白细胞介素-6生物学功能及其生物制剂在风湿病领域的应用

王银萍，李　洋

(哈尔滨医科大学附属第二医院风湿免疫科，哈尔滨 150001)

风湿性疾病简称风湿病，是一组肌肉骨骼系统疾病，严重时可累及全身各个系统。至今病因尚不清楚，因此也缺乏特征性的治疗。但越来越多的研究表明，有多种免疫细胞及其分泌的细胞因子构成复杂的网络参与风湿病的发病机制。目前，已经证实白细胞介素(interleukin，IL)-6在类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)、全身型幼年特发性关节炎(systemiconset juvenile idiopathetic arthritis，sJIA)、血管炎、风湿性多肌痛、淀粉样变性及视神经脊髓炎等多种自身免疫性炎性疾病的发生、发展过程中水平明显升高，且发挥核心作用[1]。

白细胞介素-6的生物学活性及其信号传导通路

IL-6是一种糖蛋白，由184个氨基酸残基组成，相对分子量为26000，基因被发现在7号染色体上。最初IL-6被得知作为肝细胞刺激因子，细胞毒性T细胞分化因子，B细胞分化因子，B细胞刺激因子2。其主要功能是刺激B细胞分化为产生抗体的浆细胞，间接通过促进B细胞辅助性CD4+T细胞产生IL-21诱导B细胞抗体生成[2]。除了影响B细胞发育，IL-6还影响T细胞发育，当IL-6被活化后，初始T细胞向效应性T细胞或调节性T细胞发育[3]。在自身免疫性疾病的小鼠模型中Th17细胞的分化通过细胞因子环境调节。体外实验和动物模型证明IL-6在Th17细胞分化中的重要作用[3]。IL-6在不同的靶组织也有广泛的生物学活性，包括骨代谢，急性时相反应，造血，脂类代谢及对下丘脑-垂体-肾上腺轴也起着不同的作用。

IL-6的信号传导通过独特的IL-6受体(IL-6 receptor，IL-6R)系统来调节，IL-6R是一个异二聚体，包含两个已知的功能蛋白，一个是相对分子量为80 000的特异链(IL-6Rα)，另一个是负责信号传导的、相对分子量为130 000的跨膜链(gp130)[4-5]。IL-6首先与α链结合，有利于IL-6Rα与gp130相互作用[5]。通过激活gp130蛋白，JAK家族特殊成员(JAK1、JAK2、TYK2)在细胞质内被激活。IL-6刺激数分钟内细胞内的激酶开始酪氨酸磷酸化作用并募集STAT，形成二聚体移进细胞核，最终导致基因表达。除了激活JAK-STAT通路，IL-6/IL-6R/gp 130复合物也启动MAPK和PI3K通路。并且有研究证实STAT3 siRNA及JAK2抑制剂(WP1066)在缺氧条件下可以降低IL-6，MMP3的分泌[6]。IL-6活化MAPK是多种细胞生存和应激反应的上游，IL-6受体刺激物也募集其他信号传导分子，包括SHP2和SOCS[2]。

白细胞介素-6与风湿病系统症状的相关性

IL-6在风湿病中扮演重要角色，多种系统症状与其相关，如炎症，骨侵蚀，疲劳和心血管风险等。IL-6是肝细胞合成急性时相蛋白的主要刺激物。一些体内和体外研究关注于IL-6和sIL-6R在破骨和骨吸收中的作用。在体外研究中，IL-6间接诱导破骨细胞分化，并似乎通过与破骨细胞的sIL-6R相互作用导致前列腺素E(phenyl glycidyl ether，PGE) 2合成而进一步导致破骨细胞生成增加[7]。IL-6在关节软骨成分也有作用。有研究证明，IL-6在低氧诱导因子(hypoxia inducible factor，HIF)诱导的实验性骨关节炎小鼠的软骨破坏中是一个重要调节剂，通过调节基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)3和MMP13发挥作用[8]。一项临床研究报道了RA母亲高血清IL-6水平与胎儿骨生长损害的关系[9]。贫血是风湿病常见的系统临床表现。由肝细胞产生的肝杀菌肽通过阻止铁运输和巨噬细胞释放铁而调节铁代谢。在IL-6敲除小鼠，肝杀菌肽水平低于基线，铁轻微增加。此外，健康志愿者输注IL-6导致肝杀菌肽分泌增加7.5倍[2]。因此，IL-6—杀菌肽轴在RA患者炎症性贫血中有重要作用。疲劳在风湿病患者是一个重要的常见的报道难题，41%患者会出现疲劳[2]。IL-6影响疲劳和睡眠，给予IL-6处理的志愿者与对照组相比增加疲劳，不爱活动和缺乏集中性，此过程发现与下丘脑-垂体-肾上腺轴功能相关。风湿病患者有增加的心血管疾病的风险，与IL-6水平增加有一定相关性。

