IL-1Ra、IL-4、IL-10、IL-13与肾小球疾病的研究进展
作者：韦国典
单位：韦国典(广西隆林县人民医院 隆林 533400)
关键词：
右江民族医学院学报0001127 肾小球疾病是一种多发性自身免疫性疾病，主要与免疫介导的炎症反应有关，许多致炎细胞因子与抗炎性细胞因子如IL-1受体拮抗剂(IL-1Ra)、IL-10、IL-13等在其病理反应中起重要作用。既往对炎症细胞因子如IL-1、IL-6TNFd等研究较多，近年来有关免疫抑制性细胞因子与抗炎性细胞因子的研究开始受到重视。现就这些细胞因子的研究进展作一简述。
1 IL-1受体拮抗剂(IL-1Ra)
1.1 IL-1Ra生物学特性 1985年Arend等从IgG刺激的单核细胞培养上清中发现一种分子量为22KD的蛋白，能特异性地与IL-1受体(IL-1R)结合，阻断IL-12与IL-1β的生物学活性，此即IL-1Ra。IL-1Ra被认为是迄今发现的重要的细胞因子受体拮抗之一。实验结果，多种细胞可产生IL-1Ra，如单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、角质细胞及其他上皮细胞亦有产生，系膜细胞也可能有分泌[1]。单核细胞产生的IL-1Ra序列分析显示，其氨基酸序列与IL-12、IL-1β分别有19%、26%的同源性[2]，三者的基因均定位于人染色体1914～921上，可能来源于同一祖先基因[3]。单核细胞产生的IL-1Ra具有3种天然的形式即两种分子量为22KD的糖基化单链多肽及一种分子量约为17KD的非糖基化单链多肽。这些形式的IL-1Ra与IL-12、IL-β具有相似的亲水性，其三维空间结构也极其相似[4]。重组人IL-1Ra(rhIL-1Ra)为17KD的非糖基化单链多肽，具有与天然IL-1Ra同样拮抗IL-1的活性[2]。
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1.2 IL-1Ra生物学作用及上调因素 天然IL-1Ra能阻断IL-1诱导的生物学效应，rh-IL-1Ra具有与IL-1Ra相同的生物学活性。研究表明，IL-1Ra可阻断脂多糖(LPS)刺激的单核细胞IL-8的产生，并以剂量依赖的方式降低外周血单核细胞(PBMC)对IL-2受体、IL-1a、IL-β和TNF的分泌[5,6]。有人用IL-1a预选处理内皮细胞后，发现多形核白细胞与内皮细胞的粘附受到抑制，因而阻断了白细胞在炎症区的积累，当IL-1Ra作用于白细胞时，白三烯B4的产生被阻断，提示其趋化作用受到抑制[1]。
研究表明，LPS、IgG是IL-1Ra产生的强效刺激剂，可使PBMCIL-1Ra转录水平明显增高，AB血清、粒一单集落刺激因子刺激PBMC也可使其产量增加[7]。转化生长因子β(TGF-β)，干扰素、IL-3、IL-4、IL-6及C-反应蛋白也促进PBMC及巨噬细胞IL-1Ra的产生[1]。
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1.3 IL-1Ra在肾脏疾病中的作用 近年来的研究证实，IL-1与狼疮性肾炎、IgA肾病、免疫复合物肾炎、局灶性肾小球硬化等肾脏疾病的发生发展密切相关，是引起肾小球内凝血、炎症反应与纤维化等病理变化的重要介质。IL-1Ra抑制作用是通过特异地与IL-1Ra结合而阻断IL-1生物学活性来实现的，在此过程中IL-1Ra不能激活靶细胞。实验证明，IL-1Ra与IL-1Ⅰ、Ⅱ型受体均能结合，但与Ⅰ型受体亲和性更高[2]。肾小球系膜细胞的增殖及其基质的病理性积聚是肾小球疾病进展的主要病理特征之一，是肾小球硬化的基础，而IL-1作为系膜细胞的自分泌因子在肾小球病变的发生、持续进展、肾小球硬化过程中起重要作用。IL-1Ra克隆的成功，使得阻断IL-1对系膜细胞的作用成为可能。Brown等[8]用IL-1Ra预先处理系膜细胞，发现IL-1Ra可抑制IL-1诱导IL-8和巨噬细胞趋化蛋白-1的表达，这些物质是肾小球炎病区白细胞积聚的重要介质，表明IL-1Ra治疗肾小球肾炎的合理性。IL-1Ra在抗基底膜肾炎模型的应用中已表明有降低蛋白尿和白细胞在肾小球炎病区积聚的作用。这些结果与肾小球白细胞粘附分子-1(ICAM-1)的表达明显降低有关[9]，Nikolic等[10]实验也表明IL-1Ra可使肾小球、间质ICAM-1表达减少，伴有肾小球、间质白细胞浸润减少认为IL-1是小管-间接ICAM-1表达的主要诱导物。最近，Lan等[10]对抗基底膜抗体诱导的鼠肾功能稳定，血尿和蛋白尿减少，增殖细胞核抗原表达减少。形态学上发现肾小球细胞增殖受到抑制，硬化、新月体形成、小管萎缩及间质纤维化明显低于盐水输注组。但有学者认为仅拮抗IL-1作用是不够的，因为用IL-1Ra治疗后每日尿蛋白降低(从150mg到75mg)是不理想的，应考虑其他细胞因子如TNFa等的作用未能被IL-1Ra拮抗[9]。
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2 IL-10、IL-13、IL-4
