IL-12與疾病相關性研究進展*

王 丹，楚 曼 綜述，權志博 審校

(陜西中醫(yī)藥大學醫(yī)學技術學院，西安 712046)

白細胞介素-12(IL-12)是IL-12細胞因子家族最早發(fā)現(xiàn)的成員，主要來源于樹突狀細胞(DC)、巨噬細胞(MΦ)及B淋巴細胞，是一種能夠針對病原微生物產生免疫反應的炎性因子[1],連接早期的非特異性先天性免疫與后期抗原特異性的適應性免疫，參與機體感染、腫瘤、自身免疫性疾病的免疫調節(jié)[2]。IL-12調節(jié)輔助性T淋巴細胞(Th)1的發(fā)育、增殖及Th1/Th2細胞平衡，誘導T淋巴細胞和自然殺傷細胞(NK細胞)產生γ干擾素(IFN-γ)，IFN-γ介導促炎并激活T-bet發(fā)揮作用。本文就IL-12的結構特點、組織來源、生物學功能以及與感染和腫瘤性疾病的關系進行綜述。

1 IL-12來源與分子結構

1.1IL-12來源 IL-12主要來源于具有抗原遞呈能力的B淋巴細胞、MΦ、DC等。刺激IL-12分泌的途徑可以分為非T細胞依賴性和T細胞依賴性兩條，其中非T細胞依賴性途徑由各種微生物直接作用于抗原提呈細胞，刺激IL-12分泌；T細胞依賴性途徑通過激活的T細胞與抗原提呈細胞的相互作用誘導IL-12的產生[3]。IL-12表達水平增加可能是以下因素導致：病原微生物及其產物促使非T細胞依賴性途徑產生IL-12；細胞因子的相互作用導致，如IFN-γ、IL-13、IL-10均誘導IL-12產生細胞因子，其中IL-12與IFN-γ的分泌具有相互刺激作用，IL-12刺激IFN-γ分泌，同時IFN-γ的大量分泌又對IL-12分泌具有促進作用[3]，而IL-10 刺激單核細胞分泌IL-12的強度與其劑量呈線性關系[4]。

1.2IL-12及其受體分子結構 IL-12是一種異二聚體蛋白，由α(IL-12p35)和β(IL-12p40)兩個亞基組成，相對分子質量分別為35 000和40 000。IL-12p35亞基與IL-6和粒細胞集落刺激因子(G-CSF)有相似性，而IL-12p40亞基與IL-6受體相關，IL-12的種屬特異性由IL-12p35亞基決定，IL-12的信號調節(jié)由IL-12p40參與。每個亞基由單獨染色體上獨立調節(jié)的基因編碼產生，亞基通過共價鍵連接[5]。最近研究發(fā)現(xiàn)，IL-12α亞基在不同類型的細胞中存在低水平表達，但β亞基僅在可以產生IL-12p70的細胞內分泌，包括活化的DC、MΦ、單核細胞和嗜中性粒細胞，只有細胞內同時共表達IL-12p35、IL-12p40和IL-12p70才能形成有活性的IL-12[6]。

IL-12受體(IL-12R)主要在活化的NK細胞和T細胞上發(fā)現(xiàn),在DC和B細胞上也有表達，T細胞受體激活T細胞可以上調IL-12受體亞基的表達，尤其是IL-12Rβ2[6]。IL-12R是由兩個亞基組成的異二聚體，相對分子質量分別為100×103和130×103，稱其為IL-12Rβ1和IL-12Rβ2。IL-12R是一種跨膜蛋白，如鼠IL-12Rβ1由738個氨基酸組成，其跨膜結構域由氨基酸殘基566～591組成,細胞內結構域由氨基酸殘基592～738組成[7]。IL-12R的每個亞基都有其獨特的生物活性，IL-12Rβ1的主要作用是配體結合，β2亞基的作用是轉化從IL-12接收的信號，IL-12與IL-12R之間的作用是由β1與IL-12p40的連接和β2結合IL-12p35完成的，β2亞基通過轉化從IL-12接收的信號、調節(jié)亞基的表達來確定對T細胞的反應性[6]。當IL-12和IL-12R所有亞基都表達充分時，IL-12和IL-12R之間的親和力最高[8]。

