Toll樣受體、干擾素α與白血病關(guān)系的研究進展

邱元秀(綜述)，莫東華，王曉桃(審校)

(桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院血液內(nèi)科，廣西桂林541001)

白血病是累及造血干細(xì)胞的造血系統(tǒng)惡性腫瘤，隨著對白血病發(fā)生、發(fā)展、腫瘤免疫及分子技術(shù)研究的進展，白血病免疫治療日益受到重視。Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中的表達(dá)及其功能通過一系列基礎(chǔ)和臨床試驗已經(jīng)得到了一定的認(rèn)識。干擾素 α(interferon-alpha，IFN-α)能夠使一些惡性腫瘤患者獲得緩解，早已被廣泛用于白血病的治療，并且IFN-α與其他藥物聯(lián)合使用治療白血病也有一定的進展。TLRs和IFN-α在白血病方面的研究已引起越來越多的關(guān)注?，F(xiàn)將TLRs和IFN-α與白血病的關(guān)系綜述如下。

1 TLRs與白血病的關(guān)系

1.1 TLRs結(jié)構(gòu)特點及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑

1.1.1 TLRs 結(jié)構(gòu)特點1980年生物學(xué)家 Nüsslein-Volhard 等［1］在研究黑腹果蠅的過程中發(fā)現(xiàn)了一種突變基因?qū)е鹿壍呐咛グl(fā)育發(fā)生變化，首次有了“Toll”這一概念，至今已發(fā)現(xiàn) TLRs家族中的11個成員，命名為TLR1 ～ 11［2］。TLRs 家族成員具有相似的結(jié)構(gòu)特征，它們均是Ⅰ型跨膜糖蛋白，由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞質(zhì)區(qū)三部分組成，在結(jié)構(gòu)上胞外段均有富含亮氨酸的重復(fù)序列，胞內(nèi)段則與白細(xì)胞介素1受體(interleukin-1 receptor，IL-1R)的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域有很高的同源性，稱為Toll/IL-1R(Toll/interleukin-1 receptor，TIR)同源區(qū)。亮氨酸的重復(fù)序列一般由24個氨基酸組成，不同物種的多種含亮氨酸的重復(fù)序列的蛋白都參與宿主對病原體的防御反應(yīng)，它主要是識別病原體表面的病源相關(guān)分子模式，而胞內(nèi)TIR主要負(fù)責(zé)機體相應(yīng)反應(yīng)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。TIR結(jié)構(gòu)域含3個高度保守區(qū)，這3個保守區(qū)主要在TLRs和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)銜接蛋白中發(fā)揮作用［3］。不同的TLRs使用不同的銜接蛋白確定下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。TLRs表達(dá)于多種免疫細(xì)胞，是天然免疫和獲得性免疫的重要分子，主要在固有性免疫系統(tǒng)細(xì)胞表面表達(dá)，如單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、血小板和T/B淋巴細(xì)胞［4］。研究表明［5］，TLRs還可分布于各種腫瘤細(xì)胞，如結(jié)腸癌、乳腺癌、前列腺癌等腫瘤細(xì)胞，并在多種血液系統(tǒng)腫瘤細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)有TLRs表達(dá)，但TLRs在不同的組織和細(xì)胞表達(dá)量有所不同。

