第十章　白细胞介素-10

免疫系统行之有效，有条不紊地运行有赖于以下几个条件：①炎症是可调控的，可有效清除病原体，但是不过强，损害宿主；②免疫系统限制对非有害的外源物如肠道共生菌的反应；③免疫系统防止对自身成分的免疫反应。按上述标准，当存在灾难性免疫反应时存在免疫调节机制防止其发生，其中之一是产生抗炎因子白细胞介素-10（interleukin-10，IL-10）。1989年，Fiorentino首先发现IL-10。经过20年的研究，IL-10被认为是最重要的抗炎细胞因子，在感染、变应性疾病、自身免疫病中限制免疫反应，避免机体损伤。随后发现IL-10大家族，包括IL-19、IL-20、IL-22、IL-24、IL-26、IL-28A、IL-28B、IL-29（图10-1）。这些细胞因子在免疫防御、组织重塑和伤口愈合中起重要作用。但是，IL-10是目前为止IL-10家族中唯一有直接免疫抑制作用的细胞因子。

1989年Fiorentino等首先发现Ⅱ型辅助T淋巴细胞（helper T lymphocyteⅡ，Th2）产生IL-10，又称细胞因子合成抑制因子（cytokine synthesis inhibitory factor，CSIF）。随后研究表明，几乎所有激活的免疫细胞均能产生IL-10。IL-10属于2型细胞因子，此型还包括IL-19、IL-20、IL-22、IL-24、IL-26和IFN以及干扰素样分子。IL-10基因位于染色体1q31-32，由4个内含子和5个外显子组成，全长4.7kb。IL-19、IL-20、IL-24基因也位于染色体1q31-32；而IL-22、IL-26位于染色体12q15，靠近染色体12q14上IFN-γ基因。IL-10的分子量为35~40kD，通常为二聚体，每个亚单位含有178个氨基酸残基。

人和鼠IL-10基因启动子区附近-90bp（鼠-98bp）有TATA盒结构，-237bp有CCAAT盒（鼠为CCAGT）结构。转录因子Sp（specificity protein）、IRF（interferon regulatory factor）、AP（activator protein）、CREB（cAMP response element binding protein）、C/EBP（CCAAT/enhancer binding protein）、c-MAF（c-musculoaponeurotic fibrosarcoma factor）和NF-κB均调节IL-10的表达。Sp活化转录因子与-183 bp Sp1或Sp3元件结合，对IL-10表达很重要。

IL-10基因存在很多变异，其中位于上游1.2kb和4kb的微卫星IL-10G和IL-10R重复序列和-1082G/A、-819C/T、-592C/A的三个SNPs研究较多，研究发现IL-10基因-1082A、-819T、-592A单倍型与哮喘、银屑病相关；IL-10基因-1082G等位基因与哮喘、系统性红斑狼疮、克罗恩病、非小细胞肺癌、弥漫大B细胞淋巴瘤、宫颈癌、口腔癌相关；IL-10基因-1082A等位基因与类风湿关节炎、哮喘、结核相关；IL-10基因-1082GG基因型与克罗恩病、结核、类风湿关节炎相关；IL-10基因-592AA基因型与类风湿关节炎、哮喘、前列腺癌、结肠癌相关，且降低类风湿关节炎、结肠癌患者血清IL-10表达；IL-10基因-819C等位基因与系统性红斑狼疮、炎性肠病、哮喘、非小细胞肺癌相关。

人IL-10以同源二聚体的方式存在，分子量37kD，每个单体含有160个氨基酸残基，18.5kD。人与鼠IL-10同源性达到80%。EB病毒BCRF1（也叫ebvIL-10）有145个氨基酸残基，与人IL-10结构高度同源。

IL-10主要由Th2细胞和单核巨噬细胞产生。天然免疫系统中巨噬细胞、树突状细胞感受病原体刺激产生IL-10。浆系树突状细胞主要有抗病毒作用，不产生IL-10。肥大细胞、嗜酸性粒细胞、γδT细胞、NK细胞和中性粒细胞也产生并分泌IL-10。获得性免疫细胞包括Th1、Th2、Th17细胞均能产生IL-10。近年来，诱导性调节性T细胞（induced regulatory T cell，iTreg）也主要通过分泌IL-10来发挥负向免疫调节作用。CD8 ⁺T细胞也产生IL-10；B细胞不仅产生抗体，也分泌IL-10，在感染和自身免疫性疾病中起重要作用。因此，几乎所有天然免疫和获得性免疫细胞均产生并分泌IL-10。此外，肝细胞及多种肿瘤细胞也能分泌IL-10。

