6、IL-10的生物學作用

IL-10生物學作用驚人的具有多面性并在zui近幾年被深入的研究，不同細胞族的作用均得到闡明，包括胸腺細胞，T細胞，B細胞，NK細胞，單核細胞，巨噬細胞，肥大細胞，中性粒和嗜酸性細胞。根據(jù)的知識，看起來幾乎所有單核巨噬細胞都是IL-10抑制性作用的靶細胞，有趣的是，單核細胞的IL-10R信號導致數(shù)百個基因轉(zhuǎn)錄活性改變：在我們zui近的基因芯片分析中，我們發(fā)現(xiàn)有約1600個基因表達上調(diào)而同時約1300個基因表達下調(diào)。IL-10影響單核巨噬細胞主要功能：釋放免疫介質(zhì)，抗原呈遞。簡單來說，它抑制單核巨噬細胞促進天然和特異性免疫的功能，同時增強這些細胞抑制，免疫耐受誘導和清道夫功能。事實上，IL-10抑制單核巨噬細胞釋放炎癥介質(zhì)，因此抑制LPS和IFN-γ導致的TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-8, G-CSF和GM-CSF分泌。此外，它增強抗炎性因子釋放，如IL-1受體拮抗劑和溶解性TNF-α受體。因此，IL-10急劇減少大多數(shù)天然免疫中重要細胞因子的作用，此外，IL-10抑制單核巨噬細胞的抗原遞呈作用。它能減少IL- IFN-γ誘發(fā)的MHC II分子和共刺激分子(e.g. CD86)、粘附分子(e.g. CD54)的表達。此外，IL-10抑制IL-12的合成，因此，阻礙Th1免疫反應。對APC直接抑制影響會被CD4+ T抑制而加強。比如，IL-10引起APC合成IL-12抑制，導致產(chǎn)IFN-γ的T細胞數(shù)量減少，此外，IL-10本身抑制Th1細胞的IFN-γ產(chǎn)生，IFN-γ缺乏就會增強APC的失活，IL-10也減少巨噬細胞分泌IL-23，這種細胞因子對于Th17細胞免疫是必須的。上文提到，IL-10增強單核巨噬細胞的吞噬作用，它能增加各種受體表達，這些受體能夠與調(diào)理素或非調(diào)理素結(jié)合的病原微生物相結(jié)合并攝取入胞，IL-10刺激的單核細胞還能夠增強IgG-Fc受體表達(CD64, CD32, CD16)，CD14樣的分子表達也會增加，這些分子在細胞攝取非調(diào)理素結(jié)合物質(zhì)中有重要的作用。有趣的是，IL-10同時還會抑制殺傷被攝取的微生物。這種增加吞噬病原的情況理論上會增加細胞被補體攻擊的可能，然而看起來IL-10減少這種危險：它會保護人單核巨噬細胞免受補體裂解作用。IL-10能夠抑制單核細胞化學趨化作用，盡管這種作用比較弱。它也能明顯影響單核細胞進一步分化，因為它增強這些細胞zui終分化為巨噬細胞的可能，也能使細胞分化為抑制性APC，同時抑制髓系樹突狀細胞分化。IL-10對漿系樹突狀細胞功能影響很小，比如，它只輕度抑制這些細胞I型干擾素的產(chǎn)生。

