林宗斌 馮喜英 久太 劉洪千

常見的細(xì)胞因子白細(xì)胞介素6(interleukin-6, IL-6)、IL-15是免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞因子家族的成員[1]，屬于先天性免疫系統(tǒng)的細(xì)胞因子，在組織修復(fù)、調(diào)控B細(xì)胞、參與炎癥反應(yīng)、活化自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell, NK)中起著重要的作用，是一類參與T細(xì)胞反應(yīng)，具有治療潛力的多功能因子。IL-6、IL-15在T細(xì)胞反應(yīng)誘導(dǎo)及維持治療方面具有巨大潛力，在免疫治療中至關(guān)重要[2]，現(xiàn)就其功能及臨床特性進(jìn)行綜述。

一、 IL-6、IL-15概述

1. IL-6生物活性： IL-6是一種由T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌的白細(xì)胞介素，既是一種促炎細(xì)胞因子，又是一種抗炎的肌氨酸，是發(fā)熱和急性期反應(yīng)的重要介質(zhì)，能夠穿過血腦屏障[3]，并在下丘腦內(nèi)啟動(dòng)前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)的合成，從而參與人體的溫度調(diào)節(jié)。其次，在肌肉和脂肪組織中，IL-6可刺激能量變化，導(dǎo)致體溫升高。IL-6可以由巨噬細(xì)胞分泌，以響應(yīng)特定的微生物分子，這種模式稱為病原體相關(guān)分子模式(pathogen associated molecular patterns, PAMPs)。這些PAMPs結(jié)合了一組重要的先天免疫系統(tǒng)的檢測(cè)分子，稱為模式識(shí)別受體(pattern-recognition receptors, PRRs)，其中包括了toll樣受體(toll like receptors, TLRs)。這些結(jié)合受體存在于細(xì)胞表面和細(xì)胞的間隔內(nèi)，誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)，從而產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子。IL-6作為抗炎細(xì)胞因子可通對(duì)腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)和IL-1產(chǎn)生抑制作用，對(duì)IL-1和IL-10產(chǎn)生活化作用[4]。在急性炎癥期蛋白合成時(shí)，IL-6可在骨髓中產(chǎn)生中性粒細(xì)胞，并促進(jìn)B細(xì)胞的生長(zhǎng)，對(duì)調(diào)節(jié)T細(xì)胞產(chǎn)生拮抗作用。有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)心理壓力增大時(shí)，人體產(chǎn)生應(yīng)激激素，如皮質(zhì)醇，可以觸發(fā)IL-6進(jìn)入血液循環(huán)[5]。

2. IL-6信號(hào)表達(dá): IL-6信號(hào)通過細(xì)胞表面類型Ⅰ細(xì)胞因子受體復(fù)合物(CD126)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)元件gp130(也稱為CD130)參與組成。CD126是幾種細(xì)胞因子的常用信號(hào)傳感器，包括白血病抑制因子(leukaemia inhibitory factor, IF)、纖毛神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(ciliary neurotrophic factor, CNF)、腫瘤抑制素M(OSM)、IL-11和心臟滋養(yǎng)素-1(cardiac trophotrophin-1)，并在大多數(shù)組織中都有廣泛的表達(dá)。當(dāng)IL-6與受體相互作用時(shí)，它會(huì)觸發(fā)gp130和IL-6R蛋白形成復(fù)合物，從而激活受體。這些復(fù)合物聚集了gp130的細(xì)胞內(nèi)區(qū)域，通過某些轉(zhuǎn)錄因子、Janus激酶(Janus kinases, JAKs)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transduction and activator of transcription, STATs)啟動(dòng)信號(hào)傳導(dǎo)級(jí)聯(lián)[6]。

目前，研究IL-6使用gp130(也稱為IL-6信號(hào)傳感器(IL6ST)在信號(hào)復(fù)合體中參與細(xì)胞因子形成可能是較為有價(jià)值的一項(xiàng)研究。其他通過含有g(shù)p130的受體信號(hào)的細(xì)胞因子是IL-11、IL-27、ciliary神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(ciliary neurotrophic factor, CNTF)、cardiotrophin-1 (cet -1)、心肌細(xì)胞樣細(xì)胞因子(Cardiomyocyte like cytokines, CLC)、白血病抑制因子(leukaemia inhibitory factor, LIF)、腫瘤抑制素M、卡波西肉瘤相關(guān)的皰疹病毒白細(xì)胞介素6樣蛋白(KSHV-IL6)[7]。這些細(xì)胞因子通常被稱為IL-6，或gp130利用細(xì)胞因子[8]。

