于佳興 李增勛 黃崇標
白細胞介素最初是由白細胞產(chǎn)生并且在白細胞間發(fā)揮作用,因此命名為白細胞介素。2007年Collison1 等[1]首次發(fā)現(xiàn)白細胞介素-35(interleukin-35,IL-35),是調(diào)節(jié)性T 細胞(regulatory T cells,Treg)分泌的一種異源二聚體細胞因子,其功能主要為免疫抑制,即抑制CD4+效應T 細胞及Th17 細胞的增殖、誘導CD4+效應T 細胞轉化為調(diào)節(jié)性細胞。IL-35 在炎癥和自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用,如在實驗性自身免疫性腦炎、自身免疫性葡萄膜炎、類風濕性關節(jié)炎、原發(fā)性膽汁性肝硬化等動物模型中均起到一定的保護作用[2-4]。近年來,多項研究表明IL-35 不僅可以由腫瘤細胞分泌,而且在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色。其中,IL-35 促進腫瘤血管生成的作用得到越來越多的研究證實。
腫瘤血管生成是腫瘤的重要特征之一,在促進腫瘤細胞的存活、增殖、侵襲和轉移中起到重要作用。腫瘤細胞、間質細胞(包括內(nèi)皮細胞、成纖維細胞、炎性細胞等)、細胞外基質及其分泌的各種細胞因子共同調(diào)控腫瘤的血管生成[5-7]。腫瘤血管生成依賴于促血管因子的合成和釋放,目前發(fā)現(xiàn)的促血管生成因子多達數(shù)十種,包括血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、成纖維細胞生長因子、基質金屬蛋白酶、整合素、轉化生長因子、白細胞介素-8、血小板源性生長因子等[8-10]。VEGF 家族是目前已知最重要的促血管生成因子之一,被認為是最具潛力的抗血管生成治療靶點,靶向VEGF 通路的抗血管生成藥物越來越多地用于臨床治療和研究。然而,抗血管生成藥物如貝伐單抗等,臨床效果卻差強人意,即便初期效果尚可也存在耐藥現(xiàn)象,很可能源于腫瘤血管生成途徑過多、機制復雜,針對某一位點或通路的抑制會被其他旁路所代償[11-13]。腫瘤血管生成的機制以及抗血管生成靶向治療仍需基礎研究和臨床研究的進一步探索。本文將對IL-35 在腫瘤血管生成中的作用及機制進行綜述。
IL-12 家族細胞因子均是由α 鏈與β 鏈組成的異源二聚體,α 鏈包括p35、p28 和p19 亞基,β 鏈包括p40 和EbI3 亞基。IL-35 是由EBI3 亞基和p35 亞基構成的異源二聚體細胞因子,因此被歸納為IL-12 家族成員。IL-35 受體包括gp130 和IL-12Rβ2。IL-12Rβ2 主要表達于T 細胞和某些腫瘤細胞,而gp130幾乎在所有組織器官中均有表達。IL-35 通過與其受體gp130 和IL-12Rβ2 的異源二聚體或同源二聚體結合誘導Janus 激酶(Janus kinases,JAK)家族成員磷酸化,激活下游STAT1 和STAT4 磷酸化形成異源二聚體或同源二聚體,進入細胞核啟動下游基因的轉錄(圖1)[1]。因此,IL-35 的信號傳導模式與IL-12 家族的其他成員不同,即使只有一個受體也能傳遞信號[1]。另外,IL-35 可能還有與其他IL-12 家族成員共用的受體,但仍需進一步研究證實。
圖1 IL-35 受體以及信號通路[1]