免疫细胞必须受到刺激后才能产生IL-10，不同细胞如何产生IL-10以及产生多少IL-10必须精确调控。体内IL-10的分泌受诸多细胞因子的影响，且自身也具有负反馈调节作用，也就是说，IL-10主要来源于激活的免疫细胞。

巨噬细胞、树突状细胞的激活高度依赖模式识别受体，模式识别受体识别病原微生物及其胞内组分的保守基序，如LPS结合TLR4；革兰氏阳性菌细胞壁的脂蛋白识别TLR2；细菌DNA的特殊基序结合TLR9等活化TLR信号通路，促进巨噬细胞和树突状细胞产生IL-10。虽然巨噬细胞和树突状细胞均有模式识别受体，但是巨噬细胞产生的IL-10比树突状细胞多。此外，PD-1可刺激单核细胞产生IL-10。

通过激活TLRs产生IL-10的信号转导途径，主要包括以下几个方面：①丝裂原活化蛋白激酶途径（MAPK），正调节IL-10的产生，特别是ERK和p38蛋白激酶，ERK和p38对鼠巨噬细胞和DC细胞产生IL-10很重要，鼠ERK被上游TPL-2（tumor progression locus-2）活化；p38正向调节人巨噬细胞和树突状细胞IL-10的产生。②TLRs也可活化PI3K/AKT途径产生IL-10，首先活化mTOR，其次抑制GSK3β，GSK3β抑制IL-10的产生。③NF-κB促进促炎性细胞因子产生，同时对IL-10产生也很重要。

非TLRs家族的模式识别受体如Dectin-1识别真菌的β葡聚糖，也能诱导IL-10的产生。树突状细胞Dectin-1的下游信号分子是脾酪氨酸激酶（spleen tyrosine kinase，Syk）和ERK，调节IL-10的产生，而巨噬细胞主要是ERK调节IL-10的产生。IL-27作用于骨髓源巨噬细胞，通过STAT3和STAT1结合IL-10启动子，促进IL-10的表达。信号通路传递胞外信号到细胞核，细胞核转录相应细胞因子需要不同转录因子作用，TLRs活化转录因子包括c-FOS、c-Maf、STAT3、ATF1、CREB、Sp1和Sp3。同时，IL-10基因座染色体结构也调节IL-10的表达，如巨噬细胞ERK活化诱导染色体重塑，暴露IL-10启动子区供转录因子结合。

IL-10的产生还依赖转录后调节，通过影响IL-10 mRNA的稳定性来调节IL-10的翻译。miR-106a及TTP蛋白结合IL-10 mRNA，促进IL-10 mRNA降解。通过p38抑制TTP，可促进IL-10的产生。

除了微生物调节TLRs，其他细胞因子也能调节IL-10的产生。巨噬细胞用TLR的配体和其他细胞如Th1细胞源IFN-γ同时刺激，IL-10产生减少。

在特定条件下，初始T细胞活化不同分子通路，产生不同Th细胞亚群（如Th1，Th2和Th17），每种Th细胞产生不同细胞因子谱，具有不同效应功能。

Th1辅助细胞主要作用为对抗细胞内细菌及原虫的免疫反应，其主要为白细胞介素12（IL-12）所驱动诱发，其主要的执行的细胞因子是IFN-γ。IL-12与强TCR活化通过STAT4活化Th1的主要转录因子T-bet，促进IFN-γ和IL-10表达；在T细胞，IL-27通过活化STAT1和STAT3促进IL-10表达，IL-6则主要活化STAT3促进IL-10表达。

Th2辅助细胞主要作用为对抗细胞外多细胞寄生虫的免疫反应，其主要为IL-4所驱动诱发，其主要的执行的细胞因子及细胞分别是IL-4、IL-5和IL-13及肥大细胞（mast cell）、嗜酸性粒细胞（eosinophil）、嗜碱性粒细胞（basophil）、产生IgE的B细胞和分泌IL-4/IL-5的CD4 ⁺T细胞等，其主要的转录因子为STAT6和GATA。IL-4与TCR活化通过STAT6活化Th2的主要转录因子GATA3，促进IL-4、IL-5、IL-13和IL-10的表达。

