特應(yīng)性皮炎中白細胞介素IL-13作為生物標(biāo)志物的作用及機制研究

摘要
特應(yīng)性皮炎（AD）作為一種慢性炎癥性皮膚病，其診斷、病情評估及治療反應(yīng)監(jiān)測長期依賴臨床視覺評分量表，存在主觀性強、精準度不足等局限。生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用為AD的精準醫(yī)療提供了新方向，其中白細胞介素-13（IL-13）作為2型炎癥通路的核心細胞因子，已被證實是AD發(fā)病機制中的關(guān)鍵生物標(biāo)志物。本文從科研視角出發(fā)，系統(tǒng)闡述IL-13在AD免疫炎癥調(diào)控、皮膚屏障損傷及微生物組失衡中的核心作用，分析其作為AD預(yù)測、診斷、病情監(jiān)測及治療反應(yīng)評估生物標(biāo)志物的科學(xué)依據(jù)，并結(jié)合曲羅蘆單抗靶向抑制IL-13的臨床試驗數(shù)據(jù)，揭示其在AD精準治療中的應(yīng)用價值，為AD的機制研究與臨床轉(zhuǎn)化提供參考。

一、 AD生物標(biāo)志物的分類與臨床科研價值
生物標(biāo)志物被定義為"可測量的特定特征，用于指示正常生物學(xué)過程、病理過程，或?qū)Ρ┞兑蛩丶案深A(yù)措施的反應(yīng)"，在AD的科研與臨床實踐中具有多維度價值。根據(jù)臨床用途，AD相關(guān)生物標(biāo)志物可分為疾病相關(guān)（易感/風(fēng)險、診斷性、監(jiān)測/嚴重程度、預(yù)后性）和治療相關(guān)（預(yù)測性、藥效學(xué)/反應(yīng)性、安全性）兩大類，涵蓋基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、免疫細胞及皮膚微生物組等多個層面（表1）。

表1 特應(yīng)性皮炎核心生物標(biāo)志物分類及臨床科研意義

在眾多AD生物標(biāo)志物中，IL-13憑借其在發(fā)病機制中的核心驅(qū)動作用及可量化性，成為連接基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用的關(guān)鍵靶點，其表達水平與AD的疾病易感性、活動度、嚴重程度及治療反應(yīng)均存在密切關(guān)聯(lián)，為AD的精準化研究提供了重要工具。

二、 IL-13在AD發(fā)病機制中的核心生物學(xué)作用
AD的病理生理學(xué)特征表現(xiàn)為慢性炎癥、皮膚屏障受損、瘙癢及皮膚微生物組失衡的惡性循環(huán)，IL-13作為2型炎癥通路的關(guān)鍵細胞因子，在這一循環(huán)中發(fā)揮著多重驅(qū)動作用，其機制已通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)及免疫組織化學(xué)等多種技術(shù)得到驗證。

（一）驅(qū)動2型炎癥級聯(lián)反應(yīng)
AD的免疫失調(diào)以2型炎癥為主導(dǎo)，IL-13主要由輔助性T細胞2（Th2）、2型固有淋巴細胞（ILC2s）、肥大細胞及嗜堿性粒細胞分泌，通過啟動炎癥正反饋循環(huán)放大免疫應(yīng)答。IL-13可誘導(dǎo)角質(zhì)形成細胞分泌CCL22、CCL2、CCL5等趨化因子，招募更多免疫細胞向皮膚浸潤，進一步促進IL-13及IL-4、IL-5、IL-31等炎癥因子釋放；同時激活T細胞活化通路，上調(diào)IL-13自身表達，形成持續(xù)性炎癥反應(yīng)。此外，IL-13還可誘導(dǎo)CCL17/TARC、嗜酸性粒細胞趨化因子等分泌，招募嗜酸性粒細胞和肥大細胞，加劇炎癥浸潤，這一機制在曲羅蘆單抗III期臨床試驗的生物標(biāo)志物分析中得到充分證實。

（二）破壞皮膚屏障完整性
皮膚屏障受損是AD的核心病理特征，表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)蛋白減少、脂質(zhì)代謝異常及水分流失增加，而IL-13是導(dǎo)致屏障功能障礙的關(guān)鍵分子。研究表明，AD病損皮膚中IL-13過量表達，可通過下調(diào)表皮結(jié)構(gòu)蛋白基因表達（包括絲聚蛋白FLG、兜甲蛋白LOR、包涵蛋白involucrin等），降低皮膚水分保持能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；同時抑制脂肪酸延長酶ELOVL3和ELOVL6的表達，導(dǎo)致長鏈脂肪酸（LCFA）合成減少，短鏈脂肪酸（SCFA）相對增多，破壞角質(zhì)層脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)的完整性。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析顯示，IL-13富集環(huán)境可導(dǎo)致1908個皮膚屏障相關(guān)基因差異表達，直接引發(fā)角質(zhì)形成細胞終末分化異常和皮膚外層更新紊亂。

（三）介導(dǎo)皮膚微生物組失衡
AD患者皮膚微生物組的典型特征是金黃色葡萄球菌定植率顯著升高（>90%）而微生物多樣性降低，這一失衡狀態(tài)與IL-13的調(diào)控作用密切相關(guān)。IL-13可通過雙重機制促進金黃色葡萄球菌黏附與增殖：一方面下調(diào)皮膚抗菌肽（如人β-防御素2）的表達，削弱皮膚固有免疫防御；另一方面誘導(dǎo)纖維蛋白原和纖連蛋白表達增加，為金黃色葡萄球菌提供黏附位點。而金黃色葡萄球菌的過度增殖又可進一步激活免疫級聯(lián)反應(yīng)，誘導(dǎo)IL-13表達上調(diào)，形成"炎癥-微生物失衡"的正反饋循環(huán)，加劇疾病進展。

