白介素-17在肺癌發(fā)生及進(jìn)展中的作用與機(jī)制研究進(jìn)展

梅建東 劉倫旭

1 白介素（interleukin,IL）-17概述

IL-17是由Rouvier等[1]從小鼠淋巴樣細(xì)胞cDNA文庫中篩選發(fā)現(xiàn)，最初被命名為細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞抗原8（cytotoxic T lymphocyte antigen 8,CTLA-8）。Yao等[2,3]證實(shí)CTLA-8是來源于CD4+T細(xì)胞的細(xì)胞因子，將其命名為IL-17。此后，多種與IL-17具有同源性的細(xì)胞因子陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，為加以區(qū)分，將IL-17又稱為IL-17A[4]，IL-17家族其他成員包括IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E（亦稱為IL-25）、IL-17F[5-9]，其中以IL-17F在結(jié)構(gòu)和功能上與IL-17A最為接近，同源性高達(dá)55%[4]，但I(xiàn)L-17A的作用明顯強(qiáng)于IL-17F[10]，其與受體的親和力也高于IL-17F，IL-17F則可負(fù)調(diào)節(jié)IL-17A的表達(dá)[11]。IL-17家族的受體（IL-17 receptor,IL-17R）共發(fā)現(xiàn)IL-17RA、IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD、IL-17RE等5個(gè)成員，其中，IL-17RA可分別與IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD組成受體異二聚體[12]，而IL-17RA與IL-17RC組成的異二聚體是IL-17A及IL-17F的共同受體，兩種受體缺一不可[12,13]。

體內(nèi)IL-17A的來源具有多樣性。Park及Harrington等[14,15]分別發(fā)現(xiàn)了CD4+T細(xì)胞中有別于Th1及Th2的特殊輔助T細(xì)胞亞群，即Th17細(xì)胞，IL-17A及IL-17F為其標(biāo)志性產(chǎn)物，這是對(duì)T細(xì)胞認(rèn)識(shí)的一個(gè)重要突破。除Th17細(xì)胞外，CD8+T細(xì)胞、γδT細(xì)胞、自然殺傷（natural killer,NK）細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞，甚至一些上皮細(xì)胞也可分泌IL-17A[10,16]。

IL-17A作為IL-17家族最重要的炎癥因子，目前研究最為深入，其參與了機(jī)體抗感染免疫、自身免疫性疾病相關(guān)的病理性炎癥反應(yīng)、腫瘤發(fā)生及進(jìn)展等過程，但其與腫瘤的關(guān)系存在一定爭議。一方面，IL-17A可通過促進(jìn)血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）、轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor-β,TGF-β）等的表達(dá)促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，另一方面，IL-17A也可通過激活細(xì)胞毒性T細(xì)胞（cytotoxic T lymphocyte,CTL）、NK細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等發(fā)揮抗腫瘤作用[17]。對(duì)腫瘤臨床標(biāo)本的觀察也發(fā)現(xiàn)IL-17A在不同腫瘤中作用的差別，例如肝癌及肺癌患者中，IL-17A高表達(dá)預(yù)示預(yù)后不良，而食管癌則與之相反[18]。肺癌是我國最為常見的惡性腫瘤，也是腫瘤致死的首要原因[19]，IL-17A作為一個(gè)炎癥因子，可能參與了肺癌發(fā)生、進(jìn)展的全過程，本文對(duì)目前的相關(guān)研究結(jié)果進(jìn)行綜述。鑒于文獻(xiàn)中通常將IL-17A簡稱為IL-17，本文亦沿用了這一習(xí)慣名稱。

