肺結核患者多種相關免疫細胞因子的研究進展

徐海亮 馮喜英 王玉清 韓曉茹 關巍 久太

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·綜述·

肺結核患者多種相關免疫細胞因子的研究進展

徐海亮1馮喜英2王玉清3韓曉茹3關巍2久太2

肺結核； 細胞因子； 基因多態(tài)性

2016年全球結核病報告顯示，2015年全球約有1 040萬新發(fā)病例，其中男性590萬(56%)，女性350萬(34%)，兒童100萬(34%)。新發(fā)病例中有120萬(11%)HIV患者。印度、印度尼西亞、中國、尼日利亞、巴基斯坦和南非這六個國家占了新發(fā)病例總數(shù)的60%。在2015年有140萬人死于結核病，另外40萬是TB/HIV雙重感染人群死亡。2015年全球估計有48萬新發(fā)的耐多藥肺結核(multidrug-resistant TB, MDR-TB)病例和10萬耐利福平結核病病例。因此，在肺結核的預防、控制和治療方面需要我們更進一步的重視[1]。肺結核的發(fā)病與機體免疫系統(tǒng)有著緊密的聯(lián)系，近年來諸多研究發(fā)現(xiàn)，許多細胞因子參與了結核病的發(fā)生與發(fā)展。其中最主要的是由T輔助性1型和2型細胞(Th1、Th2)分泌的細胞因子，在結核病的免疫應答及發(fā)病中起著很重要的調節(jié)作用。

一、白介素-2受體

膜白介素2受體(membrane interleukin-2receptor, mlL-2R)是由某些抗原刺激T淋巴細胞時在其表面產(chǎn)生的一種低親和性受體，參與多種信號通路的傳遞。當結核分枝桿菌侵入機體后，刺激T淋巴細胞，使其表面的mlL-2R表達程度上升，并釋放入血成為血清可溶性白介素2受體(soluble interleukin-2receptor, slL-2R)，導致血清中的slL-2R 含量增高。其影響白介素2(interleukin -2, IL-2)的機制為mlL-2R進入血清后導致其數(shù)目減少，間接使IL-2調節(jié)免疫效應的功能減弱。另外，mlL-2R和slL-2R互相與IL-2競爭結合，使機體的自分泌減弱，降低IL-2的效應細胞(NK細胞)的殺傷力，從而減弱機體的免疫應答。相關文獻報道，健康對照組及通過抗結核治療后的患者血清中的slL-2R表達水平顯著低于未經(jīng)過抗結核治療的患者，然而在空洞組及無空洞組兩組間的差異沒有統(tǒng)計學意義(P>0.05)。由此可見，作為保護性因子之一的slL-2R可成為評估結核病病情變化及治療過程中的指標。此外，IL-2作為區(qū)分潛伏期肺結核與活動期肺結核的標志物的研究結果也不完全一致。Santin等[2]對43例潛伏期肺結核、69例活動期肺結核、28例未受感染的受試者及21例未分類的西班牙人群的研究顯示IL-2的定量在臨床實踐中不能用于區(qū)分潛伏期肺結核和活動期肺結核。而Mamishi等[3]研究顯示IL-2可以用作區(qū)分潛伏期肺結核與活動期肺結核的標志物。因此，單一的細胞因子作為標志物畢竟是有限的，進一步優(yōu)化幾種細胞因子的組合來篩查潛伏期與活動期肺結核，可以作為以后主要的研究方向。

二、白介素-6(IL-6)

IL-6是由CD4+細胞、巨噬細胞等多種細胞產(chǎn)生的一種細胞免疫調節(jié)因子，具有多種生物學功能。它可通過激活B細胞、T細胞，使其增值、分化，從而使其參與機體早期的炎癥反應。研究者通過對結核患者血清中的IL-6表達水平的動態(tài)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)IL-6在結核患者血清中的表達水平高于健康對照組，并且通過抗結核治療后，其表達水平明顯降低。Rook[4]研究顯示，IL-6的表達水平與結核病病情的嚴重程度呈正相關。然而國內有關文獻報道IL-6在空洞、非空洞組，痰菌陰性、陽性組的差異無統(tǒng)計學意義，說明IL-6在結核患者血清中的表達水平與其病情的輕重程度沒有明顯相關性。Zambuzi等[5]在對17例活動期肺結核，14例潛伏期肺結核和16例未感染的為對照組的人血漿中的細胞因子進行研究發(fā)現(xiàn)，IL-6和sCD14的同時檢測能夠以83%的準確度診斷活動期結核病的感染。Milano等[6]對巴西南部人群191例肺結核患者及175例健康對照組進行的研究發(fā)現(xiàn)，IL-6基因-174 G>C(rs1800795)位點的基因多態(tài)性可能對肺結核有保護作用。在一項Meta分析中對3 983例肺結核患者與3 996例健康對照組中的研究發(fā)現(xiàn)，IL-6基因-174 G>C多態(tài)性可能與降低亞洲人群肺結核的風險存在相關性。

