劉欣欣 馬西元 繆美琪 王語晴 綜述 陳晶 審校

乳腺癌是危害女性健康的最常見的惡性腫瘤。GLOBOCAN數(shù)據(jù)顯示,2020年中國乳腺癌新發(fā)病例超過41.6萬例,晚期乳腺癌患者5年生存率僅為25.0%[1]。因此,迫切需要了解乳腺癌發(fā)病機制和提高診療策略。乳腺癌在臨床上已經有多種治療手段,包括手術、化療和免疫療法等,但總體治療效果仍不甚理想,歸其原因主要由于腫瘤細胞對傳統(tǒng)抗癌療法的耐藥性。相關研究顯示,腫瘤微環(huán)境中的炎癥因子能夠促進腫瘤的生長并誘導其對放化療的抵抗,且腫瘤細胞的增殖能力與炎癥呈正相關[2]。白細胞介素-6(IL-6)是腫瘤微環(huán)境中多種細胞釋放的促炎細胞因子,IL-6主要通過激活轉錄激活因子3(STAT3)、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和蘇氨酸激酶(Akt)信號通路轉導;通過調節(jié)細胞增殖、凋亡、血管生成和干性表達及耐藥性影響腫瘤發(fā)生發(fā)展[3]。在乳腺癌中異常高表達的IL-6能夠通過多種途徑廣泛參與腫瘤細胞的增殖、侵襲和遷移。研究發(fā)現(xiàn),成熟的人類脂肪細胞可以增強乳腺癌細胞的攻擊行為,并通過旁分泌IL-6/STAT3信號傳導誘導上皮間質轉化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)表型,進而引發(fā)乳腺癌的放療抵抗[4]。因此,證實了IL-6在促進腫瘤發(fā)生發(fā)展和治療抵抗中的重要性。所以阻斷IL-6及其受體可能作為一種治療乳腺癌的有效手段。本文將對IL-6及其受體在乳腺癌治療中的作用進行闡述,為乳腺癌的治療提供新策略。

1 IL-6概述

1.1 IL-6的生物學功能

IL-6是一種多功能的細胞因子,根據(jù)其生物學作用及來源,被稱為IFN-β2、肝細胞刺激因子和B細胞刺激因子等[5]。IL-6的分子量為25 kDa,含有185個氨基酸,是一種單鏈的磷酸化糖蛋白,屬于免疫球蛋白家族成員,可由免疫細胞、內皮細胞、成纖維細胞及腫瘤細胞等在各種刺激下產生[6]。其受體IL-6R以膜結合型(mIL-6R)和可溶性(sIL-6R)兩種形式存在。IL-6可以調節(jié)機體的多種免疫和生理過程,如急性期蛋白的產生、炎癥、抗原特異性免疫反應、造血和細胞代謝等[7]。此外,IL-6也是炎癥和腫瘤之間的主要介質,能夠影響早期腫瘤的免疫監(jiān)視和對腫瘤的治療[7]。IL-6通過刺激能夠產生淀粉樣前體蛋白誘導急性炎癥反應并作為B淋巴細胞的催化劑,刺激其合成和分泌各種免疫球蛋白;誘導外周T細胞的增殖,進而與IL-1結合激活自然殺傷細胞,參與多種與炎癥及免疫系統(tǒng)相關的反應過程[8]。IL-6作為一種炎性細胞因子,通過調節(jié)白細胞的分化和增殖,協(xié)調趨化因子介導的白細胞轉運,并誘導固有免疫向適應性免疫的轉變,抑制細胞免疫功能[9]。另外,IL-6作為許多腫瘤細胞的生長因子,能夠導致腫瘤相關的炎癥反應。該機制主要與促進血管生成、轉移和免疫修飾而惡化腫瘤的預后有關[10]。研究顯示,在高轉移性乳腺癌細胞中,活化的NF-κB和AP-1能夠提高IL-6啟動子區(qū)域染色質的可塑性,增強IL-6基因的轉錄[11]。

