白細(xì)胞介素12在病毒感染中作用的研究進(jìn)展

范懷艷(綜述)，韋 嘉(審校)

(昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院感染科，昆明 650032)

白細(xì)胞介素12(interleukin-12,IL-12)是一種具有多種生物學(xué)功能的細(xì)胞因子，是連接天然免疫和獲得性免疫的功能性橋梁。IL-12及其受體與病毒感染的發(fā)生、發(fā)展有著密切的關(guān)系。病毒通過不同途徑進(jìn)入機體后，可出現(xiàn)不同的臨床轉(zhuǎn)歸，這取決于宿主、病毒和藥物的影響。IL-12不僅可以作為基因佐劑增強病毒核酸疫苗的免疫效果，以預(yù)防病毒的感染，還可開發(fā)成增強宿主細(xì)胞免疫應(yīng)答、促進(jìn)機體內(nèi)病毒清除的生物制劑，為抗病毒感染提供了新選擇。

1 IL-12及其受體

人IL-12是一種相對分子質(zhì)量為75×103的細(xì)胞因子，由p35和p40兩個亞基組成，分別定位于不同的染色體上。只有兩個亞基通過二硫鍵連接形成異源二聚體形式的IL-12才具有生物學(xué)活性。p40亞基有單體或二聚體存在，是IL-12與其受體結(jié)合的天然抑制物[1]。IL-12主要由樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞以及其他一些抗原呈遞細(xì)胞產(chǎn)生[2]。人IL-12具有種屬特異性。

IL-12主要通過與其受體結(jié)合而發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。人白細(xì)胞介素12受體(interleukin-12 receptor,IL-12R)為Ⅰ型跨膜糖蛋白，至少由β1、β2兩個跨膜亞單位組成。β1亞單位在Th1細(xì)胞和Th2細(xì)胞上均有表達(dá)，而β2亞單位僅選擇性表達(dá)于Th1細(xì)胞，只有β1與β2兩個亞基以異二聚體的形式共表達(dá)，才能與IL-12高親和力的結(jié)合。

2 IL-12的生物學(xué)活性

IL-12與IL-12R特異性結(jié)合后，主要通過蛋白酪氨酸激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子4途徑向胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號，誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)機體的細(xì)胞免疫應(yīng)答[3]。IL-12可以誘導(dǎo)Th0細(xì)胞向Th1細(xì)胞的分化、發(fā)育，促進(jìn)Th1細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫應(yīng)答，促進(jìn)活化的T淋巴細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的增殖，增強自然殺傷細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和病毒特異性T淋巴細(xì)胞對靶細(xì)胞的殺傷能力，誘導(dǎo)自然殺傷細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生干擾素γ、腫瘤壞死因子β等細(xì)胞因子。這些特征表明，IL-12對細(xì)胞內(nèi)病毒感染性疾病具有十分重要的意義。

3 IL-12與病毒感染的相關(guān)性

近年來的研究發(fā)現(xiàn)，IL-12及其誘導(dǎo)產(chǎn)生的干擾素γ與多種病毒感染性疾病有著密切的關(guān)系。Chi等[4]通過對17例由健康狀態(tài)發(fā)展為播散性結(jié)核分枝桿菌感染的患者進(jìn)行免疫分析，發(fā)現(xiàn)所有患者血漿中存在一種高滴度的抗干擾素γ的自身抗體，體外實驗進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)該抗體能抑制IL-12的產(chǎn)生；同時，他們還觀察到71%的研究對象伴有水痘-帶狀皰疹病毒感染。Han等[5]通過對感染了柯薩奇B3型病毒的獼猴體內(nèi)的細(xì)胞因子及病毒載量的測定，發(fā)現(xiàn)病毒滴度的波動與IL-12 p40和干擾素γ的滴度波動相吻合，而且當(dāng)病毒滴度達(dá)高峰時，IL-12 p40和干擾素γ的水平也達(dá)到最高。Chakraborty等[6]以感染了人類偏肺病毒的小鼠模型為研究對象，發(fā)現(xiàn)不能表達(dá)IL-12 p40的小鼠肺部炎性反應(yīng)和黏液的產(chǎn)生較對照組劇烈，肺功能下降較明顯。唐麗娟[7]對30例確診為乙型腦炎病毒感染的患兒及28例健康體檢兒血清IL-12水平測定，發(fā)現(xiàn)血清IL-12水平在乙型腦炎病毒感染患兒組顯著高于健康對照組。Mikadze等[8]通過對130例不同臨床病型的丙型病毒性肝炎患者和30例健康者進(jìn)行血清細(xì)胞因子水平的測定，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，各臨床病型丙型病毒性肝炎患者都存在促炎性細(xì)胞因子的失調(diào)，其中IL-12濃度的升高是引起肝臟損傷最主要的因素。王錦華[9]采用酶聯(lián)免疫吸附法檢測36例感染了巨細(xì)胞病毒的患兒和21例體檢健康兒血清中IL-12的水平，發(fā)現(xiàn)感染了巨細(xì)胞病毒的患兒組血清IL-12水平顯著高于正常兒童。早在2001年就已有研究報道過感染了A型流感病毒的小鼠肺部組織可以通過增加IL-12的分泌來降低炎性反應(yīng)[10]。近年來，Hama等[11]再次通過感染了A型流感病毒的小鼠實驗發(fā)現(xiàn)，IL-12作為第一響應(yīng)炎癥的細(xì)胞因子，直接在感染部位介導(dǎo)早期免疫應(yīng)答，防治嚴(yán)重的炎性反應(yīng)。劉莉等[12]以62例手足口病合并病毒性腦炎患兒為觀察組、50例單純的手足口病患兒為對照組、50例健康兒童的健康對照組，采用酶聯(lián)免疫吸附法檢測三組血清中IL-12的水平，發(fā)現(xiàn)實驗組和對照組IL-12的水平均高于健康對照組，實驗組高于對照組。以上實驗結(jié)論均表明，IL-12和干擾素γ在病毒感染性疾病中扮演重要角色。

