Literature
首页医源资料库在线期刊中华医学实践杂志2009年第8卷第2期

IL-12与急性白血病的相关研究

来源:《中华医学实践杂志》
摘要:【摘要】急性白血病多伴有细胞因子网络失衡,机体的免疫状态改变。白细胞介素12(IL-12)是在免疫反应早期的调控因子,它由直接接触抗原的细胞产生,参与机体的免疫状态、促进细胞毒性T淋巴细胞(CTL)和淋巴因子激活的杀伤细胞(LAK)生成、高效诱生IFN-γ且与其他刺激因子有协同作用、有抗血管生成作用、与肿瘤细胞的......

点击显示 收起

【摘要】  急性白血病多伴有细胞因子网络失衡,机体的免疫状态改变。白细胞介素12(IL-12) 是在免疫反应早期的调控因子,它由直接接触抗原的细胞产生,参与机体的免疫状态、促进细胞毒性T淋巴细胞(CTL)和淋巴因子激活的杀伤细胞(LAK)生成、高效诱生IFN-γ且与其他刺激因子有协同作用、有抗血管生成作用、与肿瘤细胞的浸润转移密切相关。通过对急性白血病(AL)血清IL-12进行动态观察,可作为监测白血病治疗反应的一种手段,也有望应用于某些白血病的辅助治疗。

【关键词】  白细胞介素12;急性白血病;肿瘤;免疫

急性白血病是血液系统的一种恶性肿瘤,白血病细胞在骨髓和其他组织中的异常增生及浸润,可导致造血功能抑制及免疫功能受损。近年来研究发现细胞因子的表达与调控异常可能参与了急性白血病的发生及发展过程。急性白血病是造血细胞中止在某一分化发育阶段,并呈恶性克隆性增殖的疾病,很多学者认为,这种分化障碍和恶性增殖与参与造血细胞分化、发育和增殖的细胞因子异常分泌密切相关。

  1  IL-12的来源、化学结构和生物学作用

    1.1  IL-12的来源、化学结构  IL-12又名细胞毒淋巴细胞成熟因子(cytotoxic lymphocyte maturation factor, CLMF),或称自然杀伤细胞刺激因子(natural killer cell stimulation factor, NKSF),是一种糖蛋白,分别由相对分子量为35KD的轻链(p35)和40KD的重链(p40)组成[1]。人IL-12 p35亚单位有197个氨基酸残基,含7个半胱氨酸和3个N糖基化位点,p40亚单位有306个氨基酸残基,含10个半胱氨酸,4个N-糖基化位点。人p40和p35分别由两个基因编码,p40基因定位于染色体5q31~q33,p35基因定位于染色体3p12~3q13.2,在细胞内组装成完整的IL-12分子释放出来[2]。p35由T细胞、B细胞、NK细胞及单核细胞等产生;p40主要由活化的单核细胞及B细胞产生。IL-12有种属特异性,取决于p35亚单位。

    IL-12受体(IL-12R)由IL-12Rβ1和IL-12Rβ2组成。与gpl30、IL-6超家族共同受体β链同源,属I型跨膜糖蛋白。IL-12R主要表达于活化的T细胞和NK细胞,树突状细胞(DC)和B细胞也有表达。

    1.2  IL-12的生物学作用  IL-12最初是从EBV(+) B细胞系中克隆鉴定的,随后的研究表明IL-12主要表达于单核巨噬细胞,B细胞只表达低水平的IL-12而没有EB病毒感染的细胞系不能产生IL-12,表明转化B细胞中IL-12的产生依赖于EB病毒感染[3]。EBV诱导的基因3(EBI3)和T细胞因子受体(TCCR)与炎症和Th1分化有关[4]。EBI3与IL-12 p40相关,而IL-12Rβ2同源T细胞和NK细胞均表达TCCR,且初始T细胞(Tn)比Th1或Th2细胞表达高。IL-12是免疫反应早期的调控因子,它由直接接触抗原的细胞产生,主要是抗原激活的单核/巨噬细胞,还有角皮细胞、树突状细胞、B细胞、CD+4 T细胞、中性粒细胞和肥大细胞等;并通过活化的T细胞和自然杀伤性细胞(NK cell)引起了一系列的免疫反应。T细胞受体(TCR)活化的T细胞IL-12R表达增高。IL-12、IFN-α、IFN-γ、TNF及CD28共同刺激能加强该作用。就T细胞而言,IL-12Rβ2表达限于Th1细胞。IL-12是细胞免疫调节中非常关键的细胞因子,其生物学功能包括以下几个方面。