三、白介素-8(IL-8)

IL-8是由血管內皮細胞和單核巨噬細胞產(chǎn)生的一種具有趨化性的炎癥因子，是趨化因子CXC家族(α亞族)的一員。它能誘導多種細胞(尤其以中性粒細胞為主)，并趨化它向發(fā)生炎癥的位置聚集，參與變態(tài)反應性疾病。除此之外，其還在抗原呈遞及調節(jié)機體免疫平衡方面發(fā)揮重要作用，若其功能紊亂，可導致機體感染的加重。在對活動期肺結核患者、潛伏期感染及健康對照組的研究中發(fā)現(xiàn)，IL-8的mRNA表達水平在活動性結核患者組中明顯高于上述另外兩組。此外，有文獻報道在對不同性質胸腔積液患者的IL-8進行測定時發(fā)現(xiàn)，結核性胸腔積液中的IL-8的水平顯著高于惡性胸腔積液及漏出液。以上研究結果提示我們IL-8有可能作為一種診斷標志物，以便我們可以更好的區(qū)分良、惡性胸腔積液及活動期、潛伏期感染的結核患者。Chen等[7]通過對血清細胞因子的篩選發(fā)現(xiàn)IL-8與其它細胞因子的組合可以作為篩選潛伏期感染與活動期肺結核的標志物。關于IL-8基因位點多態(tài)性方面的國內相關研究顯示IL-8基因-251T/A位點(rs4073)AA、TA基因型可能與肺結核發(fā)病的易感性相關。Ma等[8]對438例肺結核及536例健康對照組的IL-8基因位點(rs56090111, rs4073, rs2227543, and rs188973626)的研究顯示，上述4個位點的基因多態(tài)性與肺結核的易感并無相關性。

四、白介素-10(IL-10)

細胞因子IL-10是由多種造血細胞產(chǎn)生的，其主要作用是抑制巨噬細胞和樹突狀細胞。IL-10是通過抑制促進炎癥反應的TNF-α、IL-8、IL-12、干擾素-γ(interferon-γ, IFN-γ)等多種細胞因子來對上述細胞進行調節(jié)。有關研究顯示肺結核患者在抗結核治療2個月后血清中的IL-10較治療前有顯著的降低，且IL-10在治療后恢復到治療前的水平。國外學者研究顯示血清中IL-10的水平在潛伏期肺結核患者中要高于活動期肺結核。目前對IL-10基因多態(tài)性研究最多的位點是IL-10基因-592，-819，-1 082等位點。在對國內藏族人群的研究中發(fā)現(xiàn)IL-10基因-592 AA基因型與肺結核的易感存在相關性。Feng等[9]的研究顯示白介素-10-819 T/T 基因型在對抗肺結核中起到保護作用。Asgharzadeh等[10]在對伊朗、阿塞拜疆124例肺結核患者及200例健康對照者的研究中發(fā)現(xiàn)，白介素-10-1082G/A位點的基因多態(tài)性可能與結核的易感性有關。國內學者對西部及東部人群的研究中也得出了與之相一致的研究結果。

五、白介素-17(IL-17)

