IL-18、IL-32與腫瘤相關性疾病的研究進展

楊 勇 楊 宏 江新泉 王化芬

( 1.泰山醫(yī)學院，山東 泰安 271016； 2.中國人民解放軍第88醫(yī)院，山東 泰安 271000)

1 IL-18

1.1 IL-18的來源及結構特征

1995年Okamura等報道從中毒性休克的小鼠肝臟克隆到了一種由應激誘生的蛋白。該蛋白的生物學活性與IL-12非常相似，但其誘生干擾素γ的能力要強于IL-12，因而將其命名為干擾素γ誘生因子(IGIF)。隨后的研究表明該因子與IL-1α和IL-1β在結構上有一定的相似性，因而認為該因子可能是IL-1家族的成員，有人將其稱為IL-1γ[1-2]。1996年將其命名為IL-18。外周血中只有單核巨噬細胞不經(jīng)誘導即可表達IL-18 mRNA，但也可以通過Kupffer細胞，T細胞，B細胞，樹突狀細胞，小神經(jīng)膠質(zhì)細胞，角蛋白細胞，成骨細胞和星形細胞被表達；組織分布檢測表明，胰腺、腎、骨骼肌富含IL-18 mRNA，肝、肺等組織也可檢測到。人IL-18具有與IL-1相似的β-三葉草型空間結構，由12股β折疊鏈形成，人IL-18基因位于染色體11q22.2～22.3，無活性的IL-18前體蛋白含有193個氨基酸，N端有一個36個氨基酸組成的前導序列，前體分子亦需IL-1β轉(zhuǎn)化酶在Asp-X位置切除36個氨基酸的前導序列后才能產(chǎn)生具有生物學活性的成熟蛋白，成熟的蛋白為含有157個氨基酸的單肽，無前導序列[1-2]。

1.2 IL-18的抗腫瘤作用

IL-18主要通過以下幾條途徑發(fā)揮抗腫瘤作用[3-4]：①IL-18可通過促進NK細胞的增殖、活化及殺傷功能發(fā)揮抗腫瘤作用。②IL-18可通過激活Th1細胞分泌IL-2，從而激活單核-吞噬細胞系統(tǒng)，增強殺傷腫瘤細胞活性。③IL-18可以促進fas-FasL(Fas ligand)介導的NK細胞的細胞毒作用，增強Thl細胞上功能性FasL的表達，選擇性的擴增FasL介導的Thl細胞的細胞毒作用；當靶細胞的Fas與效應細胞的FasL結合時，就會誘發(fā)靶細胞的凋亡，從而起到抗腫瘤作用。④IL-18還可通過CTL發(fā)揮抗腫瘤作用，在NK細胞的調(diào)節(jié)下，CD8+和CD4+T細胞逐漸被活化， CTL發(fā)揮殺傷腫瘤細胞的作用。⑤IL-18能促進血管增生。

1.3 IL-18與急性白血病(AL)

KG1是來自急性髓細胞性白血病患者的細胞株，被IL-18激活的KG1細胞與Th1細胞標記的關鍵參數(shù)如T-bet和INF-γ的誘導有關。Marco A. Poleganov等[5]利用Affymetrix基因芯片陣列系統(tǒng)，在KG1細胞中除了炎癥趨化因子類CXCL10，CXCL11和CCL1外，鑒定了EB病毒誘導的基因3(EBI3)/ IL-27B作為其中被IL-18深刻地上調(diào)的那些基因。深入調(diào)查發(fā)現(xiàn)，IL-18誘導的EBI3 mRNA有效地轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)。人類EBI3啟動子的電動性遷移率移位分析和突變分析確定了作為被促炎性細胞因子如IL-18決定性誘導的核因子κB的兩個結合部位。此外，Marco A. Poleganov等[5]還證明，KG1細胞表達A型IL-27受體鏈(WSX-1)并顯示STAT-1，-3的激活與在IL-27的影響下SOCS-3的誘導一樣好。Malte Bachmann等[6]證明KG-1細胞被IL-18激活誘導了T-bet mRNA和蛋白質(zhì)在4至6小時內(nèi)的潛伏期。這是通過p38絲裂原活化蛋白激酶活性和核因子-κB的功能被抑制。使用中和抗體放線菌酮平移阻滯且在KG-1細胞中INF-γ不能介導顯著的p38絲裂原活化蛋白激酶激活，顯然地顯示T-bet的激活不是通過分泌INF-γ。Minji Seo等[7]用IL-18處理KG-1細胞并用微陣列技術評估顯示，在7488人基因的UniGene陣列，57基因的表達及包括應激相關基因中至少增加了2倍，然而48基因的表達至少降低了2倍。Bin Zhang等[8]發(fā)現(xiàn)，人IL-18特異的反義寡核苷酸明顯抑制急性髓細胞性白血病細胞的集落形成，通過RT-PCR檢測顯示出IL-18及其受體mRNA 的高水平表達。

