白細(xì)胞介素與腫瘤研究進(jìn)展①

高 昆 張連峰

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院比較醫(yī)學(xué)中心衛(wèi)生部人類疾病比較醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100021)

白細(xì)胞介素(Interleukin，IL)最初被發(fā)現(xiàn)是一種由白細(xì)胞產(chǎn)生的分泌型蛋白或信號(hào)分子，它能夠非特異性地調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)，并在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。近年來有許多關(guān)于白細(xì)胞介素與腫瘤發(fā)生、發(fā)展相關(guān)方面研究的報(bào)道，本文主要對(duì)與腫瘤相關(guān)的白細(xì)胞介素進(jìn)行綜述。

1 IL-1

IL-1主要由活化的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，其生物學(xué)功能主要是促進(jìn)T、B細(xì)胞的增殖和分化，協(xié)同IL-2、IFN-γ誘導(dǎo)產(chǎn)生CTL，增強(qiáng)NK細(xì)胞活性。經(jīng)過學(xué)者們多年的研究發(fā)現(xiàn)炎癥介質(zhì)和細(xì)胞因子在腫瘤局部環(huán)境中發(fā)揮著重要作用［1］。IL-1作為一種重要的促炎性細(xì)胞因子［2］，它能夠促進(jìn)趨化性細(xì)胞因子釋放，吸引中性粒細(xì)胞來影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移，腫瘤局部侵潤的中性粒細(xì)胞是產(chǎn)生活性氧及致癌作用的關(guān)鍵細(xì)胞。另外IL-1還能夠誘導(dǎo)粘附分子及金屬蛋白酶的產(chǎn)生從而促進(jìn)腫瘤的侵襲。IL-1主要有IL-1α及 IL-1β兩種存在形式，它們作用于相同的受體IL-1RⅠ，同時(shí)募集IL-1受體輔助蛋白(IL-1RAcP)觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，而后活化IL-1受體相關(guān)激酶-1(IRAK-1)及IL-1受體相關(guān)激酶-2(IRAK-2)，IRAK-1活化并募集泛素連接酶TRAF6，TRAF6能夠激活 NF-κB 及 MAPK/c-Jun 兩條信號(hào)通路［3-5］。IL-1α及IL-1β均能促進(jìn)炎癥反應(yīng)及刺激產(chǎn)生前列腺素E2(PGE2)。與IL-1α相比，IL-1β在炎癥反應(yīng)中的作用更為重要，F(xiàn)antuzzi等［6］的研究結(jié)果顯示在炎癥刺激物誘導(dǎo)下IL-1β基因缺陷小鼠未產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。IL-1α、IL-1β二者在腫瘤中發(fā)揮不同的作用，天然的膜結(jié)合型IL-1α能夠像粘附分子一樣增效腫瘤細(xì)胞與攜帶IL-1R的免疫效應(yīng)細(xì)胞之間的相互作用，通過激發(fā)機(jī)體免疫細(xì)胞對(duì)腫瘤的殺傷而抑制腫瘤發(fā)生。而IL-1β則通過促進(jìn)腫瘤血管生成及誘導(dǎo)宿主的免疫抑制而增強(qiáng)腫瘤的侵襲性，研究發(fā)現(xiàn)表達(dá)IL-1β的腫瘤細(xì)胞具有更強(qiáng)的侵襲與轉(zhuǎn)移特性，并且能夠產(chǎn)生由未成熟CD11b+/Gr-1+髓樣細(xì)胞介導(dǎo)的T細(xì)胞免疫抑制［7-9］。

