白細胞介素-6(IL-6)及(sIL-6R)與膽管癌

杜囚鵬,賀春燕,劉海峰,鄧 京,屈亞威,高洪蘭

(北京武警總醫院消化內科,北京,100039)

隨著分子生物學的發展,白細胞介素-6(IL-6)和(sIL-6R)的分子結構及其生物學作用的研究取得了很大的進展。白細胞介素-6(IL-6)及其(sIL-6R)屬細胞因子家族,其中白細胞介素-6(IL-6)是一種多效性細胞因子,其參與幾乎所有器官的生理活動,同時它們在外傷、感染、免疫反應、炎癥、造血、冠心病及神經疾病,妊娠問題和腫瘤中也起到重要的作用。它們影響了許多疾病的發生、發展。因此,在一些疾病中,調節白細胞介素-6(IL-6)及其可溶性受體(sIL-6R)可能成為一個創新的治療策略,尤其是其促腫瘤生長作用,使之成為抗腫瘤治療中重要的細胞因子之一[1]。高水平白細胞介素-6(IL-6)及其可溶性受體(sIL-6R)在許多腫瘤患者的外周血及體液中可以檢測到,并且可以提示患者預后不良。此外,IL-6水平的升高,與幾種腫瘤表型特征密切相關,本文就其近幾年在腫瘤方面的相關研究,特別是與膽管癌的關系進行綜述[2]。

1 IL-6和(sIL-6R)的基本結構,表達及細胞信號傳導

IL-6主要由T細胞,B細胞,成纖維細胞,內皮細胞,單細胞,角質形成細胞,系膜細胞和一些腫瘤細胞在不同條件下分泌產生的[3]。目前人類和小鼠IL-6及其受體的基因已經被克隆和測序,人IL 6是分子量為21-28 kDa的糖蛋白,由212個氨基酸殘基組成,其中包括兩種Nglycosylation氨基酸殘基和4個半胱氨酸殘基,比較人白細胞介素與小鼠白細胞介素,揭示了在DNA水平上同源約 65%,蛋白質水平上約42%[3-4],IL-6有兩對內部二硫鍵,其中二硫鍵cys74-cys84在功能上較為重要。轉錄后修飾時有N糖基化、O糖基化和磷酸化。不同的糖基化的IL-6,在不同組織中,IL-6表現不同的磷酸化,從而行使IL-6的不同功。一些血清蛋白(巨球蛋白或可溶性IL-6R)可與IL-6結合,成為IL-6的載體,它們不影響IL-6的活性,卻能增強IL-6對蛋白酶的抵抗力,使半衰期延長。活化的單核細胞是血液中IL-6的主要來源,IL-6的生物局部活性主要有調節免疫應答、調節造血系統、誘導急性期蛋白、調節腫瘤生長和調節神經內分泌系統[2]。

白細胞介素受體-6(IL-6受體)是細胞因子受體家族的成員。受體的功能包含高親和配體結合元件和信號轉導元件[2-10],系統包括兩種功能蛋白質即兩條多肽鏈組成:α鏈即配體結合鏈,分子量為80kDa(gp80分子),β鏈即信號傳導鏈,分子量為130KDa(gp130),其中gp130無配體的結合能力,但參與IL-6高親和力結合位點的形成及信號的轉導,它們以膜結合和可溶型兩種形式存在(圖1、2)。白細胞介素6,膜結合型及可溶性受體復合體介導的信號傳導[2-10]。IL-6首先與α鏈低親和力連接,然后IL-6/L-6Ra復合物募集gp130,形成具有信號傳導功能的高親和力復合物 IL-6/IL-6R/gp130[3-14]。gp130的胞漿區是信號傳遞的關鍵。在信號傳遞過程中,Janus激酶(JAK),信號傳導子與轉錄激活子(STAT)以及Ras信號途徑中的各種型號蛋白都參與了 IL-6R在靶細胞中的信號轉導功能,形成了兩條IL-6信號傳導途徑JAK/STAT與Ras/MAPk信號傳導途徑發揮生物學作用[3]。

2 IL-6及sIL-6R所涉及的疾病

IL-6在許多疾病中都有異常的改變。例如:類風濕性關節炎[4],全身性幼年特發性關節炎[5],系統性紅斑狼瘡[6],克羅恩病,心血管疾病[7],敗血癥,發燒等[8]。有研究表明白介素水平與年齡有相關性,即白介素水平隨年齡增長而略有增高,例如與此相關的常見于老年人的疾病有:淋巴增殖性疾病、多發性骨髓瘤、骨質疏松癥和阿爾茨海默病,這些疾病的IL-6水平明顯高于對照組[6]。

