白细胞介素18与肿瘤

作者：崔澄 郝淑维 杨彦忠    作者单位：050081 石家庄 白求恩军医学院(崔澄)； 050011 石家庄 河北医科大学第四医院(郝淑维)； 050000 石家庄 河北医科大学第二医院(杨彦忠)

 【关键词】  白细胞介素18 生物学活性 肿瘤

    白细胞介素(Interleukin, IL)18是近年来新发现的细胞因子，其结构与IL1相似，功能与IL12相似，具有较强的免疫调节生物学活性，与肿瘤的发生发展密切相关。

    1  IL18的一般特性

    1995年，Okamura等［1］自脂多糖诱导中毒性休克的小鼠肝细胞培养上清中纯化出一种蛋白新分子，不但能增强NK和T细胞的细胞毒效应，且与IL12相比具有更强的诱生γ干扰素(Interferonγ, IFNγ)的能力。次年克隆出人的相应因子，命名为IL18。人IL18基因位于染色体11q22.222.3，在多种组织和细胞中均可检测到mRNA表达，主要由单核/巨噬细胞产生，T、B细胞中几乎不表达。胰腺、肾脏、骨骼肌中IL18 mRNA最丰富，肝、肺、表皮角质细胞、肾上腺、肠上皮细胞也有表达［2，3］。IL18具有与IL1相似的β三叶草型空间结构，由12股β折叠链形成。无活性的IL18前体分子亦需IL1β转化酶(ICE/caspase1)在AspX位置切除36个氨基酸前导序列后才能产生具有生物学活性的成熟蛋白［1］。

    2  IL18受体及其信号转导

    人IL18受体(IL18 receptor, IL18R)基因位于染色体2q1321，与IL1α、β及IL1αR处于同一位置。IL18R属于钟样受体(TLR)家族，由异源二聚体组成，包括含α链的低亲和力IL1RrP结合链和β链的高亲和力IL1AcPL信号链［4］。IL18R广泛存在于多种细胞，但只在Th1而不在Th2细胞表面表达；NK和嗜中性粒细胞也表达。研究表明，IL18缺陷鼠仍能表达大量的IL18R；在小鼠体内注射IL18R单抗后，IL18R在NK和嗜中性粒细胞的表达降低，但IL18R表达并未改变，说明IL18缺乏与否并不影响IL18R的组成性表达［5］。

    IL18与IL1使用不同的受体，但具有与IL1相似的胞内信号转导系统。目前认为IL18激活的NFκB信号途径可能为：IL18与IL18R结合组成受体复合物，直接导致IL1受体相关蛋白激酶(ILIRactivating kinase, IRAK) 磷酸化，或通过MyD88把信号传递给IRAK，活化的IRAK与肿瘤坏死因子受体相关因子6(TNFRassociated factor6，TRAF6)形成复合物，复合物的TRAF6与NFκB诱导激酶(Nuclear factor kappa Binducing kinase, NIK)相联合，激活下游的IkB激酶α、β，调节IkB磷酸化、降解，导致胞浆中NFκB释放、活化、转位至胞核，上调相关基因表达。另外，p56LCK是参与IL18信号转导中主要的PTK，单独使用IL18就能使LCK和MAPK磷酸化而激活，当存在TCR/CD3共刺激时，这种激活作用更强。表明LCKMAPK是IL18信号转导的另一途径［6］。

    3  IL18的免疫调节作用

    IL18单独或与IL12协同，能激活IRAK和NFκB，促进CD4+、CD8+、γδT细胞及NK产生IFNγ。单独作用于T、NK细胞时，只能产生少量，与其他因子(特别是IL12)协同作用时则会产生大量IFNγ［7］。

    IL12刺激T细胞后，IL18R(IL1RrP)mRNA表达量增加，并诱导产生大量IL2。在经CD3单抗刺激的富集T细胞中加入rhIL18，T细胞增殖作用呈剂量依赖性显著增强，rhIL18浓度较低时，这种促增殖可被IL2抗体抑制，说明IL18对T细胞的促增殖作用是由IL2介导的。同时，IL18亦能剂量依赖性促进NK的增殖及细胞毒作用，IL12与IL2可发挥协同效应［8］。

    Fas是一种介导细胞凋亡的表面分子，当靶细胞的Fas与效应细胞的FasL结合时，就会诱发靶细胞的凋亡。NK和T细胞静止时少量表达FasL，活化时表达量增加。IL18能上调小鼠脾细胞FasL mRNA表达，增强TNF或穿孔素缺失型小鼠免疫细胞毒性，对FasL缺失的小鼠却没有此效应，但可通过上调骨髓非贴壁细胞表达FasL而促进细胞凋亡。说明IL18主要通过促进NK和T细胞的FasL高表达而发挥细胞毒效应［8］。Lauwerys等［9］发现，IL18+IL12或IL18+IL2可诱导活化的NK细胞对多种细胞株发挥非FasFasL依赖性杀伤活性，提示IL18既可以促进FasFasL及TNF表达介导细胞毒性，又可促进穿孔素介导的传统杀伤活性。

 联合应用IL18和IL12可使CD40抗体活化的B细胞表达IFNγ，产生的IFNγ不抑制B细胞的增殖，但可抑制IgE、IgG的生成，同时提高IgG2的表达量。小鼠IL18还可促进单核细胞生成IFNγ和单核/巨噬细胞集落刺激因子(GMCSF)，并抑制ConA活化的外周血单核细胞表达IL10。重组人和鼠的IL18均可诱使经丝裂原刺激的外周血单核细胞产生IFNγ，增加GMCSF的生成，并抑制IL10表达。