2.1 IL-10、IL-13、IL-4的生物学功能 IL-10，又名细胞因子合成抑制因子，人IL-10是分子量为18KD的酸性蛋白，其活性形式通常以二硫键形成的分子量为39KD的二聚体，主要由Th2与Th0、单核/巨噬细胞、成纤维细胞等在各种免疫活化状态下产生。主要生物学活性包括抑制Th1细胞功能，抑制单核/巨噬细胞抗原递呈功能与炎性介质的产生如IL-1、IL-6、IL-8、TNFa及粒单集落刺激因子等，此外还能抑制体外活化的单核细胞表达ICAM-1，对于活化的B细胞，IL-10能促进其增殖并分化为抗体产生细胞，使IgA、IgG、IgM抗体分泌增加。
IL-13是1993年新命名的一种细胞因子，亦属于细胞免疫反应中的Th2细胞因子。多数转化因子表达的人重组IL-13分子量为10KD的蛋白质。其主要作用为抑制单核/巨噬细胞炎症因子的产生如IL-1、IL-6、IL-8等及TNFa等[12]，表明IL-13对炎症性细胞因子具有普遍的抑制作用。
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IL-4是由140个氨基酸残基构成，基N末端是由15～24个氨基酸残基构成的信号肽。其主要作用是抑制Th细胞前体Th-P转变为Th1细胞，并抑制Th1细胞因子TFN-r、IL-2的产生，还抑制单核/巨噬细胞产生IL-1和TNFa[13]。
IL-10、IL-13、IL-4具有许多相似的功能特性，但他们在细胞免疫和体液免疫反应中又并不完全相同。
2.2 IL-10、IL-13、IL-4在肾脏疾病中的作用 Fonqmerag等利用逆转录聚合酶链反应技术和特异性酶联免疫吸咐法来研究系膜细胞源性的IL-10调节细胞对LPS的反应，结果表明鼠系膜细胞在LPS激活下可分泌IL-10，未被LPS激活的系膜细胞没有IL-10mRNA的表达，同时在研究IL-10对LPS激活系膜细胞炎症介质产生的影响时发现重组IL-10可抑制系细胞产生TNFa和IL-1。Kimato等[14]发现INS患者T细胞能自发性生成IL-13，B细胞构成性表达IL-13受体，T细胞能刺激带有膜表面IgE或膜表面IgG4的B细胞合成IgE或IgG4，并被抗IL-13抗体特异性抑制，表明INS患者IgE、IgG4的过流生成与IL-13有关。最近发现复发期INS患者外周血单个粒细胞在体外虽不能自发性产生IL-4，但经刺激后IL-4生成增强，与缓解期INS和对照组比较差异有显著性，同时有半数INS患者的血清IL-4水平升高[15]。以上结果提示IL-10、IL-13、IL-4可能参与肾小球炎症过程的调节作用，具有一定的抗炎效应，抗炎因素与致炎因素相互作用的结果可能决定了肾小球炎症的转录与预后。
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综上所述，细胞因子在肾小球炎症发病过程中发挥了重要作用，免疫抑制性细胞因子IL-1Ra抗肾小球炎症反应的动物实验已初见成效，表明IL-1Ra作为一种新的免疫应答调节剂将具有广阔的应用前景。对IL-10、IL-13、IL-4研究尚停留在理论阶段，应对细胞因子网络进行系统的研究，采用联合的细胞因子拮抗剂来进行治疗，将有重大的意义。
(本组承蒙右江民族医学院刘运广副主任医师审校，特此致谢!)■
参考文献：
[1]Wardle EN. Neutralizing inflammatory aftokines in nephritis. Nephron，1995；69(2)：223-7
[2]Arend WP. Inter -Ⅰ reukin ireceptor antagonist. A new member of intre Ieukin I family. J Clin Invest，1991；88(5)：1445-51(65 ref)
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[3]Steinkasserer A, Spurr NK, Cox S, et al. The human IL-1 receptor antagonist gene(ILIRN) maps to chromosome 2q14-q21, in the region of the IL-1 alpha and IL-1 beta Ioci. Genomics，1992；13(3)：654-7
[4]DinareIIo CA. Is there a role for inter Ieukon-1 blockade in intravenous immunogobu Iin therapy? ImmunoI.Rev，1994；139：173-88
[5]Conti P, Panara MR, Porrini AM, et al. Inhibition of intre Leukin-1(alpha and Beta), interleukin-1 secretion and surface expression of inter Leukin-2 receptor(IL-2R) by anovel cytokine interleukin-1 receptor antagonist(L-1Ra),-Scan J. Immunol，1992；36(1)：27～33
