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IL-18:从沉寂三十年的老靶点到免疫治疗新前沿
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本文围绕IL-18的分子特征与生物学功能,系统阐述其作为IL-1超家族成员在调节Th1免疫应答、维持肠道稳态及代谢调控中的多重作用,分析其在自身免疫病、心血管疾病和肿瘤中的病理关联。 一、IL-18的分子特征与细胞来源 白细胞介素-18(IL-18),最初被称为干扰素-γ诱导因子(IGIF),于1989年在库普弗细胞(肝脏驻留巨噬细胞)中被首次发现,其基因定位于人类11号染色体(小鼠9号染色体),属于IL-1超家族成员。IL-18以无活性的前体形式(pro-IL-18)合成,需经caspase-1剪切活化后方可释放为成熟的活性分子,这一特征与IL-1β高度相似。 在组织分布上,IL-18的mRNA广泛表达于多种组织。除巨噬细胞外,非造血细胞如肠上皮细胞、角质形成细胞和内皮细胞中也有IL-18的组成型表达。在免疫系统中,IL-18在单核细胞、树突状细胞和B细胞中均可被检测到。这种广泛的表达模式与其在不同组织中的多种生理功能密切相关。 二、IL-18的受体系统与信号转导机制 IL-18通过与细胞表面的IL-18受体复合物结合启动信号转导。该受体复合物属于IL-1受体家族成员,由IL-18Rα链(IL-18R1)和IL-18Rβ链(IL-18R辅助蛋白,IL-1RAcPL)两个亚基组成。IL-18与IL-18Rα链结合后,诱导IL-18Rβ链的募集形成高亲和力三聚体复合物。尽管IL-18Rα链单独可与IL-18结合,但其亲和力较低,IL-18Rβ链的参与是形成高亲和力结合和实现有效细胞信号传导的必要条件。受体复合物的胞内区域包含与Toll样受体(TLR)同源的TIR结构域,可招募MyD88适配蛋白,进而激活IRAK、TRAF6等下游信号分子,最终激活转录因子NF-κB和AP-1,启动下游靶基因的转录。 IL-18信号通路受到IL-18结合蛋白(IL-18BP)的负向调控。IL-18BP作为IL-18的天然可溶性诱饵受体,以高亲和力结合IL-18,竞争性地阻断IL-18与IL-18Rα的结合,从而抑制IL-18信号的过度激活。此外,IL-37(一种IL-1家族抗炎成员)可与IL-18Rα结合,阻止IL-18Rβ的募集,并通过与IL-1R8结合激活STAT3介导的抑制信号,构成IL-18信号的双重调控机制。 三、IL-18的生理功能与多效性调控 IL-18在多种生理过程中发挥重要的调控作用。IL-18最经典的功能是与IL-12协同作用,诱导T细胞和NK细胞产生IFN-γ,是促进Th1型免疫应答的关键共刺激因子。IL-18还参与维持肠道内环境稳态,在肠道屏障功能和黏膜免疫中发挥重要作用。此外,IL-18参与调节能量代谢和维持代谢稳态。 值得注意的是,IL-18的功能具有环境依赖性。在存在IL-12的条件下,IL-18诱导Th1型免疫应答;而在缺乏IL-12的情况下,IL-18可诱导Th2型细胞因子的产生,特别是在嗜碱性粒细胞、肥大细胞和CD4⁺ NKT细胞中。 四、IL-18在多种疾病中的病理关联 IL-18的异常表达与多种人类疾病密切相关。在成人Still病(AOSD)中,患者血清IL-18水平极高,与疾病急性期密切相关,且随炎症活动波动,使其成为该病的重要生物标志物。在银屑病中,角质形成细胞产生的IL-18激活Th1和Th17细胞,驱动皮肤炎症。在特应性皮炎中,IL-18可在IL-12存在下诱导Th1或Th2型免疫应答。在肾脏疾病中,IgA肾病患者的血清IL-18水平显著升高,且与肾脏预后密切相关。在心血管疾病中,IL-18被认为是冠心病的独立危险因素,与动脉粥样硬化的进展相关。 五、结语 IL-18作为IL-1超家族的核心成员,凭借其诱导IFN-γ产生、调节Th1/Th2免疫平衡和维持肠道稳态的多重功能,在宿主防御和免疫调控中发挥着不可替代的作用。其异常表达与AOSD、银屑病、心血管疾病等多种疾病密切相关。随着对IL-18/IL-18BP通路的深入理解和新型治疗策略的不断涌现,这一沉寂多年的老靶点正迎来临床应用的新机遇。人源IL-18重组蛋白作为基础研究和药物开发的重要工具,将持续为IL-18相关疾病的机制探索和治疗策略开发提供关键支撑。 |
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