    IL18可选择性上调骨髓单核细胞株KG1细胞ICAM1的表达，此作用可被抗ICAM1、抗LFA1单抗阻断，但不能被IFNγ单抗阻断。提示，IL18是以IFNγ非依赖方式上调ICAM1表达，介导免疫细胞进入组织而发挥免疫调节作用。现有资料表明，腺苷可通过多种受体上调细胞内cAMP水平，进而抑制IL18的促进IL12、IFNγ、TNF等炎性因子及ICAM1表达的作用［7］。

    4  IL18与肿瘤

    4.1  IL18的抗瘤效应  IL18对多种肿瘤细胞显示出较强的抑瘤效应，主要通过促进树突状细胞的成熟和巨噬细胞、NK及CTL的杀瘤效应而实现［10-12］。在小鼠脑胶质瘤内注射IL18，可使脑胶质瘤退化，延缓皮下接种脑胶质瘤的生长，但在去除NK的小鼠体内，这种效应降低，表明IL18的抗肿瘤作用主要通过NK介导。IL18能抑制甲基化A型肉瘤在小鼠体内增长，同时延长小鼠的存活时间，抗GM1抗体(一种抗NK抗体)去除小鼠体内NK后，IL18不再起作用，也说明NK在抗瘤方面起相当重要的作用。然而，存活的小鼠仍能够抑制再一次注射的肿瘤细胞生长，说明小鼠体内的CTL同时参与了抗瘤作用。在IFNγ缺陷和IL12缺陷鼠中，IL18仍可直接作用于NK细胞而发挥抗瘤活性。用IL12和IL18基因共同转化NBT2膀胱癌细胞，显示二者具有很强的协同作用，共同抑制肿瘤生长。这种效应是IFNγ依赖性的，但却较单独使用有较强的毒副反应。

    IL18还可通过抑制血管生成有效阻止肿瘤生长。Osaki等［13］将IL18基因转入小鼠结肠癌细胞内产生的Colon26/IL18细胞接种于免疫活性小鼠皮下，不能形成皮下肿瘤，且这种小鼠对野生型结肠癌细胞有抵抗作用。通过免疫组化分析发现，在Colon26/IL18肿瘤内，血管数量明显减少。在结肠癌肝转移模型鼠的脾内注射转入IL18基因的肝细胞后，小鼠血清中NO水平提高，腹膜巨噬细胞的细胞毒活性增加，这可能是IL18抗肿瘤的另一机制［14］。

    另外，树突状细胞提呈的活性抗原肽可作为免疫治疗佐剂促进IL18的表达［15］。

    4.2  IL18与肿瘤发生发展之间的关系  检测癌症病人的外周血单个核细胞，发现IL18的产生受到抑制，或细胞IL18R与IFNγ表达显著降低。IL18的表达也随肿瘤细胞的种类不同，结肠腺瘤中表达较丰富，但结肠癌中表达减少或不表达，癌分化越低，表达越弱［16］；人急、慢性骨髓白血病和急性淋巴白血病、恶性皮肤癌等患者的肿瘤细胞中发现IL18 mRNA高表达。卵巢癌组织及细胞株中，不论是否有ICE的存在，均可检测到大量无活性IL18前体，但未检出成熟活性蛋白；而正常卵巢上皮及细胞培养上清中，可检出少量有活性的成熟型IL18。说明正常卵巢上皮细胞可分泌有活性的成熟型IL18，而一旦发生癌变，此特性消失［17］。在结肠癌、头颈鳞状细胞癌及B淋巴细胞癌中也缺乏成熟IL18的表达。因此，抑制IL18的功能，即抑制有活性的成熟IL18的表达，或抑制免疫细胞表达IL18R，可能是肿瘤免疫逃逸的一种机制，而设法转染成熟IL18基因以促进其在肿瘤患者体内的表达，应可有效逆转此类肿瘤免疫抑制［16］。IL18作为巨噬细胞尤其是枯否细胞的产物，可以改变肝窦间隙的微环境；外源性IL18能增加转移的黑色素瘤细胞与肝窦间内皮粘附，抗VCAM1可阻断此作用，而IL1R阻断剂、TNF中和抗体并不影响其粘附，表明IL18能上调VCAM1表达，有利于黑色素瘤细胞的粘附，促进肝转移。IL18结合蛋白能降低恶性肿瘤细胞与肝内血管内皮的粘附，有助于肝转移的辅助治疗。

  总之，IL18作为一种新发现的多效细胞因子，其生物学功能及与肿瘤发生发展之间的关系尚需进一步深入研究，尤其在抗瘤免疫方面具有重要的潜在应用价值。目前应用IL18进行肿瘤治疗方式分为直接注射蛋白或表达载体、IL18修饰的瘤苗、IL18修饰的树突状细胞三种，已取得了较明显的疗效，但还仅限于动物实验研究，且与IL12等协同作用时尚存在较强的毒副反应。因此，在以后的工作中还应加强临床剂型和使用剂量的探究，为其作为免疫调节制剂在临床抗瘤方面的实际应用奠定基础。

【参考文献】  1 Okamura H, Tsutsui H, Komatsu T, et al. Cloning of a new cytokine that induces IFNγ production by T cells. Nature, 1995, 378(6552):8891.

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