4 IL-12在病毒感染的預(yù)防和治療中的應(yīng)用前景

4.1IL-12與病毒感染的預(yù)防 IL-12可開發(fā)成針對一些病毒感染的DNA疫苗的基因佐劑，增強DNA疫苗的免疫效力，從而有效預(yù)防病毒的感染。目前DNA疫苗的一些細(xì)胞因子基因佐劑已經(jīng)在一些小動物和獼猴試驗中顯示出能增強相應(yīng)的免疫反應(yīng)。Rodríguez等[13]將抗人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)1的DNA疫苗進(jìn)行IL-12的基因質(zhì)粒載體導(dǎo)入處理，并將該疫苗導(dǎo)入小鼠體內(nèi)，觀察小鼠T淋巴細(xì)胞免疫應(yīng)答，發(fā)現(xiàn)該疫苗誘導(dǎo)的T淋巴細(xì)胞免疫應(yīng)答的幅度、廣度以及質(zhì)量都較未處理前的疫苗強。Kalams等[14]通過對以IL-12為細(xì)胞因子佐劑的HIV-1gagDNA疫苗在未感染HIV-1的人體中使用的安全性和免疫原性的研究，發(fā)現(xiàn)使用該疫苗后人體具有較好的耐受性，不會出現(xiàn)與該疫苗相關(guān)的不良反應(yīng)，但也沒有明顯增強原疫苗的效力。