IL-35 由多種細胞分泌產(chǎn)生,最先發(fā)現(xiàn)是由Treg分泌,并且IL-35 誘導產(chǎn)生的誘導型調(diào)節(jié)性T 細胞(inducible regulatory T cells,iTreg)也可以分泌IL-35。有研究表明多種免疫細胞均可以分泌IL-35,如調(diào)節(jié)性B 細胞、單核巨噬細胞、骨髓源性抑制細胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSC)、樹突狀細胞(dendritic cells,DCs)等[1,14-15]。同樣,IL-35 在某些惡性腫瘤組織中呈高表達,如胰腺癌、乳腺癌、鼻咽癌、黑色素瘤、惡性B 細胞淋巴瘤等[16-18]。另外,IL-35 的兩個亞基EBI3 和p35 被發(fā)現(xiàn)在外周血γδT 細胞、CD8+T 細胞及胎盤滋養(yǎng)層細胞中共表達[19]。上述細胞能否產(chǎn)生具有生物活性的IL-35 仍有待確定。
在多種腫瘤中IL-35 均發(fā)揮促進血管生成的作用,均是以間接方式促進血管生成。但在非腫瘤性疾病中,IL-35 對血管生成的作用尚未統(tǒng)一。
Wang 等[18]通過免疫組織化學染色發(fā)現(xiàn)某些人類腫瘤組織表達IL-35,如大B 細胞淋巴瘤、鼻咽癌和黑色素瘤。其通過小鼠體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn),B16 黑色素瘤細胞和J558 漿細胞瘤細胞過表達IL-35 促進了腫瘤的生長、CD11b+Gr1+骨髓細胞浸潤以及腫瘤血管生成。然而體外實驗表明,IL-35 過表達并未促進腫瘤細胞增殖以及對MDSC 的趨化。定量RT-PCR 結果顯示IL-35 過表達同樣不影響VEGF 水平。因此,該研究認為IL-35 通過某種途徑招募CD11b+Gr1+骨髓細胞,進而促進腫瘤血管生成。雖未闡明其中的作用機制,但初步發(fā)現(xiàn)IL-35 與腫瘤血管生成具有一定的相關性。
胰腺癌是惡性程度最高的消化系統(tǒng)腫瘤,其5年生存率不足7%[20]。雖然嚴重的間質纖維化以及乏血供為胰腺癌組織的重要特點,但腫瘤細胞周圍常伴有大量的新生血管。血管生成對于胰腺導管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC)的持續(xù)生長、侵襲和轉移至關重要。
Jin 等[21]最先研究發(fā)現(xiàn)胰腺癌患者血清中IL-35水平明顯升高。Huang 等[17]進一步證實IL-35 在胰腺癌細胞中高表達,且IL-35 表達水平與患者的不良預后呈負相關,腫瘤源性IL-35 通過上調(diào)細胞間黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1 ,ICAM-1)的表達促進腫瘤細胞血管生成和遠處轉移過程。Huang 等[22]另一項研究發(fā)現(xiàn)人胰腺癌組織中腫瘤源性IL-35 表達水平與微血管密度呈正相關。動物實驗證實這種相關性依賴于單核細胞的參與,當藥物(如氯膦酸二鈉脂質體,clodronate liposomes)清除小鼠體內(nèi)單核細胞后,IL-35 促血管生成的作用明顯消失。進一步研究發(fā)現(xiàn)腫瘤源性IL-35 促進胰腺癌血管生成的作用主要包括以下方面:1)腫瘤源性IL-35 通過上調(diào)趨化因子CCL5 招募單核細胞;2)腫瘤源性IL-35 通過上調(diào)單核細胞中促血管生成因子CXCL1 和CXCL8 的表達,間接促進了腫瘤的血管生成。腫瘤源性IL-35 不僅在數(shù)量上招募大量單核細胞,而且在質量上促進單核細胞分泌更多的促血管生成因子。分子機制方面,IL-35 通過與腫瘤細胞或單核細胞表面受體gp130 和IL-12Rβ2 的異源二聚體結合誘導JAK家族成員磷酸化,激活下游STAT1 和STAT4 磷酸化形成異源二聚體,進入細胞核啟動CCL5、CXCL1、CXCL8 的轉錄。