2 IL-12信號轉導及生物學功能

2.1IL-12信號轉導 IL-12(p35/p40)信號轉導主要通過其受體IL-12R(IL-12Rβ1/IL-12Rβ2)，酪氨酸激酶-2(TYK2)/Janus激酶2(JAK2)和信號轉導和轉錄激活因子4(STAT4)。IL-12Rβ1與TYK2結合,其胞質末端缺失細胞內結構域中的3個酪氨酸，未發(fā)現(xiàn)IL-12Rβ1對IL-12誘導的細胞內信號傳導有作用，所以被認為是配體結合受體。IL-12Rβ2細胞內結構域中發(fā)現(xiàn)STAT4分子的磷酸酪氨酸結合位點，信號通過IL-12Rβ2內的酪氨酸殘基介導,因此β2亞基的作用是轉化從IL-12接收的信號，IL-12Rβ2中與JAK-2結合的3個酪氨酸被認為是STAT4的最佳結合位點，有助于信號轉導過程，IL-12Rβ1亞基缺乏細胞內結構域中的酪氨酸殘基可防止β1亞基在信號轉導過程中的作用[6]。JAK-STAT信號通路的激活是通過IL-12R誘導進行的，IL-12Rβ2的下游信號分子主要是STAT4，信號激活相關的JAK可導致連接的STAT分子磷酸化，在STAT分子的磷酸化過程之后，將發(fā)生DNA結合、核移動等作用[6]。IL-12雖與STAT1、STAT3、STAT4、STAT5a和STAT5b也相關，但STAT4在IL-12信號通路中作用最重要[6]。細胞因子信號抑制物3被募集到人IL-12Rβ2與位置800處的磷酸化酪氨酸相互作用，從而抑制IL-12誘導的STAT4活化。

2.2IL-12生物學功能 細胞因子作為在不同細胞之間信息轉導的主要作用者,協(xié)調各種促炎和抗炎細胞群的平衡，充當生長因子或啟動分化和成熟。IL-12作為重要的免疫調節(jié)因子，是一種具有多種功能的細胞因子，其主要靶細胞是T淋巴細胞和NK細胞。IL-12通過與其受體結合發(fā)揮廣泛的生物學活性，可以增強細胞毒性T細胞等細胞的細胞毒作用，誘導NK細胞和T淋巴細胞增殖活化，促進Th1細胞的生成和細胞免疫應答，抑制Th2細胞的生成，刺激多種細胞因子的分泌尤其是IFN-γ，通過間接作用抗腫瘤血管生成。在MΦ和NK細胞中IL-12的作用具有幾個方面的影響：MΦ被激活的IFN-γ產生一氧化氮合酶，隨后釋放活性氮，這導致了吞噬功能和局部炎性反應的增強；另一方面，IL-12促進幼稚T細胞的發(fā)育，對Th1細胞和Th2細胞分化產生影響，同時IL-12支持Th1細胞增殖和分化,誘導Th0向Th1細胞分化；通過誘導表達IFN-γ從而介導NK細胞的細胞毒作用；通過促進如IL-2、TNF-α等Th1型細胞因子的產生,對IL-4、IL-5、IL-10等Th2型細胞因子的產生起到抑制作用，通過抑制IL-4的發(fā)育來拮抗Th2細胞的免疫作用。

