IL-18在腫瘤診斷中的作用及研究進(jìn)展

劉映坤，陶博強(qiáng)，閔鋒鶴，劉慧敏,楊之婧,李雨陽(yáng)，秦一文，劉煒煒*

(1.吉林大學(xué)口腔醫(yī)院 a.口腔頜面外二科·吉林省牙發(fā)育及頜骨重塑與再生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;b.種植科，吉林 長(zhǎng)春130021；2.重慶醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)系)

腫瘤是威脅全球人類身體健康的一類重大疾病，其病因復(fù)雜，并且每年的發(fā)病人數(shù)眾多[1]。白細(xì)胞介素18 (IL-18)，以前稱為干擾素γ(IFN-γ)誘導(dǎo)因子，于IL-1家族，能夠誘導(dǎo)IFN-γ產(chǎn)生、激活自然殺傷(NK)細(xì)胞和毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)、誘導(dǎo)輔助T細(xì)胞(Th)，從而在機(jī)體抗感染、抗炎以及抗腫瘤的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。鑒于IL-18在各種腫瘤中均有不同程度的表達(dá)，檢測(cè)其在血清或者組織中的表達(dá)水平可能對(duì)腫瘤的實(shí)驗(yàn)診斷具有參考價(jià)值。本文介紹了IL-18以及總結(jié)了其在幾種常見(jiàn)腫瘤的表達(dá)情況，為IL-18檢測(cè)在腫瘤預(yù)防和診斷方面提供參考。

1 IL-18的來(lái)源

IL-18是人的11號(hào)染色體上的一個(gè)基因，該基因編碼193個(gè)氨基酸的前體，最初合成時(shí)是一個(gè)24 kDa的非活性前體，聚集在細(xì)胞質(zhì)中。隨后，IL-18前體被caspase-1在細(xì)胞內(nèi)加工成長(zhǎng)約18 kDa成熟的生物分子。單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞是IL-18的主要來(lái)源[2]。IL-18受體(IL-18R)廣泛表達(dá)于T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞(NK)、B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞，甚至非免疫細(xì)胞如內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞。IL-18與IL-18R結(jié)合，產(chǎn)生信號(hào)傳導(dǎo)，通過(guò)IRAK途徑、MAPK途徑和Fas配體途徑等各種方式在機(jī)體腫瘤免疫中發(fā)揮重要作用。

2 IL-18檢測(cè)方法

血清IL-18的檢測(cè)可以采集靜脈穿刺血樣，室溫下凝血，離心后收集血清，并立即冷凍至-20℃。之后可以采用雙抗夾心酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(ELISA)法測(cè)定樣品中IL-18水平[3-4]。癌組織或者癌細(xì)胞中IL-18 mRNA的表達(dá)水平可以通過(guò)實(shí)時(shí)定量熒光PCR的方法來(lái)檢測(cè)，蛋白水平可以通過(guò)Western Blotting的方法來(lái)檢測(cè)[4]。

3 IL-18的生物學(xué)作用

IL-18受體(IL-18R)廣泛表達(dá)于T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞(NK)、B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞，甚至非免疫細(xì)胞如內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞。IL-18受體屬于IL-1R家族，由IL-18Rα鏈和IL-18Rβ鏈組成。IL-18可以單獨(dú)與IL-18Rα形成低親和力的結(jié)合，與IL-18Rβ會(huì)形成高親和力的結(jié)合，產(chǎn)生信號(hào)傳導(dǎo)。這些受體擁有Toll-IL-1R(TIR)結(jié)構(gòu)域，TIR結(jié)構(gòu)域與MyD88結(jié)合并傳導(dǎo)信號(hào)[5]。

IL-18結(jié)合蛋白(IL-18BP)是一種IL-18拮抗劑，可以阻斷IL-18與IL-18R的結(jié)合。在炎癥過(guò)程中，IL-18刺激產(chǎn)生IFN-γ，隨后產(chǎn)生的IFN-γ可以誘導(dǎo)IL-18BP的產(chǎn)生，因此IL-18介導(dǎo)的IFN-γ通過(guò)負(fù)反饋機(jī)制減少[6]，有助于維持穩(wěn)定。

IL-18可以誘導(dǎo)NK細(xì)胞和Th1型細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ，參與Th1免疫反應(yīng)。IL-12與IL-18在誘導(dǎo)IFN-γ上具有協(xié)同作用，這是通過(guò)IL-12刺激下細(xì)胞的IL-18R表達(dá)增加實(shí)現(xiàn)的。IL-12存在時(shí)，IL-18能激活NK、CD4+T細(xì)胞、B細(xì)胞等細(xì)胞并產(chǎn)生IFN-γ[7-10]。IL-18還可以直接作用于T細(xì)胞并調(diào)節(jié)其向調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的轉(zhuǎn)化[11]。IL-18也可以直接調(diào)節(jié)FasL介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用[7]。

