I型干扰素与系统性红斑狼疮

Type I Interferons and Systemic Lupus Erythematosus

摘要: 系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus, SLE)是一种慢性全身性异质性自身免疫性疾病，其特点是由于免疫系统的失调(包括先天免疫和适应性免疫)、细胞因子上调、补体激活、致病性自身抗体的产生和免疫复合物的沉积，最终导致机体的单个或多个器官先后或同时受损。SLE发病机制错综复杂，临床表现、病程进展及严重程度多样化，这给诊断和治疗均带来一定的挑战。目前干扰素作为SLE发病机制的关键细胞因子已普遍达成共识，干扰素的过量产生不仅发生在已确诊的SLE患者中，还出现在无症状的临床前自身免疫阶段，以此引发了人们对干扰素在SLE信号传导通路及临床应用的极大兴趣和深入研究。所以，明确干扰素的产生、功能及异常免疫调节对SLE的诊治具有深远的意义。在本文中，我们将对有关I型干扰素(IFN-I)在SLE中的产生来源、基因表达、作用机制、临床影响、检测方法及治疗应用展开综述，目的是阐明SLE中I型干扰素的发病机制及治疗进展，希望未来靶向I型干扰素制剂能够为SLE患者带来更行之有效的治疗。

Abstract: Systemic lupus erythematosus (SLE) is a chronic, heterogeneous autoimmune disease characterized by dysregulation of the immune system (including innate and adaptive immunity), cytokine upregulation, complement activation, production of pathogenic autoantibodies, and deposition of immune complexes. Eventually, one or more organs of the body are damaged successively or simultaneously. The pathogenesis of SLE is complex, and the clinical manifestations, course progression and severity of SLE are diverse, which brings certain challenges to diagnosis and treatment. At present, interferon has been widely recognized as a key cytokine in the pathogenesis of SLE. The excessive production of interferon not only occurs in diagnosed SLE patients, but also appears in the asymptomatic preclinical autoimmune stage, which has triggered great interest and in-depth research on the signal pathway and clinical application of interferon in SLE. Therefore, understanding the production, function and abnormal immune regulation of interferon has far-reaching significance for the diagnosis and treatment of SLE. In this paper, we will review the generation source, gene expression, mechanism of action, clinical impact, detection methods and therapeutic application of type I interferon (IFN-I) in SLE, with the purpose of clarifying the pathogenesis and treatment progress of type I interferon in SLE, hoping that targeted type I interferon preparations can bring more effective treatment for SLE patients in the future.

1. 前言

系统性红斑狼疮(SLE)是一种慢性自身免疫性弥漫性结缔组织病，累及皮肤黏膜、肾脏、关节、肌肉、神经、血液等全身多种器官组织。其临床表现复杂多样且异质性高，实验室检查受限，缺乏有效的治疗方案。目前普遍认为I型干扰素作为SLE发病机制的中心环节，参与了疾病的发生与发展。因此，明确I型干扰素是如何参与SLE的信号传导通路以及靶向I型干扰素治疗药物的开发成为当下的研究热点之一。

2. 系统性红斑狼疮(SLE)

系统性红斑狼疮(SLE)是以自身免疫性炎症为典型特征的慢性全身性多系统疾病。好发于育龄期女性，女性发病年龄多为15~40岁，女:男约为7~9:1。SLE在发病机制上目前尚未完全阐明，涉及遗传、免疫和环境因素的复杂相互作用，包括自身免疫耐受性破坏、干扰素系统的激活、先天免疫失调、B细胞和T细胞介导的适应性免疫反应异常以及全身炎症反应[1]。临床表现具有高度异质性，不同患者受累器官组合不同，损害程度轻重不一，同一患者的症状和体征也会随时间而变化[2]。常见的临床表现有发热、面颊部蝶形红斑、关节肿痛、脱发、口腔溃疡、狼疮肾炎和溶血性贫血等。在自然病程上表现为长期反复活动与缓解交替、慢性不可逆性进展。目前治疗方案通常是以羟氯喹为基础背景，依赖激素、多种免疫抑制剂及生物制剂抗免疫抑制治疗，以期达到病情缓解或至少降低疾病活动度和预防复发，不能根治[3]。令人沮丧的是，临床医生和患者对治疗的反应可能是变化不定的，难以统一治疗标准和预测治疗终点(SLE疾病活动性指标) [2]。

