷酸化。此外，IL-37能促进巨噬细胞从M1向M2的极化[20]，而信号转导及转录激活因子（signal transdution and activator of transcription，STAT）3通路是诱导M2分化的关键途径；STAT3可能是M2极化调节通路中IL-37的潜在靶点。但也有研究人员认为，IL-37通过 Notch1/NF-κB途径调节巨噬细胞极化[12]。Wang等[21]研究发现，IL-37可通过激活巨噬细胞， 抑制IL-1β的表达，从而抑制IL-1β介导的炎症。2.3.3  IL-37与MC的相互作用    MC通过脱颗粒分泌大量血管活性物质、趋化物质和炎性化合物，参与炎症和免疫应答。IL-33是一种促炎性细胞因子[22]，可以和MC表面的肿瘤发生抑制因子2受体结合，诱导MC活化、脱颗粒，释放组胺、蛋白酶和趋化因子等物质。陶文婷[23]研究发现，IL-37可以抑制由IL-33诱导的MC活化释放的炎症因子，从而达到间接抑制MC的效果。同时IL-37能抑制MAPK相关通路，并使MC的活性降低，达到调节炎症和免疫应答的作用。但IL-37与MC间的调节作用并非单向，而是相互调节。有报道称，MC可以分泌肝素，肝素能促进IL-37形成同型二聚体后随之活性丧失[24]。IL-37与MC间的相互作用仍待进一步研究。 3IL-37在多种疾病中的作用3.1AR AR是一种慢性气道炎症疾病。当患者接触过敏原后，可由特异性IgE介导多种免疫活性细胞和相关细胞因子参与应答，最终出现大量炎症细胞因子的释放。Wang等[21]研究发现，在AR患儿的鼻腔灌洗液中，IL-37b表达显著降低，证实IL-37通过下调STAT3信号和STAT6信号通路，促使IL-4、IL-6、STAT3、STAT6磷酸化水平降低，抑制了Th2和Th17细胞表达，达到抑制AR恶化的功效。王亚茹[2]研究结果显示，AR患者的炎性细胞因子，如IL-1β、IL-6和IL-17水平明显高于对照组，而IL-4、IL-10、IL-27及IFN-γ等细胞因子水平则明显低于对照组；AR患者血清中的IL-37与IL-1β、IL-6和IL-17水平存在负相关性，而与IL-4、IL-10、IL-27和IFN-γ等水平存在正相关性；采用重组人IL-37（recombinant human interleukin-37，rhIL-37）干预后，实验组IL-1β、IL-4、IL-6、IL-10、IL-17、IL-27、IFN-γ、TGF-β1指标更加趋向于对照组，以200 ng/ml实验组干预的PBMC中，各细胞因子变化水平相较于100 ng/ml组各指标变化更显著。可以推测，IL-37表达水平的下降，破坏了Th1/12、Th17/Treg平衡，调节性抑炎细胞因子水平降低，最终可引发AR。使用rhIL-37干预可以改善细胞因子水平，或可以减轻AR的症状，这为治疗AR提供了新思路。3.2流感Zhou等[3]发现，甲型流感病毒（influenza A virus，IAV）感染者血清和PBMC中IL-37水平均高于健康人。他们在经rhIL-37预处理的人肺癌细胞A549细胞株中加入H3N2亚型的IAV悬液感染细胞3 h后，与对照组相比，IAV悬液RNA的水平明显受到抑制，且在感染IAV后释放到细胞培养上清液中的IL-37显著减少，显示IL-37具有显著抑制IAV增殖复制的作用，具体作用机制有待进一步研究。3.3脊髓损伤脊髓损伤是一种破坏性的神经疾病，除了最初对脊髓创伤造成的组织损伤，在脊髓发生损伤后，一系列炎症介导的退行性变化会造成脊髓的二次损伤。