    1.2.1  调节淋巴细胞亚群  促进CD4+T细胞向Th1细胞分化;增强NK细胞和CD4+T细胞的杀伤活性以及抑制肿瘤血管生成等功能[5]。IL-12在增强细胞免疫应答中具独特作用,主要作用于CD4+ Th1[6]。Th1细胞分泌的IFN-γ可进一步增加单核细胞的IL-12产生,减少IL-10产生,Th2分泌的IL-4和IL-10则抑制IL-12的产生[7]。对T细胞可以促使Th0细胞向Th1细胞分化扩增,使细胞毒性T淋巴细胞(CTL)成熟,提高Th1细胞活力,分泌IFN-γ增多,从而拮抗Th2细胞的增殖;对B细胞下调CD23、CD10、MHCⅡ类抗原等表面分子的表达,促进B细胞分化,刺激B细胞产生抗体;研究还发现IL-12和干扰素-α(IFN-α)通过诱导干扰素调节因子(IRF)-1、4、8基因表达促进天然免疫和Th1应答[8]。IL-12不能诱导静止的T细胞、NK细胞增殖,但促进异型抗原、抗CD3抗体和植物血凝素(PHA)等刺激后的增殖。IL-12促进细胞毒性T淋巴细胞(CTL)和淋巴因子激活的杀伤细胞(LAK)生成,通过诱导穿孔素和颗粒酶基因转录和粘附分子表达而促进细胞毒作用。细胞毒性T淋巴细胞(CTL)目前被认为是杀瘤作用最强的细胞[9]。IL-12可直接影响B细胞增殖、分化和产生,但也有认为其对B细胞激活和Ig同种型转换的影响是由其诱导的Th1细胞及其产物如IFN-γ间接介导的。

    1.2.2  刺激IFN-γ分泌  IFN-γ主要由NK细胞和某些T细胞亚群包括NK、CD8+ T及γδT细胞产生,M、DC和B细胞也能分泌IFN-γ。IL-12高效诱生IFN-γ,且与其他刺激因子有协同作用,如刺激T细胞、NK细胞产生大量IFN-γ,但需少量TNF和IL-1存在;在T细胞,其他刺激因子与IL-2协同,刺激TCR-CD3复合物和CD28表达,快速高效诱导IFN-γ分泌;在NK细胞,IL-12与IL-2、IC及靶细胞协同作用。IL-12诱生IFN-γ发生在转录水平,但与其他诱导因子的协同作用主要是在翻译后水平,包括增强IFN-γmRNA稳定性和动员核mRNA。Durali等[10]报道IL-12在B细胞中启动一个类似于Th1定向分化的分子级联反应,包括激活STAT4,上调IL-12Rβ2表达,产生IFN-γ以及增强T-bet活性。在正常人体内INF-γ与IL-12有着极为密切的关系,一方面人体内表达这两种细胞因子的细胞有一定的一致性,另一方面IL-12能诱导静止T细胞、NK 细胞活化,还能诱导产生INF-γ、IL-2、肿瘤坏死因子-β(TNF-β),而TNF-β又可诱导巨噬细胞产生IL-12[11,12]。

    1.2.3  参与其他细胞因子合成  IL-12可以诱导NK 细胞表达少量TNF。此外,IL-12 还可刺激NK细胞产生可溶性p55和p75 TNF受体。诱导NK细胞表达低水平GM-CSF,并使IL-4 和IL-3表达水平下降。

    1.2.4  抑制血管生成  IL-12不是直接作用于血管内皮细胞,而是通过诱导IFN-γ的产生,后者可能通过诱导CXC趋化因子及IP-10(干扰素诱生蛋白-10),从而抑制血管生成,此种抗肿瘤血管生成的作用有助于抑制肿瘤生长和转移[13]。

    1.2.5  调节单核-巨噬细胞的免疫作用  调节单核-巨噬细胞参与抗原提呈和特异性免疫识别过程,增强杀伤活性[14,15]。IL-12不仅联系着辅佐细胞和淋巴细胞,而且是指导巨噬细胞(Mφ)和DC发挥功能的关键因子[16]。IL-12可通过IFN-γ来激活巨噬细胞的溶细胞膜的作用杀伤靶细胞。

