内皮细胞IL-36R激活通过增强中枢神经系统微血管稳定性抑制病理性血管渗漏

《Cell Reports》：Endothelial IL-36 receptor activation promotes vascular stability to limit pathological microvessel permeability in the CNS

本研究针对病理性血管通透性增加导致视网膜及神经系统疾病的关键问题，首次揭示了IL-36受体信号在中枢神经系统血管稳定性调控中的重要作用。研究人员通过体内外实验证明，经DEVD修饰的IL-36β能显著增强内皮细胞屏障功能，减少血管渗漏，其作用机制依赖于内皮细胞IL-36R介导的细胞连接蛋白上调。该发现为血脑屏障/血视网膜屏障相关疾病提供了新的治疗策略。

　　

在中枢神经系统疾病研究领域，病理性血管渗漏一直是个棘手难题。当血脑屏障或血视网膜屏障功能受损时，血管内的液体和物质会不受控制地渗入周围组织，引起水肿和炎症反应，进而加剧神经退行性疾病、年龄相关性黄斑变性等疾病的进展。尽管科学家们已经发现了一些能够增加血管通透性的因子，但能够特异性增强屏障功能、使血管抵抗渗漏的因素却寥寥无几。

近年来，白细胞介素-1(IL-1)家族细胞因子在血管功能调节中的作用逐渐受到关注。已知IL-1α、IL-1β等成员能够破坏血管屏障，但IL-36亚家族在这一过程中的功能却鲜为人知。IL-36包括IL-36α、IL-36β和IL-36γ三种配体，它们需要经过蛋白水解加工才能发挥完全活性。以往研究主要关注IL-36在银屑病等皮肤炎症中的作用，而其对中枢神经系统血管屏障的调节作用尚未被探索。

都柏林圣三一学院的Sarah L. Doyle团队在《Cell Reports》上发表的这项研究，首次系统阐述了IL-36受体信号通路在维持中枢神经系统血管稳定性方面的重要作用。研究人员发现，通过激活内皮细胞上的IL-36受体，能够显著增强血管屏障功能，减少病理性渗漏，这一发现为治疗屏障功能障碍相关疾病提供了新的思路。

研究人员采用了多层次的研究策略，包括：利用基因敲除小鼠模型观察长期IL-36信号激活对视网膜血管结构的影响；通过原代人和小鼠脑微血管内皮细胞培养，分析IL-36对细胞屏障功能的直接作用；构建激光诱导的脉络膜新生血管模型，评估DEVD修饰的IL-36β在体内的治疗效果；应用RNA测序技术揭示IL-36信号调控的分子通路；以及使用微流体器官芯片模型模拟三维血管网络的功能。

IL-36受体拮抗剂缺失增加中枢神经系统血管复杂性

研究发现，缺乏IL-36受体拮抗剂(Il36rn^-/-)的老年小鼠表现出视网膜血管结构的显著改变。与野生型对照相比，Il36rn^-/-小鼠的视网膜血管密度增加，血管总长度和分支点数量明显增多，表明长期IL-36信号激活能够促进微血管结构重塑。

中枢神经系统微血管内皮细胞直接响应IL-36细胞因子

通过分析内皮细胞翻译组数据库，研究人员确认脑内皮细胞在基础状态下表达IL-36R及其辅助蛋白。在原代人视网膜微血管内皮细胞(HRMEC)中，IL-36R主要定位于细胞膜和核周区域。功能实验表明，IL-36α和IL-36β能够快速激活NF-κB信号通路，并上调VCAM-1表达，证实微血管内皮细胞对IL-36具有直接响应能力。

IL-36R激活直接促进微血管重塑

在体外实验中，IL-36特别是IL-36β能够显著增强HRMEC的管腔形成能力，增加管腔长度、数量和分支点。同时，IL-36还促进内皮细胞增殖和迁移，加速伤口愈合过程。这些结果表明IL-36R信号直接参与血管网络的形成和修复。

IL-36R激活增强内皮单层完整性并降低通透性

通过跨内皮电阻(TEER)测量和FITC-葡聚糖通透性实验，研究人员发现IL-36处理能显著增加内皮单层的电阻值，降低大分子物质的渗透率。在三维微流体器官芯片模型中，IL-36β处理明显减少了微血管网络的渗漏，并促进了血管结构的有序化。