2 IL-17促進(jìn)肺癌發(fā)生及進(jìn)展的臨床證據(jù)

吸煙是肺癌及慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease,COPD）最為重要的危險(xiǎn)因素，且半數(shù)以上肺癌患者合并不同程度的COPD[20]。在肺功能正常的吸煙者及COPD患者肺組織中，IL-17陽性細(xì)胞數(shù)及IL-17表達(dá)水平均顯著高于非吸煙者[21,22]。此外，吸煙還與IL-17基因多態(tài)性相關(guān)，與IL-17F則無顯著相關(guān)性，吸煙者攜帶至少一個(gè)拷貝IL-17基因G-152A位點(diǎn)等位基因時(shí)，患肺癌的風(fēng)險(xiǎn)增加2.06倍[23]。IL-17基因多態(tài)性還可上調(diào)IL-17的表達(dá)，這也增強(qiáng)了肺癌易感性[24-26]。肺癌患者腫瘤組織及外周血中IL-17也顯著增高[27-32]，且IL-17高表達(dá)還與患者不良預(yù)后相關(guān)[27-31]，甚至肺癌患者呼出氣體冷凝物中IL-17也有增高，其濃度與腫瘤大小正相關(guān)[33]，而外周血中IL-17濃度則與TNM分期正相關(guān)[34]。對(duì)于晚期肺癌患者，其惡性胸水中IL-17濃度也高于良性胸腔積液[35,36]，發(fā)生腦轉(zhuǎn)移時(shí)，患者外周血及腦脊液中IL-17濃度均顯著增高[37]。與IL-17增高相伴的還有VEGF表達(dá)升高[27,28,38]，以及促淋巴管生成的VEGF-C表達(dá)上調(diào)[31]，且肺癌組織中IL-17的表達(dá)也與新生血管及淋巴管密度正相關(guān)[27,31,39]。對(duì)肺癌患者的觀察提示IL-17可促進(jìn)肺癌發(fā)生及進(jìn)展，而其促進(jìn)肺癌進(jìn)展的可能機(jī)制之一是促進(jìn)腫瘤脈管生成。

作為體內(nèi)IL-17重要來源的Th17細(xì)胞，其在肺癌進(jìn)展中的作用與IL-17可能不完全一致。肺癌患者惡性胸水及外周血中Th17細(xì)胞數(shù)量顯著增高[37,40-47]，且胸水中Th17細(xì)胞可能還參與了胸膜腔炎性微環(huán)境的維持[40]；但與IL-17高表達(dá)預(yù)示患者不良預(yù)后相反，胸水中Th17細(xì)胞數(shù)量與患者預(yù)后正相關(guān)[48]。Th17細(xì)胞可保護(hù)機(jī)體免受病原菌攻擊，而調(diào)節(jié)型T細(xì)胞（regulatory T cell,Treg）則抑制機(jī)體對(duì)自身抗原的免疫反應(yīng)，避免自身免疫的發(fā)生，二者在體內(nèi)保持動(dòng)態(tài)平衡[49,50]。肺癌患者外周血中，Th17與Treg細(xì)胞比例均高于正常人，但二者在數(shù)量上呈負(fù)相關(guān)[42]；同時(shí)，惡性胸水及外周血中Treg與Th17細(xì)胞的比值高于健康人[43-45]，且比值與分期正相關(guān)[45]，與患者預(yù)后負(fù)相關(guān)[43]，即Treg細(xì)胞數(shù)量相對(duì)較多而Th17細(xì)胞數(shù)量相對(duì)較少與不良預(yù)后有關(guān)，盡管這些結(jié)果是在較小樣本人群中的觀察，依然可以提示Treg與Th17的失衡可能參與了肺癌的免疫逃逸及進(jìn)展。基于對(duì)上述研究結(jié)果的綜合分析，可以看出IL-17與Th17細(xì)胞在肺癌進(jìn)展中的作用存在一定差異，但這一現(xiàn)象尚需在同一患者群體中進(jìn)行較為系統(tǒng)的觀察，以進(jìn)一步明確二者在肺癌進(jìn)展中作用的異同。