2 IL-6

IL-6是由巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等產(chǎn)生的一種多功能細(xì)胞因子。IL-6能夠促進(jìn)T、B細(xì)胞的增殖與分化，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞及巨核細(xì)胞分化，活化破骨細(xì)胞，且與炎癥反應(yīng)及自身免疫性疾病等相關(guān)［10］。IL-6通過與IL-6受體結(jié)合發(fā)揮其生物學(xué)作用，IL-6與 IL-6Rα亞基結(jié)合后，使得 IL-6Rβ亞基(gp130)形成二聚體，從而活化其下游的 JAK1/STAT3 信號(hào)通路，發(fā)揮其生物學(xué)功能［11，12］。IL-6 能夠在多種人類腫瘤中激活STAT3，在原發(fā)性人肺腺癌中突變的表皮生長因子受體(EGFR)能夠以上調(diào)IL-6的方式激活 gp130/JAK/STAT3通路［13］。研究發(fā)現(xiàn)IL-6水平的升高與肝細(xì)胞癌有關(guān)，IL-6能夠通過激活STAT3信號(hào)提高阿霉素處理的人肝癌細(xì)胞的存活率［14］。腫瘤局部IL-6的水平對(duì)臨床預(yù)后也有影響，在宮頸癌中腫瘤局部IL-6基因的高表達(dá)與預(yù)后不良相關(guān)［15］，唾液中IL-6的水平在舌鱗狀上皮細(xì)胞癌(TSCC)從高危到產(chǎn)生贅生物進(jìn)展過程存在差異，IL-6可能成為腫瘤篩查及早期檢測(cè)的生物學(xué)指標(biāo)。另有研究發(fā)現(xiàn)肥大細(xì)胞產(chǎn)生的IL-6在TLR2介導(dǎo)的腫瘤生長抑制中起重要作用，體內(nèi)肥大細(xì)胞重建實(shí)驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)［16-18］。

3 IL-12

IL-12是一種重要的免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞因子，由p35和p40兩個(gè)亞基組成，其作用的受體分別為 IL-12Rβ1及IL-12Rβ2，主要表達(dá)于抗原遞呈細(xì)胞表面。它能夠促進(jìn)T細(xì)胞、NK細(xì)胞增殖，刺激CD4+T細(xì)胞分化為Ⅰ型輔助型T細(xì)胞，并通過活化STAT4通路增強(qiáng) CTL的活性［19，20］。由于 IL-12能夠促進(jìn)Th1細(xì)胞的分化，因此它在Ⅰ型細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤免疫中具有重要作用。IL-12誘導(dǎo)產(chǎn)生IFN-γ，IFN-γ能夠上調(diào)MHCⅠ及Ⅱ類分子、ICAM-1等粘附分子、T-bet等轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，這些有利于激發(fā)免疫細(xì)胞對(duì)腫瘤的作用。另外，IL-12還能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生抗血管生成趨化因子，例如IFN-γ誘導(dǎo)蛋白(IP-10，CXCL10)以及 IFN-γ誘導(dǎo)產(chǎn)生的單核因子(MIG，CXCL9)［21］。IL-12不僅能夠增強(qiáng)機(jī)體的抗腫瘤免疫應(yīng)答而且能夠降低具有免疫抑制功能細(xì)胞的活性。Steding等在研究中發(fā)現(xiàn)IL-12具有調(diào)節(jié)髓樣抑制性細(xì)胞(MDSC)活性的能力，MDSC在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮著重要作用，它能夠抑制腫瘤微環(huán)境中T細(xì)胞的活性，促進(jìn)腫瘤的生長與轉(zhuǎn)移。研究結(jié)果顯示IL-12能夠降低乳腺癌腫瘤微環(huán)境中MDSC的百分比，升高CD8+T細(xì)胞的百分比，在提高生存率的同時(shí)也減少了轉(zhuǎn)移灶［22］。最近有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)IL-12對(duì)腫瘤的抑制作用并非由T細(xì)胞或NK細(xì)胞介導(dǎo)的，而是依賴于一種表達(dá)轉(zhuǎn)錄活化因子 RORγt的NKp46+淋巴組織誘導(dǎo)(LTi)細(xì)胞。這種 NKp46+LTi細(xì)胞能夠上調(diào)腫瘤脈管系統(tǒng)粘附分子的表達(dá)，從而使得更多白細(xì)胞浸潤至腫瘤局部［23］。