IL-6并非萬能，許多神經(jīng)元細(xì)胞對(duì)IL-6的刺激無反應(yīng)，但神經(jīng)元細(xì)胞的分化和存活可以通過硅-6r的作用介導(dǎo)。硅-6r/IL-6復(fù)合物可以刺激神經(jīng)細(xì)胞的生長(zhǎng)，促進(jìn)神經(jīng)元的存活，因此，在神經(jīng)再生過程中，硅-6r/IL-6可能是較為重要的。除了上述的膜結(jié)合受體，一種以可溶形式存在的IL-6R (sIL-6R)已經(jīng)從人的血清和尿液中得到純化。

3. IL-15的生物活性： IL-15是包括IL-2，IL-4，IL-7，IL-9，IL-15和IL-21的α-螺旋束家族在內(nèi)的多種細(xì)胞因子，主要由髓系細(xì)胞和其他細(xì)胞類型參與表達(dá)。IL-15的生物學(xué)活性主要由IL-15Rα復(fù)合物介導(dǎo)，由同一細(xì)胞產(chǎn)生，并‘反式’呈遞給表達(dá)IL-15Rβγc的應(yīng)答細(xì)胞，例如IL-15依賴性淋巴細(xì)胞亞群的穩(wěn)態(tài)，就是通過組織環(huán)境中非造血細(xì)胞的IL-15的反式呈遞來調(diào)節(jié)。IL-15受體(IL-15R)復(fù)合物由3個(gè)亞基組成：配體結(jié)合IL-15Rα鏈(CD215)、β鏈(CD122；也被IL-2使用)和常見的γ鏈。IL-15通過其受體(IL-15Rα)的α-部分(也稱為IL-15反式表達(dá))完成IL-15Rα反式遞呈的獨(dú)特要求，表明IL-15信號(hào)傳導(dǎo)的生物效應(yīng)即使在IL-15的可用水平下也受到嚴(yán)密調(diào)控。然而，巨噬細(xì)胞和樹突細(xì)胞衍生的IL-15Rα介導(dǎo)不同CD8(+)T細(xì)胞亞群的穩(wěn)態(tài)，也顯示了IL-15Rα組織特異性缺失。這些特征擴(kuò)大了IL-15的信號(hào)傳導(dǎo)，可改善抗腫瘤活性，增強(qiáng)對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷率。肝細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的特異性IL-15Rα表達(dá)，對(duì)維持NK和自然殺傷T細(xì)胞(natural killer t cell, NKT)在肝臟中的穩(wěn)態(tài)具有重要作用[9]。

4. IL-15與基因多態(tài)性： IL-15在誘導(dǎo)T、B和NK細(xì)胞的分化及增殖過程中，可將含有成人IL-15序列的DNA片段克隆到pPICZaA載體中，產(chǎn)生具有N-末端的α因子信號(hào)序列，并結(jié)合在c-Myc標(biāo)簽的融合蛋白-末端。有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將轉(zhuǎn)化得到的IL-15質(zhì)粒整合到巴斯德畢赤酵母菌株X-33的基因組中，可鑒定出具有高水平重組人IL-15(rhIL-15)所產(chǎn)生的重組酵母轉(zhuǎn)化體[10]。而IL-15與基因片段轉(zhuǎn)化形成的2 μgIL-15/sIL-15Rα質(zhì)粒所產(chǎn)生的多重水動(dòng)力遞質(zhì)可產(chǎn)生許多有益效果，包括減輕體重和脂肪量，減輕脂肪肝，改善肥胖中的葡萄糖體內(nèi)平衡和胰島素敏感性[11]。在體育鍛煉期間，IL-15可從骨骼肌釋放相關(guān)的肌動(dòng)蛋白，并介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)過程中許多積極的生理效應(yīng)[12]。與骨胳肌相連的脂肪組織，在核糖核酸酶保護(hù)實(shí)驗(yàn)中被用來驗(yàn)證IL-15受體三個(gè)子單元(γc,β和α)在小鼠體內(nèi)的復(fù)雜表達(dá)，結(jié)果表明IL-15對(duì)脂肪組織代謝的影響可能是直接的[13]。