1.2 IL-6及其信號通路

IL-6可通過與mIL-6R或sIL-6R和糖蛋白gp130結合來激活信號通路,從而啟動其多效性作用。mIL-6R主要通過mIL-6Rα表達與gp130結合引發(fā)抗炎反應。而sIL-6R能夠引起反式信號而導致促炎反應。二者促炎和抗炎反應均由IL-6及其受體與gp130復合物產生的[12]。這種復合物能夠激活Janus激酶(JAK),進而激活三種可能的信號通路。IL-6與其受體結合后能夠激活JAK導致STAT3磷酸化,并誘導STAT3同源二聚化進入細胞核。在腫瘤細胞中可通過激活IL-6/JAK/STAT3信號通路調節(jié)細胞增殖和侵襲等過程[13]。IL-6的另一個重要信號通路是MAPK級聯(lián)反應,如JAK能夠激活RAS/RAF信號通路,導致MAPK過度磷酸化,使得Akt活性增強[14]。IL-6可作為STAT3活化的強效誘導劑,免疫細胞中的STAT3能夠被腫瘤微環(huán)境中IL-6高表達區(qū)激活。在生理條件下,活化的STAT3通常會增強細胞因子信號抑制因子(SOCS)分子和活化STAT(PIAS)蛋白的蛋白抑制劑的表達[15]?；罨腟TAT3和MAPK能夠誘導腫瘤相關內皮細胞中VEGF的表達,從而影響血管生成[16]。此外,MAPK還可通過激活各種轉錄因子參與細胞快速生長,增加免疫球蛋白合成等過程[17]。PI3K/Akt信號通路是IL-6誘導的另一條信號通路。在JAK磷酸化后,PI3K磷酸化并將磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)轉化為磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸肌醇受體(PIP3),導致Akt磷酸化,從而激活Akt信號通路,使Akt被募集到質膜上[18]。激活的PI3K-Akt通過抑制p53,誘導cyclin D1和myc,使Chk-1以及轉錄腫瘤抑制因子p27Kip1和p130Rb2.66失活,促進細胞增殖[19]。雷帕霉素的哺乳動物靶點(mTOR)是調節(jié)細胞生長和代謝的Ser/Thr激酶,PI3K/Akt能夠激活mTOR促進蛋白質合成及細胞生長[20]。此外,PI3K信號轉導通路也有助于NF-кB的激活,從而導致細胞增殖,并可促進血管生成及細胞侵襲[21]。綜上,IL-6可通過STAT3、MAPK、PKB/Akt通路和NF-кB的激活來導致腫瘤的發(fā)生發(fā)展。因此,IL-6參與其生理病理過程主要取決于其生化途徑。

2 IL-6在乳腺癌中的作用

2.1 IL-6與腫瘤微環(huán)境

IL-6信號不僅對乳腺癌細胞產生影響,而且還在腫瘤微環(huán)境和腫瘤干細胞的調節(jié),以及腫瘤耐藥、EMT、腫瘤侵襲和轉移的發(fā)生發(fā)展中起著至關重要的作用。腫瘤微環(huán)境由多種細胞組成,包括間充質干細胞、脂肪細胞、腫瘤相關成纖維細胞(Cancer associated fibroblast,CAFs)、內皮細胞和免疫細胞,所有這些細胞都能夠通過細胞因子與腫瘤細胞發(fā)生相互作用[22]。據(jù)報道,腫瘤細胞及其微環(huán)境之間通過旁分泌協(xié)同作用影響乳腺癌的發(fā)生發(fā)展。研究者在乳腺癌中發(fā)現(xiàn),由于成纖維細胞的基質細胞在腫瘤微環(huán)境中分泌IL-6的水平升高,進而產生了促腫瘤作用。乳腺癌細胞和成纖維細胞中的IL-6通過旁分泌信號刺激乳腺上皮細胞中的STAT3磷酸化,下調腫瘤抑制蛋白p16(Ink4a)、p53的表達促進乳腺癌細胞的增殖和遷移[23]。因此,利用IL-6/IL-6R/gp130信號通路靶向腫瘤微環(huán)境,間接阻斷腫瘤細胞的生長,可以成為有效治療和預防乳腺癌發(fā)生的潛在靶點。

