IL-35在腫瘤中的作用機制研究進展①

張俊鳳 田志康 薛慶節(jié) 司傳平 熊化保

(濟寧醫(yī)學院基礎醫(yī)學院，濟寧 272067)

腫瘤微環(huán)境比較復雜，其生長需要多種機制參與。與化療和放療等治療方法相比，免疫療法干預腫瘤的成功率會更高[1]。這種治療的基礎在于免疫系統(tǒng)將這些癌細胞識別為異常的非己成分，從而增強對癌細胞的免疫反應[2]。最初發(fā)現(xiàn)在小鼠中IL-35主要是由非刺激的Tregs表達[3]。近年來發(fā)現(xiàn)IL-35也可以由多種不同的細胞表達，其中包括調(diào)節(jié)性B細胞(regulatory B cells，Bregs)[4]、樹突狀細胞(dendritic cells，DCs)[5]、平滑肌細胞和單核細胞等[6]。研究發(fā)現(xiàn)IL-35在促進Breg細胞轉(zhuǎn)化為IL-35+Breg細胞中起至關重要的作用，這些IL-35+Breg細胞通過IL-35受體(IL-12Rβ2和IL-27Rα)激活信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducers and activators of transcription，STAT)STAT1和STAT3信號通路從而有效地抑制實驗性自身免疫性葡萄膜炎等自身免疫性疾病[7]。

1 IL-35的組成及來源

Collison等[8]于2007年首次發(fā)現(xiàn)p35和EBI3兩個亞基形成的IL-35具有重要的免疫抑制功能。這一細胞因子是IL-12細胞因子家族最新的成員。IL-12家族共有四個成員：IL-12、IL-23、IL-27和IL-35。所有的上述細胞因子都是由兩個不同的亞基構成。其中IL-12包含p35和p40兩個亞基，IL-23是由p19和p40兩個亞基組成，EBI3和p28聚合成為IL-27，而IL-35是由p35和EBI3兩個亞基組成[9]。研究表明，IL-12細胞因子家族除了IL-35，其他三個細胞因子(IL-12、IL-23和IL-27)主要是由抗原提呈細胞(antigen presenting cell，APCs)表達分泌，包括巨噬細胞、DC細胞和單核細胞等[10]。最初研究發(fā)現(xiàn)，只有Foxp3+Treg細胞能夠產(chǎn)生IL-35，而效應T 細胞(effector T cell，Teff)不分泌[11]。后來人們發(fā)現(xiàn)鼻病毒激活的DCs能夠分泌IL-35并將其釋放到人的外周血中[5]。2014年，研究人員進一步發(fā)現(xiàn)B細胞也能分泌IL-35，這些B細胞在自身免疫性疾病和細菌感染中都具有顯著的免疫抑制功能[7]。這些結果表明，不同的外界刺激和免疫微環(huán)境都可能影響IL-35的產(chǎn)生。

2 IL-35受體組成及信號通路

我們知道，IL-12家族的所有成員都是由兩個不同的亞基構成。而他們的受體也包含多個亞基：IL-12Rβ1、IL-12Rβ2、gp130、IL-23R和WSX-1(又稱IL-27R)。其中IL-12的受體是由IL-12Rβ1和IL-12Rβ2形成的二聚體；IL-23的受體為IL-12Rβ1和IL-23R形成的二聚體；IL-27的受體為WSX-1和gp130形成的二聚體[12]。然而，IL-35的受體不止一種，分別為gp130和gp130、IL-12Rβ2和IL-12Rβ2、IL-12Rβ2和gp130、IL-12Rβ2和WSX-1組成的四種不同的二聚體受體[13]。IL-35與其受體結合后，其信號傳導途徑通過STAT1、STAT3、STAT4、JAK1和JAK2形成的獨特異二聚體轉(zhuǎn)導，從而導致靶基因表達。這些靶基因反過來促進IL-35的表達[13]。IL-35的信號轉(zhuǎn)導在T細胞中涉及到三種受體二聚體，包括gp130-gp130、IL-12Rβ2-IL-12Rβ2和IL-12Rβ2-gp130。這一信號轉(zhuǎn)導過程主要通過活化STAT1和STAT4兩個分子來完成[14,15]。IL-35信號轉(zhuǎn)導在分泌IL-35的Breg細胞中其受體亞基主要包含兩個：IL-12Rβ2和WSX-1。它們能夠活化STAT1和STAT3信號分子[7,16]。這些結果表明，在不同類型的細胞中IL-35能夠與不同的受體亞基結合。