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[6]Granowitz EV, Clark BD, Vannier E, et al. Effect of inter leukin-1(IL-1) blockade on cytokine synthesis: I. IL-1 rceptor anagonist in hibits IL-1-induced cytokine synthesis and blocks the binding of IL-1 to its type II. receptor on human monocytes.-Blood，1992；79(9)：2356-63
[7]Janson RW, Hance KR, Ared WP. Production of IL-1 receptor antagonist by human in vitro-serived macrophages: Effects of Lipopoly saccharide and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor. J Immunol，1991；147(12)：4218
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[8]Brown Z, Strieter RM, Neild GH, et al. IL-1 receptor antagonist inhibits monocyte chemo tactic peptide I generation by human mesangial cells. kidney Int，1992；42(1)：95
[9]Tang WW, Feng L. Vannice JL, et al. Interliukin-1 receptor antagonist ameliorates experimental antiglomerular basement membrane antibody-associated glomerulone-phritia. J Clin Invest，1994；93(931)：273-9
[10]Nikolic-paterson DJ, Lan HY, Hiu PA, et al. Suppression of experimental glomerulonephritid by the interleukin-1 receptor antagonist: inhibition of interellular adhesion moleculi-l expression. J Am Soc Nephrol，1994；4(9)：1695-700
, 百拇医药
[11]Lan HY. Nikolic-Patorson DJ. Wu W, et al. Interleukin-1 receptor antagonist halts the progression of established crescentic glomerulonephritis in the rat. Kidmey Int，1995；47(5)；1303-9
[12]De Waal Malefyt R, Figdor CG, Richard H, et al. Effecte of IL-13 on phenotype, cytokine production, and cytotosin function of human monocytes: comparison with IL-4 and modulation by IFR-r or IL-10. J Immunol，1993；151(11)：6370
[13]Seder RA, Paut WE. Acquisition of lymphokine producing phenotype by CD+4 T Cells. Annu Rev Immunot，1994；12：635
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[14]Kimata H, Fujimoto M. Furushok. Involvement of interleukin (IL-13), but not IL-4, in spontaneous IgE and IgG4 production in nephrotic syndrome. Eur J Immunot，1995；25(6)：1497
[15]Neuhaus TJ, Wodhwa M, Challard K, et al. Increased IL-2, IL-4 and interferon-gamma(IFN-r) in steroid-sensitive nephrotic syndrome. Clin Exp Immunol，1995；100(3)：475
收稿日期：1999-05-12
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单位：韦国典(广西隆林县人民医院 隆林 533400)