3 IL-17促進(jìn)肺癌發(fā)生的機(jī)制

與吸煙人群相同，暴露于香煙煙霧中的小鼠肺部炎癥反應(yīng)也伴有分泌IL-17細(xì)胞的增多及IL-17表達(dá)水平的升高，給予抗IL-17抗體則可減輕香煙暴露小鼠肺部炎癥反應(yīng)[51]。肺部局限性K-ras突變小鼠易發(fā)生原發(fā)性肺癌，其腫瘤組織中也存在大量Th17及Treg細(xì)胞聚集，以非特異性流感嗜血桿菌裂解物（lysate of nontypeable Haemophilus in fluenza,NTHi）誘導(dǎo)該小鼠發(fā)生類似COPD的炎癥反應(yīng)，可導(dǎo)致肺組織中較多Th17細(xì)胞浸潤[52]；然而，對(duì)于肺部特異性K-ras突變的IL-17基因敲除小鼠，無論是否給予NTHi刺激，其肺癌的發(fā)生均顯著減少，腫瘤細(xì)胞增殖及新生血管也較IL-17野生型小鼠減少，伴有肺組織中促炎癥分子IL-6、CCL2、Arg1、CSF3、基質(zhì)金屬蛋白酶7（matrix metalloproteinase-7,MMP7）、MMP12及MMP13等的分泌減少；另一方面，IL-17還通過誘導(dǎo)肺部CXCL2及G-CSF的表達(dá)募集CD11b+Gr1+髓系抑制細(xì)胞（myeloidderived suppressor cells,MDSCs），MDSCs可促進(jìn)腫瘤血管生成，并抑制CD8+T細(xì)胞及NK細(xì)胞的增殖與活化、誘導(dǎo)Treg細(xì)胞抑制機(jī)體免疫反應(yīng)，從而促進(jìn)肺癌發(fā)生與進(jìn)展[52]。此外，Xu等[53]通過經(jīng)口咽吸入搭載IL-17 cDNA的腺病毒，增強(qiáng)K-ras突變小鼠肺部IL-17的表達(dá)，在吸入病毒1周后，肺部IL-17的表達(dá)較對(duì)照小鼠高150倍，該組小鼠肺癌的發(fā)生也顯著增多，且IL-17高表達(dá)還伴有MMP9表達(dá)的上調(diào)及腫瘤細(xì)胞侵襲能力的增強(qiáng)。上述研究結(jié)果從正反兩方面證實(shí)了IL-17具有促進(jìn)肺癌發(fā)生的作用，IL-17促進(jìn)肺部免疫抑制微環(huán)境的形成，并增強(qiáng)腫瘤血管生成及侵襲性是其促進(jìn)肺癌發(fā)生的重要機(jī)制。

4 IL-17在肺癌進(jìn)展中的作用及機(jī)制

IL-17與肺癌進(jìn)展及腫瘤耐藥也存在密切關(guān)系，其可能參與了腫瘤進(jìn)展相關(guān)的多重機(jī)制，例如血管生成、侵襲轉(zhuǎn)移、免疫逃逸等；但也有部分研究顯示IL-17在某些情況下還可能具有抑制腫瘤進(jìn)展的作用，分別總結(jié)如下。

4.1 IL-17促進(jìn)肺癌血管生成 對(duì)人肺癌組織標(biāo)本的觀察顯示IL-17表達(dá)與腫瘤微血管及淋巴管密度正相關(guān)，提示其促進(jìn)腫瘤血管生成的作用，體內(nèi)外研究也證實(shí)了IL-17的這一作用。一方面，IL-17可直接促進(jìn)腫瘤微血管生成。腫瘤缺氧微環(huán)境的代謝產(chǎn)物乳酸可上調(diào)IL-17的表達(dá)[54]，IL-17作用于肺癌細(xì)胞，可誘導(dǎo)其高表達(dá)多種血管生成相關(guān)的CXC趨化因子，包括CXCL1、CXCL5、CXCL8等，且IL-17刺激肺癌細(xì)胞后的條件培養(yǎng)基還可趨化血管內(nèi)皮細(xì)胞[55]，轉(zhuǎn)染了IL-17 cDNA的肺癌細(xì)胞株在免疫缺陷小鼠體內(nèi)成瘤后的生長也更為迅速，高表達(dá)IL-17的腫瘤組織中血管密度更高，通過抗體中和上述趨化因子的受體CXCR-2，可抑制IL-17誘導(dǎo)的腫瘤血管生成并延緩其生長[55]，結(jié)合這些結(jié)果，可以推測IL-17通過募集血管內(nèi)皮細(xì)胞，并通過上述多種趨化因子與CXCR2結(jié)合，共同促進(jìn)血管生成。此外，IL-17也可促進(jìn)部分肺癌細(xì)胞株高表達(dá)VEGF[38,56]，但單純阻斷VEGF并不影響IL-17所誘導(dǎo)的腫瘤生長[55]。另一方面，IL-17還與腫瘤抗血管生成治療耐藥有關(guān)。Chung等[57]分別觀察了肺癌、結(jié)腸癌、淋巴瘤等的皮下移植瘤，以及肺癌原位移植瘤模型，發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中浸潤的Th17細(xì)胞分泌IL-17，通過NF-κB通路上調(diào)粒細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte colony-stimulating factor,G-CSF）的表達(dá)，募集MDSCs至腫瘤微環(huán)境，導(dǎo)致抗VEGF治療耐藥，而對(duì)IL-17受體敲除小鼠移植瘤模型給予抗VEGF治療，或?qū)ζ胀ㄐ∈竽Ｐ吐?lián)合抗VEGF與抗IL-17治療，均可抑制腫瘤對(duì)抗血管生成治療的耐受。