4 IL-23

IL-23屬于IL-12家族的成員，主要由活化的DC細(xì)胞釋放產(chǎn)生，能夠影響T細(xì)胞的成熟與分化，在細(xì)胞介導(dǎo)的免疫中發(fā)揮重要作用。IL-23由其自身特異性的p19亞基及IL-12p40亞基組成，這兩個(gè)亞基作用的受體分別為IL-23R及IL-12Rβ1。IL-23能夠激活STAT3，優(yōu)先作用于記憶性CD4+T細(xì)胞，能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生IL-17、IL-22等細(xì)胞因子，并在維持Th17細(xì)胞的生物學(xué)功能及其擴(kuò)增中具有重要作用［24，25］。研究發(fā)現(xiàn)外源性IL-23過表達(dá)具有抗腫瘤效應(yīng)，轉(zhuǎn)染IL-23的小鼠結(jié)腸癌CT26細(xì)胞及黑色素瘤B16F10細(xì)胞均表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗腫瘤及抗轉(zhuǎn)移效應(yīng)，而這種外源性IL-23介導(dǎo)的抗腫瘤效應(yīng)主要依賴于記憶性T細(xì)胞［26］。與外源性IL-23不同，許多研究顯示內(nèi)源性的IL-23能夠促進(jìn)腫瘤的發(fā)生，其作用機(jī)制主要為IL-23能夠誘發(fā)炎性反應(yīng)包括IL-17的釋放，通過活化 STAT3促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展［27］。在多種人類腫瘤中都存在IL-23表達(dá)增加，IL-23表達(dá)對(duì)于腫瘤微環(huán)境中的局部炎癥反應(yīng)和上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞浸潤起負(fù)調(diào)控作用［28］。IL-23能夠通過上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP9)增強(qiáng)炎癥反應(yīng)，促進(jìn)血管生成，減少CD8+T細(xì)胞的浸潤。研究發(fā)現(xiàn)移植腫瘤在IL-23衰竭或IL-23受體缺陷的小鼠中生長受限，該研究證明了IL-23是聯(lián)系腫瘤促發(fā)的炎癥反應(yīng)和機(jī)體對(duì)腫瘤適應(yīng)性免疫監(jiān)視失效之間的重要分子［29］。

5 IL-27

IL-27也是IL-12家族的成員之一，由活化的樹突狀細(xì)胞(DC)產(chǎn)生，它通過上調(diào)ICAM-1及T-bet的方式參與誘導(dǎo)早期Th1細(xì)胞的分化，并能夠促進(jìn)初始T細(xì)胞(naive T cell)增殖，誘導(dǎo)產(chǎn)生Tr1及CTL細(xì)胞，抑制Th2細(xì)胞、Th17細(xì)胞以及促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生。它還能夠與IL-12協(xié)同刺激T細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ，在調(diào)控細(xì)胞介導(dǎo)的免疫方面具有重要作用［30，31］。IL-27 由 p28 和 EBV 誘導(dǎo)基因 3(EBI3)兩個(gè)亞基組成，其作用的受體分別為 WSX-1及gp130，能夠活化STAT1及STAT3信號(hào)，發(fā)揮抗腫瘤免疫應(yīng)答效應(yīng)［32］。IL-27具有較強(qiáng)的抗腫瘤活性，其作用機(jī)制主要包括CD8+T細(xì)胞、NK細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤效應(yīng)，抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用(ADCC)、抗腫瘤血管生成作用、直接抑制腫瘤細(xì)胞生長以及抑制COX-2的表達(dá)等，但具體依賴何種機(jī)制還取決于腫瘤自身的特性。研究發(fā)現(xiàn)IL-27在人食管癌細(xì)胞(Eca109)中的抗腫瘤效應(yīng)是通過活化NK細(xì)胞及產(chǎn)生炎性反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的［33］。在使用小鼠結(jié)腸癌C26腫瘤模型評(píng)價(jià)IL-27抗腫瘤作用的研究中發(fā)現(xiàn)，這種抗腫瘤作用主要是由CD8+T細(xì)胞、IFN-γ 及 T-bet介導(dǎo)［34］。而在 Chiyo 等［35］的研究中發(fā)現(xiàn)小鼠結(jié)腸癌C26局部表達(dá)的IL-27的抗腫瘤作用主要依賴于T細(xì)胞和NK細(xì)胞。在對(duì)IL-27的抗腫瘤和抗血管生成活性的研究中發(fā)現(xiàn)，IL-27不僅能夠抑制小鼠黑色素瘤細(xì)胞(B16F10)皮下的生長，而且對(duì)實(shí)驗(yàn)性肺轉(zhuǎn)移模型也具有抗腫瘤作用，并能夠明顯抑制肺轉(zhuǎn)移灶中腫瘤誘導(dǎo)的新生血管形成［36］。

