孫 敬,洪杰華,鄭世民

(東北農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學學院,黑龍江哈爾濱150030)

白細胞介素12(interleukin-12,IL-12)又名細胞毒淋巴細胞成熟因子(cy totoxic lymphocy te maturation factor,CLM F),也稱為自然殺傷細胞刺激因子(natural killer cell stimulation factor,NKSF),是白細胞介素家族的新成員[1]。IL-12是一種異源二聚體細胞因子,主要由樹突狀細胞(DC)、巨噬細胞、B淋巴細胞以及其他抗原遞呈細胞(APC)產(chǎn)生,能促進T輔助細胞1(Th1)的增殖;誘導NK細胞和T細胞產(chǎn)生γ干擾素;提高NK細胞的細胞毒作用;促進細胞毒性T細胞的形成等。IL-12在機體早期的非特異性免疫和隨后的抗原特異性適應性免疫過程中均扮演了極為重要的角色。由此可見,IL-12是一個多功能免疫調(diào)節(jié)因子[2]。

1 IL-12的發(fā)現(xiàn)和分子結(jié)構(gòu)

1.1 IL-12的發(fā)現(xiàn)

IL-12是由美國學者W istar從EB病毒轉(zhuǎn)染人B淋巴母細胞系RPM I-8866的培養(yǎng)液中發(fā)現(xiàn)的,并將其命名為NKSF;隨后Hoffman等從EB病毒轉(zhuǎn)化的B細胞系NC37培養(yǎng)液中鑒定到,命名為CLM F。將兩者完全純化并克隆基因后發(fā)現(xiàn),NKSF和CLM F是同一種物質(zhì),并定名為IL-12。

1.2 IL-12的分子結(jié)構(gòu)

IL-12是由二硫鍵連接的IL-12p35和IL-12p40亞基組成的分子質(zhì)量為7.5 ku的異源二聚體單核細胞因子(IL-12p70),很多細胞能合成p35,但只有激活的單核/巨噬細胞才能合成p40[3]。其重鏈(p40)由306個氨基酸組成,包含10個半胱氨酸殘基和4個潛在的糖基化位點;輕鏈(p35)由197個氨基酸組成,包含7個半胱氨酸殘基和3個潛在的糖基化位點。單獨將p35或p40的cDNA轉(zhuǎn)染Cos或CHO細胞后均只能得到對應的單條鏈,只有共轉(zhuǎn)染才能得到生物活性的IL-12(p75異源二聚體)。p40亞基與IL-12的多種生物學活性有關(guān)。所以在IL-12產(chǎn)生生物學效應過程中,p40僅起著媒介作用;p35通過p40結(jié)合到細胞膜的受體上,完成信號轉(zhuǎn)導,當p40亞基單獨與受體結(jié)合后,則可競爭性抑制IL-12活性。

IL-12的p35與p40亞基之間無序列同源性,但P35亞基與IL-6、G-CSF以及雞骨髓單核細胞生長因子有一定的同源性,并且與其他許多細胞因子一樣,有豐富的α-螺旋。p40亞基與促紅細胞生成素(hemopoietin)受體超家族的IL-6受體α-亞基和睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子(CNTF)受體有一定的同源性[4]。

2 IL-12對免疫細胞的調(diào)節(jié)作用

2.1 Thl/Th2活性的作用調(diào)節(jié)

IL-12是細胞介導免疫中非常重要的細胞因子。其主要免疫調(diào)節(jié)作用是誘導早期輔助性T母細胞(Th naive)分化為Th l細胞,并促進Th l細胞的發(fā)育和增殖。輔助性T細胞(helper T cell,Th)是細胞介導免疫應答和B淋巴細胞產(chǎn)生抗體所必需的,可分為Th l和Th2兩個亞群。前者產(chǎn)生IL-2、IL-3、IFN-γ和淋巴毒素及粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(granu locy te-m acrophage co lony stimu lating factor,GM-CSF)等,參與細胞免疫;而后者則產(chǎn)生IL-4、IL-5、IL-10和IL-13等細胞因子,輔助B細胞產(chǎn)生抗體,參與體液免疫。

