Ⅰ型干扰素在系统性红斑狼疮发病中过度激活的机制

李梦迪，王吉波

(青岛大学附属医院风湿免疫科，山东 青岛266000)

系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)是一种以体内产生多种自身抗体为血清学特征、以多组织及多脏器受累为临床特征的经典性自身免疫性疾病。在我国，SLE的患病率为(0.7～1)/10 000[1]，育龄期女性SLE发病率显著高于男性，男女发病比例为1∶9[2]。SLE广泛的临床表现包括皮疹、神经精神症状、肌肉骨骼症状以及狼疮性肾炎，这些可能由免疫复合物的大量沉积介导。SLE发病机制尚未完全明确，目前普遍认为免疫、遗传、感染、环境、性激素等因素参与其中，免疫因素可能起较大作用，诸多细胞因子也可能参与其中。Ⅰ型干扰素(type Ⅰ interferon，Ⅰ-IFN)是一种能够有效调控细胞分裂、免疫系统活化、抗病毒感染，并且能够抑制肿瘤生长的重要的细胞因子，其化学本质为蛋白质。Niewold等[3]发现，SLE患者及其健康亲属的Ⅰ-IFN活性高于正常人，具有明显的家族聚集性。有些应用重组人Ⅰ-IFN治疗病毒性肝炎和血液系统恶性肿瘤的患者会发展为SLE[4]，当Ⅰ-IFN治疗停止时，SLE相关症状通常会改善[5]。提示过度激活的Ⅰ-IFN可能在SLE发病过程中起重要作用。异常增多的Ⅰ-IFN通过调控免疫系统相关细胞的生存、活化及功能，促进SLE的发生、发展。随着Ⅰ-IFN在SLE中作用机制的逐渐明朗以及许多针对Ⅰ-IFN靶向药物的出现，为SLE治疗增加了新选择。现就Ⅰ-IFN在SLE发病中过度激活的机制予以综述。

1 Ⅰ-IFN

Ⅰ -IFN主要包括IFN-α的13种亚型以及IFN-β、IFN-ε和IFN-ω等。IFN-α主要由浆细胞样树突状细胞(plasmacytoid dendritic cell，pDC)产生，而IFN-β由多种类型细胞(如成纤维细胞、上皮细胞、树突状细胞、吞噬细胞和滑膜细胞)产生。Ⅰ -IFN与细胞表面的 Ⅰ -IFN受体(type Ⅰ interferon-α/β receptor，IFNAR)结合，导致多种基因活化表达，从而发挥抗病毒、抗菌及免疫调节等多种功能[6]。Ⅰ-IFN与IFNAR结合后涉及多种信号转导途径，目前比较清晰的是Janus激酶-信号转导及转录激活因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)信号通路，活化的信号通路启动了IFN刺激基因(interferon-stimulated gene，ISG)的转录[7]，ISG刺激下游的基因转录翻译。ISG因子3复合物参与了大部分ISG的激活，该复合体长期以来被认为是Ⅰ-IFN激活的标志[8]。另外，Ⅰ-IFN还可以激活促分裂原活化的蛋白激酶信号通路以及磷脂酰肌醇-3-激酶等信号通路，从而发挥不同的细胞功能[9-10]。除了上述经典途径外，还有一些ISG直接由病毒感染诱导生成，无Ⅰ-IFN直接参与[11]。Ⅰ-IFN诱导一系列生物效应，通过改变B细胞、T细胞和pDC等关键效应细胞的功能导致免疫失衡。

2 Ⅰ-IFN在SLE中过度激活的机制

Ⅰ-IFN与SLE发病关系密切，这种相关性主要表现为体内Ⅰ-IFN(主要为IFN-α和IFN-β)的过度激活，过度激活的Ⅰ-IFN通常使用IFN标记(存在或不存在ISG表达)及IFN评分(ISG表达水平)来表示其活性。Ⅰ-IFN系统过度激活原因可能包括Ⅰ-IFN诱导物的存在、促进Ⅰ-IFN产生的遗传因素以及几种产生Ⅰ-IFN的细胞类型的异常激活。

2.1Ⅰ-IFN诱导物的存在 SLE有多种Ⅰ-IFN诱导物刺激pDC和其他细胞产生Ⅰ-IFN。SLE患者IFN-α的产生主要由抗核抗体和核抗原免疫复合物(immune complex，IC)介导。IC通过细胞内吞转运至细胞内，其中核酸部分结合Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)7或TLR9，然后，髓样分化因子88(myeloid differentiation factor 88，MyD88)-干扰素调节因子(interferon regulatory factor，IRF)7途径被激活，最终Ⅰ-IFN的分泌通过核因子κB信号转导途径介导产生，这种Ⅰ-IFN诱导产生途径已在体外得到证实[12]。目前已经明确了部分SLE患者Ⅰ-IFN诱导物。