前文已經(jīng)提到，IL-10可以直接作用于T細胞，不依賴于其對APC細胞的抑制，IL-10抑制CD4+ T細胞的增殖和細胞因子合成，包括抑制Th1細胞產(chǎn)生IL-2和IFN-γ，以及抑制Th2 細胞產(chǎn)生IL-4和IL-5。有趣的是，IL-10不能抑制Th17細胞產(chǎn)生IL-17。此外，IL-10似乎對CD8+ T細胞沒有直接抑制作用。對于體外激活的CD4+ T細胞，IL-10引起這些細胞發(fā)展為調(diào)節(jié)表型，，在這種方式下，Tr1細胞數(shù)量增加，分泌IL-10通過細胞因子依賴機制抑制抗原特異性效應T細胞。盡管在體外Tr1產(chǎn)生可通過以下途徑被誘導，包括預先被IL-10刺激的APC，沒有APC情況下直接用IL-10刺激CD4+ T細胞，以及其它方法，但似乎IL-10刺激的APC比直接刺激在Tr1分化的作用中要更加重要。此外，IL-27和補體受體CD46共同激活也能促進純真T細胞向Tr1分化。一般認為和Tr1細胞相比，IL-10對于體外的Treg細胞表現(xiàn)的抑制作用并不十分重要，但2008年等人Ito研究表明有兩型Treg細胞存在于人類的胸腺和外周血，根據(jù)其是否表達ICOS進行劃分，ICOS+ Treg細胞分泌IL-10抑制DC功能，產(chǎn)生TGF-β抑制T細胞功能，ICOS+- Treg細胞只分泌TGF-β。此外，Collison等zui近推斷Treg與其它T細胞的接觸是產(chǎn)生IL-35和Treg細胞激活的重要因素，盡管Treg的抑制功能是依賴于IL-35和IL-10。然而，在體內(nèi)肺臟和結(jié)腸中發(fā)現(xiàn)，Treg細胞生產(chǎn)的IL-10幾乎不能影響免疫應答。

和單核細胞相似，在中性粒細胞IL-10抑制炎癥介質(zhì)產(chǎn)生，因此，其抑制LPS和吞噬細菌引起的TNF-α和IL-1β產(chǎn)生，此外，IL-10抑制各種趨化中性粒細胞化學因子釋放，IL-10也能夠抑制環(huán)氧合酶-2和前列腺素E2合成。在嗜酸性粒細胞，IL-10抑制LPS引起的各種炎性介質(zhì)如TNF-α, GM-CSF以及CXCL8。此外，LPS引起中性粒細胞和嗜酸性粒細胞的存活性也能被IL-10拮抗。

IL-10和IL-4共同抑制IL-3和干細胞因子導致的肥大細胞分化。此外將IL-10與肥大細胞孵育會抑制其自發(fā)和抗原引起的TNF-α, GM-CSF,和NO合成。IL-10也能減少IgE受體的表達，也能減少其信號分子如Syk, Fyn和Akt。和這些觀察結(jié)果一致，IL - 10的過表達會減少體內(nèi)IgE介導的過敏性反應。

需要指出的是，IL-10也有對幾種免疫細胞有重要的非抑制功能。它能夠阻止B細胞凋亡，增強它們的分化，增殖，和MHC II類分子表達，并在免疫球蛋白種類轉(zhuǎn)換中有促進作用。此外，IL-10刺激NK細胞的細胞毒活性[86]，增加NK細胞對IL-2誘導的細胞因子分泌如：IFN-γ, GM-CSF和TNF-α，它還能夠增加IL-2引起的CD56-bright亞型NK細胞的增殖。

盡管小鼠的IL-10對人類細胞沒有作用，但人類的細胞因子對小鼠有活性，EB病毒合成的IL-10同源物BCRF1和人類的細胞因子有相類似的免疫生物學活性，然而，檢測不到一系列IL-10陽性作用，比如，在BCRF1刺激下小鼠B細胞MHC II類分子并沒有增加，此外，病毒IL-10需要比人IL-10濃度高約1000倍才能發(fā)揮人IL-10的大多作用比如抑制IL-2的釋放。這可能與病毒IL-10和IL-10R1的低親和力有關(guān)，此外，似乎和人IL-10相比，病毒IL-10與不同的IL-10R1變異體（SNP相關(guān)的氨基酸改變）親和力也不同。

7、IL-10免疫抑制作用的分子基礎(chǔ)

盡管經(jīng)過長時間此領(lǐng)域的研究，IL-10對于APC（抑制細胞因子產(chǎn)生和抗原遞呈）和T細胞（抑制細胞因子產(chǎn)生和增殖）的地免疫抑制分子機制仍然有爭議。

然而一般*在髓系來源細胞IL-10受體激活的STAT3是IL-10抗炎作用所必須的步驟，這被STAT3缺乏小鼠模型和幾個體外實驗所證明。zui有趣的是，還有來自于高IgE綜合征患者的證據(jù)，這些患者包含一個主要的STAT3突變，因此表現(xiàn)為IL-10抑制LPS誘發(fā)的TNF-α釋放功能喪失。是否STAT3激活也是直接抑制T細胞的原因還有待證明，尤其是因為Th17炎癥因子產(chǎn)生，如IL-6和IL-23，也是通過STAT3激活來完成的。