IL-17是一種前炎細胞因子，主要由CD4+T (Th17 細胞)、CD8+、 γδT 等多種細胞產(chǎn)生。它可通過誘導趨化因子和細胞因子，使中性粒細胞在對結核分枝桿菌早期防御方面發(fā)揮重要作用，從而造成感染部位炎癥反應的加重。國內有關研究顯示在對肺結核患者治療前后發(fā)現(xiàn)，初診的肺結核患者治療前IL-17 水平較高，通過有效治療后，炎癥反應較治療前減弱，IL-17 水平下降明顯。Xu等[11]在對20例抗酸桿菌涂片陽性的的肺結核患者及20例健康對照者的研究中發(fā)現(xiàn)痰涂陽肺結核患者中的血漿IL-17水平升高，但經(jīng)過抗結核治療和痰涂陽轉陰后血漿IL-17水平顯著降低。此外，IL-17水平與C-反應蛋白和紅細胞的沉降率呈正相關。You等[12]對40例活動期肺結核及40例非活動期肺結核的韓國人群的研究顯示IL-17 與IFN-γ的聯(lián)合可能作為篩查活動期肺結核的標志物。在基因多態(tài)性方面，國外研究發(fā)現(xiàn)在對南美洲巴西南部人群的研究中發(fā)現(xiàn)IL-17A基因-197 G>A (rs2275913)位點的多態(tài)性可能與肺結核存在相關性[6]。在對歐洲的人群研究中發(fā)現(xiàn)西班牙北部人群的IL-17A基因rs2275913位點的G等位基因和GG基因型可能增加肺結核發(fā)生的風險，而克羅地亞人群的IL-17A基因rs2275913位點與IL-17F rs763780位點的多態(tài)性與肺結核不存在相關性。在對亞洲人群最近的研究中發(fā)現(xiàn)中國人群的IL-17A基因rs2275913位點的A等位基因和AA基因型以及IL-17F基因 rs763780位點的C等位基因和CC基因型可能增加肺結核發(fā)生的風險。在一項Meta分析中發(fā)現(xiàn)IL-17F基因 rs763780等位基因C和IL-17A基因 rs3748067等位基因C可能與亞洲人群肺結核的易感性相關，而IL-17A 基因rs2275913多態(tài)性與肺結核病不存在顯著的相關性。

六、白介素-18(IL-18)

IL-18是一種促炎癥因子，位于11號染色體上。人體感染結核分枝桿菌時，IL-18刺激T淋巴細胞使其增殖，從而產(chǎn)生了更多的Th1細胞因子(IFN-γ)，其對機體內結核的免疫調節(jié)中起著重要作用。國內有關研究顯示IL-18與IFN-γ同樣都與結核的病變程度有關。病變越重，其血清中的IL-18水平也越高。Zhou 等[13]研究發(fā)現(xiàn)IL-18 基因-137G/C多態(tài)性可能與中國漢族人群的肺結核的易感性有關。等位基因G可能是TB的易感基因，而等位基因C可能通過促進更有力的蛋白質表達在預防結核分枝桿菌的感染中起作用。此外，研究還發(fā)現(xiàn)IL-18 基因-607A/C位點的多態(tài)性可能與肺結核的易感性無關。韓敏等[14]在對94例結核患者及93例健康者，進行IL-18基因的3個位點(+105A/C,-607A/C,-372C/G )的多態(tài)性研究中發(fā)現(xiàn)，IL-18基因多態(tài)性的這3個位點與結核病的易感無明顯的相關性。然而有Meta分析中顯示IL-18基因-607A/C位點的多態(tài)性與中國人群的肺結核的易感性顯著相關，而與伊朗、印度、韓國人群的肺結核的易感性不相關。此外IL-18基因-137G/C位點的多態(tài)性與肺結核的易感性不存在相關性。

七、干擾素-γ(IFN-γ)

IFN-γ是由Th1細胞分泌的一種保護性的具有免疫調節(jié)作用的細胞因子，它在結核分枝桿菌感染的早期免疫反應中即可被激活。其通過激活單核細胞，參與結核分枝桿菌感染時的肉芽腫形成，從而有助于感染的控制。同時它還能增強巨噬細胞和T細胞的殺菌作用。國內相關文獻報道患者在被結核分枝桿菌感染后，IFN-γ水平會升高，然后在強化治療2個月后，患者血清中的IFN-γ水平較治療前有明顯的下降。Chowdhury 等[15]的研究也得出了相同的結果。提示IFN-γ隨著抗結核治療有效，結核分枝桿菌的數(shù)量減少，其表達水平也相應降低。有研究顯示IFN-γ在結核患者血清中要高于健康對照組，且在痰菌陽性組、高熱組中要明顯高于痰菌陰性組、非高熱組[14]。此外，空洞性、粟粒性結核組血清中的IFN-γ水平顯著高于一般的結核性胸膜炎、浸潤性結核患者組。在基因多態(tài)性方面，有研究發(fā)現(xiàn)IFN-γ基因+ 874T/A(rs2430561)位點的多態(tài)性與伊朗人群的肺結核的易感性不存在相關性，但是T等位基因可能在抗肺結核中起到重要作用[10]。Leandro等[16]在對172例肺結核患者和179例健康對照組的巴西人群進行研究中發(fā)現(xiàn)IFN-γ基因+874T/A可能與結核病的易感性不相關。在對土耳其人群的研究中也得到了跟上述相一致的研究結果。而Lee等[17]在對200例肺結核患者和202例健康為對照組的臺灣漢族人群進行研究中發(fā)現(xiàn)IFN-γ基因的rs1861494，rs2069718和rs2430561可能與結核病的易感性有關。在一項Meta分析研究中發(fā)現(xiàn)IFN-γ基因+874T/A可能與結核病的易感性相關，且T等位基因可能降低亞洲人群感染肺結核的風險。