2.1.1紫外线 紫外线是SLE患者皮肤和全身性炎症较为典型的诱导物，能够引起SLE患者皮肤光敏反应及更严重的全身表现。紫外线照射后SLE患者皮肤中Ⅰ-IFN的表达上调，Wolf等[13]证明了紫外线诱导狼疮易感小鼠与野生型小鼠的差异免疫细胞激活，这种差异由狼疮易感小鼠的Ⅰ-IFN上调所驱动。此外，紫外线暴露导致核抗原重新分布暴露于细胞表面，并触发角质形成细胞的凋亡和继发性坏死；核抗原也可以被自身抗体识别，并形成干扰性IC，诱导皮肤中的pDC产生Ⅰ-IFN[14]。紫外线还可以诱导活性氧类释放，从而导致DNA链断裂和DNA中嘧啶二聚体的形成，进一步促进核酸对IC形成的可用性，增加Ⅰ-IFN的产生[15]。继而，Ⅰ-IFN通过各种炎症细胞因子、趋化因子和黏附分子增加白细胞对皮肤的募集以及上调细胞毒蛋白的产生，从而诱导产生皮肤炎症[16]。

2.1.2中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular trap，NET) NET的形成是一种细胞死亡途径，中性粒细胞以网状结构挤压出核物质(如组蛋白、去浓缩染色质和细胞质蛋白)，NET可以捕获入侵的病原体。NET在SLE疾病发生、发展过程中发挥着重要作用，这种作用与Ⅰ-IFN关系密切。SLE的DNA酶Ⅰ功能降低，使NET形成增多，NET以TLR9依赖性方式激活pDC，以产生高水平IFN-α[17]。Lande等[17]发现，SLE患者IC在激活pDC及导致Ⅰ-IFN的释放过程中起重要作用，在这些IC中包含NET来源的抗菌肽(如LL-37抗菌肽)和人中性粒细胞多肽。SLE患者的中性粒细胞可以在自身抗体或外源性病原微生物的刺激下释放NET，而NET可以强力激活pDC释放IFN-α，IFN-α又可以反过来促进NET的大量形成，如此形成了一个自我增强的反馈环路[18]。

2.1.3感染 在SLE中，多种微生物与Ⅰ-IFN诱导关系密切，微生物RNA或DNA可被多个核酸传感器识别并诱导Ⅰ-IFN的产生，例如，肠道微生物群可以激活IFN基因刺激蛋白通路并诱导Ⅰ-IFN的产生[19]。研究表明，革兰阳性球菌可易位穿过肠道屏障并诱导辅助性T细胞17和滤泡型辅助性T细胞以及先天免疫途径，包括pDC-IFN轴[20]。研究发现，用抗生素治疗狼疮易感小鼠可以抑制自身抗体的产生并改善病情；成人和儿童SLE患者的EB病毒血清阳性率显著高于年龄匹配的对照组，潜在的机制包括EB病毒的RNA复合体通过TLR3诱导Ⅰ-IFN[21-22]。既往资料显示，1/3～1/2的SLE患者病程中患有较严重的感染，而且感染是导致SLE患者死亡的最常见原因，占23%～50%[23]。尽管许多微生物感染与SLE病因有关，但尚未发现任何特定微生物引起该病，这可能是众多微生物涉及促进SLE发展和复发的机制。

2.1.4转座元件 转座元件是可以改变基因组内位置的DNA序列，占人类基因组的46%， 人转座元件占基因组的比例仅次于负鼠[24]。转座元件是一种重要的刺激性自身核酸来源，转座元件RNA可能具有独特的结构特征，刺激细胞内在的RNA识别途径，从而导致IFN上调；转染表达转座元件的质粒后，在细胞系中诱导了Ⅰ-IFN，支持了转座元件RNA具有与IFN诱导有关的独特结构特征的概念[25]。长散布核元件的主要成员L1属于Ⅰ类转座元件，在任何给定的个体中80～100个L1被认为具有活性[26]。在SLE肾炎患者的肾活检中，观察到L1的表达增加，且与Ⅰ-IFN的表达相关，L1通过TLR7由pDC产生IFN，也可由单核细胞通过细胞质内的视黄酸诱导基因蛋白Ⅰ触发IFN的产生[27]。

2.2促进Ⅰ-IFN产生的遗传因素 SLE的Ⅰ-IFN通路相关基因存在变异，SLE是高度可遗传的疾病，而且可能由不同基因座的协同作用产生。全基因组关联研究已经鉴定出超过50个SLE相关基因位点，其中大多数影响早期SLE病因学中涉及的途径，包括IC加工、TLR信号转导和Ⅰ-IFN产生及应答，这些基因中超过一半与Ⅰ-IFN系统有关[28]。