关键词：
右江民族医学院学报0001127 肾小球疾病是一种多发性自身免疫性疾病，主要与免疫介导的炎症反应有关，许多致炎细胞因子与抗炎性细胞因子如IL-1受体拮抗剂(IL-1Ra)、IL-10、IL-13等在其病理反应中起重要作用。既往对炎症细胞因子如IL-1、IL-6TNFd等研究较多，近年来有关免疫抑制性细胞因子与抗炎性细胞因子的研究开始受到重视。现就这些细胞因子的研究进展作一简述。
1 IL-1受体拮抗剂(IL-1Ra)
1.1 IL-1Ra生物学特性 1985年Arend等从IgG刺激的单核细胞培养上清中发现一种分子量为22KD的蛋白，能特异性地与IL-1受体(IL-1R)结合，阻断IL-12与IL-1β的生物学活性，此即IL-1Ra。IL-1Ra被认为是迄今发现的重要的细胞因子受体拮抗之一。实验结果，多种细胞可产生IL-1Ra，如单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、角质细胞及其他上皮细胞亦有产生，系膜细胞也可能有分泌[1]。单核细胞产生的IL-1Ra序列分析显示，其氨基酸序列与IL-12、IL-1β分别有19%、26%的同源性[2]，三者的基因均定位于人染色体1914～921上，可能来源于同一祖先基因[3]。单核细胞产生的IL-1Ra具有3种天然的形式即两种分子量为22KD的糖基化单链多肽及一种分子量约为17KD的非糖基化单链多肽。这些形式的IL-1Ra与IL-12、IL-β具有相似的亲水性，其三维空间结构也极其相似[4]。重组人IL-1Ra(rhIL-1Ra)为17KD的非糖基化单链多肽，具有与天然IL-1Ra同样拮抗IL-1的活性[2]。
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1.2 IL-1Ra生物学作用及上调因素 天然IL-1Ra能阻断IL-1诱导的生物学效应，rh-IL-1Ra具有与IL-1Ra相同的生物学活性。研究表明，IL-1Ra可阻断脂多糖(LPS)刺激的单核细胞IL-8的产生，并以剂量依赖的方式降低外周血单核细胞(PBMC)对IL-2受体、IL-1a、IL-β和TNF的分泌[5,6]。有人用IL-1a预选处理内皮细胞后，发现多形核白细胞与内皮细胞的粘附受到抑制，因而阻断了白细胞在炎症区的积累，当IL-1Ra作用于白细胞时，白三烯B4的产生被阻断，提示其趋化作用受到抑制[1]。
研究表明，LPS、IgG是IL-1Ra产生的强效刺激剂，可使PBMCIL-1Ra转录水平明显增高，AB血清、粒一单集落刺激因子刺激PBMC也可使其产量增加[7]。转化生长因子β(TGF-β)，干扰素、IL-3、IL-4、IL-6及C-反应蛋白也促进PBMC及巨噬细胞IL-1Ra的产生[1]。
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1.3 IL-1Ra在肾脏疾病中的作用 近年来的研究证实，IL-1与狼疮性肾炎、IgA肾病、免疫复合物肾炎、局灶性肾小球硬化等肾脏疾病的发生发展密切相关，是引起肾小球内凝血、炎症反应与纤维化等病理变化的重要介质。IL-1Ra抑制作用是通过特异地与IL-1Ra结合而阻断IL-1生物学活性来实现的，在此过程中IL-1Ra不能激活靶细胞。实验证明，IL-1Ra与IL-1Ⅰ、Ⅱ型受体均能结合，但与Ⅰ型受体亲和性更高[2]。肾小球系膜细胞的增殖及其基质的病理性积聚是肾小球疾病进展的主要病理特征之一，是肾小球硬化的基础，而IL-1作为系膜细胞的自分泌因子在肾小球病变的发生、持续进展、肾小球硬化过程中起重要作用。IL-1Ra克隆的成功，使得阻断IL-1对系膜细胞的作用成为可能。Brown等[8]用IL-1Ra预先处理系膜细胞，发现IL-1Ra可抑制IL-1诱导IL-8和巨噬细胞趋化蛋白-1的表达，这些物质是肾小球炎病区白细胞积聚的重要介质，表明IL-1Ra治疗肾小球肾炎的合理性。IL-1Ra在抗基底膜肾炎模型的应用中已表明有降低蛋白尿和白细胞在肾小球炎病区积聚的作用。这些结果与肾小球白细胞粘附分子-1(ICAM-1)的表达明显降低有关[9]，Nikolic等[10]实验也表明IL-1Ra可使肾小球、间质ICAM-1表达减少，伴有肾小球、间质白细胞浸润减少认为IL-1是小管-间接ICAM-1表达的主要诱导物。最近，Lan等[10]对抗基底膜抗体诱导的鼠肾功能稳定，血尿和蛋白尿减少，增殖细胞核抗原表达减少。形态学上发现肾小球细胞增殖受到抑制，硬化、新月体形成、小管萎缩及间质纤维化明显低于盐水输注组。但有学者认为仅拮抗IL-1作用是不够的，因为用IL-1Ra治疗后每日尿蛋白降低(从150mg到75mg)是不理想的，应考虑其他细胞因子如TNFa等的作用未能被IL-1Ra拮抗[9]。
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2 IL-10、IL-13、IL-4