2.2 IL-6與腫瘤相關干細胞

腫瘤干細胞是腫瘤的重要組成部分,具有自我更新及多向分化的能力,能夠引起多種腫瘤的轉移、復發(fā)及化療耐藥性。腫瘤相關干細胞可通過IL-6調控的多種信號通路調節(jié)腫瘤細胞。腫瘤干細胞分泌的IL-6及其受體的表達以及非腫瘤干細胞對IL-6的反應能力等多種因素參與調節(jié)乳腺癌干細胞的分化和形成[24]。研究發(fā)現(xiàn),缺氧的乳腺癌細胞以旁分泌的方式分泌IL-6,將髓源抑制細胞(MSCs)募集到腫瘤微環(huán)境中,增加腫瘤干細胞的遷移能力[25]。而非腫瘤干細胞分泌的IL-6能夠上調JAK1/STAT3信號通路并增加八聚體結合轉錄因子4(OCT-4)的表達,以增強乳腺癌細胞的干性[26]。IL-6主要在乳腺癌干細胞和非腫瘤干細胞之間轉換,以維持其動態(tài)平衡。黏結蛋白聚糖-1(CD138)是硫酸乙酰肝素蛋白聚糖,在乳腺癌干細胞中對Wnt和IL-6/JAK2/STAT3信號通路起調節(jié)作用。CD138通過激活NF-κB、IL6/STAT3和LRP-6增加三陰性MDA-MB-231細胞中乳腺癌干細胞的數(shù)量[27]。IL-6通過激活Notch-3依賴的Jagged-1信號通路及細胞因子CXCL7促進MCF-7細胞球形成和乳腺癌干細胞自我更新[28]。綜上,IL-6可以在腫瘤相關干細胞中發(fā)揮其調節(jié)作用,進而調節(jié)腫瘤細胞的侵襲和轉移,干預乳腺癌的治療。

2.3 IL-6與EMT

近年來,大量研究表明IL-6通過誘導EMT參與腫瘤轉移。EMT參與腫瘤發(fā)生和轉移等過程,在腫瘤形成的病理過程中是關鍵步驟。主要通過E-鈣粘蛋白(E-Cadherin)表達降低和N-鈣粘蛋白(N-Cadherin)、波形蛋白(Vimentin)等間質蛋白標志物的表達增加,從而提高腫瘤的侵襲轉移能力。而EGF、PI3K-Akt、TGF-β、Wnt/β-catenin和NF-кB等信號通路能夠促進EMT的發(fā)生[29]。巨噬細胞是存在于腫瘤微環(huán)境基質區(qū)域的關鍵調節(jié)者。巨噬細胞來源的IL-6可以通過改變腫瘤細胞的侵襲、轉移和EMT從而調節(jié)腫瘤細胞的發(fā)生發(fā)展[30]。一項研究表明,在乳腺癌細胞中,外源性IL-6能夠抑制E-Cadherin的表達,增加Vimentin和扭曲蛋白(Twist)的表達[31]。微小RNA(microRNA,miRNA)是一類長約22個核苷酸、內源性非編碼的小分子RNA,能夠調節(jié)腫瘤細胞侵襲、轉移、EMT和多藥耐藥等多種生物學過程[32]。最近的研究表明,IL-6和miRNA可協(xié)同調節(jié)腫瘤細胞的EMT和化療耐藥。研究顯示,miR-9的低表達能夠直接抑制致癌性IL-6/JAK/STAT3通路[33]。此外,IL-6也被發(fā)現(xiàn)可通過顯著下調MCF-7細胞中的miR-34a的表達促進EMT進程[34]?？傊?可以通過IL-6調節(jié)EMT的進程,干預腫瘤細胞轉化、腫瘤發(fā)生和轉移,最終達到治療乳腺癌的目的。