3 IL-12與疾病的相關性

3.1IL-12與結核病的相關性 結核病(TB)是由結核分枝桿菌(MTB)引起的，主要經過飛沫傳播的一種慢性傳染病，肺結核(PTB)是其中最常見的類型。有研究將42例活動性PTB患者作為PTB組，將42例同時期健康體檢者作為對照組進行試驗，通過對PTB組和對照組血清中IL-12水平檢測,檢測結果顯示PTB組患者血清中IL-12的水平明顯低于對照組；同時該研究對活動性TB患者抗結核治療前及治療后3個月IL-12的表達水平進行比較，結果顯示IL-12的表達水平在抗結核治療3個月后較治療前明顯升高[9]。當機體感染MTB以后刺激機體發(fā)生特異性免疫反應，CD4+T細胞中Th1、Th2細胞的協(xié)調平衡以及細胞因子在抗結核中發(fā)揮重要作用。分泌IFN-γ的Th1細胞對MΦ抗MTB的感染有增強作用,誘導溶酶體酶等炎癥介質和氧自由基、一氧化氮的合成,從而控制MTB感染。Th2細胞型細胞因子主要輔助B細胞激活、增殖，調節(jié)體液免疫，Th1、Th2細胞的作用是互相拮抗的。有研究證實IL-12參與介導MTB耐受性的免疫反應，促使Th0細胞向Th1細胞的方向分化，是Th1細胞免疫應答的決定因素[10]，同時IL-12可以抑制IL-4、IL-6等Th2型細胞因子的產生。通過STAT4傳導信號的IL-12作為誘導驅動Th1細胞生成的細胞因子，是濾泡輔助T細胞(Tfh)表型的早期誘導物[11],IL-12促使幼稚CD4+T細胞產生人類Tfh樣細胞，誘導Th1細胞的生成，IL-12上調MTB特異性IL-21表達，特別是上調共表達IL-21+IFN-γ+CD4+T細胞的比例，引發(fā)IL-21表達的顯著增加。IL-21通過活化的胸膜液細胞上調免疫球蛋白的分泌，在B淋巴細胞增殖，在Ig產生和類別轉換中起關鍵作用。IL-12通過其促進濾泡Tfh和Th1細胞的特征，從而上調TB感染局部的MTB特異性IL-21+IFN-γ+CD4+T細胞水平，在MTB感染的局部免疫應答中起重要作用[12]。機體感染MTB時IL-12水平降低，可能由于IL-12由P35和P40兩個亞基構成，P35的來源廣泛，P40只能在MΦ等少數(shù)細胞合成，感染MTB時機體MΦ免疫功能低下，P40的生成減少，所以導致IL-12分泌減少，從而影響Th1細胞的生成分化，導致Th1/Th2細胞的表達失衡，同時對MTB特異性IL-21的表達以及共表達IL-21+IFN-γ+CD4+T細胞的頻數(shù)產生影響，導致疾病的進一步發(fā)展和惡化。

3.2IL-12與骨肉瘤的相關性 骨肉瘤是常見的惡性原發(fā)性骨腫瘤，來源于原始間充質細胞，一般常發(fā)于青少年和50歲以上的中老年人[13]，惡性程度高，易復發(fā)，治療困難。有試驗將病理診斷為骨肉瘤的160例患者與健康體檢者250例進行對照，檢測了研究對象血清中IL-12的表達水平，結果顯示骨肉瘤患者組血清中IL-12水平低于健康對照組；將患者血清中IL-12水平與患者基本情況和腫瘤大小、組織分型進行統(tǒng)計學分析，結果顯示血清中IL-12水平與上述因素均無關系；將處于腫瘤發(fā)?、蟆羝诘幕颊吲cⅠ～Ⅱ期患者血清中的IL-12水平進行比較，發(fā)現(xiàn)前者明顯低于后者；研究者同時發(fā)現(xiàn)腫瘤是否轉移也與IL-12的表達水平明顯相關，合并遠處轉移與未發(fā)生遠處轉移者相比IL-12水平明顯較低[14]。IL-12是促進Th1細胞分泌的主要的因子之一，對Th1/Th2細胞平衡及機體細胞免疫和體液免疫的調節(jié)至關重要；對NK細胞具有激活及增強其細胞毒作用的效果；對MΦ具有誘導和促成熟作用，MΦ對癌細胞的殺滅能力也會被IL-12顯著提高。有研究表明，IL-12在機體抗腫瘤免疫中發(fā)揮重要的作用，可以影響腫瘤的發(fā)生、侵襲、轉移及預后[15]，IL-12對腫瘤的抑制作用包括原發(fā)性和繼發(fā)性腫瘤[16]。有資料顯示單核細胞表達T細胞免疫球蛋白和黏蛋白結構域3(Tim3)時受到toll樣受體刺激后會引起IL-12低表達，而且Tim3使對半乳糖凝集素9(Gal9)調節(jié)敏感，從而進一步降低IL-12[17]。在骨肉瘤中，已經證明Tim3由腫瘤細胞和T細胞表達,并且與T淋巴細胞和IFN-γ的表達水平呈負相關[18]。Tim3/Gal9通路在骨肉瘤中的具體作用機制尚不清楚，但已有研究證實機體Tim3/Gal9信號通過自體CD4+CD25+T細胞對IL-12的產生進行調控，產生IL-12的單核細胞與單核細胞上的Tim3表達水平呈反比[19]。有資料顯示IL-12對血管內皮細胞產生沒有直接的抑制作用，而是間接通過對IFN-γ分泌的促進而增強干擾素誘導蛋白-10的釋放，對TGF-β產生抑制，從而抑制血管生長因子的分泌、抑制腫瘤誘導的血管形成[20]。IL-12的低水平表達使機體對腫瘤血管生成的間接抑制作用減弱，促使腫瘤的轉移,同時骨肉瘤發(fā)生IL-12的表達水平降低可能由于Tim3和Gal9在骨肉瘤患者中的上調，Tim3信號傳導增加導致。IL-12在骨肉瘤患者血清中水平降低導致其誘導Th1細胞生成、促進Th1型細胞因子分泌、抑制Th2細胞生成的作用減弱，導致機體內Th1/Th2細胞及細胞因子失衡，機體的細胞免疫和體液免疫受到影響。