3. 干扰素

干扰素(IFN)作为防御病毒感染的基本组成部分，最初是以“干扰”病毒复制的功能而命名[4]。它是机体多种免疫细胞在病毒感染、应激、免疫、环境等多种因素共同刺激下产生的一组结构相近、功能类似的小分子可溶性糖蛋白，具有抗病毒、调节免疫、抗炎、抗肿瘤等多种生理功能，是人体重要的细胞因子[5]。在SLE患者中，干扰素系统的过度激活引起了先天免疫和适应性免疫系统的失调、致病性自身抗体的大量产生以及免疫复合物沉积于多种器官组织，最终导致机体全身多系统不同程度的损害。

3.1. 干扰素分型

目前已知在人类中的干扰素(IFN)分为三种类型：I型干扰素(IFN-I)，是最大的家族，包括IFN-α、IFN-β、IFN-ε、IFN-ω、IFN-κ等13种亚型，几乎在所有细胞类型中表达；II型干扰素(IFN-II)，IFN-γ是唯一的成员；III型干扰素(IFN-III)，包括IFN-λ1(白介素-29 )、IFN-λ2 (IL28A)、IFN-λ3 (IL28B)和IFN-λ4 (并非在所有人类中表达) [6]。IFN属于II类细胞因子家族(还包括白细胞介素(IL)-10、IL-19、IL-20、IL-22、IL-24和IL-26)，具有由6个α-螺旋组成的保守结构[1]。多种干扰素在体内具有多效性、重叠性、拮抗性、协同性等多种生理特性，形成了十分复杂的细胞因子调节网络，共同参与SLE的发生与发展。

3.2. I型干扰素的产生机制

3.2.1. SLE临床前自身免疫阶段

自身免疫性结缔组织病，包括系统性红斑狼疮，是由无症状的临床前自身免疫逐渐进展而来[7]。在自身免疫的临床前阶段，I型干扰素和自身免疫抗体的水平就已升高，且发现靶器官中的非造血细胞是I型干扰素的直接来源，如关节中的滑膜基质细胞、皮肤中的角质形成细胞、肾脏中的肾小管细胞、脑中的胶质细胞，其中皮肤的角化细胞可以产生高水平的IFN-κ [8]。关于I型干扰素活性与无症状自身抗体之间确定存在一定的相关性，但尚不清楚二者是否各自独立产生、是否遵循固定的先后出场顺序[9]。针对SLE非造血组织产生干扰素的进一步研究有助于识别SLE的起始发病过程[7]，同时也为早期诊断和预防SLE带来了希望。

3.2.2. SLE临床阶段

人体存在多种触发干扰素产生的因素，包括病原微生物的入侵、免疫复合物的形成、中性粒细胞胞外陷阱(NETs)的出现、遗传风险的多样性等。

在感染方面，病原体表面存在一类其所特有的较为保守的分子结构，称为相关分子模式PAMP (pathogen-associated molecular patterns)，如甘露糖、肽聚糖、脂多糖等，这些分子可由宿主天然免疫细胞的模式识别受体(PRRs)特异性识别，进而产生一系列的免疫反应。模式识别受体(PRRs)包括Toll样受体(TLRs)、维甲酸诱导基因1 (rig-1)样受体(RLRs)和核苷酸寡聚结构域样受体(NLRs) [4]，其中Toll样受体(TLRs)是主要的PRRs，且TLR7和TLR9的激活是触发I型IFN产生的核心环节[10]。该过程既是免疫应答的启动环节，也是病原微生物的致病基础。目前还不确定导致SLE的具体细菌或病毒类型。有研究发现，肠道菌群可能通过破坏SLE患者的肠道屏障来诱导干扰素的生成[4]。