3 IL-35主要的生物學功能

在過去的十幾年中，學者們一直沒有停下對IL-35研究的腳步。人們發(fā)現(xiàn)IL-35在多種疾病中主要表現(xiàn)出三種重要的生物學功能：①抑制Teff細胞和Th17細胞的增殖。研究發(fā)現(xiàn)外源性IL-35可以抑制小鼠中Th1和Th17型細胞增殖并能夠促進CD4+T細胞中CD39抗原的表達[17,18]。②IL-35能誘導天然T細胞轉(zhuǎn)化為Treg。IL-35質(zhì)?？捎行е委熡蓧m螨變應原特異性記憶/效應Th2細胞誘導的過敏性氣道炎癥，該治療主要通過調(diào)節(jié)炎癥因子(包括IL-4、IL-5和IL-13)和趨化因子(包括CCL2、CXCL1和CXCL5)的表達來實現(xiàn)[19]。③增強Tregs細胞的免疫抑制功能。研究顯示IL-35可以增強Tregs細胞免疫抑制功能并抑制Th17細胞分化，從而抑制Ⅰ型糖尿病患者對β細胞的免疫攻擊[20,21]。在這些研究中，IL-35在炎癥性疾病及自身免疫性疾病中都發(fā)揮重要的免疫抑制功能。然而，近年來人們發(fā)現(xiàn)IL-35在腫瘤中的免疫調(diào)節(jié)作用也很重要。接下來，我們將詳細介紹IL-35在癌癥中的免疫調(diào)節(jié)功能。

4 IL-35與腫瘤

炎癥是腫瘤多種特征中最顯著的一種，近來發(fā)現(xiàn)IL-35可能影響腫瘤微環(huán)境中的炎癥反應[22]。我們在PubMed上搜索了2018年及之前發(fā)表的關于“IL-35和腫瘤”的論文。我們發(fā)現(xiàn)IL-35能夠抑制腫瘤微環(huán)境中機體抗腫瘤免疫反應，同時降低免疫功能正常的荷瘤宿主的存活率[23]。

4.1IL-35與結直腸癌 EBI3亞基是IL-12細胞因子家族的一個亞基，它既可以與p28亞基形成IL-27，也可以與p35亞基構成IL-35。但是IL-27能夠促進Teff反應，而IL-35卻抑制Teff細胞功能[8,24]。最近研究顯示阻斷EBI3可以抑制結直腸癌(colorectal cancer，CRC)的生長，這一過程主要是通過誘導顆粒酶B、IFN-γ的產(chǎn)生和p-STAT3的表達來增強細胞毒T淋巴細胞(cytotoxic lymphocyte，CTL)的免疫反應[25]。另外一項研究發(fā)現(xiàn)，IL-35在CRC患者組織和外周血中表達顯著上升，升高的IL-35水平與CRC的嚴重程度和臨床分期高度相關，也就是說IL-35水平越高，其疾病發(fā)病程度和臨床分期越嚴重[26]。相似的研究證明，CRC患者血清和腫瘤微環(huán)境中高表達的IL-35與腫瘤轉(zhuǎn)移有著密不可分的關系。同時，這些高水平的IL-35通過誘導STAT1和STAT3的表達進一步促進IL-35的產(chǎn)生從而抑制CD4+CD25-Teff的增殖[27]。在CRC的病程進展中，產(chǎn)生IL-35的B細胞也明顯增加，這與CD3+T細胞數(shù)量呈負相關，與CD4+CD25+/highCD127low/-Treg細胞的比例呈正相關。這一結果說明，產(chǎn)生IL-35的B細胞在CRC的發(fā)展過程中具有顯著的免疫抑制功能[28]。上述幾項研究表明，IL-35在CRC疾病進展過程中可能具有非常重要的免疫抑制作用。然而，Zhang等[29]的研究成果恰巧相反，他們發(fā)現(xiàn)與健康人結腸組織相比，CRC患者腫瘤組織中IL-35的含量顯著降低，這一結果進一步導致結直腸癌腫瘤的轉(zhuǎn)移和患者低存活率。綜上所述，IL-35的免疫調(diào)節(jié)作用在CRC中至關重要。