1.4 IL-18與急性移植物抗宿主病(GVHD)

白細胞介素18(IL-18)已表現(xiàn)出在異基因骨髓移植(BMT)中發(fā)揮了重要作用。因為異體骨髓捐贈者的免疫反應可能會影響GVHD，Pavan Reddy等[9]利用一個有健康特征的BMT(BALB / c→B6)實驗模型研究證明，當INF-γ信號傳感器和轉(zhuǎn)錄4(STAT4)的激活劑而不是STAT6信號肽分子缺乏時，給予供體IL-18，急性GVHD的死亡率降低，表明STAT6信號肽在IL-18的保護作用中的關鍵作用。IL-18治療沒有改變供體的CD8+細胞毒性T淋巴細胞(CTL)的活性但保留了異基因BMT后移植物抗白血病(GVL)的效果。Yoshihiro Fujimori等[10]用流式細胞儀分析表明，在健康受試者中，較少人數(shù)的CD4+T細胞表達IL-18Rα，而相對地較大人數(shù)的CD8+T細胞表達IL-18Rα。在aGVHD的患者中，CD4+或CD8+T細胞表達IL-18Rα的比例有顯著的增加。 RT-PCR檢測表明，在aGVHD患者CD8+T細胞中IL-18Rα和IL-18RβmRNA水平的提高。這些結果表明IL-18R的表達在aGVHD患者T細胞中被上調(diào)了且IL-18/IL-18R系統(tǒng)在aGVHD期間是活躍的。

1.5 IL-18與其它惡性腫瘤

Yijuan Zhang等[11]研究證明IL-18及其受體(IL-18R)可在肝癌細胞株HepG2和HepG2.2.15以及正常肝細胞株HL-7702中表達，IL-18增強了這些細胞株細胞外基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-9，MMP-3和MMP-2的活性，同時在一NF-κB 依賴性方式中上調(diào)了MMP-3和MMP-9的 mRNA水平。IL-18促進了肝癌細胞的轉(zhuǎn)移和遷移。Nikoletta Rovina等[12]用ELISA測定肺癌患者痰上清液的血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和IL-18，結果表明肺癌患者與健康對照組相比有顯著地較高的IL-18和VEGF水平基準(P<0.001)。Anna Maria Orengo等[13]的實驗證明與年齡相一致的健康婦女相比，IL-18的免疫反應在診斷的上皮性卵巢癌(EOC)患者的血清中是增加的且其在腹水中的水平比在血清中的高，但IL-18以無生物學活性的pro-IL-18出現(xiàn)在腹水中。Nahida Srabovi等[14]研究證明IL-18存在于乳腺癌的腫瘤中，相同患者的無變化周圍組織中以及乳腺良性腫瘤患者的乳腺組織與其他良性乳腺疾病患者中。Kazutoshi Fujita等[15]研究表明IL-18的抑制劑IL-18結合蛋白在INF-γ的刺激下，是通過前列腺癌細胞株DU145和PC3表達和分泌，而不是通過LNCaP和CWR22。免疫組織化學分析表明IL-18BP在前列腺癌的細胞以及在前列腺癌根治術標本的巨噬細胞中染色陽性。Min Kyung Jung等[16]研究證明紅細胞分化調(diào)節(jié)劑的過度表達明顯地抑制了黑色素瘤細胞遷移，侵襲和增殖水平，且表達與IL-18的表達呈負相關，這在黑色素瘤中有促癌效果。

2 IL-32

2.1 IL-32的來源及結構特征

2005年，美國科羅拉多大學健康科學中心醫(yī)學部Kim SH等利用基因芯片技術研究IL-18-可誘導基因時發(fā)現(xiàn)了IL-32[17-18]。IL-2活化的NK細胞或絲裂原刺激的T細胞都能產(chǎn)生IL-32。IL-32表達于脾、胸腺、白細胞、小腸、結腸、前列腺、卵巢、睪丸中，且在免疫組織中強于非免疫組織。IL-32存在6種異構體：IL-32α、IL-32β、IL-32γ、IL-32δ、IL-32ε和IL-32ζ，人IL-32基因定位在人染色體16p13.3上。IL-32α、IL-32β和IL-32δ是從NK細胞里分離出的3種新型的變異體，它們的N-末端都不具有典型的疏水信號肽；而IL-32γ是與12年前由Dahl等描述的自然殺傷細胞轉(zhuǎn)錄本4(NK4)等同的，其信號肽為31aa，成熟蛋白為147aa，107位上有1個tyr硫酸酯化部位，30位、83位和213位上有3個N-豆蔻酰化部位，80位和232位上有PKC磷酸化部位，34，88和200位上有3個潛在的酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化部位，216～218位上有細胞黏附序列RGD。IL-32aa序列分析揭示了IL-32里存在3個N-豆蔻?；课缓?個N-糖基化部位[18]。