2.2.1IRF家族 IRF家族有10个成员(IRF1～IRF9以及病毒IRF)，它们在IFN的诱导、病毒防御及免疫调节中具有重要作用，其中3个成员与SLE相关。IRF通过与IFN基因中顺式元件的相互作用协调Ⅰ-IFN和ISG表达，从而参与SLE的发病，在不同的祖先背景下，IRF5基因为SLE的风险基因，且已证实IRF5基因多态性位点(如rs2004640和rs10954213)与SLE易感性密切相关[29-30]。研究发现，IRF5基因型对血清IFN-α水平的影响由抗双链DNA和抗RNA结合蛋白自身抗体驱动，这支持了“基因+自身抗体=高IFN-α”的结合模式[31]。可能是由于自身抗体通过TLR途径慢性刺激产生IFN-α，并且这种慢性刺激与IRF5基因变体共同导致了SLE患者体内IFN-α途径的失调。IRF7在TLR信号转导Ⅰ-IFN的产生中起关键作用，其基因多态性位点rs1131665使IRF7的激活增加，并易导致各种族人群SLE的发生[32]。IRF8为SLE的相关危险因素，Chrabot等[33]研究显示，rs17445836G等位基因与SLE患者血清IFN活性降低及ISG表达降低相关。总之，IRF在SLE患者中存在表达异常，深入、系统的研究将为明确SLE的发病机制提供线索。

2.2.2STAT4信号通路 STAT4为细胞信号转导分子，主要表达于淋巴细胞、巨噬细胞和树突状细胞等相关细胞胞质内，激活后形成二聚体，进入细胞核内调节ISG的转录和表达[34]。STAT4 rs7574865位点单核苷酸多态性与SLE的易感性有关，主要通过增加IFN-α信号转导的敏感性实现[35]。rs7574865位点单核苷酸多态性还与更严重的SLE表型相关，主要与较年轻(<30岁)的疾病发作、高频率发作的肾炎以及抗双链DNA抗体相关[36]。

2.2.3蛋白酪氨酸磷酸酶非受体型22(protein tyrosine phosphatase nonreceptor 22，PTPN22) PTPN22 基因编码淋巴特异性酪氨酸磷酸酶，主要表达于成熟或未成熟的T、B淋巴细胞中，抑制T、B淋巴细胞对抗原的免疫应答[37]。PTPN22基因可以通过人和小鼠髓系细胞表达的一系列模式识别受体对Ⅰ-IFN起到正向调节诱导作用，SLE的全基因组关联分析证实了PTPN22基因位点rs2476601与欧洲人群中的SLE存在关联，携带rs2476601风险等位基因的SLE患者有较高的IFN-α水平；而且PTPN22 rs1310182AA基因型也被证实与小儿SLE相关，可能作为疾病易感性的遗传标志[38]。

2.2.4骨桥蛋白(osteopontin，OPN) OPN是一种分泌性的细胞外基质细胞黏附糖蛋白，在骨骼、受损肾组织和T细胞中表达。OPN主要与TLR下游的MyD88衔接蛋白相互作用，是pDC中IFN产生的关键分子[39]。OPN具有多种免疫功能，如巨噬细胞趋化、辅助性T细胞极化和B细胞活化，支持了其在SLE发病机制中的作用。有研究表明，血浆OPN水平升高与SLE疾病活动及器官损害增加有关；另外，OPN基因的多态性与SLE年轻患者中IFN-α的诱导增加有关，一项针对欧美裔SLE患者的研究表明，淋巴结肿大与OPN启动子区rs7687316之间存在关联[40]。另一项针对多民族队列中OPN基因SLE风险等位基因与相关临床亚型的研究显示，风险等位基因rs9138C与所有祖先背景中SLE患者的光敏性相关，且rs9138的OPN基因型引起的SLE风险是男性患者所特有的[41]。近年OPN与SLE相关肾损害研究的热度较高，表明OPN与SLE相关肾损害可能关系密切，具体机制有还待进一步阐明。

