杜囚鵬,賀春燕,劉海峰,鄧 京,屈亞威,高洪蘭

(北京武警總醫(yī)院消化內(nèi)科,北京,100039)

隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,白細(xì)胞介素-6(IL-6)和(sIL-6R)的分子結(jié)構(gòu)及其生物學(xué)作用的研究取得了很大的進(jìn)展。白細(xì)胞介素-6(IL-6)及其(sIL-6R)屬細(xì)胞因子家族,其中白細(xì)胞介素-6(IL-6)是一種多效性細(xì)胞因子,其參與幾乎所有器官的生理活動,同時它們在外傷、感染、免疫反應(yīng)、炎癥、造血、冠心病及神經(jīng)疾病,妊娠問題和腫瘤中也起到重要的作用。它們影響了許多疾病的發(fā)生、發(fā)展。因此,在一些疾病中,調(diào)節(jié)白細(xì)胞介素-6(IL-6)及其可溶性受體(sIL-6R)可能成為一個創(chuàng)新的治療策略,尤其是其促腫瘤生長作用,使之成為抗腫瘤治療中重要的細(xì)胞因子之一[1]。高水平白細(xì)胞介素-6(IL-6)及其可溶性受體(sIL-6R)在許多腫瘤患者的外周血及體液中可以檢測到,并且可以提示患者預(yù)后不良。此外,IL-6水平的升高,與幾種腫瘤表型特征密切相關(guān),本文就其近幾年在腫瘤方面的相關(guān)研究,特別是與膽管癌的關(guān)系進(jìn)行綜述[2]。

1 IL-6和(sIL-6R)的基本結(jié)構(gòu),表達(dá)及細(xì)胞信號傳導(dǎo)

IL-6主要由T細(xì)胞,B細(xì)胞,成纖維細(xì)胞,內(nèi)皮細(xì)胞,單細(xì)胞,角質(zhì)形成細(xì)胞,系膜細(xì)胞和一些腫瘤細(xì)胞在不同條件下分泌產(chǎn)生的[3]。目前人類和小鼠IL-6及其受體的基因已經(jīng)被克隆和測序,人IL 6是分子量為21-28 kDa的糖蛋白,由212個氨基酸殘基組成,其中包括兩種Nglycosylation氨基酸殘基和4個半胱氨酸殘基,比較人白細(xì)胞介素與小鼠白細(xì)胞介素,揭示了在DNA水平上同源約 65%,蛋白質(zhì)水平上約42%[3-4],IL-6有兩對內(nèi)部二硫鍵,其中二硫鍵cys74-cys84在功能上較為重要。轉(zhuǎn)錄后修飾時有N糖基化、O糖基化和磷酸化。不同的糖基化的IL-6,在不同組織中,IL-6表現(xiàn)不同的磷酸化,從而行使IL-6的不同功。一些血清蛋白(巨球蛋白或可溶性IL-6R)可與IL-6結(jié)合,成為IL-6的載體,它們不影響IL-6的活性,卻能增強(qiáng)IL-6對蛋白酶的抵抗力,使半衰期延長。活化的單核細(xì)胞是血液中IL-6的主要來源,IL-6的生物局部活性主要有調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答、調(diào)節(jié)造血系統(tǒng)、誘導(dǎo)急性期蛋白、調(diào)節(jié)腫瘤生長和調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)[2]。

白細(xì)胞介素受體-6(IL-6受體)是細(xì)胞因子受體家族的成員。受體的功能包含高親和配體結(jié)合元件和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)元件[2-10],系統(tǒng)包括兩種功能蛋白質(zhì)即兩條多肽鏈組成:α鏈即配體結(jié)合鏈,分子量為80kDa(gp80分子),β鏈即信號傳導(dǎo)鏈,分子量為130KDa(gp130),其中g(shù)p130無配體的結(jié)合能力,但參與IL-6高親和力結(jié)合位點(diǎn)的形成及信號的轉(zhuǎn)導(dǎo),它們以膜結(jié)合和可溶型兩種形式存在(圖1、2)。白細(xì)胞介素6,膜結(jié)合型及可溶性受體復(fù)合體介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)[2-10]。IL-6首先與α鏈低親和力連接,然后IL-6/L-6Ra復(fù)合物募集gp130,形成具有信號傳導(dǎo)功能的高親和力復(fù)合物 IL-6/IL-6R/gp130[3-14]。gp130的胞漿區(qū)是信號傳遞的關(guān)鍵。在信號傳遞過程中,Janus激酶(JAK),信號傳導(dǎo)子與轉(zhuǎn)錄激活子(STAT)以及Ras信號途徑中的各種型號蛋白都參與了 IL-6R在靶細(xì)胞中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能,形成了兩條IL-6信號傳導(dǎo)途徑JAK/STAT與Ras/MAPk信號傳導(dǎo)途徑發(fā)揮生物學(xué)作用[3]。