2.4 IL-6與化療耐藥

乳腺癌細胞對常規(guī)化療藥物和靶向藥物的耐藥性是目前制約乳腺癌治療的一大瓶頸。由于腫瘤微環(huán)境主要通過調節(jié)相關耐藥基因、細胞因子、成纖維細胞及其相關信號通路等方面來影響其對化療藥物的敏感性[35]。多藥耐藥是臨床乳腺癌化療的主要問題之一,與藥物外排轉運蛋白p-糖蛋白(p-gp)過表達密切相關。研究表明,IL-6及其下游信號通路與多藥耐藥密切相關。IL-6可通過gp130/MAPK/STAT3信號通路激活轉錄因子C/EBP-β和C/EBP-δ及多藥耐藥蛋白p-gp的表達從而增強其在乳腺癌細胞中的耐藥性[36]。他莫昔芬是雌激素陽性乳腺癌治療的重要藥物,而耐藥性則是其影響治療效果的主要問題。相關報道發(fā)現(xiàn),CAFs及IL-6過表達與他莫昔芬耐藥的發(fā)生有關。通過使用蛋白酶體抑制劑(MG132)、STAT3抑制劑(BEZ235)和PI3K/Akt抑制劑(BKM120)研究發(fā)現(xiàn),CAFs分泌的IL-6通過激活泛素蛋白酶體途徑降低MCF-7和T47D中ER-α蛋白的表達,誘導EMT、激活JAK/STAT3和PI3K/Akt介導他莫昔芬產生耐藥性[37]。曲妥珠單抗是治療表皮生長因子受體2型陽性乳腺癌的高效單克隆抗體。IL-6在表皮生長因子受體2型陽性乳腺癌曲妥珠單抗耐藥中起重要作用,主要是由于IL-6介導的EMT能夠通過下調抑癌基因(PTEN)的表達,激活Akt和STAT3導致NF-κβ的激活,從而導致腫瘤干細胞的擴增[38]。此外miRNA與化療耐藥也息息相關,該機制主要由于miRNA能夠改變TGF-β、PTEN/Akt等功能性蛋白發(fā)揮其化療耐藥性。如IL-6和mi-221水平升高,可通過激活PTEN/Akt、mTOR信號通路促進乳腺癌對阿霉素的耐藥性[39]。研究顯示,阿霉素可呈時間依賴性的誘導腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)中谷胱甘肽S-轉移酶P1(GSTP1)的表達。同時,TAMs過表達GSTP1可促進IL-6的釋放。而IL-6通過c-jun上調GSTP1,最終介導MCF-7乳腺癌細胞耐藥[40]。免疫反應具有強大的介導抗腫瘤活性的潛力,由于其具有固定的靶標特異性、適應性和持久的保護力,能夠有效破壞癌癥的靶點,被廣泛用于癌癥的治療[41]。腫瘤相關巨噬細胞(TAM)、髓源抑制細胞(MDSC)、CD4+調節(jié)性T細胞(Treg)等免疫細胞亞群是腫瘤發(fā)展的關鍵驅動因素,這些細胞通過分泌包括IL-6在內的細胞因子能夠通過介導腫瘤細胞增殖進而逃脫免疫監(jiān)視,為腫瘤創(chuàng)造有利的生存環(huán)境,從而促進腫瘤生長[42]。外泌體是腫瘤逃逸的關鍵介質。外泌體是由多種癌癥產生的,并包含依賴于癌癥類型的特異性蛋白質。研究表明,移植性的乳腺癌小鼠模型中發(fā)現(xiàn),乳腺腫瘤能夠通過釋放外泌體來加速生長,降低NK細胞的數(shù)目及細胞毒性[43]。另外,用源自乳腺癌的外泌體處理未成熟的小鼠DCs能夠阻斷DCs的成熟并激發(fā)促癌細胞因子反應,并可以通過增加IL-6激活STAT3通路來證明該反應[44]。肥胖是影響乳腺癌的重要因素,研究顯示脂肪細胞通過分泌IL-6影響乳腺癌的放療抵抗[45]。研究顯示,乳腺癌患者血清IL-6水平升高且對化療內分泌治療的反應較差,導致生存率降低[46]。因此,IL-6信號通路在乳腺癌的治療中起關鍵作用,抑制IL-6信號的輔助治療可以增強乳腺癌治療干預效果。

3 小結與展望

IL-6作為一種多效細胞因子,因其在多種腫瘤的增殖、轉移和血管生成中的特異性作用而被廣泛研究。IL-6與IL-6R結合后,通過激活腫瘤細胞中gp130、RAS/RAF/MAPK、PI3K/Akt和JAK/STAT信號通路的磷酸化級聯(lián)反應,從而啟動致瘤效應。此外,腫瘤干細胞的自我更新和穩(wěn)定增殖受IL-6介導的下游多條通路的激活調控,而腫瘤細胞通過EMT而產生的IL-6和miRs可以相互調節(jié),促進EMT和化療耐藥。因此,IL-6對乳腺癌細胞的生長和轉移、乳腺癌干細胞更新以及耐藥性發(fā)揮重要作用。所以,阻斷IL-6/IL-6R/gp130這一途徑抑制腫瘤微環(huán)境,間接阻斷癌細胞生長,可有效治療和預防乳腺癌的發(fā)生。目前,IL-6/IL-6R/gp130阻斷劑作為抗癌劑的應用尚未得到廣泛研究,在乳腺癌中的應用更少。然而,考慮到乳腺癌的疾病進展依賴于多種IL-6相關機制,因此,可將IL-6信號通路作為藥物研發(fā)的理想靶點。所以,有必要對IL-6阻斷劑在乳腺癌中的作用進行更多的研究,以期為其臨床治療提供新的方向。