2.2 IL-32的抗腫瘤作用

IL-32主要通過4條信號途徑介導發(fā)揮其抗腫瘤作用[19-20]：①p38MAPK磷酸化途徑：IL-32通過介導p38MAPK磷酸化水平的改變刺激下游的信號通路。②NF-κB途徑：IL-32通過刺激增加NF-κB細胞因子的釋放發(fā)揮作用，比如以時間依賴性方式誘導Raw細胞中IκB降解，并刺激NOD2激活絲氨酸/酪氨酸激酶受體連接蛋白，激活NF-κB。③Caspase-1途徑：NOD1和NOD2誘導細胞產(chǎn)生IL-32，其通過Caspase-1途徑刺激IL-1β和IL-6產(chǎn)生。④Caspase-3途徑：用抗-CD3刺激分化的T細胞培養(yǎng)48 h后，細胞凋亡開始增加，IL-32通過激活Caspase-3途徑誘導T細胞凋亡。

2.3 IL-32與白血病

Soyoung Cheon等[20]利用流式細胞儀分析顯示，在CML細胞中IL-32α的過度表達誘導了Fas和UL16-結合蛋白2的表達增強。通過IL-32α表面分子的過度表達和增加的NK細胞介導的殺傷之間的直接關系經(jīng)過Fas或ULBP2 siRNA轉(zhuǎn)染被證實。實驗表明IL-32通過p38MAPK的激活刺激Fas和ULBP2的表達，這增加了CML細胞的NK細胞易感性，提高了基于NK細胞的免疫療法的效率。Na-Young Ko等[21]用植物血凝素(PHA)和卟啉醇肉豆蔻酸乙酸酯(PMA)刺激Jurkat T細胞并檢測IL-32在mRNA和蛋白質(zhì)水平的表達。結果表明分子量為9 kDa的 IL-32蛋白質(zhì)通過PHA和PMA刺激16小時后被誘導，IL-32 mRNA在Jurkat細胞中主要產(chǎn)生一個較小的IL-32亞型，暗示了IL-32在人T細胞白血病中的作用。

2.4 IL-32與GVHD

A. Mario Marcondes等[22]研究表明與還沒有發(fā)展為急性GVHD的患者相比，IL-32 mRNA水平在急性GVHD患者的血白細胞中是顯著增高的，但在治療或未治療的慢性GVHD患者中，IL-32水平?jīng)]有顯著地變化，并證明絲氨酸蛋白酶抑制劑α-1抗胰蛋白酶可影響IL-32水平。

2.5 IL-32與其他惡性腫瘤

JH Oh等[23]研究證明IL-32γ能夠抑制轉(zhuǎn)基因小鼠中黑色素瘤及結腸癌細胞(SW620)的生長，IL-32γ對腫瘤生長的抑制作用與激活的核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)和信號傳導子及轉(zhuǎn)錄激活子(STAT3)相關。Mi H. Park等[24]用結腸癌細胞或前列腺癌細胞與IL-32特異性siRNA轉(zhuǎn)染的NK-92細胞共培養(yǎng)時發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞中細胞凋亡相關蛋白如caspase-3和Bax的表達是增高的，F(xiàn)AS和DR3的表達是增加的，說明IL-32通過DR3和caspase-3的活化增強NK-92細胞在癌細胞的細胞毒作用。Yun Hee Kang等[25]研究表明IL-32α在肝細胞性癌(HCC)患者的組織和血清中過度表達并定位于肝細胞性癌腫瘤細胞的細胞質(zhì)和細胞核中，且IL-32α在HCC中的抑制減少了磷酸-p38 MAPK，NF-κB和抗凋亡蛋白Bcl-2的表達，誘導了促凋亡蛋白及p53和PUMA的表達，從而抑制了肝癌腫瘤細胞的生長。Sojung Lee等[26]研究證明IL-32在子宮頸癌組織中和HPV陽性的子宮頸癌細胞中呈高水平表達，應用可促進細胞增殖、抑制細胞凋亡的環(huán)加氧酶2(COX-2)的抑制劑后IL-32的表達被阻滯了，但COX-2的過度表達卻導致了IL-32水平的增加， 從而證明IL-32可抑制宮頸癌細胞的生長

3 小結與展望

IL-18、IL-32 作為新近發(fā)現(xiàn)的促炎性反應細胞因子，其在多種炎癥性疾病中發(fā)揮的作用已得到了研究證實。目前越來越多的研究揭示出它們與各種腫瘤疾病的關聯(lián)，IL-18在肝癌、肺癌、卵巢癌和前列腺癌等惡性腫瘤中通過不同機制都表現(xiàn)出了抗腫瘤作用；IL-32在黑色素瘤、結腸癌和子宮頸癌等惡性腫瘤中也通過不同機制展現(xiàn)出極強的抗腫瘤作用；顯示了IL-18、IL-32在腫瘤治療方面有較好的應用前景。最近還研究發(fā)現(xiàn)IL-18、IL-32與白血病尤其是急性白血病有著很大的關聯(lián)，需進一步研究兩者在抗白血病中的作用成分、機制，將有助于闡明它們在抗急性白血病中的確切作用，使IL-18、IL-32被開發(fā)成具有廣泛應用前景的抗白血病藥物。

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