6 IL-32

IL-32主要由T細(xì)胞、NK細(xì)胞和上皮細(xì)胞產(chǎn)生，它具有促炎性細(xì)胞因子的特性，能夠通過激活P38MAPK和NF-κB信號(hào)通路誘導(dǎo)產(chǎn)生IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎性細(xì)胞因子，在固有免疫應(yīng)答和特異性免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用［37，38］。IL-32在健康人上皮細(xì)胞中的表達(dá)水平很低，但在某些疾病中表達(dá)水平顯著升高。例如慢阻肺、克羅恩病、銀屑病等。在人類胃癌、肺癌、乳腺癌及胰腺癌組織中也發(fā)現(xiàn)其表達(dá)升高［39-41］。Sorrentino 等［42］發(fā)現(xiàn)在 73%的腺癌及癌前病變、64%的肺大細(xì)胞癌和77%的肺小細(xì)胞癌中IL-32的表達(dá)也是明顯上調(diào)的，并且其在腫瘤浸潤性淋巴細(xì)胞(TIL)及腫瘤細(xì)胞(TC)中的表達(dá)與侵襲和遷移表型有關(guān)，故其有可能成為評(píng)價(jià)臨床預(yù)后的指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)IL-32γ能夠通過抑制NF-κB及STAT3信號(hào)從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長，在T細(xì)胞凋亡過程中IL-32能夠特異性表達(dá)，并且IL-32表達(dá)下調(diào)能夠抑制Hela細(xì)胞的凋亡，然而也有研究發(fā)現(xiàn)IL-32能夠促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的生長［43-45］。

7 結(jié)語和展望

隨著對(duì)白細(xì)胞介素在腫瘤中作用研究的不斷發(fā)展，學(xué)者們通過體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)或臨床標(biāo)本分析發(fā)現(xiàn)了多種與腫瘤相關(guān)的白細(xì)胞介素，及其相關(guān)的作用機(jī)制及信號(hào)通路，針對(duì)白細(xì)胞介素調(diào)節(jié)的效應(yīng)細(xì)胞或信號(hào)通路中的某一環(huán)節(jié)都有可能為今后臨床抗腫瘤治療提供新的靶點(diǎn)。

1 Alberto Mantovani，Paola Allavena1，Antonio Sica et al．Cancer-related inflammation［J］．Nature，2008;454(24):436-444．

2 Dinarello C A．Immunological and inflammatory functions of the interleukin-1 family［J］．Annu Rev Immunol，2009;27:519-550．

3 Greenfeder S A．Molecular cloning and characterization of a second subunit of the interleukin 1 receptor complex［J］．J Biol Chem，1995;270:13757-13765．

4 Goldberg J E，Schwertfeger K L．Proinflammatory cytokines in breast cancer:mechanisms of action and potential targets for therapeutics［J］．Curr Drug Targets，2010;11(9):1133-1146．

5 Wang D，Zhang S，Li L et al．Structural insights into the assembly and activation of IL-1β with its receptors［J］．Nat Immunol，2010;11(10):905-911．