白细胞介素-6生物制剂治疗风湿病

目前，以IL-6及其受体为靶点的生物制剂包括：抗IL-6R单克隆抗体——托珠单抗(Tocilizumab)、抗IL-6Rα单克隆抗体——Sarilumab、抗IL-6单克隆抗体——Olokizumab、Sirukumab。托珠单抗是第一个人源化IL-6R单抗，它既可以与mIL-6R也可以与sIL-6R结合[10]，通过阻止受体复合物的形成阻断所有通过IL-6传导的跨膜信号。所谓人源化，是将鼠抗人IL-6R抗体的互补决定区保留并嵌入到人免疫球蛋白的G1区，以达到最大的同源性，减少过敏反应。经过这样人源化后，其半衰期大大延长，经过基础及临床试验研究，以8mg/kg的剂量每4周静脉滴注1次应用于风湿病可产生较好疗效，不良反应相对最小。该药于2008年在日本上市，2009年在欧洲上市，2010年在美国上市。

IL-6生物制剂与RA

RA是一种慢性的与进行性关节破坏，疼痛，疲劳和残疾相关的炎性疾病[11]。已经证实IL-6在RA患者的血清和滑膜中表达上调，血清IL-6和sIL-6R的水平增加与疾病活动性和关节破坏相关。一旦IL-6结合其受体以及gp130同源二聚体出现，信号级联就被触发。同时也有研究证明，在早期RA患者的循环淋巴细胞中，STAT3磷酸化与CD4+T细胞中含有大量IL-6相关，继而pSTAT3又会促进CD4+T细胞活化[12]。已有大量动物及临床试验证实托珠单抗治疗RA的有效性和安全性，以及多项大型研究显示托珠单抗治疗对控制病情抗风湿药(disease modifying antirheumatic drugs，DMARDs)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α拮抗剂反应差的RA患者有效。临床研究显示，在RA发病初期使用托珠单抗可有效防止关节的不可逆损伤及长期残疾[13-14]，托珠单抗单药或联合治疗可使早期类风湿关节炎患者的持续缓解率倍增[15]。而且Sarilumab、Olokizumab、Sirukumab目前处于治疗RA的Ⅱ期临床试验中，并获得与托珠单抗相似的临床疗效[16]。

IL-6生物制剂与成人斯蒂尔病

成人斯蒂尔病是一种多系统性炎症疾病，其病因尚不明确，特征是高热，关节炎和(或)关节痛，躯干和四肢近侧的一过性红色斑丘疹[17]。实验室指标显示，急性时相反应物增高，中性粒细胞显著增高，肝酶水平增高和血清铁蛋白增高。一些研究已经证实由T细胞和巨噬细胞产生的异常的促炎细胞因子，如IL-1、IL-6、IL-18、TNF-α或者干扰素(interferon，IFN)-γ参与发病机制。增加的IL-6和(或)IL-18水平与临床和实验室特征有关，如发热、皮疹、肝酶水平增高、储铁蛋白和C反应蛋白(C reactive protein，CRP)水平增高，还和本病的预后有关。已有相当临床试验证实，托珠单抗治疗成人斯蒂尔病有效[18]，并可获得5年持续疗效[19]。当合并巨噬细胞活化综合征和血栓性血小板减少性紫癜时，托珠单抗治疗也是有效的。重要的是，托珠单抗是唯一一个获准可供2岁及以上sJIA和多关节幼年特发性关节炎患者使用的药物。

IL-6生物制剂与血管炎

大动脉炎是一种大血管的慢性炎症，主要累及主动脉及其主要分支和肺动脉[20]。在大动脉炎的病理生理学中，主要有促炎细胞因子TNF-α和IL-6的增高。1项研究报道了托珠单抗治疗8例哥伦比亚大动脉炎患者的有效性和安全性[21]。2015年的文献报道也推荐，对于传统治疗抵抗的大动脉炎，来氟米特、TNF-α拮抗剂、托珠单抗可作为新的选择[22]。

巨细胞动脉炎是一种中动脉和大动脉的血管炎，常累及一个或多个颈动脉分支，尤其是颞动脉，典型表现呈颞侧头痛、间歇性下颌运动障碍和视力障碍三联征，40%～60%的患者伴有风湿性多肌痛。疾病活动性与血清IL-6水平高度相关[23]。有文献报道，托珠单抗治疗巨细胞动脉炎可快速缓解血管的病理改变[24]，并帮助减少糖皮质激素用量[25]。

