白細胞介素-33 在腫瘤免疫中的作用

陳永俊 綜述，馬雁冰 審校

中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院醫(yī)學生物學研究所，云南昆明650118

IL-33 組成性表達于內皮細胞、成纖維細胞、上皮細胞等非造血細胞上［1］，在基質細胞上可誘導性表達。IL-33 在病毒感染、自身免疫病、傷口愈合及纖維化中發(fā)揮重要作用［2］。IL-33 有兩種結構形態(tài)，一種為全長的不成熟狀態(tài)（iIL-33），另一種為成熟狀態(tài)（mIL-33）。iIL-33 定位于細胞核中，由270 個氨基酸組成，從N-末端開始，依次為螺旋-轉角-螺旋的同源樣結構域、染色質結合結構域、核定位信號和IL-1樣的細胞因子結構域。iIL-33 的染色質結合結構域能與核小體上H2A 與H2B 的二聚體結合，影響核小體之間的相互作用，促進染色質的壓縮；iIL-33 N-末端的第66 ~ 109 位氨基酸能與 NF-κB P65 的Rel同源結構域相互作用，抑制P65 與同源DNA 作用，減弱P65 的反式激活效應，抑制炎癥因子的產生［1］；另外，細胞核中的iIL-33 可與其可溶性ST2 受體（soluble suppression of tumorigenicity 2，sST2）的啟動子區(qū)域結合，促進sST2 的合成［1］。當細胞遇到外界壓力時，iIL-33 會釋放至細胞外，經中性粒細胞絲氨酸蛋白酶、組織蛋白酶G 或彈性蛋白酶加工成mIL-33，其活性為 iIL-33 的 10~30 倍。隨后，mIL-33被靶細胞膜上的異源二聚體受體ST2 識別，激活下游的髓樣分化因子88（myeloid differentiation factor 88，My-D88），而sST2 可阻斷mIL-33 與細胞表面的ST2受體結合，抑制下游效應分子的產生［3］。

機體除了對IL-33 的成熟形態(tài)和受體ST2 不同形態(tài)產生調控外，還對IL-33 的翻譯和蛋白降解失活進行調節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)，在肺部上皮細胞中，microRNA（miRNA）-200b 和-200c［4］、miRNA-487b［5］能夠與IL-33 mRNA 3′端的非編碼區(qū)域（untranslated regions，UTRs）結合，抑制 IL-33 合成，減少 IL-33 的釋放量；當細胞發(fā)生凋亡時，其核內的IL-33 會被凋亡激活的半胱天冬酶Caspases-3 或Caspases-7 切割失活，逃逸的IL-33 在胞外也會被半胱氨酸氧化酶催化形成2 個二硫鍵，影響其與靶細胞上ST2 受體結合；為防止IL-33 促發(fā)嚴重的炎癥反應，炎癥相關的Caspases-1也會對IL-33 進行切割，抑制炎癥［6］。本文就IL-33的功能及其在腫瘤免疫中的作用進行綜述。