某些病原菌只能被Thl或Th2有效地抑制。研究表明,Th l細胞在防止瘧疾傳染中發(fā)揮著重要作用,其分泌的IFN-γ可刺激巨噬細胞產(chǎn)生大量的一氧化氮,直接殺死病原菌。IL-12是介導Th1細胞免疫應答關(guān)鍵的細胞因子;IL-12基因敲除小鼠不僅脾細胞分泌IFN-γ的能力下降,而且其巨噬細胞的吞噬調(diào)理作用也明顯低下。NK細胞對惡性瘧原蟲感染紅細胞的細胞毒性作用也明顯依賴于IL-12的存在。瘧原蟲初次感染的不同結(jié)局明顯取決其感染早期Th1細胞免疫應答的建立與否。IL-12則通過促進Thl細胞的分化和增殖而在阻止瘧疾傳染中發(fā)揮作用[5]。

IL-1、IL-6、腫瘤壞死因子-α(tumor necrotic factor,TNF-α)以及轉(zhuǎn)移生長因子-β(transfering grow th factor,TGF-β)都不能誘導Thl細胞,只有IL-12能獨立誘導Thl細胞的分化與增殖。用李斯特菌侵染巨噬細胞,能刺激巨噬細胞分泌IL-12,從而促進Th l細胞的增殖和分化。若用抗IL-12血清耗盡IL-12,此時Thl細胞的分化與增殖受到抑制。同樣,用單克隆抗體耗盡γ干擾素(interferon-γ,IFN-γ),也會抑制Thl細胞的分化和增殖。由此可見,IL-12促進Thl細胞的增殖,可能是通過IFN-γ而發(fā)揮作用的。

IL-4和IL-10均對IL-12促進Thl細胞分化和增殖能力有抑制作用。IL-4通過促進Th2的增殖對Th l細胞的增殖產(chǎn)生抑制。體內(nèi)試驗表明,除去IL-4,Th2細胞的增殖受抑制,而Thl細胞增殖加快。IL-10則通過抑制某些能促進Th l細胞分化的附屬細胞,間接抑制Thl細胞的增殖。如抑制巨噬細胞產(chǎn)生IL-12的能力,進而抑制Thl細胞的分化與增殖[6]。

2.2 促進T細胞和NK細胞的增殖及殺傷作用

IL-12能促進T細胞和NK細胞的增殖。對外周血分離T細胞、培養(yǎng)T細胞克隆、CTL細胞系和TIL細胞都有啟動生長增殖效應,IL-12還可刺激CD4+和CD8+的TCR-αβ+T細胞或TCR-γδ+淋巴母細胞的增殖,而IL-2抗體或受體不能抑制其增殖,因此這一效應不依賴于IL-2。說明IL-12效應獨立于IL-2[7]。雖然IL-12誘導PHA激活的淋巴細胞增殖效應僅為IL-2的一半,但與IL-4、IL-7的作用相同,而所需IL-12的濃度遠遠低于IL-2、IL-4、IL-7。IL-12能直接刺激CD56+NK細胞的活化,IL-2和IL-7對NK細胞的刺激效應僅為IL-12的15%和50%,不過總的來說IL-12誘導NK細胞的增殖尚達不到T細胞的同等水平。IL-12能激活NK/LAK前體細胞使之成為具有細胞溶解功能的殺傷細胞,CD56+NK細胞與IL-12過夜孵育后能顯著增強對NK敏感、NK抵抗、抗體包被的腫瘤靶細胞及病毒感染的纖維母細胞或T細胞的殺傷能力。IL-12的上述性質(zhì)提示其作為一種免疫調(diào)節(jié)因子治療惡性腫瘤的潛在價值。因此,IL-12作為腫瘤免疫基因治療的候選基因受到越來越多的關(guān)注[8-11]。