IL-18在沒(méi)有IL-12存在的情況下誘導(dǎo)Th2相關(guān)細(xì)胞因子的產(chǎn)生。在IL-18和IL-2存在時(shí)，NK細(xì)胞和T細(xì)胞產(chǎn)生Th2細(xì)胞因子IL-13，CD4+T細(xì)胞也表現(xiàn)出IL-4分泌[2,10]。肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞在IL-18和IL-13的刺激下，分泌高水平的IL-4[11]。

此外，IL-18也參與了Th17反應(yīng)。IL-18聯(lián)合IL-23，可不依賴T細(xì)胞受體而促進(jìn)IL-17分泌[12]。而當(dāng)IL-18聯(lián)合IL-4時(shí)，可以抑制IL-17的表達(dá)[13]。

IL-18誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞產(chǎn)生多種細(xì)胞因子，如IFN-γ。IL-18還可通過(guò)增加內(nèi)皮細(xì)胞上血管細(xì)胞黏附分子(VCAM)-1的表達(dá)，誘導(dǎo)血管生成，增強(qiáng)中性粒細(xì)胞的趨化和白細(xì)胞的聚集[14]。

IL-18在不同細(xì)胞因子存在時(shí)，可以調(diào)節(jié)Th1反應(yīng)和Th2反應(yīng)，從而在抗炎和抗腫瘤方面發(fā)揮作用。正常情況下，Th1和Th2兩類細(xì)胞處于動(dòng)態(tài)平衡中，有利于機(jī)體對(duì)抗炎癥和腫瘤。而當(dāng)機(jī)體處于Th1或Th2漂移狀態(tài)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一系列病理反應(yīng)包括炎癥和腫瘤[15]。

4 IL-18在幾種常見(jiàn)腫瘤中的表達(dá)

炎癥被認(rèn)為是癌癥進(jìn)展的危險(xiǎn)因素，IL-18是一種有促炎作用的細(xì)胞因子，在許多炎癥疾病和免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要的作用，其與腫瘤有著密不可分的關(guān)系，并且在多種腫瘤中均有不同程度的表達(dá)。我們總結(jié)了幾種常見(jiàn)腫瘤中IL-18的表達(dá)情況，分析其臨床意義。

4.1 IL-18與胃癌

胃癌是世界范圍內(nèi)的一個(gè)主要健康問(wèn)題，有著較高的發(fā)病率，且每年的新發(fā)病例眾多[1]。胃癌與胃部慢性炎癥息息相關(guān)，而IL-18作為一種促炎細(xì)胞因子，在胃癌的發(fā)生發(fā)展中或有重要的作用，其水平的改變對(duì)胃癌的診斷值得去探討。通過(guò)對(duì)93例正常人和病理確診胃癌的患者的血清IL-18水平用ELISA法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示患者血清IL-18基線水平明顯高于正常人。更近一步的分析發(fā)現(xiàn)，在這些患者中，血清IL-18水平與患者的年齡、性別、病變部位以及疾病分期等沒(méi)有明顯的相關(guān)性，并且血清IL-18水平與化療療效無(wú)關(guān)[16]。并且已經(jīng)在胃癌細(xì)胞中證實(shí)，IL-18能促進(jìn)胃癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，其在人胃癌細(xì)胞株上清液中含量豐富[17]。胃癌的發(fā)展與幽門螺桿菌關(guān)系密切。慢性幽門螺旋桿菌感染會(huì)導(dǎo)致胃酸分泌減少，引起胃腸道PH等理化條件改變，致使腸胃微生物組成發(fā)生改變。微生物組的變化可能增加部分微生物對(duì)胃黏膜的侵襲性，最終導(dǎo)致惡行腫瘤的發(fā)生[18]。并且幽門螺桿菌能特異性激活NLRP3炎性小體，隨后誘導(dǎo)caspase-1蛋白水解，并將IL-18前體加工成為成熟的IL-18，使IL-18的表達(dá)上升[19]。以上結(jié)果提示IL-18水平的升高對(duì)胃早期病變、幽門螺桿菌感染引起的胃癌及其他胃癌的診斷有重要的臨床意義。