1 IL-33 的功能

IL-33 不僅可作為促炎因子調動機體的免疫應答，還能募集激活免疫抑制性細胞，調節(jié)機體免疫，維持免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)。細胞處于應激狀態(tài)時，會釋放IL-33 至細胞外與肥大細胞相互作用，促進其分泌巨噬細胞募集因子Csf2 和Ccl3［7］，募集的巨噬細胞到達炎癥點，與IL-33 相互作用，提高MHCⅠ、MHCⅡ類分子和腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的表達［5］；分泌的 TNF-α 可提高自然殺傷（natural killer，NK）細胞 ST2 受體的表達，NK 細胞與IL-33 相互識別后，可促進NK 細胞增殖和產生干擾素 γ（interferon γ，IFNγ），達到殺傷病毒、腫瘤的作用。同時，IL-33 可誘導天然2 型淋巴細胞（innate lymphoid cells 2，ILC2）分泌 IL-4、IL-5、IL-13，募集嗜酸性粒細胞與IL-33 相互作用，分泌趨化因子5［chemokine（C-C motif）ligand 5，CCL5］［8］。IL-33 除了激活機體的先天性免疫外，還對機體的獲得性免疫具有正向作用。IL-33 通過IL-33-ST2-MyD88-STAT1途徑促進髓系來源的樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）表達共刺激分子［9］，促進抗原的交叉遞呈，激活CD8+T細胞，細胞毒性T 淋巴細胞（cytotoxic T lymphocytes，CTLs）依賴T-bet 或STAT4 瞬時表達ST2 受體與 IL-33 結合，促進 T-bet、抗凋亡蛋白 BCL-2、IFNγ 的表達［10］；激活的ILC2、巨噬細胞、肥大細胞等分泌的IL-4、IL-5 會促進B 細胞的增殖和抗體的產生，促進Th2 型免疫。隨著“非我”物質的清除，機體會通過microRNA 及IL-33 的降解和信號通路的阻斷（如sST2 可能阻斷IL-33 信號通路）來抑制IL-33 的促炎效應，還會激活抑制炎癥的免疫細胞來維持機體的穩(wěn)態(tài)，如抑制炎癥的2 型巨噬細胞（M2）、髓系來源的抑制細胞（myeloid derived suppressor cells，MDSC）和調節(jié)性 T 細胞（regulatory T cells，Treg）等。IL-33會促進巨噬細胞的M2 型極化及MDSC、Treg 的募集。在Treg 中，IL-33 通過MyD88 通路，磷酸化Treg的GATA3，促進GATA3 和RNA 聚合酶Ⅱ募集在叉頭盒蛋白 3（forkhead box protein 3，F(xiàn)OXP3）的啟動子區(qū)域，提高 FOXP3 的表達量［10］。FOXP3 具有轉錄激活和轉錄抑制的雙重作用，是維持Treg 抑制活性的關鍵分子，F(xiàn)OXP3 蛋白N-末端的第67 ~ 132 位氨基酸可與組蛋白乙酰轉移酶（histone acetyltransferases，HATs）和組蛋白脫乙酰基酶（histone deacetylase，HDACs）相互作用［11］，調控細胞的表觀遺傳，如 FOXP3可與細胞毒性T 淋巴細胞相關蛋白4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4，CTLA-4）的啟動子區(qū)域相結合，促進其乙?；?，從而提高CTLA-4 的表達［12］；另外，F(xiàn)OXP3 可通過 NF-κB 的物理結合，抑制其下游的信號通路，也可與激活蛋白-1（activator protein-1，AP-1）競爭結合活化T 細胞核因子（nuclear factor of activating T cell，NFAT），最終形成的 FOXP3 ／ NFAT 復合體，抑制炎癥因子 IL-2 合成［11］。

2 IL-33 在腫瘤免疫中的作用

2.1 促腫瘤發(fā)生發(fā)展作用 19 世紀，Rudolf Virchow首次提出腫瘤相關的炎癥會促使腫瘤的產生。當炎癥發(fā)生時，會募集許多活化的巨噬細胞和中性粒細胞到達炎癥部位，并釋放活性氧（reactive oxygen species，ROS）、活性氮（reactive nitrogen species，RNS）等物質，這些物質會氧化周圍細胞的DNA 修復酶，增加細胞在進行自我復制過程中出現(xiàn)的DNA 突變、DNA 不穩(wěn)定、表觀遺傳修飾錯誤的頻率，誘導細胞產生對凋亡的抵制，導致腫瘤的產生［13］。有實驗在研究結直腸癌患者樣本時，發(fā)現(xiàn)IL-33 的含量與癌癥的進展呈正相關，并證明IL-33 與結直腸癌的發(fā)病機理有關［14］。AMERI 等［15］對 IL-33 與炎癥進程之間的關系進行研究，采用0.5%的1-氟-2，4-二硝基苯（1-Fluoro-2，4-dinitrobenzene，DNFB）進行腹腔注射致敏小鼠，隨后1 周內進行3 次0.25% DNFB 的耳部注射，發(fā)現(xiàn)IL-33 開始是促進急性炎癥的發(fā)生，20 d 后，IL-33 會激活 Treg，促進慢性炎癥；在人類炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease，IBD）中，患大腸癌的概率與IL-33 ／ Treg 的含量呈正相關?；诼匝装Y與腫瘤的關系，IL-33 可能在一部分腫瘤中會通過促進慢性炎癥的產生抑制腫瘤免疫。