    2  IL-12在急性白血病中发挥的作用

    IL-12是细胞因子之一,主要由抗原刺激后的单核-巨噬细胞及淋巴细胞所产生,主要功能促进细胞因子IFN-γ生成,加强细胞毒活性;对T细胞、NK细胞、单核-巨噬细胞起免疫调节作用,是迄今为止所发现的最有效的细胞毒性T淋巴细胞和NK细胞活性的刺激因子,进而杀伤肿瘤细胞。IL-12还有抑制血管生成的作用,能使肿瘤消退,减轻转移。

    2.1  促进机体杀伤肿瘤细胞  IL-12诱导活化T细胞,并使浸润肿瘤的淋巴细胞增殖[17]。近来报道IL-12可以直接上调Fas和FasL在NK细胞和T细胞的表达,使T细胞凋亡率明显上升[18]。有学者对急性淋巴细胞性白血病(ALL)不同的免疫分型作了进一步研究,显示T-ALL患者白血病细胞内不能检测到IL-12。但T-ALL患者正常T细胞产生IL-12有增高趋势,但其具体机制尚不清楚,可能是白血病细胞作为异体抗原刺激机体产生的一种肿瘤免疫反应[19]。白血病患者骨髓微血管管腔很小,甚至无管腔,可见许多细小分支,血管形态幼稚;而正常骨髓组织的微血管管腔大,分支少见,形态较成熟。化疗后缓解者血管管腔增大,分支少见,与对照组骨髓象近似。说明血管新生在急性白血病的发病机制中有重要作用。

    2.2  化疗对急性白血病患者IL-12表达的影响  急性白血病常规采用联合化疗,而化疗对人体免疫功能有一定影响。对不同期患者IL-12水平观察发现[20],AL病人化疗前血清IL-12水平较正常人明显降低,化疗后完全缓解时血清IL-12水平升高。表明化疗前AL病人体内Th1/Th2平衡向Th2漂移,使机体的细胞免疫功能受到抑制;而完全缓解IL-12水平升高。复发的AL患者血清IL-12水平较正常人仍明显降低。单核-巨噬细胞及B淋巴细胞表达IL-12的能力可因白血病细胞负荷下降而上升,患者的免疫功能间接提高。但AL患者化疗后IL-12水平可有暂时降低,说明化疗对免疫系统功能有较强的抑制作用,缓解的AL患者水平接近正常对照,其原因可能为缓解后肿瘤负荷变小,机体的免疫功能得以恢复。体内小负荷的白血病细胞,则不构成对机体免疫功能抑制,联合化疗的免疫抑制作用则会较明显地表现出来。

    3  IL-12在治疗中的作用

    IL-12为人体内免疫相关因子,具有协同T细胞、NK细胞和巨噬细胞杀伤神经母细胞瘤细胞、白血病细胞、淋巴瘤细胞的作用。Knutson等[21]体外实验显示其有独立或协同其他免疫相关因子的抗白血病作用,最近,Lo等[22]将IL-12设计成融合蛋白huBC1-IL-12,将IL-12特异性导入肿瘤以及肿瘤血管系统,从而达到更好的抗癌效果。这些成果都有望临床应用于白血病的治疗。

    综上所述,IL-12作为一种细胞因子在急性白血病免疫反应中起着重要作用,它在细胞介导的免疫反应中既是一种始动因子也是一种助动因子。IL-12也可应用于某些白血病的辅助治疗。IL-12独立或协同IL-2激活LAK、CTL细胞;直接激活NK细胞并增加NK细胞内的颗粒酶和穿孔素的合成、释放,激活NK细胞的依赖和不依赖的杀伤途径,诱导IL-2、IFN-γ、TNF等细胞因子的产生;提高T和NK细胞的IL-2受体α、TNF受体水平;促使巨噬细胞内的一氧化氮(NO)增加,NO是一种细胞毒性分子,能致肿瘤细胞的程序化死亡。这使它可能成为一种免疫治疗制剂。另外,IL-12与其他因子之间存在着相互作用。IL-12还有望和临床上已使用的免疫治疗方法联合应用。

【参考文献】
  1 Schoenhaut D, Cai Q, Storkus WJ. Cloning and expression of murine IL-12. J Immunol,1992,148:3433-3440.

2 Seegers D, Zwiers A, Strober W, et al. A TaqI polymorphism in the 3'UTR of the IL-12 p40 gene correlates with increased IL-12 secretion. Genes and Immunity,2002, 11(3):419-423.