1.1.2 TLRs介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 TLRs是病原微生物跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要受體，TLRs作為一種重要的模式識別受體可識別多種病源相關(guān)分子模式，通過刺激信號的級聯(lián)反應(yīng)誘導(dǎo)炎性因子和細(xì)胞因子的產(chǎn)生，在抗炎癥中發(fā)揮重要作用。TLRs的生物學(xué)效應(yīng)主要由MyD88依賴型和非依賴型轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑介導(dǎo)。其中 TLR-1、TLR-2、TLR-6、TLR-7 和 TLR-9 介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑為MyD88依賴型，TLR-3介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑為非MyD88依賴型，TLR-4則既可為MyD88依賴型，亦可為非MyD88依賴型。TLRs通過各種途徑識別其特異性配體后，其本身結(jié)構(gòu)發(fā)生二聚化，并通過TIR區(qū)域傳遞信號和激發(fā)下游效應(yīng)。當(dāng)病原體入侵機體后TLRs特異性識別病源相關(guān)分子模式，胞內(nèi)TIR區(qū)與MyD88羧基端的TIR結(jié)合使其活化，活化的MyD88可誘導(dǎo)IL-1R相關(guān)激酶自身磷酸化，然后IL-1R相關(guān)激酶與胞質(zhì)內(nèi)的腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6等結(jié)合形成復(fù)合體，繼而激活生長因子β活化蛋白激酶，生長因子β活化蛋白激酶1酶磷酸化促使胞質(zhì)區(qū)核因子κB廣泛活化，最終激活多種炎性基因的轉(zhuǎn)錄［6，7］。TLRs家族中，僅 TLR3、TLR4 通過此通路導(dǎo)致IFN調(diào)節(jié)因子3、IFN調(diào)節(jié)因子7活化，導(dǎo)致IFN-β、正常T細(xì)胞表達(dá)和分泌因子、IFN誘導(dǎo)蛋白10的產(chǎn)生，此通路已被證明是由TLRs相關(guān)的IFN 活化子介導(dǎo)的［8］。

1.2 TLRs在白血病中的表達(dá)及功能 TLRs在絕大多數(shù)血液系統(tǒng)惡性腫瘤中均有不同程度的表達(dá)，并且發(fā)揮一定生物學(xué)效應(yīng)。熊芳等［9］首次在國內(nèi)報道急性髓系白血病細(xì)胞株U937中，TLR-1～9均可表達(dá)，用TLR-8激動劑ssRNA40/LyoVec處理U937后，發(fā)現(xiàn)TLR-8受體激動劑ssRNA40/LyoVec能明顯地抑制U937細(xì)胞的生長，并呈明顯的量效關(guān)系和時間依賴性，使細(xì)胞阻滯在G0/G1期，但無明顯的促凋亡作用。Shindo等［10］利用反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)檢測了41例不同亞型急性髓系白血病(M0～5;n＞5)患者白血病細(xì)胞TLR-1～10 mRNA的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的急性髓系白血病細(xì)胞高表達(dá)TLR-2、-4、-7、-8，低表達(dá) TLR-1、-5、-9、-10，同時伴有 TLR-3表達(dá)缺失。另外，在M4和M5亞型的急性髓系白血病細(xì)胞中還發(fā)現(xiàn)TLR-4和TLR-7呈非常顯著的高表達(dá)。Shindo等［10］的試驗表明，應(yīng)用特殊的TLRs激動劑激活TLR-4和TLR-7后在M4/M5亞型的細(xì)胞表面可引起激活T細(xì)胞所必需的表面共刺激分子(CD54、CD80、CD86)表達(dá)增加，并且同時會促進有抗白血病效應(yīng)的T細(xì)胞增殖。

大多數(shù)B細(xì)胞性慢性淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞表達(dá)TLR-7和TLR-9，不表達(dá)TLR-8。TLRs與慢性淋巴性白血病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，尤其是 TLR-7和TLR-9，其配體能誘導(dǎo)B細(xì)胞性慢性淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞協(xié)同刺激分子的表達(dá)發(fā)生變化。Hammadi等［11］研究發(fā)現(xiàn)，B細(xì)胞性慢性淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞可以表達(dá)TLR-7和TLR-9，當(dāng)TLR-7激動劑作用后，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡抑制增強，且檢測到與誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的表達(dá)提高和釋放、核因子κB激活等因素有關(guān)，故TLR-7可能通過核因子κB依賴的一氧化氮途徑介導(dǎo)B細(xì)胞性慢性淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞的凋亡抑制，參與B細(xì)胞慢性淋巴性白血病的發(fā)病過程。