STAT激活引起的新蛋白合成似乎是IL-10對于單核巨噬細胞抗炎癥作用所必須的，盡管抗炎癥作用在中性粒細胞中可以依賴也可以不依賴新蛋白的合成，這些促使一些研究來鑒別IL-10引起那些基因的表達。然而，這些研究中沒有單個明確指標可以代表IL-10抗炎癥作用的重要介質(zhì)，似乎一些IL-10引起的基因表達引起作用特異的抑制效應，將在下文討論。

單核細胞類細胞（包括單核細胞，巨噬細胞，樹突狀細胞）在通過TLR等識別病原后會產(chǎn)生幾種炎性介質(zhì)，遇到LPS后引發(fā)信號傳導，通過幾種適合的分子，其中MyD88是zui常見的，這導致了轉(zhuǎn)錄因子NF-κB和一些MAP激酶（p38, ERK, JNK）的激活。已知IL-10是抑制TLR引起炎癥介質(zhì)釋放，因此有一些對比報道是否IL-10能夠干擾TLR引起的信號傳導（參見綜述171）。IL-10引起的基因表達SOCS3zui初被認為是的標志，因為其類似分子SOCS1缺乏（本身不清楚是否會被IL-10誘導）會放大LPS應答，以及通過Myd88非依賴途徑和抑制I型 IFN產(chǎn)生導致死亡。然而，SOCS3缺乏的小鼠表現(xiàn)出IL-10能夠正常的抑制TNF-α產(chǎn)生，一些磷酸化酶，可以使特異的MAP激酶失活(如DUSP1/MKP1)，能夠被IL-10調(diào)節(jié)，也被發(fā)現(xiàn)可以對LPS信號有負性調(diào)節(jié)作用，然而，這些磷酸化酶的基因缺乏模型來證明其對IL-10的抑制能力正式證明依據(jù)缺乏。甚至不支持其對TNF-α調(diào)節(jié)。一些zui近的論文認為IL-10可能通過干擾MyD88或泛素翻譯從而降低MyD88依賴的信號分子(IRAK-1, IRAK-4和TRAF6)，IL-10可以抑制TLR誘導的miR-155來調(diào)節(jié)TLR信號，這種microRNA靶位是磷酸酶SHIP1 mRNA，因此SHIP1水平升高從而影響TLR信號傳導。

Murray認為在小鼠巨噬細胞IL-10的抗炎作用主要取決于TNF-α基因的轉(zhuǎn)錄激活水平，已有幾個機制認為這種轉(zhuǎn)錄可能會抑制炎癥因子，*，IL-10能誘導NF-κB的抑制性同源二聚體p50/p50進行核轉(zhuǎn)位并與DNA結(jié)合從而減少NF-κB依賴的基因表達。然而，Cao等證明同源二聚體p50/p50沒有轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)活性并能特異誘導IL-10的表達。因此同源二聚體p50/p50的抑制作用可能是因為自分泌IL-10的反饋環(huán)，從而通過其它機制降低細胞因子的表達。

通過基因表達譜，幾種因素能抑制NF-κB活性(Bcl-3, IKBNS, Abin3, ETV3, 和SBNO2)，然而，沒有證據(jù)表明缺乏這些因素能夠減輕IL-10的抑制作用，目前只有Bcl-3有一些作用，但有趣的是，Bcl-3和IKBNS可以介導同源二聚體p50/p50的募集，但只診斷一些特異細胞因子的表達，Bcl-3調(diào)節(jié)TNF-α和IL-23p19但對IL-6表達無影響，IKBNS僅僅影響IL-6和IL-12/IL-23p40而不會影響TNF-α轉(zhuǎn)錄。另一方面，IL-10誘導B-ATF基因，其能抑制AP-1活性，但似乎對TNF-α和IL-6表達均沒有影響。

