干擾素對腫瘤的抑制作用

熊 輝， 付麗萍， 周 琳

1華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)2011級，武漢 430030

2華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院解剖學(xué)系，武漢 430030

1957年兩位英國科學(xué)家Alick Isaacs和Jean Lindenman在進行流感病毒實驗時發(fā)現(xiàn)，向雞胚中注射滅活流感病毒后，雞胚細胞生成了一種分泌性物質(zhì)，這種物質(zhì)具有“干擾”流感病毒感染的作用，由此，他們將這種物質(zhì)稱為干擾素（interferon，IFN）。

1 干擾素的分子結(jié)構(gòu)和一般特性

1．1 干擾素的分類及表達

根據(jù)氨基酸序列和特異性識別受體的不同，IFN可分為Ⅰ型、Ⅱ型和新發(fā)現(xiàn)的Ⅲ型。Ⅰ型干擾素包括IFN－α、IFN－β、IFN－δ、IFN－κ、IFN－ω和IFN－τ。IFN－α有13種亞型，IFN－β有1種亞型。Ⅱ型干擾素只有1種類型：IFN－γ。Ⅲ型干擾素即IFN－λ，包括IFN－λ1、IFN－λ2和IFN－λ3，也可分別叫作白介素（interleukin，IL）－29、IL－28A 和IL－28B，近期還有新報道的IFN－λ4，可能為個體的移碼突變引起。IFN－α主要由B淋巴細胞產(chǎn)生，巨噬細胞和NK細胞也可以產(chǎn)生；IFN－β主要來源于成纖維細胞和上皮細胞，部分來源于巨噬細胞；IFN－γ主要由T淋巴細胞產(chǎn)生，在一定條件下也可以由NK細胞產(chǎn)生。IFN－λ則主要來源于漿細胞樣樹突細胞（plasmacytoid dendritic cells，pDC）［1］，此外在血液、腦、前列腺、肺、卵巢、胰腺、垂體、胎盤、睪丸等組織也可以檢測到IFN－λmRNA的低水平表達［2］。

腫瘤細胞及組織可以自發(fā)或在某種因子刺激誘導(dǎo)下表達IFN。人顱咽管瘤組織中有IFN－α及其受體IFN－αR的表達［3］。皮膚鱗狀細胞癌、基底細胞癌、角化棘皮瘤及脂溢性角化的組織中均能檢測到IFN－γmRNA的表達［4］。人類肺癌和DU145前列腺癌的細胞在聚肌苷酸（polyinosine－polycytidylic acid，poly I：C）的刺激下可以產(chǎn)生大劑量IFN－β；用病毒雙鏈RNA模擬物作用于小鼠黑色素瘤細胞，可以誘導(dǎo)內(nèi)源性IFN－β產(chǎn)生［5］；人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶的啟動子可以驅(qū)動肺癌和大腸癌組織特異性表達IFN－β［6］；還有實驗證明IFN－γ在原發(fā)轉(zhuǎn)移性腎母細胞瘤中的表達高于原發(fā)未轉(zhuǎn)移的瘤細胞中的表達［7］。

1．2 干擾素的理化性質(zhì)

IFN的相對分子質(zhì)量小，為20～100kD，不能通過普通透析膜，但可以通過濾器，4℃可保存較長時間，－20℃可長期保存其活性。Ⅰ型IFN耐熱，56℃、30min不被滅活，在pH 2～10范圍內(nèi)也很穩(wěn)定；但Ⅱ型IFN不耐酸也不耐熱，在pH 2時不穩(wěn)定，在56℃、30min會被破壞。

目前應(yīng)用于臨床的IFN包括天然IFN和利用DNA重組技術(shù)生產(chǎn)的基因工程IFN，兩者具有類似的生物學(xué)活性。由于IFN的分子量較小，容易通過腎臟的濾過膜被快速代謝，因而半衰期較短。為了維持IFN療效，臨床上常采取多次注射給藥，不僅不方便，而且治療效果也不持久。目前有研究報道將沒有活性的聚乙二醇與IFN連接，形成一種長效IFN。這種長效IFN可以長時間在體內(nèi)發(fā)揮作用，達到1周給藥1次的目的。

