Interleukin-39是脓毒症的预后生物标志物与治疗靶点

《Advanced Science》：Interleukin-39 is a Prognostic Biomarker and Therapy Target for Sepsis

　　

脓毒症仍然是一个具有高死亡率的全球健康危机，原因是缺乏可靠的诊断标志物来进行准确的风险分层和精准管理。白细胞介素-39（IL-39）是一种新型免疫调节细胞因子，在调节免疫、代谢等病理生理学中发挥重要作用。本研究发现，在两个独立队列中，脓毒症患者入院时血清IL-39水平显著高于非脓毒症重症监护病房（ICU）患者和健康对照者。此外，循环IL-39浓度可以预测脓毒症患者的28天生存率。单细胞测序表明，脓毒症期间升高的IL-39来源于巨噬细胞。同时，通过重组蛋白（rmIL-39）给药或巨噬细胞特异性腺相关病毒（AAV）介导的过表达补充IL-39，可显著加重脓毒症小鼠的多器官功能障碍和损伤。一致地，通过巨噬细胞条件性敲除或巨噬细胞特异性AAV介导的沉默实现巨噬细胞IL-39缺陷，对脓毒症具有保护作用。机制上，IL-39与GP130结合，触发MAPK/P38信号通路，驱动促炎细胞因子的产生。因此，巨噬细胞特异性GP130缺失可消除IL-39诱导的脓毒症加重。最后，用中和抗体进行药物抑制IL-39可以保护脓毒症。综上，这些结果凸显了IL-39的双重临床效用，既可作为具有独立预后价值的稳健生物标志物用于脓毒症患者分层，也可作为有前景的脓毒症治疗策略。

**IL-39作为脓毒症预后生物标志物与治疗靶点的研究解读**

**一、研究背景与意义**

脓毒症（Sepsis）是一种由宿主对病原体反应失调引起的危及生命的器官功能障碍综合征，其核心病理机制涉及宿主炎症信号通路的复杂失衡，表现为过度炎症与随后的免疫麻痹病理性共存。目前，感染控制和器官功能支持是脓毒症的主要干预手段，但临床上仍缺乏经过验证的特异性药物治疗药物。宿主来源的免疫调节分子在调节先天免疫信号中具有关键作用，是脓毒症临床评估和宿主导向治疗的重要免疫靶点。然而，尽管针对免疫调节因子开展了大量研究以寻找能够改变脓毒症免疫谱的生物制剂，但在临床实践中尚未显示出显著的有益结局或生存改善。因此，开发新型治疗性生物标志物对于促进患者识别和作为宿主导向干预的靶点至关重要。

白细胞介素-39（IL-39）是IL-12家族的新近发现成员，由EBI3（EB病毒诱导基因3）亚基和IL-23p19亚基组成，广泛表达于肺、皮肤和肾脏等多种组织。近年研究表明，IL-39在炎症刺激下由巨噬细胞、B细胞、树突状细胞及部分上皮细胞产生和分泌，并在重症肌无力、糖尿病、肺癌、结核性胸膜炎、炎症性肠病、类风湿性关节炎、牙周炎及其他慢性炎症的病理过程中发挥关键调节作用。然而，IL-39信号在脓毒症病理生理学中的作用和机制尚不明确。该研究旨在阐明IL-39在脓毒症中的功能与临床意义，论文发表在《Advanced Science》。

**二、主要技术方法**

研究人员利用两个独立的前瞻性人体队列（发现队列：皖南医学院第一附属医院安徽队列，90例脓毒症患者；验证队列：温州医科大学第二附属医院及育英儿童医院浙江队列，122例脓毒症患者），所有患者符合Sepsis-3诊断标准，同时纳入非脓毒症ICU患者和健康志愿者作为对照。研究采用双抗体夹心酶联免疫吸附测定（ELISA）检测血清IL-39水平；使用盲肠结扎穿刺（CLP）诱导的多种微生物脓毒症小鼠模型和体外细胞培养模型；通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析IL-39的细胞来源；运用巨噬细胞特异性AAV介导的过表达/沉默及条件性基因敲除小鼠；采用免疫共沉淀、质谱、AlphaFold3.0结构预测、表面等离子共振（SPR）和放射配体竞争结合实验鉴定受体；应用蛋白质组学分析下游信号通路。