二、IL-6與IL-15之間的關(guān)系

IL-6與IL-15在人體內(nèi)均分布廣泛，在血清和血漿樣品中均可測(cè)量，并對(duì)人體產(chǎn)生一定的影響。IL-6和IL-15均可在腫瘤微環(huán)境中產(chǎn)生并對(duì)癌癥發(fā)病機(jī)制或在抑制疾病進(jìn)展中起重要作用，在某些疾病的分子表達(dá)方面，均呈現(xiàn)負(fù)反饋的現(xiàn)象。目前已有研究表明IL-15、IL-6均可與T細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的免疫作用，甚至在某種程度上呈現(xiàn)出有利于Th2應(yīng)答的發(fā)展，并在多生物細(xì)胞之間的通訊中起重要作用，例如炎癥因子水平升高可損傷血管內(nèi)皮功能，促進(jìn)血小板聚集，加重高血凝狀態(tài)。他們參與調(diào)節(jié)復(fù)雜的細(xì)胞過程，如增殖、分化，在炎癥和免疫反應(yīng)過程中扮演重要角色。腫瘤細(xì)胞中IL-6、IL-15途徑的激活可以在某種程度上對(duì)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生一定的阻斷效應(yīng)，并在治療期間提供存活優(yōu)勢(shì)[14]。在IL-15、IL-6受體對(duì)分化的脂肪細(xì)胞抑制時(shí)，可反映其對(duì)介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡的刺激，及對(duì)胰島素依賴型rab4a進(jìn)行再分配。這種改變可能與促進(jìn)炎癥相關(guān)的胰島素抵抗機(jī)制有關(guān)。

三、 IL-6、IL-15與疾病的關(guān)系

IL-6及其受體(IL-6R)的多態(tài)性與骨密度有關(guān)，成骨細(xì)胞可分泌IL-6刺激破骨細(xì)胞形成。轉(zhuǎn)移性軟骨肉瘤經(jīng)人類ELISA試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)JJ012軟骨肉瘤細(xì)胞中IL-66的表達(dá)比C28軟骨細(xì)胞低86倍。許多血管的tunica介質(zhì)中的平滑肌細(xì)胞也會(huì)產(chǎn)生IL-6作為促炎細(xì)胞因子。IL-6作為抗炎細(xì)胞因子的功效是通過對(duì)TNF-α和IL-1的抑制作用，以及IL-1和IL-10的活化起作用[15]。然而，IL-4和IL-15基因多態(tài)性與妊娠期糖尿病的發(fā)展有關(guān)，可能導(dǎo)致妊娠引起的胰島素抵抗和糖耐量異常的發(fā)展[16]。

在腫瘤研究中，通過功能喪失研究顯示，敲減circRNA_100782下調(diào)microRNA-124(miR-124)靶基因IL6R及參與的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)可抑制細(xì)胞增殖。 miR-124的過表達(dá)也通過減少IL-6R和STAT3的表達(dá)來抑制BxPC3細(xì)胞增殖。與單獨(dú)的CIK細(xì)胞相比，IL-15-IRES-TK轉(zhuǎn)導(dǎo)的CIK細(xì)胞顯示出對(duì)腫瘤生長(zhǎng)更強(qiáng)的抑制。腫瘤形態(tài)觀察和生長(zhǎng)指標(biāo)也顯示IL-15轉(zhuǎn)染的CIK細(xì)胞比未轉(zhuǎn)染的CIK細(xì)胞對(duì)腫瘤組織具有更強(qiáng)的細(xì)胞毒性。同時(shí)，IL-15-IRES-TK轉(zhuǎn)染可提高CIK細(xì)胞對(duì)胃癌的作用[17]。

IL-6-174G>C多態(tài)性通過反轉(zhuǎn)錄形成為IL-6，并誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中IL-6的表達(dá)影響非編碼RNA AS-IL-6的抗抑郁治療結(jié)果。AS-IL-6的消耗抑制了膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲能力，而用重組IL-6處理細(xì)胞則逆轉(zhuǎn)了這種作用。有研究發(fā)現(xiàn)，在缺血后腦部炎癥的情況下， IL-15支持外周免疫系統(tǒng)中多種淋巴細(xì)胞譜系的存活，并介導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)元存活中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但相關(guān)的星形膠質(zhì)細(xì)胞衍生的缺血性腦損傷介質(zhì)仍有待確定[18]。而IL-6和IL-6R高表達(dá)與間充質(zhì)亞型和IDH-野生型膠質(zhì)瘤顯著相關(guān)，是預(yù)測(cè)生存質(zhì)量差的因子之一。通過敲減IL-6R可減少體外細(xì)胞增殖、侵襲以及神經(jīng)球形成，可抑制體內(nèi)腫瘤發(fā)生。而IL-6R過表達(dá)或IL-6刺激增強(qiáng)，則促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲和生長(zhǎng)。在TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)搜索，顯示IL-6和IL-6R表達(dá)與NFAT1的表達(dá)相關(guān)。在神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中，NFAT1增強(qiáng)IL-6R和IL-6的啟動(dòng)子活性，并上調(diào)IL-6R和IL-6的表達(dá)[19]。

