一、IL-1的“雙面人生”:炎癥的啟動(dòng)器與免疫的調(diào)控者白介素-1(Interleukin-1, IL-1)并非一個(gè)單一的分子,而是一個(gè)龐大的家族,其中最核心的成員是
IL-1α和
IL-1β。這兩種細(xì)胞因子是機(jī)體抵御病原體入侵和組織損傷的“急先鋒”,它們?cè)谘装Y和免疫反應(yīng)中扮演著至關(guān)重要的角色,堪稱免疫系統(tǒng)的“總指揮”之一。
1. 誰(shuí)是IL-1的“生產(chǎn)者”?IL-1主要由
巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞等先天免疫細(xì)胞分泌。當(dāng)這些細(xì)胞感受到來(lái)自細(xì)菌、病毒、或組織損傷釋放的危險(xiǎn)信號(hào)(如病原體相關(guān)分子模式PAMPs或損傷相關(guān)分子模式DAMPs)時(shí),IL-1的合成和釋放就會(huì)被迅速觸發(fā)。
- IL-1α: 主要存在于細(xì)胞內(nèi),與細(xì)胞膜結(jié)合,當(dāng)細(xì)胞受損或壞死時(shí)釋放,作為局部炎癥的警報(bào)信號(hào)。
- IL-1β: 更為人熟知,它以無(wú)活性前體(pro-IL-1β)形式產(chǎn)生,必須經(jīng)過(guò)特殊的炎癥小體( inflammasome)的活化,由Caspase-1酶剪切后才能釋放出具有生物活性的成熟形式,作為系統(tǒng)性炎癥的關(guān)鍵介質(zhì)。
2. IL-1的核心生物學(xué)功能IL-1的生物活性極為廣泛,作用于全身多種組織和器官,它主要通過(guò)結(jié)合細(xì)胞表面的I型IL-1受體(IL-1R1)來(lái)啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。
- 炎癥反應(yīng)的強(qiáng)力啟動(dòng):
- IL-1是最強(qiáng)的內(nèi)源性致熱原之一。它作用于下丘腦的體溫調(diào)節(jié)中樞,引起發(fā)熱(俗稱發(fā)燒),這是機(jī)體對(duì)抗感染的防御機(jī)制。
- 促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)粘附分子,使中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞等免疫細(xì)胞更容易粘附和遷移到炎癥或感染部位,加速炎癥過(guò)程。
- 誘導(dǎo)其他促炎細(xì)胞因子(如IL-6、TNF-α)和炎癥介質(zhì)(如前列腺素E2,PGE2)的產(chǎn)生,形成強(qiáng)大的炎癥級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)。
- 在局部,IL-1可引起疼痛敏感性增加(痛覺(jué)過(guò)敏),這是通過(guò)直接或間接作用于傷害感受神經(jīng)元實(shí)現(xiàn)的。
- ? 免疫系統(tǒng)的全面調(diào)控:
- 促進(jìn)B細(xì)胞的活化、增殖和分化,增強(qiáng)抗體合成。
- 刺激T細(xì)胞的增殖和細(xì)胞毒性T細(xì)胞反應(yīng),連接先天免疫和適應(yīng)性免疫。
- 誘導(dǎo)肝細(xì)胞產(chǎn)生急性期蛋白,這是全身應(yīng)對(duì)感染和炎癥的標(biāo)志。
簡(jiǎn)而言之,IL-1是機(jī)體在遭受攻擊時(shí)拉響的最高級(jí)別警報(bào),它快速動(dòng)員全身資源,通過(guò)炎癥、發(fā)熱和免疫反應(yīng)來(lái)清除病原體和修復(fù)損傷。然而,正是這種強(qiáng)大的力量,一旦失控,也會(huì)成為疾病的“幫兇”。
二、 信號(hào)通路的“幕后推手”:IL-1與NF-κB通路的聯(lián)動(dòng)細(xì)胞因子發(fā)揮作用,離不開(kāi)其背后的復(fù)雜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。IL-1之所以能被稱為“總指揮”,正是因?yàn)樗せ盍艘粭l至關(guān)重要的“中央樞紐”信號(hào)通路:
NF-κB通路。
1. IL-1的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制當(dāng)IL-1α或IL-1β與細(xì)胞表面的I型IL-1受體(IL-1R1)結(jié)合時(shí),并非孤軍奮戰(zhàn)。它需要一個(gè)“幫手”——
IL-1受體輔助蛋白(IL-1RAcP),三者形成異源三聚體復(fù)合物。這個(gè)復(fù)合物的細(xì)胞內(nèi)部分包含一個(gè)共同的結(jié)構(gòu)域:
Toll樣/IL-1R(TIR)結(jié)構(gòu)域。
信號(hào)傳遞由此開(kāi)始:
- 招募關(guān)鍵分子: TIR結(jié)構(gòu)域會(huì)招募一系列信號(hào)分子,其中最重要的是髓樣分化因子-88(MyD88)。
- 激酶活化: MyD88的加入導(dǎo)致下游的IL-1受體相關(guān)激酶(IRAKs,特別是IRAK4)被活化,并進(jìn)一步招募腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子(TRAF6)。