3.3IL-12與食管癌的相關性 我國是食管癌的高發(fā)地區(qū)，病因多，發(fā)病機制復雜。有研究將收集的51例食管癌患者作為試驗組，同時選取40例健康體檢者作為對照組，檢測所有研究對象血清中IL-12的表達水平，發(fā)現(xiàn)IL-12在食管癌患者血清中的表達水平明顯高于健康體檢者；將IL-12表達水平與食管癌患者中IL-16、IL-17比較顯示，IL-12的表達水平明顯高于IL-16和IL-17[21]。推測IL-12在食管癌發(fā)生過程分泌增多，可以通過促進IFN-γ、TNF-α和IL-2合成，誘導Th細胞由Th0向Th1分化，有利于特異性免疫應答的發(fā)生，間接發(fā)揮抗感染、抗腫瘤作用。亦有研究通過對156例局部晚期或轉移的食管腺癌患者予化療后行癌腫切除，并檢測患者IL-12水平，試驗表明化療前IL-12的水平與化療時黏膜炎的發(fā)生有顯著相關，化療前高IL-12水平與化療時Ⅲ～Ⅳ級黏膜炎有關。在具有嚴重黏膜炎的患者中，IL-12最初平均值為7 877.4 pg/mL，IL-12水平低于5 500.0 pg/mL的患者98%在化療期間不會抱怨有任何黏膜炎相關癥狀，而IL-12水平高于5 500 pg/mL的患者更頻繁地因為黏膜炎而中斷化療[22]，因此術前或化療檢測IL-12水平可以預測食管癌的治療效果。

3.4IL-12與乳腺癌的相關性 在世界范圍內，乳腺癌是女性最常見的浸潤性癌癥，每8名婦女中就有1名發(fā)生乳腺癌的風險[23]。細胞因子是調節(jié)先天免疫和適應性免疫的關鍵分子，具有介導抗腫瘤活性。有資料顯示IL-12可以誘導DC、T淋巴細胞、單核巨噬細胞產生IFN-γ等抗腫瘤細胞因子[24],同時也可通過抑制腫瘤血管的生成，導致腫瘤細胞缺乏氧和營養(yǎng)物質的供應[25]。有研究應用不同的細胞因子對乳腺癌移植瘤模型進行試驗，發(fā)現(xiàn)在研究中篩選出對腫瘤生長具有抑制作用的細胞因子，其中IL-12作用最有效；注射IL-12的小鼠IFN-γ、IFN-α、IL-10水平均明顯升高，特別是IFN-γ明顯增多達到15倍，而且持續(xù)整個檢測期間，而注射IL-5和IL-6的小鼠則無明顯變化；將CD8+細胞從腫瘤組織中分離，并確認IFN-γ、TNF-α、IL-10的表達譜，結果表明增加IFN-γ的表達與IL-12的血清水平相關；實驗結果顯示乳腺癌細胞誘導血管內皮細胞免疫増強因子IL-12分泌減少，乳腺癌細胞誘導血管內皮細胞抑制CD8+T細胞活化，以上結果都說明在腫瘤微環(huán)境中IL-12引起CD8+細胞產生IFN-γ，并且可導致腫瘤細胞凋亡[26]。有研究證明IL-12可能通過激活乳腺癌細胞自噬，并促進自噬標志蛋白自噬微管相關蛋白輕鏈3的表達[27]。

綜上所述，IL-12對機體的免疫應答至關重要，對T細胞亞群的分化及功能產生重要影響，不但影響Th1/Th2的平衡，還與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展有關。因此，進一步研究IL-12在各種疾病中的作用機制，對IL-12用于疾病的診斷、治療以及預后判斷具有重要的臨床意義。

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