研究表明，与野生型小鼠相比，表达全长rhIL-37的转基因小鼠脊髓损伤后运动障碍症状减轻，且行动能力明显恢复。在小鼠体内转基因表达rhIL-37可以减轻脊髓损伤后的炎症反应，并防止继发性组织损伤，说明rhIL-37对损伤的脊髓神经系统具有保护作用[25-26]。Zhang等[15]研究发现在生理条件下，IL-1R8在内皮细胞和小胶质细胞中表达，在IL-1R8缺陷型的小鼠中，IL-37对脊髓损伤的保护作用十分有限。结果表明，IL-37的保护作用依赖细胞膜上IL-1R8受体，且IL-37对脊髓的保护作用主要通过细胞外途径。另外，该实验显示，小鼠体内转基因表达rhIL-37降低了促炎细胞因子的水平，如IL-6、TNF-α、IL-1α、IL-1β和IFN-γ，并减少了巨噬细胞、小胶质细胞和粒细胞在损伤脊髓中的聚集。IL-37可以保护损伤后炎症反应影响的组织，增加组织保存量，并改善运动恢复。IL-37介导的脊髓组织抑炎现象仅在炎症细胞中被观察到，组织部位发生病变是IL-37发挥作用的必要条件[26]。相比于全身给药，IL-37更适用脊髓鞘内注射。如果采用全身给药的方案，由于IL-37需要通过血脑屏障，需要提高IL-37剂量，而这容易使IL-37形成二聚体，无法与细胞上的IL-1R8结合，限制IL-37的抑炎功能，最终出现IL-37在全身应用时无效的现象。因此，IL-37应该在急性脊髓损伤患者的鞘内注射，以介导治疗作用。3.4哮喘哮喘是一种临床常见的慢性气道炎症性疾病。研究发现IL-37具有负向调控气道上皮细胞和巨噬细胞的数量等功能，从而减缓哮喘的炎症反应强度[27]。Lv等[28]的体外研究发现，IL-37b可抑制粉尘螨诱导的人肺癌细胞A549细胞株、小鼠肺泡上皮细胞系MLE-12细胞和巨噬细胞产生的促炎细胞因子IL-6，并可通过负向调控作用下调气道炎症反应。Raedler等[29]在过敏性支气管哮喘儿童的PBMC中观察到IL-37b的表达量低于健康儿童对照组。由此可见，IL-37b在哮喘中不仅是炎症反应的负向调节因子，也对气道的过敏性反应具有一定的抑制作用。3.5肾癌肾癌是起源于肾小管上皮细胞的肾占位性病变，其中肾细胞癌（renal cell carcinoma, Rcc）是肾癌中最常见的类型，IL-37已被观察到在肾功能和抗肿瘤活性方面具有关键作用。Jiang等[30]探讨了IL-37在Rcc中的作用，发现Rcc患者的IL-37表达水平下降，并与肿瘤生长的进展呈负相关。在体外，加入rhIL-37培养Rcc细胞系A498和Caki-1的试验结果表明，IL-37可促进Rcc细胞凋亡，同时抑制Rcc细胞的迁移和增殖；同时，与癌细胞增殖相关的IL-6、缺氧诱导因子1a、B细胞淋巴瘤/白血病-2基因、细胞周期蛋白D1的表达量也受IL-37的影响降低。在体内，IL-37能抑制Rcc细胞的生长和IL-6、缺氧诱导因子1a的表达，其作用机制可能为IL-37抑制IL-6/STAT3信号通路产生了抑制肿瘤效应。3.6肺癌肺癌是世界范围内死亡率最高的癌症之一，非小细胞肺癌占所有肺癌的80%~85%。目前的研究证实，IL-37对非小细胞肺癌的发生发展具有较强的抑制作用，并能够改变该肿瘤细胞的某些生物学特性。Chen等[31]通过外源性IL-37试验发现，IL-37可诱导人肺癌细胞A549细胞株凋亡，并抑制其增殖、迁移和侵袭。Jiang等[32]进一步研究发现，IL-37可通过IL-6/STAT3信号通路抑制A549细胞株在非小细胞肺癌中的侵袭和迁移。其次，IL-37对非小细胞肺癌的抑制作用与上皮间质转化有关。Lee等[33]的研究发现，肿瘤微环境中Treg的增加与肿瘤大小相关，Treg可以通过协助癌细胞逃离宿主免疫监视而促使肿瘤进展。