4.2 IL-17促進(jìn)肺癌侵襲轉(zhuǎn)移 IL-17可通過多種途徑促進(jìn)肺癌轉(zhuǎn)移灶的形成，對(duì)于IL-17基因敲除小鼠，經(jīng)尾靜脈注射腫瘤細(xì)胞后的肺部轉(zhuǎn)移灶明顯少于野生型小鼠[34,58]。肺部炎癥環(huán)境及IL-17的表達(dá)還可促進(jìn)轉(zhuǎn)移灶的生長，同樣經(jīng)尾靜脈注射小鼠Lewis肺癌細(xì)胞建立肺轉(zhuǎn)移瘤模型，給予香煙煙霧及NTHi刺激增強(qiáng)肺部炎癥反應(yīng)，可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，但I(xiàn)L-17基因敲除小鼠則不受此影響，且腫瘤進(jìn)展較IL-17野生型小鼠緩慢[59]。在IL-17促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的機(jī)制方面，IL-1可能扮演著關(guān)鍵角色，Carmi等[58]通過經(jīng)尾靜脈注射Lewis細(xì)胞建立肺轉(zhuǎn)移瘤模型，證實(shí)腫瘤微環(huán)境通過IL-1募集γδT細(xì)胞，分泌IL-17并促進(jìn)轉(zhuǎn)移灶形成。對(duì)乳腺癌肺轉(zhuǎn)移模型的觀察還發(fā)現(xiàn)IL-17通過G-CSF活化中性粒細(xì)胞，共同促進(jìn)肺及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶的形成[60]。此外，轉(zhuǎn)錄因子T-bet具有抑制IL-17表達(dá)并抑制腫瘤進(jìn)展的作用，IL-17的表達(dá)與T-bet負(fù)相關(guān)，而與Treg細(xì)胞轉(zhuǎn)化因子Foxp3的表達(dá)正相關(guān)，對(duì)T-bet基因敲除小鼠給予抗IL-17抗體干預(yù)，亦可延緩經(jīng)尾靜脈注射Lewis細(xì)胞所形成的肺部轉(zhuǎn)移灶進(jìn)展[61]。

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）是腫瘤轉(zhuǎn)移的另一重要機(jī)制。IL-17可誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞株A549發(fā)生EMT相關(guān)標(biāo)志物表達(dá)的變化，如誘導(dǎo)波形蛋白（vimentin）高表達(dá)，同時(shí)抑制E粘連蛋白（E-cadherin）的表達(dá)，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲性，其分子機(jī)制是IL-17通過激活NF-κB通路，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄抑制物ZEB1的表達(dá)，從而促進(jìn)EMT的發(fā)生[62]。此外，體外研究[63]發(fā)現(xiàn)IL-17還可能通過促淋巴管生成促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移，其機(jī)制是通過細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白1/2（extracellular signal-regulated protein kinase 1/2,ERK 1/2）通路，促進(jìn)Lewis細(xì)胞及A549細(xì)胞分泌促進(jìn)淋巴管生成的重要因子VEGF-C，并趨化淋巴上皮細(xì)胞，從而促進(jìn)淋巴管生成。此外，IL-17還可促進(jìn)肺癌細(xì)胞分泌MMP2、MMP9等[53,64]，也為肺癌侵襲轉(zhuǎn)移創(chuàng)造了條件。

4.3 IL-17誘導(dǎo)肺癌免疫抑制微環(huán)境 MDSCs是粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等的前體細(xì)胞，腫瘤微環(huán)境通過IL-17募集較多MDSCs[52,57]，抑制機(jī)體抗腫瘤免疫[57]。同時(shí)，IL-17還參與促進(jìn)肺癌形成以M2型腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophages,TAMs）為主的肺癌腫瘤微環(huán)境。一方面，肺癌微環(huán)境通過高表達(dá)IL-17募集TAMs[32]，另一方面，IL-17還上調(diào)肺癌細(xì)胞環(huán)氧化酶2（cyclooxygenase-2,COX2）的表達(dá)，進(jìn)而增加前列腺素E2（prostaglandin E2,PGE2）的合成，促進(jìn)M2型TAMs的分化[65]，而M2型TAMs具有免疫抑制的作用，可通過促進(jìn)腫瘤血管生成、侵襲轉(zhuǎn)移等多種途徑促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。