八、單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)

單核細胞趨化蛋白-1( monocyte chemotactic protein 1, MCP-1)屬于趨化因子CC亞族的一員，在結核免疫中主要依靠的是它強大的趨化作用。當結核分枝桿菌感染機體時，MCP-1通過聚集單核細胞、巨噬細胞到達感染的部位發(fā)揮重要的抗結核作用。有研究顯示MCP-1在肺結核患者血清中的水平明顯高于健康對照組，且痰涂陽性組中的細胞因子高于痰涂陰性組。有關文獻報道當外周血單個核細胞受到結核分枝桿菌特異性抗原肽刺激后，肺結核患者MCP-1濃度的升高顯著高于健康對照組。楊青巖等[18]在對60例肺結核患者及60例健康者為對照組的青海藏族人群的研究中發(fā)現(xiàn)MCP-1 基因-2 518位點的GA 基因型可能與肺結核的易感性存在相關。張寶秋等[19]在對136例肺結核患者及152例健康者為對照組的北方漢族人群的研究中也發(fā)現(xiàn)MCP-1 基因-2518 位點的GG 基因型可能與肺結核的易感性有關。

九、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)

TNF-α是由活化的巨噬細胞產(chǎn)生的一種重要的免疫調節(jié)因子和前炎因子。結核桿菌侵入機體時，TNF-α促進形成肉芽腫的，對保護機體起到重要作用。但其分泌過量時，會產(chǎn)生細胞毒作用，對肺組織產(chǎn)生破壞導致壞死、空洞形成。國內相關研究結果表明結核患者血清中的TNF-α表達水平明顯高于健康對照組，抗結核有效的患者中TNF-α表達程度低于未進行抗結核治療的患者。Mabunda等[20]對102例結核患者與456例健康為對照組的非洲桑比克人群的研究顯示，TNF-α基因-308A/G位點的多態(tài)性與肺結核的易感性存在相關。除此之外，Varahramd等[21]研究還發(fā)現(xiàn)TNF-α基因的-238A/G、-857C /T這兩個位點多態(tài)性與肺結核易感性有關。而國內有關研究未發(fā)現(xiàn)TNF-α基因-238A/G 多態(tài)性與肺結核的易感存在相關性。

總之，機體免疫產(chǎn)生的細胞因子與結核的發(fā)生、發(fā)展有密切的關系，我們可以通過監(jiān)測機體血清中某些細胞因子的表達水平，更好的監(jiān)測抗結核治療的效果及機體對抗結核藥物的免疫反應。當然，細胞因子并不是單獨在機體起作用，而是多種細胞因子相互影響，聯(lián)合起到調節(jié)作用，是一個復雜的網(wǎng)絡系統(tǒng)，有待于更深的研究。此外，結核相關易感基因多態(tài)性在不同種族、民族得到的結論也各有差異，需要更深入的進行多地區(qū)、多民族之間肺結核相關基因多態(tài)性的研究，才能為結核病的分子生物學研究提供進一步的線索。

1 楊春娥, 馮喜英, 久太. 結核病易感基因的研究現(xiàn)狀[J/CD]. 中華肺部疾病雜志(電子版), 2016, 9(2): 207-209.

2 SantinM, Morandeira-Rego F, Alcaide F, et al. Detection of interleukin-2 is not useful for distinguishing between latent and active tuberculosis in clinical practice: a prospective cohort study[J]. Clin Microbiol Infect, 2016, 22(12): 1007. e1-1007.e5.

3 Mamishi S, Pourakbari B, Shams H, et al. Improving T-cell assays for diagnosis of latent TB infection: Confirmation of the potential role of testing interleukin-2 release in iranian patients[J]. Allergol Immunopathol (Madr), 2016, 44(4): 314-321.

4 Rook GA. Endocrine and cytokine responses in humans with pulmonary tuberculosis[J]. Brain Behav Immun, 2007, 21(2): 171-179.

5 Zambuzi FA, Cardoso-Silva PM, Espindola MS, et al. Identification of promising plasma immune biomarkers to differentiate active pulmonary tuberculosis[J]. Cytokine, 2016, 88: 99-107.