6 Fantuzzi G，Dinarello C A．The inflammatory response in interleukin-1 beta-deficient mice:comparison with other cytokinerelated knockout mice［J］．J Leukoc Biol，1996;59:489-493．

7 Charles A，Dinarello．The paradox of pro-inflammatory cytokines in cancer［J］．Cancer Metastasis Rev，2006;25:307-313．

8 Song X，Voronov E，Dvorkin T et al．Differential effects of IL-1alpha and IL-1beta on tumorigenicity patterns and invasiveness［J］．J Immun，2003;171:6448-6456．

9 Song X，Krelin Y，Dvorkin T et al．CD11b+/Gr-1+immature myeloid cells mediate suppression of T cells in mice bearing tumors of IL-1β-secreting Cells［J］．J Immun，2005;175:8200-8208．

10 Kishimoto T．Interleukin-6:discovery of a pleiotropic cytokine［J］．Arthritis Res Ther，2006;8(Suppl 2):S2．

11 Rodig S J，Meraz M A，White J M et al．Disruption of the Jak1 gene demonstrates obligatory and nonredundant roles of the Jaks in cytokine-induced biologic responses［J］．Cell，1998;93:373-383．

12 Heinrich P C，Behrmann I，Muller-Newen G et al．Interleukin-6-type cytokine signalling through the gp130/Jak/STAT pathway［J］．Bio Chem J ，1998;334:297-314．

13 Gao S P，Mark K G，Leslie K et al．Mutations in the EGFR kinase domain mediate STAT3 activation via IL-6 production in human lung adenocarcinomas［J］．J Clin Invest，2007;117(12):3846-3856．

14 Liu Y，Li P K，Li C et al．Inhibition of STAT3 signaling blocks the anti-apoptotic activity of IL-6 in human liver cancer cells［J］．J Biol Chem，2010;285(35):27429-27439．

15 Pages F，Vives V，Sautes-Fridman C et al．Control of tumor development by intratumoral cytokines［J］．Immunol Lett，1999;68(1):135-139．

16 Korostoff A，Reder L，Masood R et al．The role of salivary cytokine biomarkers in tongue cancer invasion and mortality［J］．Oral Oncol，2011;47(4):282-287．

17 Knupfer H，Preiss R．Significance of interleukin-6(IL-6)in breast cancer［J］．Breast Cancer Res Treat，2007;102(2):129-135．

18 Oldford S A，Haidl I D，Howatt M A et al．A critical role for mast cells and mast cell-derived IL-6 in TLR2-mediated inhibition of tumor growth［J］．J Immunol，2010;185(11):7067-7076．

19 Trinchieri G．“Interleukin-12:a proinflammatory cytokine with immunoregulatory functions that bridge innate resistance and antigenspecific adaptive immunity［J］．Annual Review of Immunology，1995;13:251-276，

20 Gately M K，Renzetti L M，Magram J et al．The interleukin-12/interleukin-12-receptor system:role in normal and pathologic immune responses［J］．Annual Review of Immunology，1998;16:495-521．

21 Colombo M P，Trinchieri G．Interleukin-12 in antitumor immunity and immunotherapy［J］．Cytokine and Growth Factor Reviews，2002;13(2):155-168

22 Steding C E，Wu S T，Zhang Y et al．The role of interleukin-12 on modulating myeloid-derived suppressor cells，increasing overall survival and reducing metastasis［J］．Immunology，2011;133(2):221-238．

23 Eisenring M，vom Berg J，Kristiansen G et al．IL-12 initiates tumor rejection via lymphoid tissue-inducer cells bearing the natural cytotoxicity receptor NKp46［J］．Nat Immunol，2010;11(11):1030-1038．

24 Aggarwal S，Ghilardi N，Xie M H et al．Interleukin-23 promotes a distinct CD4 T cell activation state characterized by the production of interleukin-17［J］．J Bio Chem，2003;278(3):1910-1914．

