孫 敬,洪杰華,鄭世民

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院,黑龍江哈爾濱150030)

白細(xì)胞介素12(interleukin-12,IL-12)又名細(xì)胞毒淋巴細(xì)胞成熟因子(cy totoxic lymphocy te maturation factor,CLM F),也稱為自然殺傷細(xì)胞刺激因子(natural killer cell stimulation factor,NKSF),是白細(xì)胞介素家族的新成員[1]。IL-12是一種異源二聚體細(xì)胞因子,主要由樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)、巨噬細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞以及其他抗原遞呈細(xì)胞(APC)產(chǎn)生,能促進(jìn)T輔助細(xì)胞1(Th1)的增殖;誘導(dǎo)NK細(xì)胞和T細(xì)胞產(chǎn)生γ干擾素;提高NK細(xì)胞的細(xì)胞毒作用;促進(jìn)細(xì)胞毒性T細(xì)胞的形成等。IL-12在機(jī)體早期的非特異性免疫和隨后的抗原特異性適應(yīng)性免疫過(guò)程中均扮演了極為重要的角色。由此可見(jiàn),IL-12是一個(gè)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(guó)學(xué)者W istar從EB病毒轉(zhuǎn)染人B淋巴母細(xì)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(xì)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(xì)胞因子(IL-12p70),很多細(xì)胞能合成p35,但只有激活的單核/巨噬細(xì)胞才能合成p40[3]。其重鏈(p40)由306個(gè)氨基酸組成,包含10個(gè)半胱氨酸殘基和4個(gè)潛在的糖基化位點(diǎn);輕鏈(p35)由197個(gè)氨基酸組成,包含7個(gè)半胱氨酸殘基和3個(gè)潛在的糖基化位點(diǎn)。單獨(dú)將p35或p40的cDNA轉(zhuǎn)染Cos或CHO細(xì)胞后均只能得到對(duì)應(yīng)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(xué)活性有關(guān)。所以在IL-12產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)過(guò)程中,p40僅起著媒介作用;p35通過(guò)p40結(jié)合到細(xì)胞膜的受體上,完成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),當(dāng)p40亞基單獨(dú)與受體結(jié)合后,則可競(jìng)爭(zhēng)性抑制IL-12活性。

IL-12的p35與p40亞基之間無(wú)序列同源性,但P35亞基與IL-6、G-CSF以及雞骨髓單核細(xì)胞生長(zhǎng)因子有一定的同源性,并且與其他許多細(xì)胞因子一樣,有豐富的α-螺旋。p40亞基與促紅細(xì)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(yíng)養(yǎng)因子(CNTF)受體有一定的同源性[4]。

2 IL-12對(duì)免疫細(xì)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(xì)胞介導(dǎo)免疫中非常重要的細(xì)胞因子。其主要免疫調(diào)節(jié)作用是誘導(dǎo)早期輔助性T母細(xì)胞(Th naive)分化為T(mén)h l細(xì)胞,并促進(jìn)Th l細(xì)胞的發(fā)育和增殖。輔助性T細(xì)胞(helper T cell,Th)是細(xì)胞介導(dǎo)免疫應(yīng)答和B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生抗體所必需的,可分為T(mén)h l和Th2兩個(gè)亞群。前者產(chǎn)生IL-2、IL-3、IFN-γ和淋巴毒素及粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granu locy te-m acrophage co lony stimu lating factor,GM-CSF)等,參與細(xì)胞免疫;而后者則產(chǎn)生IL-4、IL-5、IL-10和IL-13等細(xì)胞因子,輔助B細(xì)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(xì)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(xì)胞產(chǎn)生大量的一氧化氮,直接殺死病原菌。IL-12是介導(dǎo)Th1細(xì)胞免疫應(yīng)答關(guān)鍵的細(xì)胞因子;IL-12基因敲除小鼠不僅脾細(xì)胞分泌IFN-γ的能力下降,而且其巨噬細(xì)胞的吞噬調(diào)理作用也明顯低下。NK細(xì)胞對(duì)惡性瘧原蟲(chóng)感染紅細(xì)胞的細(xì)胞毒性作用也明顯依賴于IL-12的存在。瘧原蟲(chóng)初次感染的不同結(jié)局明顯取決其感染早期Th1細(xì)胞免疫應(yīng)答的建立與否。IL-12則通過(guò)促進(jìn)Thl細(xì)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(zhǎng)因子-β(transfering grow th factor,TGF-β)都不能誘導(dǎo)Thl細(xì)胞,只有IL-12能獨(dú)立誘導(dǎo)Thl細(xì)胞的分化與增殖。用李斯特菌侵染巨噬細(xì)胞,能刺激巨噬細(xì)胞分泌IL-12,從而促進(jìn)Th l細(xì)胞的增殖和分化。若用抗IL-12血清耗盡IL-12,此時(shí)Thl細(xì)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(huì)抑制Thl細(xì)胞的分化和增殖。由此可見(jiàn),IL-12促進(jìn)Thl細(xì)胞的增殖,可能是通過(guò)IFN-γ而發(fā)揮作用的。