在胃癌中，癌細胞通過TNFR2-NF-κB-IRF-1 途徑釋放的促炎細胞因子TNF-α 能夠誘導腫瘤相關的成纖維細胞分泌IL-33，促進胃癌由細胞上皮向間充質轉化（epithelial-to-mesenchymal transition，EMT），從而擴散至其他部位［16］，該現(xiàn)象在神經膠質瘤中也可觀察到，外源給予IL-33 會激活腫瘤細胞的JNK 信號通路，提高控制EMT 的關鍵轉錄因子，促進神經膠質瘤的轉移［17］。IL-33 不僅能促進腫瘤上皮EMT，還能募集免疫抑制細胞和促進腫瘤血管生成。腫瘤組織過表達IL-33 會提高Treg［18］、巨噬細胞、髓系來源MDSC［19］的浸潤和誘導抑制性M2 的分化［20］，并促進 MDSC 分泌精氨酸酶 1 抑制 T 細胞上CD3 分子的形成，從而促進腫瘤的逃逸。另外，腫瘤細胞或周圍內皮細胞會分泌大量的IL-33，與腫瘤內部的細胞相互作用，刺激其表達血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）［21］、基質金屬蛋白酶 2（matrix metalloproteinase 2，MMP2）和MMP9［22］，促進血管的生成，為腫瘤的生長和遷移提供了良好的環(huán)境。

2.2 抗腫瘤作用 在腫瘤形成過程中，腫瘤細胞會形成一些腫瘤特異性抗原或增加一些蛋白的表達量，可被機體的免疫系統(tǒng)進行“自我”和“非我”的識別，對腫瘤細胞進行清除。在這些免疫細胞中，CTLs、NK 細胞、自然殺傷 T 細胞（natural killer T cell，NKT）起到了主要作用［23］。隨著腫瘤發(fā)展，腫瘤細胞與周圍的免疫細胞、上皮細胞等營造了一個免疫抑制微環(huán)境，一方面，使部分免疫細胞喪失了免疫原性，另一方面，通過細胞因子、免疫細胞之間的相互作用，抑制浸潤于腫瘤組織內免疫細胞的活性。因此，打破腫瘤免疫抑制微環(huán)境成為探究腫瘤免疫治療的重要方面。

IL-33 原位于細胞核，具有抑制炎癥因子產生、促進染色體折疊等作用，當其在胞外含量增加時，可被機體作為危險信號分子識別，如三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）、高遷移率族蛋白 B1（high mobility group protein B1，HMGB1），促進機體的免疫應答［24］。據(jù)統(tǒng)計，在一些上皮癌、原位導管癌、嚴重的宮頸上皮癌［2］、前列腺癌和腎癌［25］的患者中，IL-33的表達量低于正常組織，預示IL-33 在這些腫瘤中，可能起到抑制腫瘤生長的作用。在IL-33 治療腫瘤的研究中發(fā)現(xiàn)，IL-33 主要通過募集先天性免疫細胞浸潤腫瘤，激活并維持 CTLs、NK［26］、嗜酸性粒細胞等的細胞毒性［27］來促進腫瘤免疫。QI 等［8］發(fā)現(xiàn)，在小鼠乳腺癌模型中，外源注射IL-33 能刺激嗜酸性粒細胞和CD8+T 細胞產生CCL5，募集NK 細胞至腫瘤微環(huán)境中，從而被IL-33 激活殺傷腫瘤；在黑色素瘤中，IL-33 會刺激腫瘤分泌趨化因子，間接募集嗜酸性粒細胞的瘤內密集，刺激嗜酸性粒細胞與腫瘤細胞相互接觸并脫顆粒，達到抑制腫瘤增殖和轉移的效果［27］。除了激活免疫系統(tǒng)以外，IL-33 還會促進腫瘤細胞的死亡，在非小細胞肺癌中發(fā)現(xiàn)，低轉移的腫瘤細胞通過自分泌IL-33 激活p38 MAPK 和mTOR 途徑促進癌細胞的脹亡，而高轉移的癌細胞不表達 IL-33 和 ST2［28］。