2 IL-6及sIL-6R所涉及的疾病

IL-6在許多疾病中都有異常的改變。例如:類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[4],全身性幼年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎[5],系統(tǒng)性紅斑狼瘡[6],克羅恩病,心血管疾病[7],敗血癥,發(fā)燒等[8]。有研究表明白介素水平與年齡有相關(guān)性,即白介素水平隨年齡增長而略有增高,例如與此相關(guān)的常見于老年人的疾病有:淋巴增殖性疾病、多發(fā)性骨髓瘤、骨質(zhì)疏松癥和阿爾茨海默病,這些疾病的IL-6水平明顯高于對照組[6]。

圖1 膜結(jié)合型及可溶性受體復(fù)合體介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)

圖2 膜結(jié)合型白細(xì)胞介素6受體復(fù)合體

IL-6及sIL-6R與腫瘤。腫瘤發(fā)病率在全球范圍內(nèi)上升及分子生物學(xué)的發(fā)展,使得 IL-6在惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中的作用日益受到關(guān)注。國內(nèi)外大量文獻(xiàn)報(bào)道了血清及體液中高水平IL-6和sIL-6R與幾種不同類型的癌癥有關(guān),包括但不限于多發(fā)性骨髓瘤、淋巴瘤,卵巢癌,前列腺癌[9]和轉(zhuǎn)移性腎細(xì)胞癌。IL-6和IL-6R在相當(dāng)一部分腫瘤患者的血清或血漿中可能會以2個不同的形式存在,包括血清IL-6和sIL-6R形式[10]。迄今為止,對白細(xì)胞介素作用的研究幾乎涉及所有癌癥。腫瘤細(xì)胞分泌的IL-6是通過兩種方式調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)生發(fā)展的,一是腫瘤細(xì)胞分泌IL-6并與自身靶細(xì)胞的IL-6R相結(jié)合調(diào)節(jié)腫瘤的發(fā)生發(fā)展,這就是所謂的自分泌環(huán)路;另一種是腫瘤細(xì)胞分泌的IL-6作用于其他細(xì)胞表面的IL-6R而發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng),這就是旁分泌環(huán)路[11]。近幾年研究比較確切的是IL-6在多發(fā)性骨髓瘤的發(fā)生及發(fā)展中所起的作用,國內(nèi)外大量研究表明多發(fā)性骨髓瘤存在IL-6/IL-6R自分泌環(huán)路,這就是多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞無限增殖并引起骨質(zhì)破壞等臨床表現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。各種減少血清中IL-6和(或)IL-6R的方法均可干擾或阻斷IL-6/IL-6R之間的信號傳導(dǎo),從而抑制骨髓瘤細(xì)胞的增殖[12]。Lee等在胃癌癌細(xì)胞體外培養(yǎng)的上清液中可檢出具有活性的IL-6及 IL-6R mRNA表達(dá),并證明IL-6具有刺激細(xì)胞增殖作用。這均說明了IL-6可通過 IL-6/IL-6R自分泌環(huán)路調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)生發(fā)展。也有研究表明IL-6對腫瘤具有促進(jìn)作用的同時也用抑制作用即雙向調(diào)節(jié)作用,IL-6可能通過造成免疫系統(tǒng)紊亂,降低機(jī)體對腫瘤細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)和免疫監(jiān)視功能,使腫瘤細(xì)胞得以增殖發(fā)展[13]。也有相關(guān)文章報(bào)道關(guān)于它的抗腫瘤活性,IL-6具有促進(jìn)巨噬細(xì)胞的抗腫瘤活性,有助于產(chǎn)生淋巴因子而激活殺傷性細(xì)胞,這可能增加其對腫瘤細(xì)胞的殺傷作用,此外還可通過影響C反應(yīng)蛋白生成,間接通過CRP刺激腫瘤細(xì)胞的磷脂及補(bǔ)體系統(tǒng),可導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞溶解體從而抑制腫瘤的發(fā)展,但在大多數(shù)腫瘤中(IL-6)及(sIL-6R)都是刺激腫瘤細(xì)胞增殖及發(fā)展的[14]。