**三、研究结果**

**3.1 脓毒症患者循环IL-39水平显著升高且与疾病严重程度正相关**

通过ELISA检测发现，在安徽发现队列中，脓毒症患者入院时血清IL-39水平显著高于非脓毒症患者和健康志愿者（p<0.0001），且高水平持续至第7天。脓毒性休克患者IL-39水平高于非休克患者，非存活者高于存活者。血清IL-39水平与SOFA评分（r=0.6631）、降钙素原（PCT）、C反应蛋白（CRP）和乳酸（lac）水平呈正相关，但与白细胞计数和单核细胞计数无相关性。浙江验证队列结果一致，证实了IL-39与脓毒症发病机制的相关性。

**3.2 循环IL-39水平可预测脓毒症患者生存率**

通过受试者工作特征（ROC）曲线评估血清IL-39对28天死亡率的预测价值。在安徽队列中，IL-39的曲线下面积（AUC）最大[0.7869（95% CI: 0.7175–0.8563）]，高于SOFA评分[0.6624]、PCT[0.5843]和CRP[0.5600]。以32.38 pg/mL为截断值，高IL-39水平患者生存率显著较差。浙江验证队列结果一致，IL-39的AUC同样高于其他指标。这表明过量的IL-39产生可能导致脓毒症预后不良。

**3.3 脓毒症中升高的IL-39主要来源于巨噬细胞**

利用CLP诱导的脓毒症小鼠模型，发现CLP后血清IL-39水平持续升高，心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏组织中IL-39蛋白表达也增加。对肺组织的单细胞测序分析显示，IL-39在单核细胞/巨噬细胞、粒细胞、T细胞等群体中表达，其中单核细胞/巨噬细胞中表达最为显著。组织免疫荧光染色证实，IL-39在脓毒症小鼠心脏、肺、肝脏和肾脏的F4/80⁺巨噬细胞中广泛表达，荧光强度显著升高。这些结果证明脓毒症时IL-39由巨噬细胞上调表达。

**3.4 IL-39补充显著加重多种微生物脓毒症的过度炎症和器官功能障碍**

向CLP小鼠给予重组IL-39（rmIL-39）后发现，早期治疗（0.125、0.25或0.5 μg/g）和延迟治疗均显著增加致死率，且具有性别非依赖性。在抗生素存在下，rmIL-39治疗小鼠死亡率仍高于对照组。rmIL-39治疗加重了肝细胞损伤（AST、ALT升高）、肾损伤（Cr、尿素升高）和总体细胞损伤（LDH升高），组织学检查显示心肌水肿、肝出血、肺破坏和间质水肿及肾实质损伤发生率显著增加，中性粒细胞浸润增多，促炎因子（IL-6、IL-1β、TNF-α）表达增加而抗炎因子（IL-10）表达降低。此外，通过AAV-Lyz2介导的巨噬细胞特异性IL-39过表达小鼠同样表现出更高的致死率、更严重的多器官损伤和炎症反应，证实巨噬细胞来源的IL-39直接诱导过度炎症从而恶化脓毒症病理。

**3.5 巨噬细胞IL-39缺陷保护脓毒症小鼠免于致死**

通过AAV介导的巨噬细胞特异性IL-39沉默（AAV-shIL-39）和巨噬细胞条件性敲除（Ebi3^MKO）两种策略，研究人员发现IL-39缺陷小鼠在CLP后致死率显著降低，AST、ALT、Cr、尿素和LDH水平下降，组织损伤和中性粒细胞浸润减轻，促炎因子水平降低而IL-10水平升高。在Ebi3^MKO小鼠中回补IL-39后，生存恶化和多器官损伤加重，证实巨噬细胞来源的IL-39在脓毒症诱导的过度炎症、多器官功能障碍和致死中不可或缺。