4.2IL-12與病毒感染的治療 IL-12主要是通過誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞產(chǎn)生干擾素γ而發(fā)揮抗病毒的作用。Xiong等[15]通過體外研究證實，在慢性乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)攜帶者中，IL-12能增強病毒特異性T淋巴細(xì)胞的應(yīng)答，發(fā)揮清除HBV的作用。Wu等[16]對288例乙型肝炎e抗原(hepatitis Be antigen，HbeAg)陽性的慢性乙型病毒性肝炎患者中的自發(fā)性HBeAg血清轉(zhuǎn)換與血清中IL-12水平的關(guān)系進(jìn)行前瞻性隊列研究，發(fā)現(xiàn)血清高水平的IL-12與早期自發(fā)性HBeAg血清轉(zhuǎn)換有著密切的關(guān)系。He等[17]通過對不同臨床病型的乙型病毒性肝炎患者血清中IL-12水平測定，發(fā)現(xiàn)急性患者血清IL-12的高峰與HBeAg血清轉(zhuǎn)換同時發(fā)生，血清IL-12水平與谷丙轉(zhuǎn)氨酶水平密切相關(guān)，表明IL-12可能可以用來評估HBV感染時細(xì)胞免疫的功能；另外，IL-12水平的抬高使得乙型病毒性肝炎患者HBeAg血清轉(zhuǎn)換率較高，這有利于患者的抗病毒治療。HBeAg血清轉(zhuǎn)換意味著病毒復(fù)制活性降低、肝炎炎癥的活動度下降。Carreo等[18]和Rigopoulou等[19]都通過給予慢性HBV感染者重組人IL-12(recombinant human interleukin-12,rhIL-12)治療，發(fā)現(xiàn)rhIL-12可以增加病毒特異性T淋巴細(xì)胞的活性來發(fā)揮顯著的抗病毒活性，但是停藥后會引起病毒血癥的反彈；他們還發(fā)現(xiàn)rhIL-12的抗病毒作用有劑量依賴性，但是高劑量的rhIL-12會引起嚴(yán)重的不良反應(yīng)，限制了rhIL-12的高劑量使用。以上結(jié)果均表明，IL-12在控制HBV感染中起到非常重要的作用，具有開發(fā)成抗HBV治療藥物的價值。Stubblefield等[20]通過對感染了麻疹病毒的小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，被麻疹病毒激活的T淋巴細(xì)胞可以通過IL-12和干擾素γ介導(dǎo)的非溶細(xì)胞機制來清除腦組織內(nèi)的麻疹病毒，且這種機制依賴于IL-12特有的蛋白酪氨酸激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子4信號。Crettaz等[21]為了研究IL-12的基因治療潛力，用感染了土撥鼠肝炎病毒(woodchuck hepatitis virus，WHV)的土撥鼠作為研究對象，在肝特異性誘導(dǎo)型啟動子的控制下，把編碼了小鼠IL-12的高容量腺病毒載體注入土撥鼠的肝臟內(nèi)，讓IL-12在肝組織內(nèi)集中表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)病毒載量在1×1013μg/L，所有土撥鼠都出現(xiàn)顯著并持續(xù)性的免疫應(yīng)答，并伴有WHV DNA、WHV表面抗原、WHV核心抗原的減少以及肝臟組織性學(xué)改善；在IL-12的刺激下，來自健康的土撥鼠或伴有低病毒血癥動物體內(nèi)的淋巴細(xì)胞能夠產(chǎn)生大量的干擾素γ，而對于伴有高病毒血癥的土撥鼠血清中干擾素γ的水平未能提高，因此認(rèn)為以IL-12為基礎(chǔ)的基因治療對病毒載量在1×1013μg/L的慢性WHV感染的土撥鼠是一個較好的方法，而且這種方法能打破慢性WHV攜帶的土撥鼠對病毒抗原的免疫耐受。Li等[22]通過皮下注射途徑分別給第1、第2、第3組的食蟹猴注射0.15 μg/(kg·d)、0.3 μg/(kg·d)、1.5 μg/(kg·d)劑量的rhIL-12，第4組食蟹猴在皮下注射0.3 μg/(kg·d)劑量的rhIL-12同時肌內(nèi)注射90 μg的乙型肝炎表面抗原，第5組食蟹猴通過靜脈滴注0.6 μg/(kg·d)劑量的rhIL-12來研究影響IL-12的藥動學(xué)和藥效學(xué)的因素，發(fā)現(xiàn)乙型肝炎表面抗原不影響IL-12的藥動學(xué)特征，而且在0.15～1.5 μg/(kg·d)劑量范圍內(nèi)，IL-12的代謝呈線性動力學(xué)特征；還發(fā)現(xiàn)皮下注射和靜脈滴注兩種方式的藥效學(xué)參數(shù)相似，但皮下注射給藥后IL-12半衰期比靜脈滴注給藥高出3倍，有一個更廣泛的分布容積，而采用靜脈滴注方式時，血清中檢測不到rhIL-12，同時血清中干擾素γ的濃度極低，甚至也檢測不到，這可能是抗rhIL-12的中和抗體的作用，使rhIL-12呈劑量依賴特征。

5 展 望

大量的臨床試驗研究顯示，rhIL-12具有劑量依賴的特征，小劑量使用時，機體的適應(yīng)性反應(yīng)會使rhIL-12的活性下調(diào)，使得IL-12的效果不佳，但高劑量的rhIL-12又會引起嚴(yán)重的不良反應(yīng)，然而基因治療的方法使得IL-12在靶器官中集中表達(dá)，在提高療效的同時又不引起IL-12相關(guān)的不良反應(yīng)，具有非常大的開發(fā)前景[23]。除此之外，IL-12作為DNA疫苗的基因佐劑也需要深入研究。相信IL-12將會為病毒感染的預(yù)防和治療提供一種有潛力的新方法和研究對象。

[1] Chua AO,Wilkinson VL,Presky DH,etal.Cloning and characterization of a mouse IL-12 receptor-beta component[J].J Immunol,1995,155(9):4286-4294.

[2] Presky DH,Yang H,Minetti LJ,etal.A functional interleukin 12 receptor complex is composed of two beta-type cytokine receptor subunits[J].Proc Natl Acad Sci U S A,1996,93(24):14002-14007.

[3] Finley SD,Gupta D,Cheng N,etal.Inferring relevant control mechanisms for interleukin-12 signaling in naive CD4+T cells[J].Immunol Cell Biol,2011,89(1):100-110.