4.4 IL-17抑制肺癌進(jìn)展的證據(jù) 盡管上述較多研究支持IL-17促進(jìn)肺癌發(fā)生及進(jìn)展，目前也有一些證據(jù)提示IL-17在某些情況下還可能抑制腫瘤進(jìn)展。Lin等[66]采用Lewis細(xì)胞建立小鼠惡性胸腔積液模型，發(fā)現(xiàn)IL-17基因敲除小鼠的腫瘤進(jìn)展更快，生存期也顯著縮短，IL-17的缺失抑制了Stat1通路的激活并促進(jìn)了Th1細(xì)胞的活化；IFNγ的缺失則抑制Stat3通路的激活，并促進(jìn)Th17細(xì)胞的活化，抑制惡性胸水形成，延長小鼠生存期。人惡性胸水可通過CCL20及CCL22等募集Th17細(xì)胞，由IL-1β、IL-6、IL-23等誘導(dǎo)其分化成熟，發(fā)揮抑制腫瘤進(jìn)展的作用[48]。同時(shí)，一些抗腫瘤治療也需要IL-17及Th17細(xì)胞的參與才能發(fā)揮作用。大劑量脂多糖可抑制肺轉(zhuǎn)移性黑色素瘤，該過程也伴有較多Th1及Th17細(xì)胞的活化[67]，而對(duì)黑色素瘤肺轉(zhuǎn)移模型的觀察發(fā)現(xiàn)敲除IL-17基因可加速腫瘤進(jìn)展，Th17細(xì)胞則可激活腫瘤特異的CD8+T細(xì)胞，從而抑制腫瘤進(jìn)展[68]。此外，Marshall等[69]聯(lián)用PI3K通路抑制劑與Toll樣受體激動(dòng)劑治療小鼠Lewis肺癌，發(fā)現(xiàn)上述制劑發(fā)揮作用需IL-17及干擾素γ（interferon γ,IFNγ）的參與，若IL-17缺失，則上述制劑無法抑制腫瘤生長。IL-17與Th17細(xì)胞在腫瘤進(jìn)展中的作用并不完全相同，具有抗腫瘤作用的Th17細(xì)胞可能屬于腫瘤抗原特異性Th17細(xì)胞[70]。此外，肺移植瘤中的IL-17主要來源于γδT細(xì)胞[58]，機(jī)體內(nèi)共生菌的刺激可維持該群細(xì)胞的活化，維持其對(duì)腫瘤的殺傷作用[71]。由此可見，IL-17及Th17細(xì)胞亦可能直接或間接參與了對(duì)部分移植瘤的抑制作用。

5 小結(jié)

慢性炎癥與肺癌的發(fā)生密切相關(guān)，通過對(duì)肺癌高危人群、肺癌患者的觀察及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，均證實(shí)重要炎癥因子IL-17可促進(jìn)肺癌發(fā)生；此外，IL-17還通過促進(jìn)腫瘤血管生成、促進(jìn)其侵襲轉(zhuǎn)移及誘導(dǎo)腫瘤免疫抑制微環(huán)境等促進(jìn)肺癌進(jìn)展，但對(duì)肺癌患者的觀察卻顯示出Th17細(xì)胞抑制腫瘤進(jìn)展的潛力。同時(shí)，采用肺癌移植瘤模型所進(jìn)行的研究則顯示IL-17促進(jìn)與抑制肺癌進(jìn)展的雙重作用，為進(jìn)一步解決這其中的爭議，排除移植瘤中免疫等因素的干擾，在未來的研究中盡量采用原發(fā)性肺癌模型，或可為明確IL-17在肺癌進(jìn)展中的作用提供更具說服力的證據(jù)?；诂F(xiàn)有研究結(jié)果，嘗試通過干預(yù)IL-17或Th17細(xì)胞治療肺癌尚缺乏充分證據(jù)。