2 IFN-α與白血病的關(guān)系

2.1 IFN-α的功能 IFN-α是一種具有多種生物活性的糖蛋白。有研究資料表明［12-14］，IFN-α可通過直接的抗增生作用和間接的免疫調(diào)節(jié)發(fā)揮抗腫瘤作用，如刺激自然殺傷細(xì)胞與巨噬細(xì)胞的活性，上調(diào)腫瘤細(xì)胞表面的主要組織相容性復(fù)合物Ⅰ分子，在腫瘤組織中促進白細(xì)胞聚集，上調(diào)腫瘤特異性的抗原與黏附分子的表達(dá)，抑制細(xì)胞內(nèi)增殖蛋白或轉(zhuǎn)化蛋白，抑制腫瘤細(xì)胞癌基因的表達(dá)等。IFN-α可直接抑制腫瘤細(xì)胞的增殖與分化，殺傷腫瘤細(xì)胞，增加自然殺傷細(xì)胞以及其他免疫活性細(xì)胞的功能，具有廣譜的抗腫瘤活性，這種作用機制可通過瘤體內(nèi)直接注射IFN而得以證實。并且IFN-α能通過對腫瘤相關(guān)血管生成的調(diào)控來調(diào)節(jié)腫瘤的生長，它利用宿主免疫學(xué)反應(yīng)的活性作用或通過對腫瘤細(xì)胞增殖的直接抑制作用發(fā)揮抗癌作用［15］。目前，IFN-α的這種抗癌作用已被廣泛應(yīng)用于臨床各種腫瘤的輔助治療。此外，IFN-α還可以通過調(diào)節(jié)機體的免疫功能、抑制腫瘤血管增生、激活體內(nèi)的多種腫瘤殺傷細(xì)胞(如細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞等)間接發(fā)揮抗腫瘤作用。IFN-α的直接和間接作用都是由 IFN刺激基因亞群誘導(dǎo)引起的，并且IFN刺激基因還具有致凋亡作用［12，14］。

此外，IFN-α可以通過IFN調(diào)節(jié)因子激活許多免疫活性細(xì)胞(如細(xì)胞毒性T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞)使其增殖和成熟，從而加強固有的免疫應(yīng)答并在各種惡性腫瘤中發(fā)揮抗腫瘤作用［16］。有研究證明［17］，IFN-α能夠使FasL表達(dá)增加，通過Fas/FasL途徑誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，從而加速跨膜凋亡信號的傳遞，促進凋亡的發(fā)生，而且還可以通過調(diào)節(jié)凋亡調(diào)控因子的變化、促進腫瘤壞死因子的活性，激活caspase-8系統(tǒng)，調(diào)節(jié)IL活性及改變凋亡調(diào)控基因的表達(dá)等多種途徑誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡［14，18］，如可通過直接活化caspase-3而激活ccaspase-8或通過使線粒體釋放細(xì)胞色素C而間接活化caspase-3誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞對Fas介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的敏感性，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡［19］。