目前，不同的触发因素是否与SLE的主要临床表现、严重程度、进展速度及预后有一定的相关性还未可知，与干扰素产生相关的基因突变相较于感染导致的SLE其临床表现更为严重、进展速度更快、预后更差还需要进一步的研究证明。

3.3. I型干扰素的基因表达

多项研究表明IFN刺激基因的去甲基化与基因转录有关[11]。I型IFN可以介导多种组蛋白修饰，以此作为反映IFN诱导的免疫系统细胞的启动或训练的指标。目前在实际应用中已通过染色质测序来确定与基因调控区相关的组蛋白修饰的基因组位置[11]。

表观基因组是指细胞内DNA序列外的所有化学修饰，这些修饰可以影响基因的表达，但不改变DNA序列本身。表观基因组包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA等。这些修饰可以通过调节特异性基因的表达来影响细胞的功能和对环境刺激的反应。IFN诱导的这种数天至数周的表观基因组变化可以形成转录记忆并促进ISG的持续表达[5]。I型IFN诱导的表观遗传修饰可以为SLE的早期诊断和治疗提供新的思路和方法。

4. SLE相关临床表现

4.1. 全身症状

发热、乏力在SLE患者中普遍存在，I型IFN水平越高，发热及乏力症状越明显。目前就IFN-α如何引起发热的机制尚不清楚，可能与IFN-α透过血脑屏障影响体温调节中枢有关。

4.2. 皮肤

皮肤损害是SLE最常见的症状，高达93%的患者均有皮肤受损表现[12]。I型IFN通常由SLE患者病变皮肤的表皮层和真皮层的PDc分泌表达。IFN-α通过激活角质形成细胞和固有免疫细胞启动I型或Ⅲ型免疫反应。I型免疫应答是由I型免疫细胞激活介导的细胞毒性反应，Ⅲ型免疫应答则是来自Ⅲ型免疫细胞介导的上皮完整性和器官组织修复。IFN-α过表达会导致自身抗原暴露、自身抗体产生、细胞因子释放、炎症细胞浸润及上皮屏障破坏，最终导致皮肤损伤。常见的SLE皮肤受损表现有双侧颊黏膜蝶形红斑、盘状红斑、非瘢痕性脱发、鼻黏膜及口腔溃疡、雷诺现象等。目前研究发现，IFN应答基因与皮肤红斑狼疮的发病机制有关[12]，至于IFN-α与角质形成细胞及pDCs之间具体的相互作用过程还需要进一步的探索明确[4]。

4.3. 肾脏

狼疮肾炎(Lupus nephrotis, LN)是SLE患者常见的临床表现之一，因免疫复合物沉积于肾小球而导致肾实质损伤、肾功能下降，最终可发展为肾衰竭。据有关SLE小鼠模型和体外研究发现，肾小管上皮细胞是肾脏内IFN-α的主要来源，其产生的高水平I型IFN反过来又促进肾小球炎症及产生蛋白尿，抑制肾祖细胞分化为足细胞，最终导致肾小球纤维化、瘢痕形成以及肾功能损害[6] [13]。近年来有研究进一步证实，增生性III/IV级狼疮肾炎患者肾组织及血液中IFN-α的转录水平均较正常人升高，反过来，IFN-α信号升高的患者患有增生性III/IV级狼疮肾炎的可能性更大[14]。SLE患者肾活检显示，狼疮肾炎活动期肾小球中IFN诱导基因过表达以及pDCs积聚增加[15]。有趣的是，肾组织中pDCs与IFN GSs并未同时存在，而IFN GSs在整个肾小球区域高表达，这表明其他组织也可产生IFN，如次级淋巴器官，再通过外周血转移到肾脏。值得注意的是，外周血中IFN GS的高表达与LN严重程度及蛋白尿呈正相关，其表达水平有助于区分LN处于活动或非活动状态[12]。