6 Milano M, Moraes MO, Rodenbusch R, et al. Single nucleotide polymorphisms in IL17A and IL6 are associated with decreased risk for pulmonary tuberculosis in southern brazilian population[J]. PLoS One, 2016, 11(2): e0147814.

7 Chen T, Li Z, Yu L, et al. Profiling the human immune response to Mycobacterium tuberculosis by human cytokine array. Tuberculosis (Edinb) [J]. 2016, 97: 108-117.

8 Ma Y, Liu YH, Zhang ZG, et al. Interleukin 8 gene polymorphisms are not associated with tuberculosis susceptibility in the Chinese Population[J]. Biomed Environ Sci, 2016, 29(2): 158-161.

9 Feng FM, Liu XX, Sun YH, et al. Independent and joint effects of the IL-6 and IL-10 gene polymorphisms in pulmonary tuberculosis among the Chinese Han population[J]. Genet Mol Res, 2014, 13(3): 7766-7772.

10 Asgharzadeh M, Ghorghanlu S, Rashedi J, et al. Association of promoter polymorphisms of interleukin-10 and interferon-gamma genes with tuberculosis in Azeri Population of Iran[J]. Iran J Allergy Asthma Immunol, 2016, 15(3): 67-173.

11 Xu L, Cui G, Jia H, et al. Decreased IL-17 during treatment of sputum smear-positive pulmonary tuberculosis due to increased regulatory T cells and IL-10[J]. J Transl Med, 2016, 14(1): 179.

12 You E, Kim MH, Lee WI, et al. Evaluation of IL-2, IL-10, IL-17 and IP-10 as potent discriminative markers for active tuberculosis among pulmonary tuberculosis suspects[J]. Tuberculosis (Edinb), 2016, 99: 100-108.

13 Zhou C, Ouyang N, Li QH, et al. The-137G/C single nucleotide polymorphism in IL-18 gene promoter contributes to tuberculosis susceptibility in Chinese Han population[J]. Infect Genet Evol, 2015, 36: 376-380.

14 韓敏, 樂軍, 練媛媛, 等. 白介素18 基因多態(tài)性與結核病易感性的相關性研究[J]. 中華醫(yī)院感染性雜志, 2009, 19(18): 2390-2393.

15 Chowdhury IH, Ahmed AM, Choudhuri S, et al. Alteration of serum inflammatory cytokines in active pulmonary tuberculosis following anti-tuberculosis drug therapy[J]. Mol Immunol, 2014, 62(1): 159-168.

16 Leandro AC, Rocha MA, Lamoglia-Souza A, et al. No association of IFNG+874T/A SNP and NOS2A-954G/C SNP variants with nitric oxide radical serum levels or susceptibility to tuberculosis in a Brazilian population subset[J]. Biomed Res Int, 2013(9): 901740.

17 Lee SW, Chuang TY, Huang HH, et al. Interferon gamma polymorphisms associated with susceptibility to tuberculosis in a Han Taiwanese population[J]. J Microbiol Immunol Infect, 2015, 49(5): 783-787.

18 楊青巖, 楊發(fā)滿, 李軍, 等. 單核細胞趨化蛋白-1基因多態(tài)性與青海藏族肺結核易感性的關系[J]. 中國老年學雜志, 2014, 34(17)：4830-4832.

19 張寶秋, 王雪玉, 楊磊, 等. 肺結核患者單核細胞趨化因子蛋白-1基因多態(tài)性的檢測[J/CD]. 中華臨床醫(yī)師雜志(電子版), 2013, 7(17)：7705-7708.

20 Mabunda N, Alvarado-Arnez LE, Vubil A, et al. Gene polymorphisms in patients with pulmonary tuberculosis from Mozambique[J]. Mol Biol Rep, 2015, 42(1): 71-76.

21 Varahram M, Farnia P, Nasiri MJ, et al. Association of mycobacterium tuberculosis lineages with IFN-γ and TNF-αGene polymorphisms among pulmonary tuberculosis patient[J]. Mediterr J Hematol Infect Dis, 2014, 6(1): e2014015.

(本文編輯：王亞南)

徐海亮，馮喜英，王玉清，等. 肺結核患者多種相關免疫細胞因子的研究進展[J/CD]. 中華肺部疾病雜志(電子版)， 2017， 10(2)： 220-222.

10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2017.02.028

青海省科學技術廳(應用)基礎研究 計劃項目(2014-ZJ-744)

810001 西寧，青海大學1810001 西寧，青海大學附屬醫(yī)院呼吸科2810001 西寧，青海省第四人民醫(yī)院3

馮喜英， Email: xiying.feng@aliyun.com

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2016-10-11)