IL-12除增加NK/LAK的殺傷活性外,還能誘導特異性CTL細胞的產(chǎn)生,后者被認為是殺瘤作用最有力的細胞。誘導CTL的產(chǎn)生需要IL-12和腫瘤抗原的共刺激作用,用IL-12和經(jīng)放射照射的黑素瘤細胞同時誘導時,CD3+T細胞能特異溶解受MHC限制的靶細胞,IL-12也能增強抗-CD3單抗刺激的CD8+T細胞溶解靶細胞的能力[12-13]。有研究表明,應用肌醇磷脂特異性磷脂酶洗脫顯示,IL-12是以錨定蛋白的形式嵌合在腫瘤細胞膜上[14],可以使IL-12在免疫反應的局部發(fā)揮作用,克服了可溶性IL-12的全身性不良反應和毒性作用及半衰期短等不足[15]。

3 IL-12對其他細胞因子產(chǎn)生的調(diào)節(jié)作用

IL-12可刺激NK細胞和T細胞產(chǎn)生IFN-γ[16-17]。但IL-12誘導靜止狀態(tài)的外周血淋巴細胞(PBL)及刺激新生兒CD4+T細胞產(chǎn)生IFN-γ時需要有H LA-DR+輔佐細胞(accessory cells)的參與,這類輔佐細胞表面既無B細胞標志,又缺乏單核細胞表面標志,樹突狀細胞(dendritic cell,DC)是其中的一種;而IL-12刺激激活的NK細胞和T細胞產(chǎn)生IFN-γ時則不需要輔佐細胞的協(xié)同。盡管IL-2也能刺激T和NK細胞產(chǎn)生IFN-γ,但IL-12誘導T細胞、NK細胞產(chǎn)生IFN-γ的主要信號途徑與IL-2的不同,抗IL-2抗體只能略微降低IL-12誘導的IFN-γ產(chǎn)量(22%);而抗IL-12抗體不能抑制IL-2誘導的IFN-γ產(chǎn)量,IL-12和IL-2聯(lián)合應用有協(xié)同刺激NK細胞、T細胞產(chǎn)生IFN-γ的作用。另有研究發(fā)現(xiàn)IL-4能增強IL-2和IL-12誘導的鼠NK細胞表達IFN-γ[18]。

IL-12除能誘導IFN-γ的表達外,還能刺激其他細胞因子的生成。如可誘導NK細胞表達微量TNF[19]。IL-12和IL-2聯(lián)合應用在誘導TNF表達方面有疊加作用。在人類IL-12只能刺激新生兒CD4+T細胞表達TNF-β,卻不能誘導其產(chǎn)生TNF-α;而小鼠IL-12則不能誘導SCID鼠脾細胞產(chǎn)生任何類型的TNF。但IL-12可使正常小鼠脾細胞mRNA的表達量增加5倍左右。此外,IL-12還可刺激NK細胞產(chǎn)生可溶性的p55和p75 TNF受體。

IL-12能使小鼠脾細胞的IL-10m RNA表達量增加46倍。由于IL-10可抑制IL-12的某些功能,因此IL-12誘導IL-10生成可能是體內(nèi)的一種反饋調(diào)節(jié)。有研究報道,IL-12可誘導人PHA激活的胚胎淋巴細胞表達低水平的IL-2,但在NK細胞和新生兒CD4+T細胞中則未發(fā)現(xiàn)上述作用。IL-12可誘導NK細胞表達低水平的GM-CSF,并使IL-4和IL-3的表達水平降低。因此,IL-12除能明顯地誘導IFN-γ產(chǎn)生外,對其他細胞因子(IL-10例外)IL-12是一個較弱的誘導劑。

4 結(jié)語

IL-12最初因能激活NK細胞而被人們所認識,后來大量試驗不但證實了其最初的功能,而且還揭示了IL-12具備多種免疫調(diào)節(jié)功能,在細胞免疫應答過程中具有重要作用。它將NK細胞和巨噬細胞介導的非特異性免疫與Th細胞和細胞毒性T細胞介導的特異性免疫聯(lián)系起來[20-21],進一步加深了人類對免疫本質(zhì)的認識。但有關(guān)IL-12的功能、調(diào)控、受體、信號通路等許多問題目前仍不十分清楚,因此,應加強對IL-12的基礎(chǔ)研究,弄清IL-12的基因調(diào)控,細胞因子網(wǎng)絡等功能,為免疫治療提供新途徑。

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