四、IL-6、IL-15與肺部疾病的關(guān)系

IL-6在肺部疾病中通常有以下幾種途徑起作用： 由T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌，可刺激免疫反應(yīng)，直接損傷血管內(nèi)膜，影響血管通透性，造成血管內(nèi)皮細(xì)胞與血細(xì)胞的黏附性增強(qiáng)；抑制血栓調(diào)節(jié)因子系統(tǒng)，促進(jìn)凝血，引起炎性遞質(zhì)釋放，特別是組織損傷炎癥期IL-6的反應(yīng)較為明顯，目前有研究證實(shí)，IL-6在小鼠實(shí)驗(yàn)中證明對(duì)肺炎鏈球菌的活性具有抵抗作用[20]。

在肺癌臨床試驗(yàn)中，激活免疫細(xì)胞polyI：C和抗IL6組合，通過IL-6/JAK2 / STAT3信號(hào)傳導(dǎo)可增強(qiáng)polyI：C介導(dǎo)的抗癌活性。通過TLR3介導(dǎo)的胱天蛋白酶3/8途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，可觸發(fā)炎性細(xì)胞因子的分泌。在肺腺癌中經(jīng)常發(fā)生致癌KRAS突變，由IL-6激活的信號(hào)傳導(dǎo)途徑促進(jìn)Kras驅(qū)動(dòng)的肺腫瘤發(fā)生在IL-6家族細(xì)胞因子中，表現(xiàn)為IL-6在肺中呈現(xiàn)上調(diào)的趨勢(shì)。因此，通過IL-6或Stat3的遺傳消融，肺STAT3活性的歸一化抑制了模型中肺癌的程度。相關(guān)研究，揭示了可溶性IL-6受體(Sil-6R)(IL-6反式信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子)在肺中的升高，并通過用抗IL-6R抗體或抑制劑sgp130Fc干預(yù)阻斷這種機(jī)制改善了肺癌發(fā)病機(jī)制。臨床上，肺腺癌或患者血清中IL-6和sIL-6R的表達(dá)顯著增加[21]。

在慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary, COPD)的發(fā)病機(jī)制中，通過抑制前列腺素2(prostaglandin 2)的產(chǎn)生導(dǎo)致血管收縮起重要作用。IL-6的釋放和其反應(yīng)性轉(zhuǎn)錄因子STAT3的活化，其通過COPD型的腫瘤增強(qiáng)效應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)增氣道炎癥。這些發(fā)現(xiàn)表明K-ras突變型肺癌發(fā)生過程中這種炎癥途徑通過COPD增強(qiáng)。有實(shí)驗(yàn)表明，運(yùn)用小鼠模型可發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞內(nèi)在的STAT3活化，腫瘤細(xì)胞增殖。通過改變腫瘤和抗腫瘤免疫細(xì)胞的相對(duì)比例，將肺微環(huán)境重新導(dǎo)向抗腫瘤表型，IL-6在此過程中發(fā)揮了阻斷作用[22]。

與IL-6有所不同的是，在動(dòng)物模型中，通過將rIL-15遞送至肺可下調(diào)控促炎細(xì)胞因子的表達(dá)，并改善過敏原誘導(dǎo)的AHR，從而緩解氣道阻力。這些觀察結(jié)果在多西環(huán)素誘導(dǎo)的CC10-IL-15轉(zhuǎn)基因小鼠中進(jìn)一步得到了驗(yàn)證。將多西環(huán)素暴露的曲霉菌種提取物作用于CC10-IL-15轉(zhuǎn)基因小鼠，表現(xiàn)出促炎細(xì)胞因子(IL-4，IL-5和IL-13)水平降低及杯狀細(xì)胞增生減少。與非暴露于強(qiáng)力霉素的CC10-IL-15轉(zhuǎn)基因小鼠相比，暴露于強(qiáng)力霉素小鼠氣道阻塞(包括AHR和氣道阻力)程度減弱。IL-15在氣道阻塞的保護(hù)與誘發(fā)過程中，產(chǎn)生IFN-γ和IL-10，其調(diào)節(jié)性與CD4 CD25 Foxp3-T細(xì)胞相關(guān)。此外，人類IL-15激動(dòng)劑(ALT-803)在實(shí)驗(yàn)性哮喘模型中可改善氣道阻力和順應(yīng)性[23]。