2.2 IFN-α 誘導(dǎo)白血病細(xì)胞凋亡 研究表明［18，20］，IFN-α是一種非常有效的抗腫瘤細(xì)胞因子，在許多癌細(xì)胞中均可誘導(dǎo)其凋亡，并且對許多惡性疾病(如肺癌、慢性粒細(xì)胞白血病)均有顯著效果，但這些作用機制非常復(fù)雜。Lehner等［21］報道 IFN-α聯(lián)合 TLRs激動劑(如內(nèi)毒素脂多糖)可增強外周血單核細(xì)胞的凋亡。申加英等［22］研究報道，IFN-α能抑制U937細(xì)胞的生長并誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡，而且呈現(xiàn)出一定的時間-效應(yīng)與劑量-效應(yīng)，具有顯著的體外抗白血病作用。劉加軍等［23，24］研究結(jié)果也表明，IFN-α 能抑制單核細(xì)胞白血病U937細(xì)胞的生長并誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡，且IFN-α與阿糖胞苷聯(lián)合應(yīng)用對白血病K562細(xì)胞具有明顯的生長抑制及誘導(dǎo)凋亡作用。范可等［25］研究報道IFN-α對體外白血病細(xì)胞U937細(xì)胞有明顯的抗增殖和誘導(dǎo)凋亡作用，降低細(xì)胞周期蛋白E的表達(dá)，進一步驗證了IFN-α抗腫瘤活性與濃度、劑量和時間密切相關(guān)。Xu等［26］發(fā)現(xiàn)，IFN-α 可以抑制某些白血病細(xì)胞株端粒酶反轉(zhuǎn)錄酶及端粒酶的活性，抑制細(xì)胞增殖。

3 結(jié)語

TLRs和IFN-α在白血病發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮作用，以TLRs作為治療靶點對白血病進行治療也有了突破，針對TLRs為靶點的藥物研究也正成為一個熱點。IFN-α目前已被廣泛應(yīng)用于白血病的治療，黃云燕［27］和錢劼靖等［28］均有研究報道，IFN-α 協(xié)同其他藥物可誘導(dǎo)白血病細(xì)胞凋亡。總之，TLRs和IFN-α與白血病的發(fā)生、發(fā)展存在相關(guān)性。但是，TLRs聯(lián)合IFN-α能否誘導(dǎo)白血病細(xì)胞凋亡，在誘導(dǎo)凋亡時有無協(xié)同作用以及其作用分子機制需要作進一步研究。

［1］Nüsslein-Volhard C，Wieschaus E.Mutations afecting segment number and polarity in Drosophia［J］.Nature，1980，287(5785):795-801.

［2］Medzhitov R，Preston-Hurlburt P，Janeway CA Jr.A human homologue of the Drosophila Toll protein signals activation of adaptive immunity［J］.Nature，1997，388(6640):394-397.

［3］Means TK，Golenbock DT，F(xiàn)enton MJ.Structure and function of Toll-like receptor proteins［J］.Life Sci，2000，68(3):241-258.

［4］Spaner DE，Masellis A.Toll-like receptor agonists in the treatment of chronic lymphocytic leukemia［J］.Leukemia，2007，21(1):53-60.

［5］Webb RN，Cruse JM，Lewis RE.Diferential cytokine and Toll-like receptor expression in leukemia［J］.Exp Mol Pathol，2007，83(3):464-470.

［6］Heil F，Hemmi H，Hochrein H，et al.Species-specific recognition of single-stranded RNA via toll-like receptor 7 and 8［J］.Science，2004，303(5663):1526-1529.

［7］Cheng B，Yu Q，Bai Z，et al.Mechanisms of increased expression of toll-like receptor-4 in human monecyte/macrophage-derived foam cells［J］.J Huazhong Univ Sci Technol Med Sci，2005，25(5):477-479.

［8］Yamamoto M，Sato S，Hemmi H，et al.Role of adaptor TRIF in the MyD88-independent toll-like receptor signaling pathway［J］.Science，2003，301(5633):640-643.

［9］熊芳，王興兵，張佳華，等.Toll樣受體在 U937細(xì)胞的表達(dá)及其作用研究［J］.中國實驗血液學(xué)雜志，2007，15(3):449-453.

［10］Shindo M，Liang X，Wang Z，et al.Toll-like receptor agonists induce immunogeneicity and apoptosis of acute myeloid leukemia cells［J］.Blood，2007，110:160.

［11］Hammadi A，Billard C，F(xiàn)aussat AM，et al.Stimulation of iNOS expression and apoptosis resistance in B-cell chronic lymphocytic leukemia(B-CLL)cells through engagement of Toll-like receptor 7(TLR-7)and NF-kappaB activation［J］.Nitric Oxide，2008，19(2):138-145.