DEVDmIL-36β调节离体脉络膜出芽的组织结构

在脉络膜外植体实验中，DEVDmIL-36β处理不仅减少了新生血管的面积，还促进了血管结构的有序化，表明IL-36R信号能够引导血管向更成熟、稳定的方向重塑。

DEVDmIL-36β增强炎症条件下中枢神经系统微血管屏障功能

在激光诱导的脉络膜新生血管(CNV)模型中，玻璃体内注射DEVDmIL-36β能显著减少血管渗漏。这一保护作用不仅出现在损伤部位，也延伸至邻近的非损伤微血管区域，表明IL-36R激活具有广泛的血管稳定作用。

DEVDmIL-36β对新生血管渗漏的保护作用依赖于内皮细胞IL-36R信号

通过构建内皮细胞特异性IL-36R敲除小鼠(Il36r^ΔEC)，研究人员证实DEVDmIL-36β的屏障增强作用完全依赖于内皮细胞表达的IL-36R。在敲除小鼠中，DEVDmIL-36β失去其抗渗漏效果，而对照小鼠仍保持响应能力。

转录组学揭示IL-36R激活调控脑源性内皮细胞的细胞间粘附和连接组装通路

RNA测序分析显示，DEVDmIL-36β处理显著上调了与细胞间粘附、紧密连接组织相关的基因表达。特别值得注意的是，claudin-5(CLDN5)、F11r和Mical12等连接蛋白基因被强烈诱导，这些蛋白在维持血管屏障功能中发挥关键作用。

IL-36R激活增加紧密连接和粘附连接成分的表达

在分子机制层面，IL-36处理上调了VE-cadherin、claudin-5、tricellulin和ZO-1等连接蛋白的基因和蛋白表达。这些蛋白共同构成了内皮细胞屏障的结构基础，其上调直接解释了IL-36增强屏障功能的机制。

蛋白质翻译抑制导致IL-36介导的屏障增强作用丧失

当使用环己酰亚胺(CHX)抑制蛋白质翻译时，IL-36的屏障增强效应被完全消除，表明这一过程依赖于新蛋白质的合成，而非现有蛋白质的重新分布或修饰。

细胞间接触缺失动员IL-36R至质膜

有趣的是，研究人员发现IL-36R的亚细胞定位受细胞密度调控。在融合内皮细胞中，IL-36R主要位于核和核周区域；而在亚融合条件下，IL-36R则明显聚集于细胞膜。这一现象提示IL-36R可能作为细胞应激传感器，在屏障受损时被招募至膜上启动修复程序。

本研究系统阐明了IL-36信号通路在维持中枢神经系统血管屏障功能中的新颖作用。与大多数促进血管渗漏的炎症因子不同，IL-36表现出独特的屏障增强特性。研究人员开发的DEVD修饰IL-36β蛋白具有高溶解性和生物活性，为临床转化提供了可能。

从机制角度看，IL-36R信号通过上调连接蛋白表达促进血管成熟和稳定，而非单纯刺激血管生长。这种作用模式与血管生成素1(Ang1)类似，都导向构建有序、不易渗漏的血管网络。特别值得注意的是，IL-36R在细胞接触缺失时向膜聚集的特性，表明其可能作为内皮应激传感器，在屏障受损时启动修复程序。

该研究的发现具有重要的临床意义。目前，能够特异性增强血管屏障功能的治疗剂极为有限。IL-36信号通路的发现为治疗年龄相关性黄斑变性、糖尿病视网膜病变、脑水肿等屏障功能障碍性疾病提供了新的靶点。特别是其既能抑制病理渗漏又不加剧异常血管生长的特性，使其成为理想的治疗候选分子。

然而，研究也存在一定局限性。工程化IL-36β可能无法完全模拟内源性信号，急性损伤模型与人类慢性疾病的病理过程存在差异，下游信号通路的具体细节仍需进一步阐明。未来研究需要更深入探索IL-36信号与其他屏障调节通路的相互作用，以及其在各种神经系统疾病模型中的治疗效果。

总之，这项研究不仅拓展了我们对IL-1家族细胞因子功能多样性的认识，还为治疗血管屏障功能障碍相关疾病开辟了新的方向。内皮IL-36R信号的发现，为未来开发针对血脑屏障/血视网膜屏障疾病的创新疗法奠定了重要基础。