4.4. 肌肉骨骼

肌肉骨骼症状也是SLE患者常见的临床表现，包括关节炎(多关节肿痛)、关节脱位、腱鞘炎、肌痛和肌无力等非特异性症状。滑膜炎作为SLE的病理特征，有关研究发现，与骨关节炎和类风湿关节炎不同的是，SLE患者的滑膜组织中参与细胞外基质稳态的基因表达下调、IFN诱导基因上调和I型IFN的表达增加[6] [12]。

4.5. 血管

有研究指出，先天免疫和适应性免疫反应失调共同导致SLE患者的血管损伤，特别是I型IFN的过表达在SLE的血管损伤中起着关键作用[16]。I型IFN可直接损伤血管内皮细胞，促进炎细胞浸润，进而导致血管炎、血管内皮功能障碍以及动脉粥样硬化的发生和发展[16]。现如今，动脉粥样硬化依然是SLE患者的主要死因[8]。

4.6. 中枢神经系统

神经精神狼疮(NPSLE)是狼疮研究的前沿课题，临床表现和病理生理机制复杂多样[3]。SLE患者的中枢神经系统病变包括狼疮性头痛、脑血管病变、脊髓病、精神病及运动障碍等，其中精神病可能与I型IFN活性有关，如SLE患者出现焦虑、抑郁、认知障碍、社交缺陷、癫痫发作等症状，这些表现往往表明SLE患者器官累积损害严重且预后不佳。血脑屏障的破坏导致I型IFN等细胞因子扩散到脑脊液中，这对NPSLE的发生、发展起着至关重要的作用[12]。

4.7. 血液

SLE患者的高I型IFN水平似乎也会导致贫血。据一项研究发现，慢性HCV感染行血液透析的患者使用聚乙二醇化IFN-α-2a治疗后，红细胞生成明显减少；另一项研究结果表明，先后给予慢性HCV感染患者单次高剂量IFN-α-2b及长期标准剂量的聚乙二醇化IFN治疗后，患者出现显著的贫血、白细胞减少及血小板减少，这表明I型IFN可能参与骨髓抑制过程而导致机体血细胞生成不足[12]。

5. 循环干扰素的检测

在实际临床工作中，SLE患者血液循环中血细胞内IFN诱导基因的过表达被称为IFN信号，是用来评估SLE治疗效果的常用指标[17]。长期以来就如何定量循环IFN-α水平的问题一直未有效解决。最近的研究采用了超灵敏单分子阵列(Simoa)数字酶联免疫吸附测定(ELISA)技术，直接检测患者血液循环中的干扰素原子摩尔浓度(fg/mL)，与之前的Farr法测试相比，其阳性预测值较高，有助于更好地区分活动性与非活动性SLE患者[16]。不足之处是由于血液中能检测到的IFN-α浓度过低，以至于无法实施体外诱导细胞反应试验，且与临床上常用的检测指标相比临床相关性不够显著[9]。此外，需注意的是，直接测量的I型干扰素有多种亚型和不同细胞来源，不同患者有不同的靶器官受损，其I型干扰素的类型和组织来源也是不同的，而血清分析无法囊括这些局部反应情况[9]。