2 干擾素的抗腫瘤作用及機制

2．1 干擾素抑制腫瘤細胞增殖

惡性腫瘤是由于細胞生長失控，無限增殖而形成，IFN可以通過抑制腫瘤細胞的增殖來抑制腫瘤的進展。IFN－α明顯抑制人肝癌細胞系BEL－7402的增殖［8］，IFN－β能抑制前列腺癌細胞的增殖［9］。有實驗研究IFN－γ對不同卵巢癌細胞的作用，結(jié)果顯示IFN－γ能夠抑制全部8個卵巢癌細胞系及14個原代培養(yǎng)的癌細胞系中的11個的細胞增殖［10］。IFN能夠調(diào)節(jié)cmy－c、pRb、周期蛋白D3和cdc25A等基因的表達，從而引起細胞周期阻滯。IFN－α下調(diào)C－myc表達，使腫瘤細胞從G0期到G1期的轉(zhuǎn)變停滯［11］。攜帶人IFN－γ基因的腺病毒感染鼻咽癌細胞后，可以通過誘導(dǎo)G1期阻滯發(fā)揮抗腫瘤細胞增殖作用［12］。IFN－λ能夠上調(diào)p21受體的表達和Rb去磷酸化使其發(fā)生G1期阻滯或凋亡［13］。

2．2 干擾素促進腫瘤細胞凋亡

IFN可以通過促進腫瘤細胞的凋亡而發(fā)揮抗腫瘤作用。IFN－α可以誘導(dǎo)人鼻咽癌細胞株CNE2凋亡，用IFN－α處理CNE2細胞株，AnnexinⅤ／PI雙染流式細胞術(shù)檢測到細胞的早期凋亡率為23．12%，較未處理組明顯升高；此外，IFN－α還可以誘導(dǎo)骨巨細胞瘤、骨髓瘤、黑色素瘤等腫瘤細胞株的凋亡［14］。將攜帶IFN－β基因的腺病毒載體感染小鼠大腸癌細胞，其分泌的IFN－β能夠通過激活半胱天冬酶途徑和釋放細胞色素C誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡，抑制大腸癌細胞的生長［6］。研究還發(fā)現(xiàn)，無論是體外還是體內(nèi)的結(jié)腸癌細胞都對IFN－γ的促凋亡作用特別敏感［15］。將攜帶IFN－λ基因的腺病毒載體感染人食管癌細胞，其細胞質(zhì)內(nèi)細胞色素C、Caspase－9以及Bax蛋白表達增加，提示IFN－λ能夠通過線粒體介導(dǎo)的凋亡通路使腫瘤細胞發(fā)生凋亡［16］。Yasuhiro等［17］研究發(fā)現(xiàn)，IFN－λ可以通過促進STAT1的磷酸化來抑制人肺癌細胞HCC827的生長和促進腫瘤細胞凋亡。

2．3 干擾素抑制癌基因表達

癌基因存在于細胞內(nèi)或病毒內(nèi)，其表達升高可引起癌變，IFN可以通過抑制某些癌基因的表達發(fā)揮抗腫瘤作用。IFN－α處理后，myc家族癌基因C－myc mRNA水平降為原來的1／5～1／7，并且隨劑量增加作用加強。IFN－α通過抑制C－myc的表達，可阻止細胞從G0期向S期轉(zhuǎn)變，從而起到抗腫瘤作用。此外，IFN－γ還可下調(diào)neu／HER－2癌基因在前列腺癌細胞中的表達［18］。