4.2IL-35與胰腺導管腺癌 胰腺導管腺癌(panc-reatic ductal adenocarcinoma,PDAC)是常見的人類癌癥之一[30]。實驗結果顯示，IL-35能夠通過抑制PDAC細胞的凋亡促進其生長。同時，IL-35還可以通過增加cdk2、cdk4、細胞周期蛋白B(cyclin B)和cyclin D 的表達來誘導PDAC腫瘤細胞系的增殖[31]。研究人員還發(fā)現(xiàn)PDAC患者血清中IL-35的含量明顯高于正常對照組，但是該研究并未對其具體機制進行闡述[32]。Huang等[33]研究發(fā)現(xiàn)，IL-35在PDAC患者的腫瘤組織中表達水平較高，而且這些高表達的IL-35能夠嚴重影響PDAC患者的預后效果。更重要的是，這些升高的IL-35可以通過gp130-STAT1信號通路介導細胞間黏附分子(ICAM1)的過度表達，從而進一步促進PDAC的轉(zhuǎn)移[33]。上述各項研究結果表明，IL-35在PDAC患者體內(nèi)高表達可能是該疾病加重的重要原因之一。

4.3IL-35與急性髓性白血病 急性髓性白血病(acute myeloid leukemia，AML)主要是由血液或骨髓中的骨髓或骨髓前體細胞異常發(fā)育引起的。Tregs細胞功能增強是AML產(chǎn)生的主要原因之一[34]。作為一種新型的免疫抑制細胞因子，IL-35在急性髓性白血病中的作用直到近幾年才開始被研究[35,36]。2012年，Wu等[37]首次發(fā)現(xiàn)IL-35的表達在AML患者血漿中明顯增加。緊接著，又有研究團隊發(fā)現(xiàn)IL-35在AML患者的骨髓中也有顯著升高[38]。當用IL-2白喉融合蛋白治療AML后，人們發(fā)現(xiàn)IL-35的水平明顯降低[39]。然而上述研究僅僅檢測了AML患者體內(nèi)IL-35的表達，并沒有真正探討IL-35在該疾病中的作用機制。直到2015年，研究者發(fā)現(xiàn)，IL-35通過增強Tregs的免疫抑制功能和抑制Teff的作用來促進AML腫瘤細胞的免疫逃逸。同時IL-35還可以直接促進該腫瘤細胞的增殖，并減少其凋亡[40]。上述結果表明，IL-35不僅可以加快AML的進展，而且在該疾病的發(fā)展進程中具有重要的免疫抑制功能。

4.4IL-35和肝細胞癌 肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)在中國發(fā)病率非常高[41]。研究發(fā)現(xiàn)，IL-35作為免疫抑制因子在HCC患者中能夠持續(xù)性表達。此外，他們檢測還發(fā)現(xiàn)，在臨床分期不同的患者體內(nèi)，IL-35表達高的患者癌癥復發(fā)的風險顯著增加[42]。然而相反的結果提示，HCC患者腫瘤組織中IL-35的表達明顯降低。用表達IL-35的病毒感染人肝癌細胞系HepG2，IL-35可通過調(diào)節(jié)與周期(上調(diào)Fas、下調(diào)cyclinD1)和凋亡相關的基因(下調(diào)survivin和Bcl-2等)來誘導HepG2細胞周期停滯并增強其凋亡敏感性[43]。最近研究發(fā)現(xiàn)，將IL-35在HepG2中過表達后，IL-35能夠抑制該細胞系的遷移和侵襲能力，其機制主要是抑制基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP2)和MMP9的表達[44]。研究人員發(fā)現(xiàn)IL-17單克隆抗體(Secukinumab)和IL-35蛋白聯(lián)合治療可以通過阻斷Notch信號通路來減少肝癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[45]。