6. 治疗

目前SLE的常规治疗包括非甾体抗炎药、糖皮质激素、抗疟药羟氯喹和免疫抑制剂，以及干扰B细胞发育的生物制剂[18]。不足之处是这些治疗仅仅旨在缓解疾病症状，并不能从根本上对因治疗，也不是针对SLE患者异质性的个性化治疗。随着对SLE发病机制认识的逐渐加深，针对发病机制不同环节的药物研究不断开展，为SLE的治疗指出了新的方向。I型IFN失调作为SLE的发病基础，参与了IFN刺激基因的高表达、先天免疫系统和适应性免疫系统的显著增强和自身免疫性炎症[1]，所以，目前普遍认为I型IFN是减少SLE慢性炎症及靶器官损伤的潜在靶点[19]。有关SLE靶向干扰素新型生物制剂目前已取得了重要进展并处于不同的临床开发阶段，包括靶向IFN-α的单克隆抗体、靶向I型IFN受体的单克隆抗体、Janus激酶抑制剂以及IFN-α类治疗性疫苗诱导抗IFN-α多克隆抗体。

6.1. 靶向IFN-α抗体

目前已知的特异性靶向IFN-α的治疗性单克隆抗体有Sifalimumab、Rontalizumab和AGS-009，它们能够直接抑制IFN-α从而阻断IFN-α进一步发挥生物学效应[1]。

Sifalimumab是一种通过中和IFN-α的全人源IgG1单克隆抗体。一项I期研究发现，Sifalimumab具有良好的疗效性和耐受性。在IIb期试验中，将431例中重度活动性SLE患者随机分组，每月静脉注射200、600或1200 mg剂量的西法利单抗或安慰剂治疗，结果显示，接受Sifalimumab治疗的患者较安慰剂组达到主要终点的百分比(在第52周达到SRI反应的患者百分比)更高，关节肿胀和压痛计数明显减少[20]。因此，西伐利单抗可能会成为成人SLE患者有效的治疗药物。

Rontalizumab是另一种通过中和IFN-α的人源化IgG1单克隆抗体。在一项有关轻度活动性SLE患者的I期临床试验中发现，Rontalizumab可持续降低干扰素调节基因(IRGs)的表达，具有可接受的安全性。在接下来的II期研究中，将238例中重度活动性SLE患者随机分为两组，分别接受Rontalizumab或安慰剂治疗，结果显示两组间的疗效缓解率并无显著差异，因而Rontalizumab的开发已经停止。Sifalimumab与Rontalizumab目前只开展到Ⅱ期试验，相比Anifrolumab能够阻断共享IFNAR从而更有效的抑制ISG表达，Ⅲ期试验只评估了Anifrolumab。

AGS-009是一种人源化抗IFN-α的IgG4单克隆抗体，一项Ia期单剂量递增研究指出AGS-009具有较好的安全性和有效性，但已停止开发[1] [17]。

6.2. 靶向I型IFN受体

I型IFN受体由IFNAR1和IFNAR2两个亚单位组成，它们能够与IFN-α和IFN-β结合，激活JAK-STAT信号通路，导致多种蛋白质的酪氨酸磷酸化，包括JAK、TYK2、STAT蛋白质等。这些信号通路的激活对于免疫调节、抗病毒、抗增殖和抗肿瘤活性至关重要。Anifrolumab是一种直接靶向I型干扰素受体亚基1 (IFNAR1)的全人源IgG1κ单克隆抗体[21]，IFNAR1是所有I型IFN的受体，因此，靶向受体可以阻断包括IFN-α在内的所有I型IFN的信号传导及其促炎反馈回路，这可能是Anifrolumab能够成功开发并应用于中重度SLE治疗的因素之一[22] [23]。针对SLE的Ⅱ期小鼠试验中，对比Anifrolumab分别以每月300 mg和1000 mg两种剂量静脉给药，该研究旨在结局显示需要糖皮质激素逐渐减量以及疾病活动性降低。该试验结果发现Anifrolumab与安慰剂相比结局存在显著差异[22]。一项随机将362例SLE患者分别接受Anifrolumab (n = 180)或安慰剂(n = 182)的3期双盲试验的研究结果显示：Anifrolumab有助于减少激素用量及改善皮肤损害，但关节炎没有明显好转，且可能会导致肺炎、SLE恶化及带状疱疹感染[24] [25]。一项长达3年的研究发现，Anifrolumab对糖皮质激素减少和降低疾病活动性的影响较为持久，并且在第2~4年带状疱疹再激活率较低，展现出令人满意的安全性和有效性，这表明Anifrolumab具有抗SLE干扰素治疗的潜力[22] [26]。另外一项研究指出，ISG过表达的患者对该药的反应差异明显高于安慰剂组，这提高了ISG用于临床检测的可能性[27]。在临床应用方面，当SLE患者应用糖皮质激素和或羟氯喹治疗后病情没有明显改善，或无法将糖皮质激素减量至一长期维持缓解的剂量时，可推荐使用Anifrolumab治疗[28]。最新研究表明，Anifrolumab不仅能够通过抑制与SLE活动相关的炎症因子降低疾病活动度，还能逆转血小板减少、淋巴细胞减少及中性粒细胞减少[24]。近年来EULAR指南指出，在SLE治疗上应尽早使用生物制剂以限制糖皮质激素的使用时间和剂量，并且在应用羟氯喹作为背景治疗后可以直接引入Anifromlumab代替免疫抑制剂的治疗[29] [30]。