**3.6 IL-39通过配体-受体途径靶向GP130**

通过免疫沉淀和质谱筛选，鉴定出GP130（EBI3亚基的受体）为IL-39的潜在结合蛋白。免疫共沉淀实验证实内源性IL-39与原代巨噬细胞和RAW264.7细胞中的GP130相互作用，外源性表达的FLAG-IL-39与MYC-GP130也存在相互作用，且LPS刺激增强这一互作。免疫荧光显示IL-39与GP130在巨噬细胞胞质中共定位。AlphaFold3.0预测了IL-39/GP130复合物的三维空间结构。全细胞放射配体竞争结合实验显示IL-39可与GP130竞争性结合，pKi值为7.67±1.05 nm。表面等离子共振（SPR）实验进一步确认IL-39直接靶向GP130。

**3.7 GP130缺陷消除IL-39触发的脓毒症加重**

通过AAV介导的巨噬细胞特异性GP130沉默（AAV-shGP130），发现GP130沉默显著降低脓毒症小鼠的致死率、多器官功能障碍、组织损伤、中性粒细胞浸润和炎症因子表达，且rmIL-39治疗诱导的脓毒症加重效应被显著逆转。在IL-39敲除小鼠中沉默GP130消除了IL-39缺陷的保护作用。这些结果表明GP130是介导IL-39触发脓毒症病理恶化的下游靶点。

**3.8 IL-39靶向GP130促进MAPK磷酸化/P38核转位及后续IL-6、IL-1β和TNF-α产生**

蛋白质组学分析表明IL-39触发巨噬细胞内MAPK信号级联激活。rmIL-39以时间依赖方式诱导c-Jun N端激酶（JNK）、细胞外信号调节激酶（ERK）和p38丝裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）的磷酸化，以及P38核转位，随后促进IL-6、IL-1β和TNF-α的转录和产生。巨噬细胞特异性IL-39缺失抑制MAPK磷酸化、P38核转位及促炎因子产生。同样，巨噬细胞特异性GP130缺失也抑制了IL-39诱导的上述效应。p38特异性抑制剂可消除IL-39介导的炎症。这表明巨噬细胞IL-39靶向GP130，促进MAPK磷酸化，进而触发炎症并加重脓毒症。

**3.9 药物抑制IL-39是脓毒症的潜在治疗策略**

使用抗IL-39中和抗体处理脓毒症小鼠，结果显示显著降低致死率、多器官功能障碍、组织损伤、中性粒细胞浸润和炎症因子表达，同时增加抗炎因子IL-10表达。中和抗体还抑制了MAPK激活及后续炎症因子产生，且抗体治疗小鼠血液和腹腔灌洗液中细菌载量降低，细菌吞噬能力增强。这些结果表明通过中和抗体药物抑制IL-39是脓毒症的潜在治疗策略。

**四、讨论与结论总结**

该研究提出新型细胞因子IL-39作为脓毒症的潜在预后生物标志物和宿主导向治疗靶点。研究在两个独立队列中证实IL-39在脓毒症患者中显著升高，循环水平与死亡率和不良临床结局相关。IL-39作为一种小分泌蛋白，可利用现有自动化检测方法或人工ELISA方法在临床实验室常规和急诊实验室中简便检测，且稳定性好，入院后可持续高表达达7天，有助于监测脓毒症患者的病情和预后。机制上，巨噬细胞来源的IL-39通过配体-受体途径激活GP130信号通路，促进MAPK磷酸化和P38核转位，进而驱动促炎因子（IL-6、IL-1β、TNF-α）的产生，加剧过度炎症、器官功能障碍和组织损伤。抗IL-39治疗（包括中和抗体或基因治疗）可显著减少巨噬细胞炎症因子分泌及由此引起的器官损伤，可能构成新的脓毒症治疗策略。

研究也存在局限性：相对适中的样本量限制了统计效能，IL-39对脓毒症预后的预测精度仅为中等水平，需要更大规模的前瞻性临床试验验证。此外，IL-39/GP130轴在其他免疫细胞亚群中的潜在串扰以及与钙联蛋白等其他相互作用蛋白的关系仍需充分阐明。

**研究结论**：脓毒症触发IL-39产生显著增加，循环水平显著升高并与疾病严重程度和不良临床预后正相关。机制上，巨噬细胞来源的IL-39通过配体-受体相互作用激活GP130信号通路，从而促进促炎表达，加剧多种微生物脓毒症中的过度炎症、器官功能障碍和组织损伤。这些发现将IL-39定位为改善脓毒症结局的有前景的预后生物标志物和可行的治疗靶点。