該研究以腫瘤源性IL-35 為切入點,闡明了IL-35 在胰腺癌血管生成中的作用及機制(圖2)[22]?;诖丝梢赃M一步推測,由于胰腺癌組織中的IL-35 可以來源于調(diào)節(jié)性T 細胞、調(diào)節(jié)性B 細胞、單核巨噬細胞等,CCL5、CXCL1 和CXCL8 也可以來源于成纖維細胞、單核巨噬細胞、T 細胞等免疫細胞,因此腫瘤細胞與間質細胞之間可能形成IL35-CCL5-CXCL1/CXCL8 的正反饋環(huán)路,進一步促進胰腺癌血管生成。
圖2 IL-35 促進胰腺癌血管生成模式[22]
IL-35 在胃癌中同樣發(fā)揮促血管生成的作用。Li等[23]通過對人胃癌組織免疫組織化學染色發(fā)現(xiàn)IL-35表達水平與微血管密度呈正相關。體外實驗發(fā)現(xiàn)IL-35 重組蛋白并不能直接促進內(nèi)皮細胞成管,而IL-35過表達細胞的上清液卻能夠促進內(nèi)皮細胞成管。由此得出結論,IL-35 通過間接方式促進腫瘤血管生成。進一步研究發(fā)現(xiàn),IL-35 通過上調(diào)PAI1 和IGFBP1,下調(diào)TIMP1 介導腫瘤血管生成。
除上述研究外,IL-35 對血管生成的影響在非腫瘤性疾病中也有相應報道。Jiang 等[24]研究發(fā)現(xiàn)在類風濕性關節(jié)炎中IL-35 通過抑制VEGF/Ang2/Tie2 信號通路抑制關節(jié)組織血管生成。Wu 等[25]同樣發(fā)現(xiàn)類風濕性關節(jié)炎動物模型中IL-35 能夠抑制血管生成。機制方面,IL-35 通過STAT1 途徑抑制類風濕滑膜細胞分泌VEGF、FGF-2、TNF-α 和IL-6,促進其分泌血管內(nèi)皮抑制素,進而抑制血管生成。然而,Liu 等[26]研究卻得出不同結論,IL-35 在類風濕性關節(jié)炎中通過促進骨形成和血管生成來預防骨質丟失。IL-35 通過Th17/IL-17 相關信號通路促進成骨細胞增殖、抑制凋亡,并促進成骨細胞分泌促血管生成因子。上述研究提示IL-35 對于不同類型的細胞發(fā)揮不同的調(diào)控作用。
目前以IL-35 為抗腫瘤治療靶點的研究仍較少。Huang 等[22]研究發(fā)現(xiàn)在小鼠原位成瘤模型中,IL-35中和抗體能夠明顯地減輕腫瘤組織單核細胞浸潤,抑制組織內(nèi)微血管生成,最終增強吉西他濱的化療效果。該研究從IL-35 促血管生成的角度揭示了抗IL-35 在腫瘤治療中的作用。Turnis 等[27]研究表明,B16 黑色素瘤細胞和MC38 結腸腺癌細胞的小鼠皮下成瘤模型中,IL-35 中和抗體明顯抑制了腫瘤生長,這依賴于IL-35 中和抗體阻斷了IL-35 的免疫抑制作用。另外,Liao 等[28]構建一種數(shù)學模型,推演出抗IL-35 藥物能夠起到抗腫瘤的治療效果。雖然對靶向IL-35 抗腫瘤治療的研究尚未達到結論性階段,但IL-35 有望成為一種潛在的藥物靶點。
與IL-12 家族其他成員不同,IL-35 不僅來源于多種免疫炎性細胞,也可以由多種腫瘤細胞表達。雖然IL-35 本身不是趨化因子及促血管生成因子,但IL-35 能夠促進趨化因子釋放間接招募單核系細胞,同時也能夠促進單核細胞分泌更多的促血管生成因子,進而促進腫瘤非VEGR 依賴血管生成。腫瘤細胞與間質細胞相互作用,通過IL-35—趨化因子—血管生成因子途徑形成正反饋環(huán)路,級聯(lián)放大促血管生成的效果。雖然動物實驗中靶向IL-35 起到一定的抗腫瘤治療效果,但IL-35 能否成為臨床上抗腫瘤治療的靶點仍需大量研究證實。