6.3. Janus激酶抑制剂

I型IFN与IFNAR结合后激活下游JAK-STAT信号传导，引起JAK、TYK2、STAT蛋白质等的酪氨酸磷酸化，最终实现靶基因的转录表达。在一项Ⅱ期试验中，JAK抑制剂Baricitinib (已被批准用于其他几种炎症性疾病)展现出可观的治疗效果，相关研究发现可有效抑制干扰素信号的激活通路。然而，在Ⅲ期试验中并没有达到主要终点，且试验不含强制性的糖皮质激素减量[22]。另一项小鼠模型试验显示，JAK抑制后可以使蛋白尿和抗DNA抗体减少，皮肤损害和肾炎也较前有所改善，显示出未来JAK抑制剂的新应用可能为SLE提供额外的治疗选择的广阔前景[6] [22]。

TYK2信号传导通路不同于JAK，涉及I型IFN、IL-10、IL-12、IL-23等。TYK2多态性与包含SLE在内的多种自身免疫性疾病有关。值得注意的是，相关研究提出TYK2的选择性抑制剂可以作为一种替代治疗方法，能够特异性阻断I型IFN的下游信号传导通路，而不干扰生长因子等其他细胞因子的功能，这表明TYK2抑制剂比JAK抑制剂更具有潜在安全性[18] [22]。有关TYK2抑制剂Deucravacitinib治疗SLE的Ⅱ期临床试验表明，IFN基因特征受到抑制[22]。至于非选择性JAK抑制剂在阻断狼疮患者的I型IFN反应方面是否比特异性TYK2抑制剂更有效，目前还未可知[18]。

6.4. IFN-α类疫苗

IFN-α类疫苗是一类旨在诱导高水平的抗IFN-α中和抗体的免疫治疗疫苗，该研究虽然并未达到SLE的主要终点，但已达到了临床相关的次要结局，如在一项Ⅱb期研究中发现可以降低IFN基因标记的表达，Ⅲ期研究正在计划中[19]，在另外一项研究中发现，狼疮低疾病活动状态的患者比例和泼尼松日剂量减少量均高于安慰剂组[31] [32]。

7. 小结与展望

目前针对I型IFN参与SLE的发病机制，多项研究已经取得了一定的研究成果，但仍存留许多未解之谜。I型IFN参与SLE发病机制的触发因素、确切作用、遗传变异等仍未可知。由于SLE的临床表现、治疗方案、环境暴露因素以及遗传背景均存在异质性[31]，围绕I型IFN的精准医学研究日趋变得更加重要。现如今，针对I型IFN信号通路的多种治疗药物正处于不同阶段的开发或测试过程。我们相信，随着风湿免疫医生和免疫学家进一步的研究，更多靶向I型IFN药将在不久的将来获得批准[32]。

NOTES

^*通讯作者。