白细胞介素（IL）-2在免疫调节中具有双重作用，一方面可作用于效应细胞激活免疫反应，另一方面可作用于调节性T细胞发挥免疫抑制作用，因此成为炎症性肠病和自身免疫性疾病的治疗靶点之一。低剂量的IL-2已用于某些炎性和自身免疫性疾病的治疗，但因其不良反应限制了IL-2在临床上的应用。为了提高IL-2疗效减少不良反应，目前利用基因工程技术合成了多种IL-2突变蛋白，为IL-2在炎症性肠病和自身免疫性疾病中的应用提供了新的可能。
版权归中华医学会所有。
未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
除非特别声明，本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。
免疫稳态是由免疫效应细胞和记忆细胞产生的免疫激活与调节性T细胞（regulatory T cell，Treg）介导的免疫抑制之间的平衡维持。白细胞介素-2（interleukin2，IL-2）是一种T细胞生长因子，是维持免疫稳态的重要组成部分。研究表明IL-2在Treg细胞的生长、分化发育及功能活动中起重要作用，Treg细胞介导的免疫抑制与炎症性肠病、自身免疫性疾病的发生密切相关[1]。人类基因学研究和小鼠模型研究发现，IL-2及其下游基因突变或IL-2信号通路缺失时，Treg细胞数量明显减少，其表面活性分子表达下降，导致免疫抑制功能下降，引起淋巴组织增生和免疫相关性疾病[2]。因此，基于IL-2的生物制剂，尤其是IL-2突变蛋白（interleukin-2 mutein，IL-2M）有望成为某些免疫性疾病的治疗靶点。
IL-2主要由激活的CD4+和CD8+ T细胞分泌，树突状细胞（dendritic cell，DC）、自然杀伤细胞（natural killer，NK）以及NKT细胞也可少量分泌[3,4]。IL-2主要通过与细胞表面受体（IL-2 receptor，IL-2R）结合发挥作用。IL-2R主要包括α（CD25）、β（CD122）和γ（CD132）3个亚单位。单独的α亚单位为低亲和力受体（结合亲和力约为10 nM），且不参与信号转导[5]。βγ组合为中亲和力受体（结合亲和力约为1 nM），主要存在于NK细胞、巨噬细胞以及静息状态的T细胞，可通过胞质端的改变激活下游的多种信号通路。而αβγ组合（结合亲和力约为10 pM）主要表达于激活的T细胞表面，是介导IL-2生物效应的主要形式。炎症状态下，CD4+和CD8+ T细胞激活后，β、γ亚单位表达迅速上调、并聚合为亲和力较低的二聚体，与Treg竞争性结合IL-2[6]。β、γ受体与IL-2结合后，其胞质段发生磷酸化、并激活转录因子STAT以及NF-κB。α亚单位能够使IL-2R的亲和力高100倍，但因其胞质内结构较短，不具备信号转导功能，其作用的发挥依赖于β、γ亚单位[7]。非炎症状态下，α亚单位主要表达于Foxp3+的Treg细胞[8]。炎症状态下，抗原刺激后，激活的T细胞α亚单位表达明显上调，与IL-2结合使其迅速增殖分化成为抗原特异性的T细胞群。因此，在抗原刺激下，T细胞激活、并分泌IL-2，同时细胞表面IL-2R表达上调，在IL-2作用下，激活的T细胞迅速增殖形成抗原特异性的T细胞群。
在体外，IL-2促进T细胞增殖[9]。在体内，IL-2对淋巴细胞分化发育、成熟有重要作用。低剂量IL-2促进CD4+ T细胞向Treg分化，对胸腺中Treg细胞的发生以及外周组织中Treg细胞的调节、分化以及功能有重要作用，并维持Treg细胞关键转录因子Foxp3的高表达[10,11]。同时，IL-2能促进抗原激活的CD4+ T细胞向Th1和Th2细胞分化，而抑制其向Th17和Tfh细胞的分化[12,13,14,15]。急性病毒感染后，CD8+ T细胞CD25表达上调，且上调程度不同，最终对IL-2不敏感的CD25lowCD8+ T细胞分化为长期存在的记忆细胞，而对IL-2敏感的CD25hiCD8+ T细胞在IL-2的持续作用下迅速增殖，最终分化为易于凋亡的效应细胞[16]。在炎症反应中，IL-2也可作用于NK细胞，通过IL-2R-β受体信号促进NK细胞增殖，因此，IL-2可通过激活效应T细胞和NK细胞发挥促炎作用，也可通过调节Treg增殖、分化及功能发挥抗炎作用[17,18]。IL-2的双重作用机制尚不明确，可能与局部IL-2瞬时浓度有关，但局部IL-2瞬时浓度测定比较困难，尚无有效方法来验证。