Th17是一种新发现的能够分泌IL-17的T细胞亚群，在自身免疫性疾病和机体防御反应中具有重要的意义。转化生长因子-β（transforming growth factor β，TGF-β）、IL-6、IL-23和IL-21在Th17细胞的分化形成过程中起促进作用，而IFN-γ、IL-4、细胞因子信号传送阻抑蛋白3（suppressor of cytokine signaling 3，SOCS3）和IL-2则抑制它的分化。Th17的主要转录因子RORγt，促进IL-17A、IL-17F、IL-22和IL-10表达。

虽然最初发现Th2细胞表达IL-10，后来发现所有Th细胞均表达IL-10。Th9细胞除了产生IL-9外，也产生IL-10。因此Th细胞表达IL-10是控制T效应细胞过度反应的重要机制，在Th1和Th17介导的炎性反应、Th2介导的超敏反应有着重要的作用。

c-MAF和ERK对T调节细胞表达IL-10很重要。另外，研究证明脂肪酸刺激大鼠肝细胞后，PGC-1α、c-MAF和NF-κBp50被招募到大鼠肝细胞IL-10启动子区，促进IL-10表达。

IL-10受体为由IL-10R1亚单位和起辅助作用的IL-10R2亚单位组成的复合物。IL-10R1定位于染色体11q23.3，其基因编码一个含有578个氨基酸，分子量为90~110kD的糖基化蛋白质，IL-10R1属于Ⅱ型细胞因子受体家族。IL-10R1主要在造血组织中表达，通常其表达水平比较低，每个细胞约表达100~800个分子，且在非造血组织中也可被诱导表达，其中单核巨噬细胞表达IL-10R1的水平最高。IL-10R2定位于人21号染色体，由325个氨基酸组成。IL-10R2也属于Ⅱ型细胞因子受体家族，在大多数细胞和组织中广泛表达，且表达水平较高。IL-10R1复合体的亲和力远远大于与IL-10R1的亲和力，而IL-10R2不能单独与IL-10结合。IL-10R1是与IL-10结合的部分，IL-10首先与IL-10R1结合，为受体复合物提供JAK1结合位点；IL-10R2通过激活酪氨酸激酶2（tyrosine kinase 2，TyK2）发挥作用。研究发现，IL-10R2基因缺失的细胞对IL-10的刺激无反应。同时，最近研究证实IL-10R2还参与IL-26、IL-28和IL-29的信号转导途径。因此，IL-10R1为受体复合物的特异性部分，IL-10R2为受体复合物的非特异性部分。

IL-10主要是通过JAK-STAT通路发挥其生物学功能，信号转导机制如下：IL-10R1先与IL-10结合，两者的相互结合引起IL-10结构的改变，暴露了与IL-10R2结合的位点。两种受体成分的相互靠近使得细胞内的JAK1与TyK2相互激活，与JAK1相关的IL-10R1胞浆部分的两个酪氨酸残基Y446与Y496被JAK1磷酸化，激活的两个酪氨酸残基即成为信号转导与转录因子STAT3的暂时锚定位点。转录因子STAT3通过其SH2区域与这些部位相结合之后被激活。此外STAT1和STAT5也可被激活。激活的转录因子一旦被激活则离开受体，形成同源或异源二聚体，转入细胞核内结合到启动子相关的STAT结合元件上，选择性地抑制或启动基因的转录，其中SOCS3（suppressor of cytokine signaling 3）是IL-10诱导表达的基因之一，它属于结合Janus激酶的一个蛋白家族。SOCS3还可反馈性抑制IL-10引起的JAK-STAT通路活化。

IL-10不仅通过JAK-STAT信号通路进行转导，也存在其他通路参与IL-10介导的免疫反应。IL-10可以通过抑制NF-κB对DNA的结合活性，也可抑制IκB激酶的活性来抑制NF-κB的激活。同时，IL-10可以活化AP-1和NF-κB转录因子，从而促进CD8 ⁺T细胞的生长与分化。IL-10还可以诱导生发中心B细胞内Bcl-2的表达；IL-10可激活p85PI3K和p70s6激酶。因此，IL-10可以通过不同的途径来实现其免疫调节功能。

IL-10是多功能细胞因子，在免疫调节和炎症反应中起重要作用。IL-10的生物学活性均通过IL-10与靶细胞膜上受体特异性结合而实现的。最近的研究结果表明，几乎所有的单核巨噬细胞都是IL-10抑制性作用的靶细胞。