[4] Chi CY,Chu CC,Liu JP,etal.Anti-IFN-γ autoantibodies in adults with disseminated nontuberculous mycobacterial infections are associated with HLA-DRB1*16:02 and HLA-DQB1*05:02 and the reactivation of latent varicella-zoster virus infection[J].Blood,2013,121(8):1357-1366.

[5] Han T,Zhao K,Wu C,etal.Viral kinetics are associated with changes in cytokines and chemokines in serum and target organs of SSM-CVB3-infected macaques[J].Exp Mol Pathol,2013,94(1):174-181.

[6] Chakraborty K,Zhou Z,Wakamatsu N,etal.Interleukin-12p40 modulates human metapneumovirus-induced pulmonary disease in an acute mouse model of infection[J].PLoS One,2012,7(5):e37173.

[7] 唐麗娟.乙型腦炎病毒感染患兒血清IL-12檢測的臨床意義[J].右江醫(yī)學(xué),2007,35(4):45-46.

[8] Mikadze I,Vashakidze E.The serum level of interleukin-12 among patients with HCV infection[J].Georgian Med News,2011,(201):40-45.

[9] 王錦華.巨細(xì)胞病毒肝炎患兒血清白細(xì)胞介素-10、12、18測定的意義[J].實用兒科臨床雜志,2007,22(22):1725,1741.

[10] Tsurita M,Kurokawa M,Imakita M,etal.Early augmentation of interleukin(IL)-12 level in the airway of mice administered orally with clarithromycin or intranasally with IL-12 results in alleviation of influenza infection[J].J Pharmacol Exp Ther,2001,298(1):362-368.

[11] Hama Y,Kurokawa M,Imakita M,etal.Interleukin 12 is a primary cytokine responding to influenza virus infection in the respiratory tract of mice[J].Acta Virol,2009,53(4):233-240.

[12] 劉莉，王乾，朱松梅,等.手足口病合并病毒性腦炎患兒血清中白細(xì)胞介素-6及12的檢測價值研究[J].山西醫(yī)藥雜志,2012,40(6):562-563.

[13] Rodríguez AM,Pascutti MF,Maeto C,etal.IL-12 and GM-CSF in DNA/MVA immunizations against HIV-1 CRF12_BF Nef induced T-cell responses with an enhanced magnitude,breadth and quality[J].PLoS One,2012,7(5):e37801.

[14] Kalams SA,Parker S,Jin X,etal.Safety and immunogenicity of an HIV-1 gag DNA vaccine with or without IL-12 and/or IL-15 plasmid cytokine adjuvant in healthy,HIV-1 uninfected adults[J].PLoS One.2012,7(1):e29231.

[15] Xiong SQ,Lin BL,Gao X,etal.IL-12 promotes HBV-specific central memory CD8+T cell responses by PBMCs from chronic hepatitis B virus carriers[J].Int Immunopharmacol,2007,7(5):578-587.

[16] Wu JF,Wu TC,Chen CH,etal.Serum levels of interleukin-10 and interleukin-12 predict early,spontaneous hepatitis B virus e antigen seroconversion[J].Gastroenterology,2010,138(1):165-172，e1-e3.

[17] He D,Yan G,Wang Y.Serum levels of interleukin-12 in various clinical states with hepatitis B virus infection[J].Cell Immunol,2012,272(2):162-165.

[19] Rigopoulou EI,Suri D,Chokshi S,etal.Lamivudine plus interleukin-12 combination therapy in chronic hepatitis B:antiviral and immunological activity[J].Hepatology,2005,42(5):1028-1036.

[20] Stubblefield Park SR,Widness M,Levine AD,etal.T Cell-,interleukin-12-,and gamma interferon-driven viral clearance in measles virus-infected brain tissue[J].J Virol,2011,85(7):3664-3676.

[21] Crettaz J,Otano I,Ochoa-Callejero L,etal.Treatment of chronic viral hepatitis in woodchucks by prolonged intrahepatic expression of interleukin-12[J].J Virol,2009,83(6):2663-2674.

[22] Li R,Deng F,Fu Y,etal.Pharmacokinetics and pharmacodynamics of subcutaneous injection and intravenous infusion of recombinant human interleukin-12 and recombinant human interleukin-12 combined with hepatitis B surface antigen in cynomolgus monkeys[J].Pharmacology,2010,85(6):319-327.

[23] Berraondo P,Prieto J,Gonzalez-Aseguinolaza G.Advances in interleukin-12 gene therapy for acquired liver diseases[J].Curr Gene Ther,2009,9(2):62-71.