IL-2主要通过与细胞表面IL-2R结合发挥作用，静息状态下，IL-2R并不是以二聚体或三聚体形式存在。接受刺激后，IL-2与CD25（α亚单位）结合，IL-2发生变构，然后募集CD122（β亚单位）和CD132（γ亚单位）形成四聚体复合物[19]。当IL-2浓度高时，也可与中亲和力受体结合。细胞因子-受体复合物形成后，CD122亚单位（β亚单位）胞质内结构发生改变并结合JAK1，而CD132亚单位（γ亚单位）耦合JAK3，结合后引起β和γ亚单位酪氨酸磷酸化。其中，β亚单位Y395和Y498磷酸化、并募集STAT5A、STAT5B、STAT3，而Y341磷酸化则募集SHC1（图1）。与受体结合后，JAK使STAT5和SHC1酪氨酸磷酸化，其中，STAT5蛋白磷酸化导致STAT5形成二聚体，影响细胞核翻译，以及STAT5介导的转录。STAT5a/b磷酸化后转移到细胞核内，通过与目标基因结合调控基因转录[20]。SHC可激活MAPK和PI3K通路，这些通路对于细胞分化和成熟有重要作用[21]。通过上述通路，细胞膜上结合的IL-2信号迅速传导至细胞核，诱发Foxp3转录因子，以及T-bet和GATA-3的表达，这些转录因子在Treg、Th1、Th2细胞的分化中有重要作用[13,22]。同时，持续的IL-2刺激，可抑制RORγ和Bcl6表达，减少Th17和Tfh细胞形成[14]。信号转导完成后，四聚体迅速内化，IL-2、CD122、CD132降解，CD25则重新回到细胞表面[3]。
Treg细胞主要表达高亲和力受体，激活的CD8+ T细胞和NK细胞主要表达中亲和力IL-2受体，因此，低剂量IL-2主要激活Treg细胞，发挥免疫抑制作用，可用于治疗肝炎病毒相关血管炎和慢性移植物宿主病[1,23]。2013年的一项小规模临床研究发现，小剂量（0.33 MIU、1.00 MIU、3.00 MIU）IL-2可以使1型糖尿病患者外周血CD4+和CD8+的Treg细胞数量呈剂量依赖性增高，而效应T细胞和NK细胞数量无明显改变，且没有观察到任何不良反应[24]。近期一项临床研究也证实低剂量IL-2可以选择性地激活免疫相关疾病患者的Treg细胞，这些患者包括类风湿性关节炎、强直性脊柱炎、克罗恩病、溃疡性结肠炎等自身免疫性疾病[25]。尽管低剂量IL-2已被批准用于某些临床疾病的临床治疗，遗憾的是高剂量IL-2可激活效应细胞而产生不良反应、且因IL-2的半衰期短（在血清中数分钟即被清除）[26]。因此，低剂量IL-2常达不到理想的疗效。
重组IL-2的半衰期比天然IL-2的长，低剂量重组IL-2可以选择性调节系统性红斑狼疮患者的Treg、Tfh、Th17细胞数量，并且使疾病的活动度明显下降[27]。但高剂量重组IL-2仍存在激活效应细胞的风险，因此，亟需开发更高选择性的IL-2，使其对CD25的亲和力增加、而对CD122的亲和力降低，最终使其对Treg的调节作用加强，这样才有助于发挥其对自身免疫性疾病治疗的价值。随着对IL-2结构的深入理解以及基因工程技术的发展，研究发现，改变IL-2受体区域之外的点突变，可以改变其三级结构，这些具有点突变的IL-2即为IL-2M。目前的研究主要集中在不影响功能的情况下，增加IL-2M对受体的高选择性。Khoryati等[28]在基因小鼠IL-2M中发现了一种能够高选择性作用于高亲和力IL-2受体的IL-2M，其在大剂量范围内能诱导选择性Treg细胞富集、对Treg的调节作用增强，而对效应细胞作用较弱。与野生型IL-2相比，与Fc融合的IL-2M对IL-2受体的激动作用减弱，但由于受体介导的清除率降低，因此该突变蛋白对Treg的调节效应更大，作用更持久。在非肥胖糖尿病小鼠胰腺中，IL-2M与IL-2R结合后出现了选择性的Treg细胞的优先富集，在高危小鼠中成功预防了非肥胖糖尿病的发生。2018年的一项研究发现，突变蛋白联合融合蛋白IgG，使其选择性地作用于高亲和力受体和中亲和力受体，从而选择性地调控Treg或效应细胞，可以分别用于治疗自身免疫病和肿瘤性疾病[29]。此外，还有研究发现IL-2M可选择性地促进Tnfrsf9+IIrl1+Treg细胞亚群分化，因此，IL-2M诱导Treg细胞分化可能存在组织特异性[30]。
炎症性肠病的发病机制尚未完全明确，目前已经发现Treg细胞数量减少或功能缺失导致继发性的免疫失衡可能在其中发挥重要作用。人类基因组研究和小鼠模型研究均表明Treg细胞的数量和功能主要是由IL-2及其信号通路系统调节的[2]。初步研究发现低剂量的IL-2对炎症性肠病有潜在治疗价值，但因其半衰期短、受体选择性差而未能发挥理想效果[31]。2018年一项研究发现IL-2M Amg 592可以高选择性地使健康志愿者的Treg细胞数量增多，而不增加促炎因子释放，因此，有望用于炎症性肠病和自身免疫性疾病的治疗[32]。随着基础研究的深入和基因工程技术的发展，将会发现和筛选出高选择性、不良反应小的IL-2M制剂，选择性地调节Treg细胞的数量而不影响T细胞和NK细胞的功能，从而可以用于炎症性肠病等免疫紊乱相关的疾病。
目前尚无理想的IL-2生物制剂可用于临床。IL-2M具有巨大的潜力，但是其突变蛋白对Treg的调节存在异质性，也缺乏IL-2M对次级淋巴器官和炎症靶组织中IL-2反应性细胞群影响的研究，因此，IL-2生物制剂对免疫相关性疾病的治疗尚需要更多的研究。
所有作者均声明不存在利益冲突