3 Airddi I, Gugliemino R, Carra G, et al. The interleukin-12 and interleukin-12 receptor system in normal and transformed human B-lymphocytes. Haematological,2002, 87:434-442.

4 Hoeve MA, De Boer T, Langenberg DM, et al. IL-12 receptor deficiency revisited. IL-23 mediated signaling is also impaired in human genetic IL-12 receptor beta deficiency. Eur J Immunol, 2003,33(12): 3393 -3397.

5 陆益龙,巴荣. 急性白血病患者白介素-12与乳酸脱氢酶在化疗中的变化及意义. 江苏医药杂志,2004,30(4):310.

6 Lankford CS, Frucht DM. A unique role for IL-23 in promoting cellular immunity. J Leubin Biol, 2003, 73(1):49-56.

7 Amemiya K, Meyers JL, Trevino SR, et al. Interleukin-12 induces a Thl-like response to Burkholderia mallei and limited protection in BALB/c mice. Vaccine,2006, 24(9): 1413-1420.

8 Lehtonen A, Lund R, Lahesmaa R, et al. IFN-alpha and IL-12 antivate IFN regulatory factor,IRF-4 and IRF-8 gene expression in human NK and T cells. Cytokine, 2003, 24(3):81-90.

9 Zhu RDiem S,Araujo LM.The pro-Thl cytokine IL-12 enhances IL-4 production by invariant NKT cells:relevance for T cell-mediated hepatitis. J Immunol,2007,178(9):5435-5442.

10 Durali D, De Goer de Herve MG, Guron-Michel J, et al. In human B cells, IL-12 triggers a cascade of molecular events similar to Th1 commitment.Blood, 2003, 102(12):4084-4089.

11 Lee SM,Suen Y,Qian J,et al.The regulation and biological activity of interleukin-12.Leuk Lymphoma,1998,29(5-6):427-438.

12 夏大静,王 峻,邵传森,等.白细胞介素-12单独或联合白细胞介素-2对人脐血单核细胞抗肿瘤作用研究 .中华血液学杂志,2000,21(1):30-33.

13 Wigginton J, Gruys E, Geiselhart L, et al.IFN-gamma and Fas/FasL are require for the antitumor and antiangiogenesis effects of IL-12 therapy . Clin Invest, 2001, 08(1):51-62.

14 Matsumoto M. Inability of IL-12 to down-regulate IgE synthsis due to defective production of IFN-γ in atopic NC/Nga mice.J Immunol, 2001, 167(10): 5955-5962.

15 Uharek L, Zeis M, Class B, et al. High lytic activity against human leukemia cells after activation of allogeneic NK cells by IL-12 and IL-2 . Leukemia, 1999,10(3): 758-1764.

16 Bastos KR, Marinho CR, Barboza R, et al. What kind of message does IL-12/IL-23 bring to macrophages and dendritic cells . Microbes Infect, 2004, 6(6):630-636.

17 Yin ZN, Zhang DH, Thomas W, et al. Dominance of IL-12 over IL-4 in γdT cell differentiation leads to default production of IFN-γ: failure to down regulate IL-12 receptor β2 chain expression.J Immunol, 2000,164(6):3056-3060.

18 Gollob JA, Murphy EA, Mahajan S, et al. AlteredIL-12 responsiveness in Thl and Th2 cells is associated with the differentiation of STAT-ζ and STAT-l .Blood, 1998, 91(4):1341-1346.

19 李玲,盛光耀. T-ALL患儿细胞内IL-10、IL-12和IFN-γ的表达.郑州大学学报(医学版),2002,37(4):441-443.

20 王俊祥,王金铠.急性髓系白血病病人血清IL-12、IFN-γ、VEGF检测的意义.天津医药,2004:32 (5):277.

21 Knutson KL, Disis ML. IL-12 enhances the generation of tumour antigen-specific Th1 CD4 T cells during envivo expension. Clin Exp Immunol, 2004, 135(2):322-329.

22 Lo KM ,Lan Y,Lan der S,et al.huBC1-IL-12,An immunocytokine which targets EDB-containing oncofetal fibronectin in tumors and tumor vasculature,shows potent anti-tumor activity in human tumor models.Cancer Immunol lmmunother,2007,56(4):447-457.


作者单位:530021 广西南宁,广西医科大学第一附属医院儿科

作者: 2009-8-24
医学百科App—中西医基础知识学习工具
  • 相关内容
  • 近期更新
  • 热文榜
  • 医学百科App—健康测试工具