4.5IL-35和乳腺癌 乳腺癌(breast cancer，BC)一旦轉(zhuǎn)移，5年存活率將大大降低，所以對其進行早期診斷是十分必要的[46]。研究發(fā)現(xiàn)，IL-12家族中的所有亞基包括EBI3、p35和p40在BC患者組織中均高表達。與正常對照組相比，IL-35和IL-27的表達水平也明顯升高。同時，人們還發(fā)現(xiàn)BC患者血清中IL-23∶IL-35的比值越低，該疾病的預后情況越差，而且腫瘤轉(zhuǎn)移幾率也會升高[47]。幾乎同時，另一研究團隊發(fā)現(xiàn)BC患者腫瘤組織中浸潤的淋巴細胞分泌的IL-35能夠?qū)е略摷膊〉牟涣碱A后。更重要的是，IL-35+Tregs細胞可以誘導BC環(huán)境中Bregs的產(chǎn)生，而這些Bregs分泌的IL-35又可以反過來調(diào)節(jié)Tregs或CD8+Tregs，從而對BC腫瘤具有顯著的免疫抑制作用[48]。綜上研究結果表明，BC組織中IL-35的增加可以抑制機體的抗腫瘤免疫反應，從而導致它的進一步發(fā)展，這提示IL-35在BC腫瘤微環(huán)境中可能具有重要的免疫抑制功能。

圖1 IL-35在腫瘤中主要的免疫調(diào)節(jié)作用Fig.1 Main immunomodulatory effect of IL-35 in tumors

4.6IL-35與其他腫瘤 除了上述提到的腫瘤外，人們還研究了IL-35在其他多種腫瘤中的表達及生物學作用。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)oxp3+Tregs、Bregs和 CD8+Tregs是腫瘤微環(huán)境中IL-35的主要來源，這些IL-35可以有效地抑制腫瘤中免疫細胞的增殖及分化，包括Th1、Th2和Th17等細胞(B16黑色素瘤和MC38結直腸癌異種移植小鼠模型)[49]。研究還發(fā)現(xiàn)，IL-27/IL-35的亞基EBI3在肺癌中表達升高會嚴重導致該疾病的發(fā)生、發(fā)展和不良預后[50]。在胃癌中人們也發(fā)現(xiàn)IL-35的表達明顯升高，而且IL-35通過促進Ki-67的表達來促進胃癌細胞的增殖。同時，IL-35還可以通過促進Bcl-2蛋白的表達來抑制胃癌細胞的凋亡[51]。相似的研究發(fā)現(xiàn)，在晚期胃癌患者體內(nèi)產(chǎn)生IL-35的Bregs數(shù)量顯著增加，這些Bregs細胞在胃癌晚期發(fā)揮重要的免疫抑制功能[52]。還有研究發(fā)現(xiàn)，與正常對照組相比，前列腺癌患者的血清中IL-35的濃度明顯增加。通過生物學分析發(fā)現(xiàn)，IL-35是前列腺癌進展和轉(zhuǎn)移的獨立預測因子。這說明IL-35可以用作前列腺癌患者診斷和預后的潛在生物學標記物[53]。而Olsen等[54]發(fā)現(xiàn)體內(nèi)阻斷IL-35可以抑制人前列腺腫瘤的抗原特異性Tregs細胞的增殖和分化。在非小細胞肺癌患者體內(nèi)，循環(huán)的IL-35水平明顯升高，而且相關性分析表明IL-35的表達水平與非小細胞肺癌的腫瘤分期呈正相關。這說明IL-35將來有可能作為非小細胞肺癌的預測因子被人們廣泛熟知[55]。

5 小結與展望

近年來，越來越多的研究表明IL-35對多種腫瘤都具有重要的免疫調(diào)節(jié)作用。IL-35不僅可以通過促進血管生成來促進腫瘤的生長和發(fā)展，還可以通過抑制Teff細胞的免疫功能、抑制MDSC的募集及促進Tregs細胞的增殖等多種機制來促進腫瘤的生長(圖1)。越來越多的研究提示我們，對IL-35表達和調(diào)控機制的深入研究將有助于腫瘤的免疫治療。