IL-10主要由Th2细胞和单核巨噬细胞产生，抑制Th1样和单核促炎性细胞因子的产生，起免疫抑制作用，具体的作用机制主要表现为两个方面：一是抑制T细胞的增殖和细胞因子的分泌，抑制细胞免疫；另一方面促进Th0细胞向Th2细胞的转化，诱导B淋巴细胞增殖分化，介导体液免疫。除此之外，IL-10还存在不同的生物学功能，如：①IL-10可以抑制T细胞、单核细胞和中性粒细胞的趋化作用，降低炎性反应的程度；②IL-10抑制巨噬细胞的黏附；③IL-10可抑制活化的中性粒细胞和嗜酸性粒细胞产生促炎因子和趋化性细胞因子；④IL-10抑制单核细胞表面主要组织相溶性复合体Ⅱ（major histocompatibility complexⅡ，MHCⅡ）类分子、细胞间黏附分子、CD80、CD86的表达，促进抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用；⑤IL-10可降低单核细胞的抗原呈递能力，阻断抗原特异性单核巨噬细胞因子的产生；⑥IL-10可阻抑髓样来源的传统树突状细胞的分化，诱导浆细胞样树突状细胞的凋亡，也可通过调节细胞表面趋化因子受体的表达来影响树突状细胞的迁移；⑦IL-10还能抑制NK细胞活性，干扰NK细胞和巨噬细胞产生细胞因子。

IL-10抑制CD4 ⁺T细胞的增殖和细胞因子合成，包括抑制Th1细胞亚群合成的TNF-α、IL-2、IL-4、IL-12和IFN-γ等。IL-10作用于肥大细胞，抑制其分化及TNF-α、GM-CSF和一氧化氮（NO）的合成，降低由IgE介导的变态反应的强度。

IL-10抑制单核-巨噬细胞释放炎性介质如IL-1、IL-6、IL-12、IL-18、TNF和G-CSF等，增强抗炎因子的释放如IL-1R拮抗剂和可溶性TNF-α受体。IL-10还能抑制中性粒细胞促炎介质如TNF-α和IL-1β的释放，抑制由LPS引起炎性介质的释放如TNF-α、GM-CSF和CXCL8，拮抗LPS对中性粒细胞和嗜酸性粒细胞活性的促进作用。

肿瘤的发生与机体免疫系统的异常密切相关，IL-10在其中可能发挥了重要作用。一些临床前动物实验结果表明，IL-10抑制机体对肿瘤细胞的免疫应答，促进肿瘤细胞的免疫逃逸。IL-10基因敲除小鼠较正常小鼠，具有更强的抗膀胱癌的能力，生存率也更高，说明内源性IL-10可能抑制了体内的免疫监视。

除肿瘤细胞可以分泌大量IL-10之外，肿瘤浸润性巨噬细胞以及相关的中性粒细胞同样产生大量IL-10，均参与抑制机体抗肿瘤免疫反应。另外，IL-10还可通过下调抗原提呈相关转运蛋白（TAP）的表达，间接发挥抑制作用，一旦TAP的表达降低，MHC抗原肽复合物在肿瘤细胞表面表达随之降低，从而抑制CTL介导的细胞杀伤作用。肿瘤细胞过表达具有免疫抑制作用的环氧化酶2（COX-2）分子也是肿瘤细胞免疫逃逸的重要原因，其与IL-10的表达上调有关。

虽然传统观点认为，IL-10通过负向免疫调节促进肿瘤生长，但越来越多的肿瘤研究发现许多与IL-10经典抑制功能不相符的现象，例如，Gérard等发现向小鼠黑色素瘤细胞中转染IL-10基因，会使肿瘤细胞的免疫原性增强而致癌性降低，同时产生强烈的免疫记忆效应。在实验性和自发性肿瘤中均发现，IL-10可以抑制肿瘤的转移，这种作用可能由NK细胞介导。由于IL-10可下调肿瘤细胞表面MHC类分子的表达，NK细胞的抑制信号被消除，从而激活NK细胞，介导杀伤肿瘤细胞。最新的研究表明，内源IL-10可以破坏髓系来源抑制细胞和调节性T细胞的生长与功能，通过增强机体的免疫功能而抑制肿瘤细胞的生长、增殖和转移。用PEG化重组IL-10诱导抗肿瘤的IFN-γ ⁺CD8 ⁺T细胞，通过颗粒酶杀伤肿瘤细胞。

抑制某些具有免疫抑制功能分子的表达，同样是IL-10发挥免疫刺激作用的重要途径。巨噬细胞或肿瘤细胞分泌的活性分子（一氧化氮和前列腺素），会抑制NK细胞的活性，损害天然和适应性免疫应答，有利于肿瘤细胞发生免疫逃逸。IL-10可通过抑制活性氧分子、NO和前列腺素的表达来介导免疫刺激作用。