2．4 干擾素的免疫調(diào)節(jié)作用

干擾素對免疫調(diào)控具有雙向性。IFN具有強的免疫調(diào)節(jié)作用，它可以通過激活自然殺傷（natural kill，NK）細胞殺傷癌變細胞，還可以通過調(diào)節(jié)趨化因子影響中性粒細胞遷移以及通過調(diào)節(jié)細胞因子分泌起到抗腫瘤作用。用IFN－γ、TNF－α刺激單核細胞后，再將單核細胞與NK細胞共培養(yǎng)，結(jié)果顯示IFN－γ上調(diào)人單核細胞表面Ⅰ類主要組織相容性復(fù)合體鏈相關(guān)分子（MICs）的表達，IFN－γ通過上調(diào)人單核細胞表面MICs介導(dǎo)NK細胞的活化。另外利用抗MIC抗體封閉或用細胞小室阻斷細胞接觸，可以明顯地抑制NK細胞的活化［19］。在荷瘤小鼠實驗中，內(nèi)源性IFN－β通過調(diào)節(jié)趨化因子受體CXCR2和它的配體CXCL1來調(diào)控中性粒細胞的遷移，促進中性粒細胞遷移到腫瘤部位，從而起到抗腫瘤的效 果［20］。Burkart 等［21］利 用 乳 腺 腫 瘤 形 成 的PyVmT模型，證明USP18（UBP43）基因缺乏的乳腺上皮細胞（mammary epithelial cells，MECS）分泌的T細胞趨化因子CXCL10顯著升高 ，這種趨化因子能夠誘導(dǎo)CD4＋T細胞的Th1表達升高。利用IFN－λ處理USP18缺陷MECS其CXCL10的分泌增加，當(dāng)基因敲除IFN－λ的特異性受體時，MECS腫瘤的生長大大提高，所有的這些表明IFN－λ可能通過調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)來抑制腫瘤細胞的生長。Numasaki等［22］利用攜帶有IL－28基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒來感染荷瘤小鼠，其可以增強IFN－γ產(chǎn)生和脾臟的細胞毒性T細胞的活性，從而達到抗腫瘤作用。IFN－γ具有抗炎和對免疫應(yīng)答的負向調(diào)節(jié)作用，其通過影響NK細胞受體及其配體的表達，負向調(diào)節(jié)NK細胞和CTL細胞的效應(yīng)功能。IFN－γ可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細胞的產(chǎn)生，并作為調(diào)節(jié)性T細胞早期短時分泌的重要介質(zhì)，抑制初始T細胞的活性和增殖、控制T細胞的效應(yīng)功能和誘導(dǎo)T細胞的凋亡［23］

2．5 干擾素抑制腫瘤新生血管形成及腫瘤轉(zhuǎn)移

有實驗將具有肺轉(zhuǎn)移能力的人MHCC97L肝癌組織種植于BALB／c雄性裸鼠肝臟，建立人肝癌裸鼠原位模型，然后以不同劑量組合的阿司匹林與IFN－α作用于荷瘤裸鼠，測量腫瘤體積及肺轉(zhuǎn)移率，結(jié)果顯示小劑量IFN－α合并小劑量阿司匹林治療組治療效果比單用阿司匹林治療組更為明顯，而且使腫瘤的肺轉(zhuǎn)移率由空白對照組的66．7%降為0。IFN－α抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的主要機制是抑制 MMP－2與VEGF的活性和表達［24］。將攜帶IL－28基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體感染小鼠MCA205細胞，其分泌的IFN－λ2／3能有效抑制肺轉(zhuǎn)移瘤的形成［22］。

腫瘤新生血管為不斷浸潤生長的腫瘤提供營養(yǎng)，IFN有抑制腫瘤血管形成的作用。如：內(nèi)源性IFN－β下調(diào)趨化因子受體CXCR2，CXCR2受體信號傳導(dǎo)的阻斷促進中性粒細胞遷移到腫瘤，延緩腫瘤的生長，減少腫瘤血管生成，起到抑制腫瘤的作用［20］。IFN－γ可直接抑制人表皮微血管內(nèi)皮細胞和人毛細血管內(nèi)皮細胞的增殖和遷移。Majewski等［25］研究發(fā)現(xiàn)，直接在荷瘤小鼠中使用IFN－γ后，皮下種植瘤內(nèi)的血管生成減少，腫瘤生長受抑制。IFN－γ還可以抑制血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、成纖維細胞生長因子（FGF）尤其是堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）的基因轉(zhuǎn)錄，從而抑制血管形成［26］。