還有一些報告支持IL-10抑制能力通過轉(zhuǎn)錄后原件實現(xiàn)，然而，這可能依賴于IL-10作用的時間，很多細胞因子包括IL-10本身，以及生長因子都包含AU-rich elements (AREs)，這種結(jié)構(gòu)能與ARE結(jié)合蛋白結(jié)合從而調(diào)節(jié)mRNA穩(wěn)定和翻譯。TLR激活的p38 MAPK途徑能通過MK2介導的磷酸化導致TTP活性喪失調(diào)節(jié)TNF-α mRNA降解。一些文章提示IL-10可通過干擾p38 MAPK信號和/或調(diào)節(jié)ARE-結(jié)合蛋白TTP或HuR表達干擾這個信號。

前文講過，IL-10被認為與Th1, Th2和Th17免疫抑制有關(guān)，一些IL-10對T細胞激活的負性調(diào)節(jié)作用是因為其對APC的免疫抑制作用所誘導。IL-10抑制的抗原遞呈作用引起Th1、Th2和Th17應答的下調(diào)，有趣的是，Koppelman等證明，用IL-10刺激單核細胞，成熟的肽結(jié)合的MHCII類分子聚集在細胞內(nèi)側(cè)小囊泡中而不能到達細胞膜，Steimle小組zui近解釋了這個現(xiàn)象，他們發(fā)現(xiàn)，在人單核細胞，IL-10誘導膜相關(guān)RING-CH (MARCH) 1蛋白，其屬于泛素連接酶家族，MARCH1下調(diào)在感染細胞表面表達MHC II類分子，此外，他們發(fā)現(xiàn)，無論在IL-10刺激的單核細胞還是轉(zhuǎn)染MARCH1細胞均出現(xiàn)分子泛素化的形式，zui終，用siRNA敲除MARCH1可以消除上述發(fā)生在單核細胞MHCII類分子不在膜上表達的現(xiàn)象。

除了能誘導Th1細胞分化的抗原遞呈和細胞因子產(chǎn)生明顯減少以外，有趣的是即使產(chǎn)生激活前T細胞過程也被IL-10通過下調(diào)APC 產(chǎn)生IFN-γ，IL-12 和IL-18能力而抑制。除了對T細胞激活的間接影響還有報告提示其直接抑制CD4+ T細胞，通過降低觸發(fā)T細胞受體來實現(xiàn)，這被認為主要因為IL-10對CD28共刺激信號有抑制作用，主要減少CD28絡(luò)氨酸磷酸化從而減少肌酸激酶3激酶p85，然而，我們的實驗證明IL-10即使在CD28陰性的T細胞也能抑制T細胞受體誘導的IFN-γ產(chǎn)生，提示存在獨立于CD28信號。

8、IL-10在免疫介導疾病的作用

有很多觀察描述了IL-10在各種疾病的發(fā)病機理有很重要的作用。并分為兩個亞型：、IL-10表達過多疾病， IL-10表達或相對減少引起疾病，

在IL-10表達過多的疾病，可以看到IL-10引起的免疫抑制作用和一些腫瘤生長，紅斑狼瘡，EBV相關(guān)淋巴瘤，皮膚惡性腫瘤如黑色素瘤屬于這類疾病，此外，升高的IL-10在感染患者會導致疾病基站，比如，一種基因依賴IL – 10增加會導致皮膚利什曼的活動性病變。IL – 10在以下情況中有決定性作用，免疫麻痹形成，創(chuàng)傷后臨時免疫缺陷的發(fā)生，重大手術(shù)，燒傷，休克，以及高風險能夠致命的細菌/真菌感染。巨噬細胞來源的IL-10也與年齡相關(guān)的免疫缺陷有一定關(guān)系。