同时有研究表明，与对照组相比，转染pEGFP-IL-37质粒组形态变化不明显，波形蛋白和N-钙黏蛋白表达水平下降，上皮细胞钙黏蛋白表达水平升高，表明IL-37具有抑制Treg的趋化作用，以利于机体对肿瘤细胞的清除[31,34]。4 结语与展望IL-37 作为一个双功能细胞因子，可以在炎症发生时，抑制促炎细胞因子的表达，具有抑制过度炎症反应的作用。IL-37的这种作用在细胞内主要通过与Smad3形成IL-37-Smad3复合体，发生核移位，调节基因转录、细胞代谢和细胞增殖，调节炎症因子表达；在细胞外，IL-37还可以与IL-18BP结合，抑制IFN-γ的合成；与IL-1R8结合，使IL-1R8的TIR改变，阻断或者削弱MyD88在TIR通路中的信号传导，从而发挥抑制炎症的作用。同时，IL-37可以抑制DC的活化，延缓抗原呈递的过程，并可促进巨噬细胞从促炎亚型向抑炎亚型的极化；从而抑制适应性免疫应答。IL-37在AR、肺癌等疾病过程中都发挥着重要功能，但是对于与IL-37发生作用的具体受体（如Notch1）参与的信号通路，发挥作用的信号转导机制（如IL-37与TIR通路的具体关联）仍然需要进一步研究，且与其他免疫相关细胞因子相互作用的分子机制等仍未完全阐明。目前全球流行的新型冠状病毒肺炎中，新型冠状病毒感染可导致免疫系统的过度激活引发细胞因子风暴，严重威胁生命健康，亟待寻找有效平衡免疫应答与病理性细胞因子风暴发生的治疗方案。IL-37具有抑制炎症的作用，此给重症病毒性肺炎治疗提供了新的思路。作者何浩1  陈杰2   蒋敏之2，3  吴博2，3  许智勇2，3 张俊玲2，3，4  何茂章2，3，4  王明丽2，3，4，51安徽医科大学第二临床医学院，合肥 230032；2安徽医科大学中央与地方共建生物医学工程实验室，合肥 230032；3芜湖天明生物技术有限公司研发部，芜湖 241000；4安徽医科大学微生物学教研室，合肥 230032；5安徽医科大学临床医学院，合肥 230032通信作者：王明丽，Email:1952987441@qq.com引用本文：何浩，陈杰，蒋敏之，等. 白细胞介素-37的抑炎机制及其在疾病中的作用 [J]. 国际生物制品学杂志, 2022, 45(4):234-240.  DOI: 10.3760/cma.j.cn311962-20211129-00078专家简介王明丽（安徽医科大学教授）:从事医学微生物学与免疫学教学工作40余年。长期致力于病毒学和临床微生物学研究，近年着重人畜共患病及科技成果转化与产学研合作等。曾获首批安徽省高等学校拔尖人才称号；曾任安徽省微生物学会副理事长、中华医学会安徽省微生物学与免疫学分会主任委员、中国微生物学会理事及干扰素与细胞因子分会副主任委员。2013年荣获合芜蚌自主创新综合改革示范区创新人才奖；2014年获教育部产学研优秀示范案例；共获省部级科技奖7项；获授权国家发明专利20余项，已经成功转化5项。2016年获得中国发明协会授予的“第九届发明创业奖·人物奖”证书。《国际生物制品学杂志》为中华医学会系列杂志，创刊于1978年10月，目前由中华人民共和国国家卫生健康委员会主管、中华医学会和上海生物制品研究所有限责任公司主办。现任主编李秀玲，编委团队共75人，审稿专家101人。本刊重点介绍国内外生物制品学领域的新进展、新动态、新技术和新成就，设有述评、综述、论著、短篇论著、病例报告、学习交流、国际会议介绍等栏目。投稿流程：登录中华医学会杂志社远程稿件管理系统http://cmaes.medline.org.cn，选择《国际生物制品学杂志》进行投稿。