［12］Blankenstein T，Qin Z.The role of IFN-gamma in tumor transplantation immunity and inhibition of chemical carcinogenesis［J］.Curr Opin Immunol，2003，15(2):148-154.

［13］Van Deusen JB，Caligiuri MA.New developments in anti-tumor efficacy and malignant transformation of human natural killer cells［J］.Curr Opin Hematol，2003，10(1):55-59.

［14］Chawla-Sarkar M，Lindner DJ，Liu YF，et al.Apoptosis and interferons:role of interferon-stimulated genes as mediators of apoptosis［J］.Apoptosis，2003，8(3):237-249.

［15］Chada S，Ramesh R，Mhashikar AM.Cytokine and chemokinebased gene therapy for cancer［J］.Curr Opin Mol Ther，2003，5(5):463-474.

［16］Lehtonen A，Lund R，Lahesmaa R，et al.IFN-alpha and IL-12 activate IFN regulatory factor 1(IRF-1)，IRF-4，and IRF-8 gene expression in human NK and T cells［J］.Cytokine，2003，24(3):81-90.

［17］Lee RK，Cai JP，Deyev V，et al.Azidothymidine and interferon-alpha induce apoptosis in herpesvirus-associated lymphomas［J］.Cancer Res，1999，59(21):5514-5520.

［18］Minami R，Muta K，Ilseung C，et al.Interleukin-6 sensitizes multiple myeloma cell lines for apoptosis induced by interferon-alpha［J］.Exp Hematol，2000，28(3):244-255.

［19］Kelly JD，Dai J，Eschwege P，et al.Downregulation of Bcl-2 sensitises interferon-resistant renal cancer cells to Fas［J］.Br J Cancer，2004，91(1):164-170.

［20］Keating A.Chronic myeloid leukemia:current therapies and the potential role of farnesyltransferase inhibitors［J］.Semin Hematol，2002，39(3 Suppl 2):11-17.

［21］Lehner M，Bailo M，Stachel D，et al.Caspase-8 dependent apoptosis induction in malignant myeloid cells by TLR stimulation in the presence of IFN-alpha［J］.Leuk Res，2007，31(12):1729-1735.

［22］申加英，楊萍，劉志梅.干擾素α對U937細(xì)胞的誘導(dǎo)凋亡及其作用機制探討［J］.臨床血液學(xué)雜志，2005，18(1):37-39.

［23］劉加軍，陸惠玲，呂德堅，等.干擾素對U937細(xì)胞的誘導(dǎo)凋亡及其作用機制探討［J］.中國實用醫(yī)學(xué)雜志，2005，5(23):15-18.

［24］劉加軍，伍新堯，潘祥林，等.α干擾素聯(lián)合阿糖胞苷對白血病K562細(xì)胞的誘導(dǎo)凋亡作用及其機制［J］.中國腫瘤生物治療雜志，2003，10(3):198-201.

［25］范可，陳培紅，袁春.干擾素-α對U937細(xì)胞的促凋亡和抗增殖作用及其機制［J］.中國實驗血液學(xué)雜志，2007，15(1):52-55.

［26］Xu D，Erickson S，Szeps M，et al.Interferon alpha down-regulates telomerase reverse transcriptase and telomerase activity in human malignant and nonmalignant hematopoietic cells［J］.Blood，2000，96(13):4313-4318.

［27］黃云燕，夏焱，郭海霞，等.干擾素α、5-AZA-CdR對白血病細(xì)胞HL-60和K562的作用［J］.中山大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)科學(xué)版)，2007，28(3):274-278.

［28］錢劼靖，金潔.干擾素-α聯(lián)合高三尖杉酯堿下調(diào)K562細(xì)胞端粒酶反轉(zhuǎn)錄酶及端粒酶活性誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［J］.中國病理生理雜志，2006，22(9):1747-1750.