圖1 膜結合型及可溶性受體復合體介導的信號傳導

圖2 膜結合型白細胞介素6受體復合體

IL-6及sIL-6R與腫瘤。腫瘤發病率在全球范圍內上升及分子生物學的發展,使得 IL-6在惡性腫瘤的發生發展中的作用日益受到關注。國內外大量文獻報道了血清及體液中高水平IL-6和sIL-6R與幾種不同類型的癌癥有關,包括但不限于多發性骨髓瘤、淋巴瘤,卵巢癌,前列腺癌[9]和轉移性腎細胞癌。IL-6和IL-6R在相當一部分腫瘤患者的血清或血漿中可能會以2個不同的形式存在,包括血清IL-6和sIL-6R形式[10]。迄今為止,對白細胞介素作用的研究幾乎涉及所有癌癥。腫瘤細胞分泌的IL-6是通過兩種方式調節腫瘤發生發展的,一是腫瘤細胞分泌IL-6并與自身靶細胞的IL-6R相結合調節腫瘤的發生發展,這就是所謂的自分泌環路;另一種是腫瘤細胞分泌的IL-6作用于其他細胞表面的IL-6R而發揮生物學效應,這就是旁分泌環路[11]。近幾年研究比較確切的是IL-6在多發性骨髓瘤的發生及發展中所起的作用,國內外大量研究表明多發性骨髓瘤存在IL-6/IL-6R自分泌環路,這就是多發性骨髓瘤細胞無限增殖并引起骨質破壞等臨床表現的關鍵環節。各種減少血清中IL-6和(或)IL-6R的方法均可干擾或阻斷IL-6/IL-6R之間的信號傳導,從而抑制骨髓瘤細胞的增殖[12]。Lee等在胃癌癌細胞體外培養的上清液中可檢出具有活性的IL-6及 IL-6R mRNA表達,并證明IL-6具有刺激細胞增殖作用。這均說明了IL-6可通過 IL-6/IL-6R自分泌環路調節腫瘤發生發展。也有研究表明IL-6對腫瘤具有促進作用的同時也用抑制作用即雙向調節作用,IL-6可能通過造成免疫系統紊亂,降低機體對腫瘤細胞的免疫調節和免疫監視功能,使腫瘤細胞得以增殖發展[13]。也有相關文章報道關于它的抗腫瘤活性,IL-6具有促進巨噬細胞的抗腫瘤活性,有助于產生淋巴因子而激活殺傷性細胞,這可能增加其對腫瘤細胞的殺傷作用,此外還可通過影響C反應蛋白生成,間接通過CRP刺激腫瘤細胞的磷脂及補體系統,可導致腫瘤細胞溶解體從而抑制腫瘤的發展,但在大多數腫瘤中(IL-6)及(sIL-6R)都是刺激腫瘤細胞增殖及發展的[14]。

IL-6及sIL-6R與膽管癌:近年在世界范圍內膽管癌的發病率逐年升高,在美國,1995～1999年間的發病率比1975～1979年間的發病率增加165%,目前每年新增病例7 500例,占總的腫瘤發生率的2%,中國的情況大致與其相仿。由于膽管癌起病隱匿,惡性程度高,當有臨床表現或者血清腫瘤標志物陽性或者影像學表現時往往已是晚期,且根治性切除率低,術后5年生存率僅11%～13.2%,非根治性切除者的3年生存率僅為1.8%～3.8%,無5年生存者,而且該病有好發于老年病人,老年人又常有夾雜癥,手術風險較大,并且膽管癌對傳統的放療、化療都不敏感。目前,對于不能切除的膽管癌尚無有效的治療手段。根據膽管癌特點及國內外大量研究資料表明,要提高膽道腫瘤患者的生存率關鍵在于膽道腫瘤患者能否得到早期診斷、早期治療。目前膽管癌早期診斷尚缺乏特異性及敏感性均高的診斷方法,所以尋找敏感度高、特異性好的診斷指標是迫在眉睫的課題[15]。在正常情況下血清中IL-6及sIL-6R不能測出,但在92.9%肝細胞癌、100%膽管癌、53.8%結直腸癌肝轉移(MCRC)和40%良性膽道疾病(BBD)患者的血清中可測出IL-6,其均值分別為 32.7、1272.6、138.1和 2.2 pg/mL。有研究證明IL-6增高對膽管癌診斷的靈敏度為100%,特異性為91.4%,膽管癌患者血清IL-6值與腫瘤負荷量呈正相關,其活性平均值和中位值均明顯高于其他腫瘤,并且與膽管癌患者的腫瘤負荷及預后有明顯相關,提示其可能對膽管上皮起到促進增殖的作用[16],IL-6可能是診斷膽管癌較理想的腫瘤標志物之一。實驗表明膽管癌細胞系在無血清培養的條件下均能夠分泌IL-6,說明膽管癌患者血清中的IL-6至少部分可能來源于膽管癌細胞,說明在膽管癌細胞系中存在著IL-6的自分泌環路,進一步觀察了重組外源性人IL-6在體外對膽管癌細胞增殖的影響,結果顯示其可以明顯刺激膽管癌細胞的增殖,而且是通過IL-6R刺激細胞增殖的,從而提示IL-6可能是膽管癌細胞的一種重要的促生長因子,IL-6的自分泌環路可能在膽管癌的發生、發展中起到了重要的作用[17]。隨著研究的不斷深入,人們對IL-6的作用以及它與膽管癌的關系有了一定的認識,明確地知道IL-6與膽管癌密切相關,但由于實驗方法、實驗條件等不同,對其認識還不夠全面,還需對IL-6的作用機制、信號通路和與其他細胞因子之間的相互聯系等進行深入的研究,才有助于透徹掌握它的功能[18]。目前,尚無應用IL-6作為膽管癌基因免疫治療的實驗數據,但在其他腫瘤已有報道,Conze等首次發現了IL-6的促進惡性腫瘤多藥耐藥的作用,對化療藥物敏感的乳腺癌細胞不表達IL-6,而多藥耐藥的癌細胞的IL-6表達水平卻很高,說明由腫瘤細胞自分泌產生的IL-6在判斷癌細胞對化療藥物是敏感或是抵制有重要的作用。已知膽管癌對化療藥物不敏感,但IL-6是否可以作為判斷膽管癌患者能否進行化療的指標還有待證實[19]。隨著IL-6的分子生物學研究的發展,根據IL-6的促膽管癌細胞生長的特性,制備相應抗體或阻斷其信號傳導通路,從而抑制腫瘤細胞增殖、關閉新生血管生長和誘導腫瘤細胞凋亡,將為抗腫瘤治療提供一種新的治療思路。

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