2.2.5解旋酶C诱导干扰素结构域蛋白1(interferon induced with helicase C domain 1，IFIH1) IFIH1是DEAD-box解旋酶，位于细胞质中，与另一个细胞质RNA传感器视黄酸诱导基因蛋白Ⅰ具有显著相似性，它们可识别病毒RNA，并在激活时介导ISG的转录和Ⅰ-IFN的产生[42]。IFIH1的遗传变异与1型糖尿病、自身免疫性甲状腺疾病及银屑病有关，同时也与SLE具有相关性。基于IFIH1在Ⅰ-IFN反应中的重要性以及IFN-α在人SLE中的致病性，Robinson等[43]提出了IFIH1 rs1990760多态性对SLE患者体内IFN-α途径的影响，研究显示，在抗双链DNA阳性SLE患者中，IFIH1 rs1990760风险等位基因与抗双链DNA相关，并可调节SLE患者外周血细胞中IFN-α诱导的基因表达。一项针对转基因小鼠模型的研究表明，当IFIH1过表达与SLE易感遗传背景相结合时，导致慢性Ⅰ-IFN途径激活，触发自身免疫，表现为转换自身抗体的加速产生以及肾小球肾炎和早期病死率增加[44]。以上研究均表明，IFIH1相关基因对SLE患者的Ⅰ-IFN水平具有显著的调节作用。

除上述基因位点外，SLE相关基因变体还包括酪氨酸激酶2、三素修复核酸外切酶1基因等，它们在激活Ⅰ-IFN产生、信号转导及应答的过程中也起到重要作用。

2.3多种产生Ⅰ-IFN的细胞类型的异常激活 SLE中存在多种产生Ⅰ-IFN的细胞类型(如pDC、中性粒细胞及单核细胞)的异常激活。pDC是SLE患者持续产生Ⅰ-IFN的主要细胞，SLE患者血液、皮肤、肾脏等均可检测到大量激活的pDC；静脉内高剂量糖皮质激素治疗可从血液中消耗pDC，而靶向清除SLE患者的pDC可降低血液中IFN应答基因的表达，减少皮肤免疫细胞浸润并改善皮肤病变[45]。单核细胞是狼疮小鼠模型中IFN产生的主要细胞，但产生IFN的单核细胞在人类SLE中的确切作用尚未明确，需要进一步探索。中性粒细胞也具有产生Ⅰ-IFN的能力，来源于骨髓的中性粒细胞也可以产生IFN-α。有研究表明，中性粒细胞及单核细胞一旦被激活可刺激pDC增加Ⅰ-IFN的产生[46]。这也说明SLE中不同免疫细胞和pDC之间存在广泛的协同作用。几种细胞类型的异常激活均可促进SLE患者表现IFN特征，尽管pDC很可能是Ⅰ-IFN的主要来源，但也不排除一部分SLE患者依赖其他细胞产生IFN。

3 Ⅰ-IFN作为治疗靶标

由于Ⅰ-IFN系统在人类狼疮的病因和发病机制中起着至关重要的作用，因此多家公司正在开发抑制Ⅰ-IFN产生或对该疾病产生影响的疗法。目前治疗SLE的传统药物包括糖皮质激素与抗疟药等，均涉及改变IFN通路的机制。糖皮质激素在SLE患者和小鼠模型中通过抑制TLR依赖性途径产生pDC,使Ⅰ-IFN途径活性降低[47]；而抗疟药通过阻断TLR7和TLR9的激活，使Ⅰ-IFN具有相对选择性[48]。西法木单抗是一种完全人源化的IFN单克隆抗体，具有中和13种已知IFN-α亚型的能力，有研究报道了单次注射西法木单抗治疗SLE患者的第一阶段临床试验[49]。抗IFN-α治疗可引起外周血液和皮肤活检中ISG的剂量依赖性抑制以及临床疾病活动性的降低。Ⅱ期临床试验在相对较大活动期的SLE患者中进行，与安慰剂组相比，接受西法木单抗(所有剂量)患者达到主要终点的比例更高(在第52周达到SLE反应指数的患者比例)[50]。因此，西法木单抗可能是成人SLE治疗的选择。迄今为止，尚无SLE患者经抗IFN-α治疗后出现严重病毒感染增加的报道，这可能是由于除IFN-α外，体内尚有其他几种具有抗病毒活性的Ⅰ-IFN。在Ⅰ-IFN系统中还存在其他可能的治疗靶点，如IFNAR、pDC相关的BDCA-2(CD303)抗原、寡脱氧核苷酸及寡核苷酸TLR拮抗剂等[51]。但目前这些药物并未完成安全性检验。

4 小 结

Ⅰ-IFN具有非常广泛的生物活性，在感染、癌症、炎症和自身免疫过程中均发挥着重要作用，而过度激活的Ⅰ-IFN系统在SLE中作用巨大。生物及基因技术的进步将帮助研究者深入理解Ⅰ-IFN系统在SLE发病中的作用，而将Ⅰ-IFN作为治疗靶标也将开启SLE精准治疗的新篇章。但目前Ⅰ-IFN在SLE发病机制的研究中仍存在许多问题，如IFN诱导剂在个体中是否存在致病性差异、人体内是否存在IFN诱导剂的阻断器以及Ⅰ-IFN哪种亚型致病作用更强等。解决了这些问题，可能会更好地理解Ⅰ-IFN在SLE中的发病机制。