IL-6及sIL-6R與膽管癌:近年在世界范圍內(nèi)膽管癌的發(fā)病率逐年升高,在美國,1995～1999年間的發(fā)病率比1975～1979年間的發(fā)病率增加165%,目前每年新增病例7 500例,占總的腫瘤發(fā)生率的2%,中國的情況大致與其相仿。由于膽管癌起病隱匿,惡性程度高,當(dāng)有臨床表現(xiàn)或者血清腫瘤標(biāo)志物陽性或者影像學(xué)表現(xiàn)時往往已是晚期,且根治性切除率低,術(shù)后5年生存率僅11%～13.2%,非根治性切除者的3年生存率僅為1.8%～3.8%,無5年生存者,而且該病有好發(fā)于老年病人,老年人又常有夾雜癥,手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較大,并且膽管癌對傳統(tǒng)的放療、化療都不敏感。目前,對于不能切除的膽管癌尚無有效的治療手段。根據(jù)膽管癌特點(diǎn)及國內(nèi)外大量研究資料表明,要提高膽道腫瘤患者的生存率關(guān)鍵在于膽道腫瘤患者能否得到早期診斷、早期治療。目前膽管癌早期診斷尚缺乏特異性及敏感性均高的診斷方法,所以尋找敏感度高、特異性好的診斷指標(biāo)是迫在眉睫的課題[15]。在正常情況下血清中IL-6及sIL-6R不能測出,但在92.9%肝細(xì)胞癌、100%膽管癌、53.8%結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移(MCRC)和40%良性膽道疾病(BBD)患者的血清中可測出IL-6,其均值分別為 32.7、1272.6、138.1和 2.2 pg/mL。有研究證明IL-6增高對膽管癌診斷的靈敏度為100%,特異性為91.4%,膽管癌患者血清IL-6值與腫瘤負(fù)荷量呈正相關(guān),其活性平均值和中位值均明顯高于其他腫瘤,并且與膽管癌患者的腫瘤負(fù)荷及預(yù)后有明顯相關(guān),提示其可能對膽管上皮起到促進(jìn)增殖的作用[16],IL-6可能是診斷膽管癌較理想的腫瘤標(biāo)志物之一。實(shí)驗(yàn)表明膽管癌細(xì)胞系在無血清培養(yǎng)的條件下均能夠分泌IL-6,說明膽管癌患者血清中的IL-6至少部分可能來源于膽管癌細(xì)胞,說明在膽管癌細(xì)胞系中存在著IL-6的自分泌環(huán)路,進(jìn)一步觀察了重組外源性人IL-6在體外對膽管癌細(xì)胞增殖的影響,結(jié)果顯示其可以明顯刺激膽管癌細(xì)胞的增殖,而且是通過IL-6R刺激細(xì)胞增殖的,從而提示IL-6可能是膽管癌細(xì)胞的一種重要的促生長因子,IL-6的自分泌環(huán)路可能在膽管癌的發(fā)生、發(fā)展中起到了重要的作用[17]。隨著研究的不斷深入,人們對IL-6的作用以及它與膽管癌的關(guān)系有了一定的認(rèn)識,明確地知道IL-6與膽管癌密切相關(guān),但由于實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)條件等不同,對其認(rèn)識還不夠全面,還需對IL-6的作用機(jī)制、信號通路和與其他細(xì)胞因子之間的相互聯(lián)系等進(jìn)行深入的研究,才有助于透徹掌握它的功能[18]。目前,尚無應(yīng)用IL-6作為膽管癌基因免疫治療的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),但在其他腫瘤已有報(bào)道,Conze等首次發(fā)現(xiàn)了IL-6的促進(jìn)惡性腫瘤多藥耐藥的作用,對化療藥物敏感的乳腺癌細(xì)胞不表達(dá)IL-6,而多藥耐藥的癌細(xì)胞的IL-6表達(dá)水平卻很高,說明由腫瘤細(xì)胞自分泌產(chǎn)生的IL-6在判斷癌細(xì)胞對化療藥物是敏感或是抵制有重要的作用。已知膽管癌對化療藥物不敏感,但I(xiàn)L-6是否可以作為判斷膽管癌患者能否進(jìn)行化療的指標(biāo)還有待證實(shí)[19]。隨著IL-6的分子生物學(xué)研究的發(fā)展,根據(jù)IL-6的促膽管癌細(xì)胞生長的特性,制備相應(yīng)抗體或阻斷其信號傳導(dǎo)通路,從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖、關(guān)閉新生血管生長和誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡,將為抗腫瘤治療提供一種新的治療思路。

[1] 韓 寧,黃 強(qiáng).白細(xì)胞介素-6及其受體與膽管癌[J].實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志,2008,24(3):474.