25 Zheng Y，Danilenko D M，Valdez P et al．Interleukin-22，a TH17 cytokine，mediates IL-23-induced dermal inflammation and acanthosis［J］．Nature，2007;445(7128):648-651．

26 Oniki S，Nagai H，Horikawa T et al．Interleukin-23 and interleukin-27 exert quite different antitumor and vaccine effects on poorly immunogenic melanoma［J］．Cancer Research，2006;66(12):6395-6404．

27 Xu M，Mizoguchi I，Morishima N et al．Regulation of antitumor immune responses by the IL-12 family cytokines，IL-12，IL-23，and IL-27［J］．Clin Dev Immunol，2010;832454:1-9．

28 Langowski J L，Kastelein R A，Oft M．Swords into plowshares:IL-23 repurposes tumor immune surveillance［J］．Trends in Immunology，2007;28(5):207-212．

29 Langowski J L，Zhang X，Wu L et al．L-23 promotes tumour incidence and growth［J］．Nature，2006;442(7101):461-465．

30 Pflanz S，Timans J C，Cheung J et al．IL-27，a heterodimeric cytokine composed of EBI3 and p28 protein，induces proliferation of naive CD4+T cells［J］．Immunity，2002;16(6):779-790．

31 Owaki T，Asakawa M，Morishima N et al．A role for IL-27 in early regulation of Th1 differentiation［J］．J Immun，2005;175(4):2191-2200．

32 Hisada，M Kamiya，S Fujita K et al．Potent antitumor activity of interleukin-27［J］．Cancer Research，2004;64(3):1152-1156．

33 Liu L，Wang S，Shan B et al．IL-27-mediated activation of natural killer cells and inflammation produced antitumour effects for human oesophageal carcinoma cells［J］．Scand J Immunol，2008;68(1):22-29．

34 Hisada M，Kamiya S，F(xiàn)ujita K et al．Potent antitumor activity of interleukin-27［J］．Cancer Res，2004;64(3):1152-1156．

35 Chiyo M，Shimozato O，Yu L et al．Expression of IL-27 in murine carcinoma cells produces antitumor effects and induces protective immunity in inoculated host animals［J］．Int J Cancer，2005;115(3):437-442．

36 Shimizu M，Shimamura M，Owaki T et al．Antiangiogenic and antitumor activities of IL-27［J］．J Immunol，2006;76(12):7317-7324．

37 Dahl C A，Schall R P，He H et al．Identification of a novel gene expressed in activated natural killer cells and T cells［J］．J Immunol，1992;148:597-603．

38 Nold-Petry C A，Nold M F，Zepp JA et al．IL-32-dependent effects of IL-1beta on endothelial cell functions［J］．Proc Natl Acad Sci USA，2009;106:3883-3888．

39 Dinarello C A，Kim S H．IL-32，a novel cytokine with a possible role in disease［J］．Ann Rheum Dis，2006;65(3):61-64．

40 Felaco P，Castellani M L，De Lutiis M A．IL-32:a newly-discovered proinflammatory cytokine［J］．J Biol Regul Homeost Agents，2009;23(3):141-147．

41 Seo E H，Kang J，Kim K H et al．Detection of expressed IL-32 in human stomach cancer using ELISA and immunostaining［J］．J Microbiol Biotechnol，2008;18(9):1606-1612．

42 Sorrentino C，Di Carlo E．Expression of IL-32 in human lung cancer is related to the histotype and metastatic phenotype［J］．Am J Respir Crit Care Med，2009;180(8):769-779．

43 Goda C，Kanaji T，Kanaji S et al．Involvement of IL-32 in activation-induced cell death in T cells［J］．Int Immunol，2006;18(2):233-240．

44 Nishida A，Andoh A，Inatomi O et al．Interleukin-32 expression in the pancreas［J］．J Biol Chem，2009;284:17868-17876．

45 Oh J H，Cho M C，Kim J H et al．IL-32γ inhibits cancer cell growth through inactivation of NF-κB and STAT3 signals［J］．Oncogene，2011;30(30):3345-3359．