冷球蛋白血症性血管炎是一种系统性小血管炎，最常见的类型是混合型冷球蛋白血症，主要与感染丙型肝炎病毒(hepatitis C virus，HCV)相关[26]，而在一些自身免疫性疾病如系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)、原发性干燥综合征和RA中也可表现有混合型冷球蛋白血症。有研究证明，在HCV-混合型冷球蛋白血症患者血清中IL-6水平明显高于对照组和单独感染HCV的患者，并证明IL-6在混合型冷球蛋白血症发病机制中扮演重要角色[27]。也有研究显示，IL-6水平在HCV和非HCV的混合型冷球蛋白血症中均升高[28]。有临床报道，1例难治性冷球蛋白血症性血管炎患者，仅在应用2次托珠单抗后，肌痛、关节痛、紫癜和感觉异常缓解，且在应用10个月期间的随访中未出现严重不良反应。

IL-6生物制剂与系统性硬化症

系统性硬化症是以皮肤和内脏的纤维化为特征的自身免疫性疾病。尽管其病因尚不明确，但已有许多报道提示IL-6参与其发病机制[20]。IL-6可能在局部刺激成纤维释放金属蛋白酶组织抑制剂，从而限制胶原降解。研究发现，活化的B淋巴细胞可通过产生过多的细胞因子(IL-6、转化生长因子-β)直接导致皮肤硬化，或者通过发挥其抗原递呈、共刺激分子调节T细胞活性及产生自身抗体放大免疫应答等促进组织纤维化。2010年日本研究报道，2例难治性系统性硬化症患者中1例患者有肺间质纤维化，另1例因系统性硬化症肾危象发生慢性肾衰竭；应用托珠单抗治疗(8 mg/kg，每个月1次)，共治疗6个月，治疗后2例患者皮肤变柔软，皮肤活组织检查可见真皮层胶原纤维束变薄，肾衰竭患者肌酐清除率升高；治疗期间未出现严重不良反应[28]。

IL-6生物制剂与系统性红斑狼疮

SLE是以T、B细胞活化增加和淋巴细胞亚群异常分布为特征的一种自身免疫性疾病。有研究显示，抑制体内IL-6受体可以降低淋巴细胞活化并恢复T、B细胞的动态平衡[29]。自身抗体产生、补体激活、免疫复合物沉积及白细胞浸润靶器官是SLE的主要免疫致病机制[30]。多种细胞因子已经被证明调节疾病活动度或者器官受累，在这些细胞因子中，IL-6被认为起重要作用。在狼疮小鼠模型中描述了年龄相关的血清IL-6增加和异常IL-6受体表达。外源IL-6增加自身抗体产生并加快肾炎的进展，然而，阻断IL-6或其受体就会抑制抗双链DNA抗体水平的增加、蛋白尿的发展并改善死亡率。2010年美国发表的抗IL-6单抗治疗16例轻至中度活动性SLE的Ⅰ期临床研究结果提示，用该药治疗后患者疾病活动性显著改善，关节炎好转，且循环浆细胞减少，47%的患者抗dsDNA减低[30]。而且，也有报道托珠单抗用于治疗SLE合并难治性溶血性贫血的案例[31]。

IL-6生物制剂与其他疾病

AA淀粉样变性属于继发性淀粉样变，是传染性疾病和肿瘤性疾病的严重慢性炎性并发症[32]。目前重要的分析显示，促炎细胞因子IL-1β、TNF-a和IL-6在血清淀粉样蛋白A(serum amyloid A protein，SAA)的合成中起重要作用[33]。IL-6有两个导致SAA基因活化的信号传导通路，一种是MAPK通路，另一种是Jak-STAT通路。有研究证明抗IL-6R抗体可显著降低SAA的mRNA的协同诱导作用。在日本，已有临床应用托珠单抗治疗AA淀粉样变性的报道，剂量仍为8mg/kg，每个月静脉应用1次，结果显示治疗后SAA水平快速显著降低，临床症状也随着治疗时间的延长得到缓解。虽然样本数较小其应用的有效性和安全性仍需进一步评估，但托珠单抗有可能成为一线的治疗AA淀粉样变性的新药物。

慢性主动脉周围炎是一组特发性纤维炎性疾病的总称，源于腹主动脉的纤维炎症扩展到腹膜后，包绕邻近组织而引起的一系列临床综合征[34]。其包括炎症性腹主动脉瘤、特发性腹膜后纤维化和动脉瘤周围腹膜后纤维化。糖皮质激素可快速缓解其症状，使急性炎症指标降至正常，并减小炎症范围[35]。已经证明，在活动性的慢性主动脉周围炎患者血清中，IL-6水平升高。文献报道，2例慢性主动脉周围炎患者应用托珠单抗治疗获益[36]，由于研究较少且规模较小，因此仍需进一步证实其有效性和安全性。

总　　结

目前，IL-6R相关生物制剂已应用于多种风湿病的治疗，并且取得较大的疗效，但是在某些疾病应用数量有限，因此仍需大量临床证据进一步证明其有效性和安全性。另外，已有研究证明，IL-6在干燥综合征[37]、皮肌炎[38]及川崎病[39]等自身免疫性疾病的发病机制中也占有重要地位，因此，未来IL-6相关生物制剂可否应用于这些疾病需要进一步探索和证实。

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