三、 IL-13作為AD生物標(biāo)志物的科研驗證與臨床轉(zhuǎn)化
IL-13作為AD生物標(biāo)志物的核心價值，已通過曲羅蘆單抗的系列臨床試驗（ECZTRA 1、ECZTRA 6、ECZTEND）得到系統(tǒng)性驗證。曲羅蘆單抗作為全人源單克隆抗體，可特異性結(jié)合IL-13并阻斷其信號傳導(dǎo)，其臨床試驗中采用多維度技術(shù)（轉(zhuǎn)錄組學(xué)、脂質(zhì)組學(xué)、微生物組譜分析等）對IL-13及相關(guān)生物標(biāo)志物進行了長達2年的動態(tài)監(jiān)測，為IL-13的科研應(yīng)用提供了高級別證據(jù)。

（一）病情評估與嚴重程度關(guān)聯(lián)
基線水平的IL-13與AD臨床嚴重程度顯著相關(guān)，ECZTRA 1試驗顯示，血清IL-13濃度與濕疹面積和嚴重程度指數(shù)（EASI）評分呈正相關(guān)，且IL-13高表達患者的皮膚炎癥浸潤、屏障損傷及瘙癢程度均更為嚴重。同時，IL-13與其他炎癥標(biāo)志物（IL-22、CCL17/TARC、IgE、嗜酸性粒細胞）存在協(xié)同表達模式，可聯(lián)合用于AD病情的量化評估，彌補傳統(tǒng)臨床評分的主觀性缺陷。              

（二）治療反應(yīng)監(jiān)測的精準指標(biāo)
曲羅蘆單抗治療后，IL-13的表達水平呈現(xiàn)快速且持續(xù)性下降，且這一變化與臨床療效高度同步。治療16周后，血清IL-13及相關(guān)炎癥標(biāo)志物（CCL17/TARC、IL-22、IgE、骨膜蛋白）顯著降低，皮膚組織中CCL18、CCL22、IL4R等基因表達下調(diào)，向非病損皮膚表型轉(zhuǎn)變；長期治療2年后，IL-13抑制可使表皮分化相關(guān)基因（CLDN1、LOR）表達上調(diào)至接近正常水平。此外，IL-13的下降幅度與皮膚屏障修復(fù)（FLG、NMF、LCFA水平升高）、微生物組恢復(fù)（金黃色葡萄球菌豐度降低、微生物多樣性增加）呈正相關(guān)，可作為評估靶向治療效果的核心藥效學(xué)標(biāo)志物（表2）。  

表2 曲羅蘆單抗抑制IL-13對AD生物標(biāo)志物的影響（治療16周）

（三）個體化治療的潛在靶點
IL-13的表達水平可用于預(yù)測AD患者對靶向治療的反應(yīng)性，IL-13高表達患者接受曲羅蘆單抗治療后的臨床緩解率（EASI 75/90）顯著高于低表達患者。這一發(fā)現(xiàn)為AD的個體化治療提供了依據(jù)，未來可通過檢測IL-13及相關(guān)生物標(biāo)志物（如TARC、IgE）篩選優(yōu)勢獲益人群，優(yōu)化治療方案，提高精準醫(yī)療水平。

四、 研究展望與挑戰(zhàn)
IL-13作為AD核心生物標(biāo)志物的研究已取得顯著進展，但仍面臨諸多科研挑戰(zhàn)：

其一，IL-13的檢測標(biāo)準化尚未完全建立，不同樣本類型（血清、皮膚組織、膠帶剝離樣本）的檢測方法（蛋白質(zhì)組學(xué)、RT-qPCR）存在差異，需進一步規(guī)范檢測流程以確保結(jié)果可比性；

其二，IL-13與其他生物標(biāo)志物（如IL-22、TSLP、皮膚微生物組）的協(xié)同調(diào)控網(wǎng)絡(luò)仍需深入解析，多標(biāo)志物聯(lián)合檢測模型的構(gòu)建將提升評估精準度；

其三，兒科AD患者中IL-13的表達特征及臨床意義尚未完全明確，需開展針對性研究以拓展其應(yīng)用范圍。 未來，隨著單細胞測序、代謝組學(xué)等新技術(shù)的應(yīng)用，IL-13在AD中的調(diào)控機制將得到更精準的闡釋；同時，真實世界研究的開展將為IL-13作為臨床常規(guī)生物標(biāo)志物的應(yīng)用提供更多證據(jù)。此外，基于IL-13的聯(lián)合生物標(biāo)志物panel有望用于AD的早期診斷、病情監(jiān)測及治療反應(yīng)預(yù)測，推動AD從經(jīng)驗性治療向精準化治療轉(zhuǎn)變，為患者提供更優(yōu)化的治療策略。

五、 IL-13細胞因子檢測服務(wù)
LabEx多款Panel支持IL-13細胞因子檢測，歡迎咨詢~             

樂備實是國內(nèi)專注于提供高質(zhì)量蛋白檢測以及組學(xué)分析服務(wù)的實驗服務(wù)專家，自2018年成立以來，樂備實不斷尋求突破，公司的服務(wù)技術(shù)平臺已擴展到單細胞測序、空間多組學(xué)、流式檢測、超敏電化學(xué)發(fā)光、Luminex多因子檢測、抗體芯片、PCR Array、ELISA、Elispot、PLA蛋白互作、多色免疫組化、DSP空間多組學(xué)等30多個，建立起了一套涵蓋基因、蛋白、細胞以及組織水平實驗的完整檢測體系。