3 展 望

IL-33 在腫瘤免疫中具有雙重作用，但作用機理尚未明確，可能與腫瘤的組織起源、IL-33 的劑量、腫瘤微環(huán)境、IL-33 的來源等有關。研究發(fā)現(xiàn)，結直腸癌［29］、胃癌［30］中的 IL-33 含量比正常組織高，且 IL-33的含量與這些腫瘤的惡性程度呈正相關；在4T1 乳腺癌中，IL-33 含量也比正常組織高，但外源給予或4T1 過表達 IL-33 均可抑制腫瘤的生長［26］，這可能是由于IL-33 呈劑量依賴或是腫瘤之間形成的免疫微環(huán)境不同。在IL-33 調節(jié)的機體免疫中，Treg 與Th2 細胞在穩(wěn)定表達的 IL-7 ／ IL-15 刺激下，依賴于GATA-3 ／STAT5 進行組成性表達ST2，而僅有 T-bet 分子的Th1 和CTLs 不能表達ST2，無法與IL-33 發(fā)生作用［10］，缺乏刺激分子可能是腫瘤微環(huán)境影響IL-33效應的原因。在淋巴細胞性脈絡膜腦膜炎病毒研究中發(fā)現(xiàn)，IL-33 能增強 CTLs 和 NK 細胞的活力［31］；在小鼠4T1 乳腺癌和B16-F10 黑色素瘤模型中，IL-33 也表現(xiàn)了同樣效應［26］。表明在結直腸癌、胃癌等腫瘤微環(huán)境中，IL-7 及IL-15 等細胞因子可能通過促進Treg 及 Th2 細胞的 ST2 表達，與 CTLs 及 Th1 細胞競爭，使腫瘤免疫偏向了促腫瘤生長的Th2 型。

SLEDZINSKA 等［32］發(fā)現(xiàn)，當外源給予高劑量IL-2 時，可減弱Treg 的抑制效果，促進CD4+T 細胞獲得細胞毒性，并提高IFNγ 和顆粒酶B 的表達；從過繼轉基因的B16-F10-CD4+T 細胞中發(fā)現(xiàn)，當用CD34 和 CD137 激動劑處理后，IL-33 和 IL-2 會促進CD4+T 細胞分泌Th1 型細胞因子IFNγ，促進CTLs 激活殺傷黑色素腫瘤，該殺傷效果無腫瘤特異性［33］；IL-2 不僅是 CTLs 和 NK 細胞產生 IFNγ 的刺激劑，還可刺激巨噬細胞向抑制腫瘤1 型巨噬細胞（M1）分化，逆轉M2 型分化［34］。表明IL-2 可能具有與IL-33 協(xié)同促進Th1 型免疫，調節(jié)腫瘤免疫微環(huán)境的作用?；贑D4+T 細胞的分化與所處環(huán)境相關，IL-33 與其他細胞因子協(xié)同可能通過改造腫瘤免疫微環(huán)境，提高 CTLs 和 NK 細胞 ST2 表達，抑制 Th2 型免疫來促進腫瘤免疫。關于IL-2 或其他細胞因子（IL-12、IL-15）與IL-33 協(xié)同打破結直腸癌等腫瘤組織的微環(huán)境及其機制有待進一步研究。