[2] Ferrari SL,Rizzoli R.Gene variants for osteoporosis and their pleiotropic effects in aging[J].Mol Aspects M ed,2005,26:145.

[3] Ershler W B,Keller E T.Age-associated increased interleukin-6 gene expression,late-life diseases,and frailty[J].Annu Rev M ed,2000,51:245.

[4] Cacquevel M,Lebeurrier N,Cheenne S,et al.Cytokines in neuroinflammation and Alzheimer's disease[J].Curr Drug Targets,2004,5:529.

[5] Miljkovic D J,Drulovic J,T rajkovic V,et al.Nitric oxide metabolites and interleukin-6 in cerebrospinal fluid from multiple sclerosis patients[J].Eur J Neurol,2002,9:413.

[6] Nagatsu T,Sawada M.Inflammatory process in Parkinson's disease:role for cytokines[J].Curr Pharm Des,2005,11:999.

[7] Iacopetta B,Grieu F,Joseph D.The-174 G/C gene polymorphism in interleukin-6 is associated with an aggressive breast cancer phenotype[J].Br J Cancer,2004,90:419.

[8] Smith K C,Bateman A C,Fussell H M,et al.Cytokine gene polymorphisms and breast cancer susceptibility and prognosis[J].Eur J Immunogenet,2004,31:167.

[9] Van der Auwera I,Van Laere S J,Van den Eynden G G,et al.Increased angiogenesis and lymphangiogenesis in inflammatory versus non-inflammatory breast cancer by real-time reverse transcriptase PCR gene expression quantification[J].Clin Cancer Res,2004,10:7965.

[10] Meng F,Henson R,Wehbe-Janek H,et al.The microRNA let-7a modulates interleukin-6-dependent STAT-3 survival signaling in malignant human cholangiocy tes[J].J Biol Chem,2007,282:8256.

[11] Tchirkov A,Khalil T,Chautard E,et al.Interleukin-6 gene amplification and shortened survival in glioblastoma patients[J].Br J Cancer,2007,96:474.

[12] De Vita F,Romano C,Orditura M,et al.Interleukin-6 serum level correlates with survival in advanced gastrointestinal cancer patients but is not an independent prognostic indicator[J].J Interferon Cytokine Res,2001,21:45.

[13] Barton B E,Murphy T F.Cancer cachexia is mediated in part by the induction of IL-6-like cytokines from the spleen[J].Cytokine,2001,16:251.

[14] Zaki M H,Nemeth J A,Trikha M.CNTO 328,a monoclonal antibody to IL-6 inhibits human tumor-induced cachexia in nude mice[J].Int J Cancer,2004,111:592.

[15] T rikha M,Corringham R,Klein B,et al.Targeted anti-interleukin-6 monoclonal antibody therapy for cancer:a review of the rationale and clinical evidence[J].Clin Cancer Res,2003,9:4653.

[16] Bhardwaj A,Sethi G,Vadhan-Raj S,et al.Resveratrol inhibits proliferation, induces apoptosis, and overcomes chemoresistance through down-regulation of STAT3 and nuclear factor-kappaB-regulated anti-apoptotic and cell survival gene products in human multiple myeloma cells[J].Blood,2007,109:2293.

[17] Lin M,Rose-John S,Grotzinger J,Conrad U,Scheller J.Functional expression of a biologically active fragment of soluble gp130 as an ELP-fusion protein in transgenic plants:purification via inverse transition cycling[J].Biochem J,2006,398:577.

[18] Kuroda K,Nakashima J,Kanao K,et al.Interleukin 6 is associated with cachexia in patients with prostate cancer[J].Urology,2007,69:113.

[19] Alberti L,Bachelot T,Duc A,et al.A spliced isoform of interleukin-6 mRNA produced by renal cell carcinoma encodes for an interleukin 6 inhibitor[J].Cancer Res,2005,65:2.