2.1 IL-10、IL-13、IL-4的生物学功能 IL-10，又名细胞因子合成抑制因子，人IL-10是分子量为18KD的酸性蛋白，其活性形式通常以二硫键形成的分子量为39KD的二聚体，主要由Th2与Th0、单核/巨噬细胞、成纤维细胞等在各种免疫活化状态下产生。主要生物学活性包括抑制Th1细胞功能，抑制单核/巨噬细胞抗原递呈功能与炎性介质的产生如IL-1、IL-6、IL-8、TNFa及粒单集落刺激因子等，此外还能抑制体外活化的单核细胞表达ICAM-1，对于活化的B细胞，IL-10能促进其增殖并分化为抗体产生细胞，使IgA、IgG、IgM抗体分泌增加。
IL-13是1993年新命名的一种细胞因子，亦属于细胞免疫反应中的Th2细胞因子。多数转化因子表达的人重组IL-13分子量为10KD的蛋白质。其主要作用为抑制单核/巨噬细胞炎症因子的产生如IL-1、IL-6、IL-8等及TNFa等[12]，表明IL-13对炎症性细胞因子具有普遍的抑制作用。
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IL-4是由140个氨基酸残基构成，基N末端是由15～24个氨基酸残基构成的信号肽。其主要作用是抑制Th细胞前体Th-P转变为Th1细胞，并抑制Th1细胞因子TFN-r、IL-2的产生，还抑制单核/巨噬细胞产生IL-1和TNFa[13]。
IL-10、IL-13、IL-4具有许多相似的功能特性，但他们在细胞免疫和体液免疫反应中又并不完全相同。
2.2 IL-10、IL-13、IL-4在肾脏疾病中的作用 Fonqmerag等利用逆转录聚合酶链反应技术和特异性酶联免疫吸咐法来研究系膜细胞源性的IL-10调节细胞对LPS的反应，结果表明鼠系膜细胞在LPS激活下可分泌IL-10，未被LPS激活的系膜细胞没有IL-10mRNA的表达，同时在研究IL-10对LPS激活系膜细胞炎症介质产生的影响时发现重组IL-10可抑制系细胞产生TNFa和IL-1。Kimato等[14]发现INS患者T细胞能自发性生成IL-13，B细胞构成性表达IL-13受体，T细胞能刺激带有膜表面IgE或膜表面IgG4的B细胞合成IgE或IgG4，并被抗IL-13抗体特异性抑制，表明INS患者IgE、IgG4的过流生成与IL-13有关。最近发现复发期INS患者外周血单个粒细胞在体外虽不能自发性产生IL-4，但经刺激后IL-4生成增强，与缓解期INS和对照组比较差异有显著性，同时有半数INS患者的血清IL-4水平升高[15]。以上结果提示IL-10、IL-13、IL-4可能参与肾小球炎症过程的调节作用，具有一定的抗炎效应，抗炎因素与致炎因素相互作用的结果可能决定了肾小球炎症的转录与预后。
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综上所述，细胞因子在肾小球炎症发病过程中发挥了重要作用，免疫抑制性细胞因子IL-1Ra抗肾小球炎症反应的动物实验已初见成效，表明IL-1Ra作为一种新的免疫应答调节剂将具有广阔的应用前景。对IL-10、IL-13、IL-4研究尚停留在理论阶段，应对细胞因子网络进行系统的研究，采用联合的细胞因子拮抗剂来进行治疗，将有重大的意义。
(本组承蒙右江民族医学院刘运广副主任医师审校，特此致谢!)■
参考文献：
[1]Wardle EN. Neutralizing inflammatory aftokines in nephritis. Nephron，1995；69(2)：223-7
[2]Arend WP. Inter -Ⅰ reukin ireceptor antagonist. A new member of intre Ieukin I family. J Clin Invest，1991；88(5)：1445-51(65 ref)
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[3]Steinkasserer A, Spurr NK, Cox S, et al. The human IL-1 receptor antagonist gene(ILIRN) maps to chromosome 2q14-q21, in the region of the IL-1 alpha and IL-1 beta Ioci. Genomics，1992；13(3)：654-7
[4]DinareIIo CA. Is there a role for inter Ieukon-1 blockade in intravenous immunogobu Iin therapy? ImmunoI.Rev，1994；139：173-88
[5]Conti P, Panara MR, Porrini AM, et al. Inhibition of intre Leukin-1(alpha and Beta), interleukin-1 secretion and surface expression of inter Leukin-2 receptor(IL-2R) by anovel cytokine interleukin-1 receptor antagonist(L-1Ra),-Scan J. Immunol，1992；36(1)：27～33