受IL-15與基因的相互作用，在慢性空洞性肺曲霉病中，由單核細(xì)胞衍生的巨噬細(xì)胞在用煙曲霉刺激時(shí)，患者的巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出無限制的升高趨勢(shì)，且發(fā)現(xiàn)與IL-15相作用的單核苷酸多態(tài)性(SNP)與 IL-1B，IL-1R均發(fā)生作用，從而影響IL-15基因在疾病中的易感性[24]。

五、臨床治療的進(jìn)展

免疫療法已被證明是一種有前途的治療方式，可通過協(xié)助免疫系統(tǒng)克服腫瘤免疫抑制性環(huán)境來達(dá)到改善膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的臨床效果。有研究顯示，激活免疫系統(tǒng)中幾種效應(yīng)組分的白介素因子，可作為膠質(zhì)細(xì)胞瘤免疫治療的候選手段[25]。

在免疫治療中，過繼性細(xì)胞轉(zhuǎn)移(adoptive cell metastasis, ACT)是治療癌癥比較有前景的方法。生物活性IL-15in活體構(gòu)成IL-15鏈與IL-15受體α鏈(IL-15Rα)的穩(wěn)定復(fù)合物，稱為異二聚體IL-15(hetIL-15)。有研究發(fā)現(xiàn)，hetIL-15管理并改善淋巴再生主機(jī)的過繼性細(xì)胞轉(zhuǎn)移的結(jié)果[26]。但治療中，隨著機(jī)體的宿主淋巴細(xì)胞減少，可能對(duì)人體造成有害影響。

盡管有臨床潛力和近期的進(jìn)展，但持續(xù)性的實(shí)體腫瘤的免疫治療并不常見。由于IL-6、IL-15具有擴(kuò)展NK細(xì)胞、NKT細(xì)胞和CD8(+) T細(xì)胞數(shù)量的作用，并參與細(xì)胞毒理過程，因此在評(píng)估癌癥免疫治療方面仍具有巨大潛力。盡管CD8(+) T細(xì)胞大量浸潤(rùn)，發(fā)生免疫反應(yīng)，但在短期治療原位PyMT小鼠乳腺腫瘤中，一種具有半衰期及活動(dòng)性IL15α-Fc可溶性IL-15受體結(jié)合(IL-15cx)物對(duì)其是無效的。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)浸潤(rùn)腫瘤的CD8(+) T細(xì)胞表達(dá)的衰竭、組織記憶和腫瘤特異性分子進(jìn)行誘導(dǎo)，可能使特定亞群的分子靶點(diǎn)能夠產(chǎn)生細(xì)胞因子抵抗，進(jìn)而可提高IL-2/15輔助細(xì)胞因子治療的療效[27]。

六、展望

縱觀疾病發(fā)展的歷史，IL-15從20余年前發(fā)現(xiàn)至今以來研究逐漸深入并展現(xiàn)出在腫瘤治療中的卓越前景，目前對(duì)其研究已涵蓋了篩查、預(yù)防、檢測(cè)、治療、預(yù)后等方面，并已經(jīng)在基礎(chǔ)研究逐步向臨床研究轉(zhuǎn)化。IL-6、IL-15是治療慢性炎性疾病的主要新靶點(diǎn)之一。單克隆抗體療法與專門定制針對(duì)IL- 6的靶點(diǎn)治療法，由于沒有考慮體內(nèi)復(fù)雜的相互作用，這可能影響IL-6細(xì)胞支持作用以及抗炎的再生性能。接受抗IL-6r mAb tocilizumab治療的患者體重增加，甘油三酯和膽固醇水平升高，這表明當(dāng)細(xì)胞因子在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)被阻斷，需要謹(jǐn)慎。

此外，對(duì)單個(gè)細(xì)胞因子的阻滯在炎癥部位是可取的，但在非靶點(diǎn)處可能具有破壞性。因此，未來的治療策略應(yīng)該考慮到細(xì)胞因子在復(fù)雜人體網(wǎng)絡(luò)中的作用，應(yīng)該在局部而不是系統(tǒng)地抑制。重組人IL-15治療已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代，然而其危險(xiǎn)性和毒性仍然不容忽視，如何發(fā)揮IL-6、IL-15的參與功能，保證其安全性和在臨床上推廣仍是任重道遠(yuǎn)的事情。