- NF-κB激活: TRAF6是激活IκB激酶復(fù)合物(IKK)的關(guān)鍵。IKK磷酸化抑制蛋白IκB,導(dǎo)致IκB被降解,從而釋放被其束縛在細(xì)胞質(zhì)中的核因子-κB(NF-κB)。
- 核內(nèi)轉(zhuǎn)錄: 自由的NF-κB迅速轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核內(nèi),結(jié)合到特定基因的啟動(dòng)子上,啟動(dòng)一系列促炎基因的轉(zhuǎn)錄,包括IL-6、IL-8、COX-2(環(huán)氧合酶-2)、IL-1α和IL-1β自身的基因等。
2. 炎癥與自身炎癥的“惡性循環(huán)”IL-1通過(guò)NF-κB通路所誘導(dǎo)的下游分子(如IL-6、趨化因子、COX-2等),反過(guò)來(lái)又會(huì)加劇炎癥反應(yīng)。如果IL-1的產(chǎn)生或信號(hào)通路發(fā)生異常,這種原本用于防御的機(jī)制就會(huì)失控,導(dǎo)致
慢性炎癥和
自身炎癥性疾病的發(fā)生。
例如,在自身炎癥綜合征(Autoinflammatory Syndromes)中,如冷沉淀素相關(guān)周期性綜合征(CAPS),患者的IL-1β生成通路存在基因突變,導(dǎo)致IL-1β持續(xù)或過(guò)度活化,引起反復(fù)的炎癥發(fā)作,如發(fā)燒、皮疹、關(guān)節(jié)炎等,嚴(yán)重影響生活質(zhì)量。
三、從“敵人”到“靶點(diǎn)”:IL-1家族的臨床應(yīng)用與治療前景正是由于IL-1在多種疾病中扮演著核心的“促炎”角色,它也成為了藥物研發(fā)領(lǐng)域炙手可熱的
治療靶點(diǎn)。通過(guò)抑制IL-1的活性,可以有效“踩剎車”,控制過(guò)度或異常的炎癥反應(yīng)。
1. 臨床上的IL-1抑制劑(IL-1阻斷劑)目前,針對(duì)IL-1信號(hào)通路的藥物主要通過(guò)阻斷IL-1與受體結(jié)合或清除多余的IL-1分子來(lái)實(shí)現(xiàn)抗炎作用。這些藥物通常被稱為IL-1拮抗劑或阻斷劑。
- 阿那白滯素(Anakinra): 一種重組的IL-1受體拮抗劑(IL-1Ra)。IL-1Ra是人體內(nèi)天然存在的IL-1抑制劑,它可以結(jié)合到IL-1R1上,但不會(huì)激活下游信號(hào)。阿那白滯素模仿這種天然機(jī)制,競(jìng)爭(zhēng)性地阻斷IL-1α和IL-1β的作用。它已獲批用于治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、幼年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎和CAPS等。
- 卡納單抗(Canakinumab): 一種人源化的全長(zhǎng)單克隆抗體,特異性靶向并結(jié)合IL-1β。它能有效中和循環(huán)中的IL-1β,阻止其與受體結(jié)合。主要用于治療CAPS、Still病、以及一些特殊的心血管炎癥適應(yīng)癥。
- 利洛西普(Rilonacept): 一種由IL-1受體的細(xì)胞外域組成的融合蛋白,作為一個(gè)“誘餌受體”(Decoy Receptor),像海綿一樣吸附IL-1α和IL-1β,阻止它們到達(dá)真正的細(xì)胞受體。主要用于治療CAPS。
2. IL-1在多種疾病中的治療潛力IL-1阻斷劑的應(yīng)用范圍正不斷擴(kuò)大,體現(xiàn)了IL-1在廣泛疾病中的病理生理作用:
- 風(fēng)濕免疫性疾?。?/strong> 是IL-1抑制劑的經(jīng)典應(yīng)用領(lǐng)域,除了類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和自身炎癥綜合征,還包括痛風(fēng)發(fā)作等。
- 心血管疾病: 研究表明,慢性炎癥,尤其是IL-1β介導(dǎo)的炎癥,是動(dòng)脈粥樣硬化等心血管疾病的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。針對(duì)IL-1β的治療被證明可以降低心血管事件的風(fēng)險(xiǎn)。
- 神經(jīng)系統(tǒng)疾病: IL-1β參與神經(jīng)炎癥過(guò)程,與阿爾茨海默病、帕金森病、多發(fā)性硬化癥、以及慢性疼痛等神經(jīng)退行性疾病和疼痛的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。阻斷IL-1被認(rèn)為是潛在的治療策略之一。
- 腫瘤: 慢性炎癥與癌癥發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),IL-1通過(guò)促炎和促血管生成等作用,可能加速腫瘤的侵襲。靶向IL-1有望成為抗腫瘤炎癥治療的新方向。
- 感染性疾?。?/strong> 在某些過(guò)度炎癥反應(yīng)的嚴(yán)重感染,如重癥COVID-19中,IL-1阻斷劑被嘗試用于控制“細(xì)胞因子風(fēng)暴”,以減輕肺部炎癥損傷。
總結(jié)而言,白介素-1(IL-1)是炎癥和免疫反應(yīng)的“雙刃劍”:適度的IL-1是機(jī)體防御的號(hào)角;而過(guò)度的IL-1則是疾病的推手。隨著對(duì)IL-1信號(hào)通路理解的不斷深入,靶向IL-1的精確治療已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)抗慢性炎癥和自身免疫性疾病的有力武器,正不斷為患者帶來(lái)新的希望。