在IL-10相對或缺乏的疾病，會存在持續(xù)的免疫激活。這會導致慢性炎性腸?。ㄈ缈肆_恩?。?，銀屑病，類風濕關(guān)節(jié)炎，器官移植后疾病。

IL-10的啟動子被發(fā)現(xiàn)其SNP發(fā)生在不同個體比較彌散，和其它細胞因子的啟動子類似，有趣的是，在對LPS反應時轉(zhuǎn)錄因子Sp1可以與其中一種SNP結(jié)合來增強IL-10轉(zhuǎn)錄。然而，需要指出的是SNP和IL-10啟動子之間的關(guān)系以及IL-10分泌量取決于很多因素，比如細胞類型，刺激時間，刺激種類等。無論如何，發(fā)現(xiàn)了各種疾病和IL-10 以及IL-10R1基因之間的特定關(guān)系。事實上，在紅斑狼瘡，并不僅僅有明顯的基因和疾病關(guān)系，還有不同抗體類型和臨床嚴重情況之間的關(guān)系，此外，在EBV感染各個階段，可以發(fā)現(xiàn)某種特定的IL-10啟動子變異，此外，IL-10高產(chǎn)量的基因明顯與黑色素瘤發(fā)生減少相關(guān)，而且，免疫攻擊移植物似乎受到各種細胞因子啟動子區(qū)域多態(tài)性影響，心臟移植后，被認為其啟動子為“TNF-α high/ IL-10 low” 受體會更有可能出現(xiàn)器官排斥。在腎臟移植zui初6個月，其啟動子為“TNF-α high/IL-10 high”會有更常見多排斥階段，而“TNF-α low/IL-10 low”基因型會有保護作用。這些略有出入的情況說明IL - 10啟動子多態(tài)性在某些疾病發(fā)病中的作用還有待進一步調(diào)查。

9、IL-10生物相關(guān)特性

假如細胞激活后才會釋放細胞因子的時間順序沒有問題，那么IL-10生物學影響就更容易理解了，IL-10是炎性介質(zhì)后產(chǎn)生較晚的細胞因子，因此，其特殊的生理意義在于局限和防止過度的免疫應答從而局限附帶損害，同時，其增強免疫系統(tǒng)的清道夫功能在機體與抗原沖突之后是很重要的，它會在抗原持續(xù)存在時誘導外周免疫耐受。

其相關(guān)疾病可見表1。IL-10缺乏小鼠喂養(yǎng)在不良環(huán)境中會出現(xiàn)致命的腸道炎癥，這是因為針對小腸或小腸共生菌抗原過度免疫反應。需要指出的是只有CD4+ T分泌IL-10的小鼠也能觀察到類似表現(xiàn)，這個炎癥能夠被無菌環(huán)境和應用IL-10或Treg細胞治療。此外，巨噬細胞產(chǎn)生的IL-10是Treg細胞介導阻止CD4+CD45RB+ T細胞相關(guān)腸炎的必要條件。事實上，IL-10(−/−Rag1(−/−小鼠，Treg細胞不能保持Foxp3表達和調(diào)節(jié)活性。隨后，IL-10R1-deficient Treg細胞也不能保持Foxp3表達，提示髓系細胞IL-10分泌對Treg旁分泌作用來維系Foxp3表達。

也觀察到IL-10-deficient Tregs輕度損害小腸免疫應答的控制，這指出IL-10在小鼠保持消化道穩(wěn)態(tài)對腸道菌群耐受中有重要的作用，在人類，IL-10似乎有相同作用，因為IL-10R表達缺陷的患者也會出現(xiàn)嚴重的IBD。第二個非常令人印象深刻的表現(xiàn)是全身內(nèi)毒素血癥。予以zui少的LPS劑量，缺乏IL-10表達的小鼠表現(xiàn)為不能控制的TNF-α分泌和高病死率，隨后研究細胞特異性IL-10-和IL-10R1-缺乏模型證明這種保護性IL-10主要由巨噬細胞和或中性粒細胞產(chǎn)生并在這些細胞形成自分泌環(huán)，此外，IL-10的抗炎和免疫抑制作用在很多局部和系統(tǒng)炎癥中以及一些感染中存在。比如，在小鼠Langerhans細胞來源的IL-10對于抑制半抗原特異性CD4 和CD8 T細胞以及良好抑制接觸高敏反應起到必要作用，Th1細胞的IL-10可以阻止感染細胞內(nèi)病原引起的免疫病理改變，比如利什曼原蟲，尤其是慢性皮膚利什曼病以及剛地弓形蟲引起的全身感染，在李斯特菌病小鼠模型，TCR介導的與李斯特菌清除的巨噬細胞反應之后，IL-10, γδ T控制CD8+ T 細胞過度分泌TNF-α來保護動物免受肝臟損傷。此外B細胞分泌的IL-10能夠抑制實驗性自身免疫性腦脊髓炎（EAE）發(fā)病炎癥，降低小鼠脾臟中的巨細胞病毒感染病毒特異性CD8 + T細胞的反應。