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[6]Granowitz EV, Clark BD, Vannier E, et al. Effect of inter leukin-1(IL-1) blockade on cytokine synthesis: I. IL-1 rceptor anagonist in hibits IL-1-induced cytokine synthesis and blocks the binding of IL-1 to its type II. receptor on human monocytes.-Blood，1992；79(9)：2356-63
[7]Janson RW, Hance KR, Ared WP. Production of IL-1 receptor antagonist by human in vitro-serived macrophages: Effects of Lipopoly saccharide and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor. J Immunol，1991；147(12)：4218
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[8]Brown Z, Strieter RM, Neild GH, et al. IL-1 receptor antagonist inhibits monocyte chemo tactic peptide I generation by human mesangial cells. kidney Int，1992；42(1)：95
[9]Tang WW, Feng L. Vannice JL, et al. Interliukin-1 receptor antagonist ameliorates experimental antiglomerular basement membrane antibody-associated glomerulone-phritia. J Clin Invest，1994；93(931)：273-9
[10]Nikolic-paterson DJ, Lan HY, Hiu PA, et al. Suppression of experimental glomerulonephritid by the interleukin-1 receptor antagonist: inhibition of interellular adhesion moleculi-l expression. J Am Soc Nephrol，1994；4(9)：1695-700
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[11]Lan HY. Nikolic-Patorson DJ. Wu W, et al. Interleukin-1 receptor antagonist halts the progression of established crescentic glomerulonephritis in the rat. Kidmey Int，1995；47(5)；1303-9
[12]De Waal Malefyt R, Figdor CG, Richard H, et al. Effecte of IL-13 on phenotype, cytokine production, and cytotosin function of human monocytes: comparison with IL-4 and modulation by IFR-r or IL-10. J Immunol，1993；151(11)：6370
[13]Seder RA, Paut WE. Acquisition of lymphokine producing phenotype by CD+4 T Cells. Annu Rev Immunot，1994；12：635
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[14]Kimata H, Fujimoto M. Furushok. Involvement of interleukin (IL-13), but not IL-4, in spontaneous IgE and IgG4 production in nephrotic syndrome. Eur J Immunot，1995；25(6)：1497
[15]Neuhaus TJ, Wodhwa M, Challard K, et al. Increased IL-2, IL-4 and interferon-gamma(IFN-r) in steroid-sensitive nephrotic syndrome. Clin Exp Immunol，1995；100(3)：475
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