4.2 IL-18與肝癌

肝細(xì)胞癌是全世界最常見(jiàn)的癌癥之一，并且死亡率很高，其預(yù)后與腫瘤分期密切相關(guān)。但是目前缺乏特異的生物標(biāo)志物來(lái)預(yù)測(cè)化療后的反應(yīng)及預(yù)后，因此IL-18作為一種細(xì)胞因子，它能否作為新的生物標(biāo)志物應(yīng)用于肝癌的實(shí)驗(yàn)診斷而受到了廣泛的關(guān)注。已有研究表明，肝病患者血清中IL-18相較于正常人水平升高，并且肝癌患者組織標(biāo)本中腫瘤內(nèi)或者癌旁組織中IL-18呈現(xiàn)高表達(dá)趨勢(shì)[20]。甲胎蛋白常用于肝癌的診斷和篩查，但其敏感性很低，因此我們或許可以IL-18與甲胎蛋白聯(lián)合用于肝癌的診斷和篩查。盡管與甲胎蛋白的聯(lián)合篩查可能有利于肝癌的實(shí)驗(yàn)診斷，但是IL-18的水平增高程度與預(yù)后似乎并無(wú)關(guān)聯(lián)[21]。不過(guò)在HBV相關(guān)的肝細(xì)胞癌病例中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)抗病毒治療的患者血清IL-18水平顯著下降，或許IL-18下降在對(duì)HBV相關(guān)肝癌患者的抗病毒治療療效判斷上有一定的臨床意義[22]。

4.3 IL-18與乳腺癌

乳腺癌是世界上最常見(jiàn)的女性癌癥之一，并且發(fā)病率在近十年呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。乳腺癌預(yù)后與其早期診斷以及腫瘤分期有直接關(guān)系，因此早期且高效的篩查策略尤其重要[23]。目前激素受體ER、PR和C-erB2在臨床上被廣泛用于判斷預(yù)后和治療效果[24]。在對(duì)乳腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，乳腺癌患者血清IL-18和IL-18基因表達(dá)水平升高[25]。IL-18可能通過(guò)MAPK[26]或者與NO聯(lián)合產(chǎn)生的氧化應(yīng)激作用[27]等方式促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞遷移和侵襲。在乳腺癌患者中，IL-18基因表達(dá)水平高者較低者具有更低的無(wú)復(fù)發(fā)存活率，血清IL-18水平高和IL-18基因表達(dá)水平高均與預(yù)后呈負(fù)相關(guān)[28]。由上可見(jiàn)，血清IL-18水平可以結(jié)合激素受體、NO活性等，一起作為評(píng)價(jià)乳腺癌患者病情活動(dòng)性的指標(biāo)。

4.4 IL-18與口腔頜面部腫瘤

IL-18與口腔頜面頸部腫瘤的關(guān)系也非常密切。口腔上皮和口腔癌細(xì)胞也能表達(dá)IL-18，IL-18在口腔鱗癌細(xì)胞中表達(dá)減少，使NK細(xì)胞不能被激活，無(wú)法產(chǎn)生IFN-γ，使腫瘤細(xì)胞得以逃脫免疫破壞[29]。在口腔舍格倫綜合征相關(guān)的非霍奇金淋巴瘤中，IL-18能增加腫瘤細(xì)胞表面IL-22R1的表達(dá)，通過(guò)IL-22/IL-22R1軸影響腫瘤[30]。IL-18還能影響口腔癌中性粒細(xì)胞VEGF的分泌，并與新血管的生成有關(guān)，促進(jìn)早期良性腫瘤細(xì)胞獲得轉(zhuǎn)移表型[31]。IL-18在表達(dá)水平的改變對(duì)口腔頜面部腫瘤的發(fā)生發(fā)展的判斷具有借鑒作用，但是其在口腔頜面部腫瘤方面的研究還很缺乏，需要更進(jìn)一步的研究詳實(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

IL-18是一種具有多種生物學(xué)活性的細(xì)胞因子，在抗感染、抗炎、抗腫瘤和免疫反應(yīng)中均能發(fā)揮不同的作用。在與腫瘤作用方面，他能通過(guò)多重途徑發(fā)揮各種各樣的作用，例如激活T細(xì)胞、NK細(xì)胞等免疫細(xì)胞，產(chǎn)生IFN-γ，增強(qiáng)細(xì)胞毒作用等。正因?yàn)樗诟鞣N不同腫瘤中均表現(xiàn)活躍，所以檢測(cè)其水平的改變有助于我們更好、更準(zhǔn)確的進(jìn)行診斷，也對(duì)一些腫瘤的預(yù)后或者治療效果的判斷有借鑒意義。IL-18水平升高對(duì)胃癌尤其是幽門螺桿菌感染所致胃癌、肝癌及乳腺癌的實(shí)驗(yàn)診斷具有重要的臨床意義，在口腔鱗癌中則是IL-18水平降低對(duì)腫瘤的診斷有提示意義。但是除了乳腺癌，IL-18水平的增高程度與癌癥的預(yù)后并無(wú)顯著關(guān)系，IL-18水平的改變能作為乳腺癌活動(dòng)性的指標(biāo)。另外，IL-18水平的改變也能用于幫助判斷治療效果。綜上所述，通過(guò)對(duì)IL-18在不同腫瘤中的總結(jié)， IL-18在腫瘤的實(shí)驗(yàn)診斷上具有一定的參考價(jià)值。