此外，IFN能通過抑制基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）的表達抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。MMPs可以破壞阻止腫瘤細胞侵襲的組織學(xué)屏障，并能促進腫瘤血管生長，IFN－γ能抑制MMPs的表達從而抑制腫瘤轉(zhuǎn)移［27］。

3 干擾素抗腫瘤的臨床應(yīng)用及展望

在細胞因子家族中，IFN－α應(yīng)用于腫瘤臨床治療時間最長。IFN－α制劑已在40多個國家得到廣泛使用，用于治療14種以上類型的腫瘤，包括一些血源性惡性腫瘤，如毛細胞白血病、慢性骨髓白血病，一些B細胞和T細胞淋巴瘤及某些實性腫瘤，如黑色素瘤、腎癌、Kaposi肉瘤。IFN－α治療白血病，有效率達到80%［28］。單用IFN－α治療毛細胞白血病有效率可達80%，完全緩解率30%。利用攜帶人的IFN－γ腺病毒載體治療淋巴瘤的二期臨床實驗中，B淋巴瘤對于IFN－γ反應(yīng)率較高，提示其對于B淋巴瘤的治療有著較好的作用［29］。

干擾素與某些抗癌藥聯(lián)合使用可以提高這些藥物的抗癌活性，或提高癌細胞對抗癌藥物的敏感性。IFN－α和索拉菲尼（一類口服的多激酶抑制劑）被廣泛用于治療晚期肝癌。當(dāng)兩者聯(lián)合使用時能增強抗腫瘤的效果，能有效抑制肝癌細胞系的細胞活力，阻滯細胞周期進程及引起細胞凋亡。與此同時，裸鼠成瘤的實驗證實了IFN－α和索拉菲尼在體內(nèi)也具有聯(lián)合抑制肝癌生長和促進肝癌細胞凋亡的作用［30］。IFN－β則通過提高胸苷磷酸化酶（TP）的活性，促進5－氟尿嘧啶 （5－FU）轉(zhuǎn)換成的其活性代謝物FdUMP，表明IFN－β和5－FU的組合在抗人類腎細胞癌方面具有潛在的臨床應(yīng)用價值［31］。IFN－λ結(jié)合抗腫瘤藥物順鉑（CDDP）和5－FU的使用能夠誘導(dǎo)食管癌細胞G1期阻滯從而抑制腫瘤細胞的生長［13］。在臨床上，通過全身用藥、傳統(tǒng)IFN的局部用藥和聯(lián)合用藥等方式對黑色素瘤、腎癌、Kaposi肉瘤、細胞性白血病等有著良好的療效。但是，在用IFN治療腫瘤的同時，它所帶來的毒副作用不容忽視，主要表現(xiàn)為肌痛、發(fā)熱、發(fā)冷、頭痛、惡心、疲乏為主的流感樣癥狀，外周血白細胞和血小板暫時性減少等骨髓抑制癥狀，另外還有神經(jīng)精神癥狀，甲狀腺功能障礙等，IFN的不當(dāng)使用還會引起系統(tǒng)性紅斑狼瘡、慢性類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，甚至過敏性休克。另外單用IFNα－2b或IFNα－2a治療多發(fā)性骨髓瘤，其療效不是很理想，有效率僅只有20%～30%［32］。

有研究證實IFN－λ在小鼠和人的癌細胞，如黑色素瘤、食管癌、神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤都有抗腫瘤效果［33］。IFN－λ1和抗腫瘤藥物聯(lián)合使用時，對正常細胞的生長抑制作用比單獨使用CDDP、5－FU或IFN－α?xí)r要?。?3］。IFN－α的許多副作用，可能來自無處不在的IFN－α受體的表達，但IFN－λ特異性受體亞單位IL－28Rα只在有限數(shù)量的正常細胞和一些人類腫瘤細胞株表達［34］。由于IFN－λ具有選擇性的受體分布［35］，因此，IFN－λ的抗腫瘤作用具有選擇性，在用于臨床抗腫瘤治療時可能具有更小的毒性。這為IFN家族抗腫瘤治療提供了新的方向。

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