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

2.2 促進(jìn)T細(xì)胞和NK細(xì)胞的增殖及殺傷作用

IL-12能促進(jìn)T細(xì)胞和NK細(xì)胞的增殖。對(duì)外周血分離T細(xì)胞、培養(yǎng)T細(xì)胞克隆、CTL細(xì)胞系和TIL細(xì)胞都有啟動(dòng)生長(zhǎng)增殖效應(yīng),IL-12還可刺激CD4+和CD8+的TCR-αβ+T細(xì)胞或TCR-γδ+淋巴母細(xì)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(yīng)不依賴于IL-2。說(shuō)明IL-12效應(yīng)獨(dú)立于IL-2[7]。雖然IL-12誘導(dǎo)PHA激活的淋巴細(xì)胞增殖效應(yīng)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(yuǎn)遠(yuǎn)低于IL-2、IL-4、IL-7。IL-12能直接刺激CD56+NK細(xì)胞的活化,IL-2和IL-7對(duì)NK細(xì)胞的刺激效應(yīng)僅為IL-12的15%和50%,不過(guò)總的來(lái)說(shuō)IL-12誘導(dǎo)NK細(xì)胞的增殖尚達(dá)不到T細(xì)胞的同等水平。IL-12能激活NK/LAK前體細(xì)胞使之成為具有細(xì)胞溶解功能的殺傷細(xì)胞,CD56+NK細(xì)胞與IL-12過(guò)夜孵育后能顯著增強(qiáng)對(duì)NK敏感、NK抵抗、抗體包被的腫瘤靶細(xì)胞及病毒感染的纖維母細(xì)胞或T細(xì)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(jià)值。因此,IL-12作為腫瘤免疫基因治療的候選基因受到越來(lái)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(dǎo)特異性CTL細(xì)胞的產(chǎn)生,后者被認(rèn)為是殺瘤作用最有力的細(xì)胞。誘導(dǎo)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(xì)胞同時(shí)誘導(dǎo)時(shí),CD3+T細(xì)胞能特異溶解受MHC限制的靶細(xì)胞,IL-12也能增強(qiáng)抗-CD3單抗刺激的CD8+T細(xì)胞溶解靶細(xì)胞的能力[12-13]。有研究表明,應(yīng)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(xì)胞膜上[14],可以使IL-12在免疫反應(yīng)的局部發(fā)揮作用,克服了可溶性IL-12的全身性不良反應(yīng)和毒性作用及半衰期短等不足[15]。

3 IL-12對(duì)其他細(xì)胞因子產(chǎn)生的調(diào)節(jié)作用

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

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

IL-12能使小鼠脾細(xì)胞的IL-10m RNA表達(dá)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(dǎo)IL-10生成可能是體內(nèi)的一種反饋調(diào)節(jié)。有研究報(bào)道,IL-12可誘導(dǎo)人PHA激活的胚胎淋巴細(xì)胞表達(dá)低水平的IL-2,但在NK細(xì)胞和新生兒CD4+T細(xì)胞中則未發(fā)現(xiàn)上述作用。IL-12可誘導(dǎo)NK細(xì)胞表達(dá)低水平的GM-CSF,并使IL-4和IL-3的表達(dá)水平降低。因此,IL-12除能明顯地誘導(dǎo)IFN-γ產(chǎn)生外,對(duì)其他細(xì)胞因子(IL-10例外)IL-12是一個(gè)較弱的誘導(dǎo)劑。

4 結(jié)語(yǔ)

IL-12最初因能激活NK細(xì)胞而被人們所認(rèn)識(shí),后來(lái)大量試驗(yàn)不但證實(shí)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(xì)胞免疫應(yīng)答過(guò)程中具有重要作用。它將NK細(xì)胞和巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的非特異性免疫與Th細(xì)胞和細(xì)胞毒性T細(xì)胞介導(dǎo)的特異性免疫聯(lián)系起來(lái)[20-21],進(jìn)一步加深了人類對(duì)免疫本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。但有關(guān)IL-12的功能、調(diào)控、受體、信號(hào)通路等許多問(wèn)題目前仍不十分清楚,因此,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)IL-12的基礎(chǔ)研究,弄清IL-12的基因調(diào)控,細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)等功能,為免疫治療提供新途徑。

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