Ⅲ型干擾素在HPV陽性宮頸癌中作用的研究進展

范雅丹,鄧青春 (海南醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院婦科，海南 海口 570216)

干擾素是Ⅱ類細胞因子家族的一部分，根據(jù)序列的同源性可將其分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。Ⅰ型干擾素家族包括IFN-α、IFN-β、IFN-ε、IFN-κ、IFN-ω、IFN-ζ，其特異性受體IFNAR1、IFNAR2分布在所有有核細胞中。Ⅰ型干擾素被認為是機體抵抗病原體感染的關(guān)鍵天然免疫防御，同時其還有抑制腫瘤細胞增殖和調(diào)節(jié)免疫的作用。Ⅱ型干擾素在機體中主要發(fā)揮促炎和免疫調(diào)節(jié)的作用，功能上與Ⅰ型和Ⅲ型干擾素有很大的差異[1]。Ⅲ型干擾素于2003年被發(fā)現(xiàn)，是一系列白介素(IL-28a、IL-28b、IL-29)的總稱，具有抗病毒、抑制腫瘤細胞增殖、調(diào)節(jié)免疫的作用，且可作為前線防御控制上皮黏膜的感染，同時可減少由炎癥反應(yīng)引起的細胞組織損傷。

女性生殖道短且直，易引起細菌、支原體、衣原體及病毒的感染，其中人乳頭瘤狀病毒(human papilloma virus,HPV)是引起疣狀損害和宮頸癌的主要原因。HPV是球形的DNA病毒，多感染女性生殖道，具有傳染性。到目前為止，已經(jīng)明確可以感染人類的HPV病毒有200多種，其中又分為高危型病毒和低危型病毒。低危型HPV(如HPV6型、HPV11型)主要引起生殖器、黏膜的疣狀損害以及輕度的宮頸上皮內(nèi)瘤變；而高危型HPV(如HPV16型、HPV18型)致癌風(fēng)險較為突出，是引起高級別宮頸上皮內(nèi)瘤變和宮頸癌的主要原因。干擾素可清除生殖道的致病微生物，其中Ⅰ型干擾素已應(yīng)用于臨床，但Ⅲ型干擾素還在研究階段。故本研究總結(jié)了Ⅲ型干擾素的作用機制及其在高危的HPV感染所致宮頸癌中的研究現(xiàn)狀，現(xiàn)報告如下。

1 Ⅲ型干擾素的分型及調(diào)控特點

Ⅲ型干擾素可分為4種亞型，分別是IFN-λ1(IL-29)、IFN-λ2(IL-28a)、IFN-λ3(IL-28b)和IFN-λ4。由于IFN-λ2與IFN-λ3于染色體位置上毗鄰，有97%相同的啟動子，兩者有著非常高的同源性，功能上也有著極高的相似性，故在構(gòu)建IFN-λ3缺失小鼠模型的同時會造成IFN-λ2多片段的缺失[2-3]。IFN-λ4與其他幾種亞型相比，在物種間有更高的同源性，雖然IFN-λ4在大部分哺乳動物中高表達，但在部分人群中呈假基因狀態(tài)，這是由于這部分人群體內(nèi)缺乏rs368234815-△G的等位基因。IFN-λ4具有較大的抗病毒潛能，其分泌量少，但能誘導(dǎo)大量干擾素刺激基因(interferon-stimulated genes,ISGs)的表達，誘導(dǎo)產(chǎn)生的ISGs能直接或間接影響病毒在體內(nèi)的擴散。IFN-λ3分泌平緩，持續(xù)時間長，相比之下，IFN-λ4多為旁分泌，且可更快地達峰[4]。除此之外，IFN-λ4能誘導(dǎo)泛素特異性蛋白酶18(ubiquitin-specific peptidase 18，USP18)和細胞因子信號傳導(dǎo)抑制因子1(suppressors of cytokine signaling 1,SOCS1)的表達來參與干擾素的負性調(diào)節(jié)。其中USP18可裂解干擾素刺激基因15(interferon-stimulated gene 15,ISG15)，或者競爭性與IFNAR2結(jié)合抑制IFNAR2與JAK1的相互作用，從而降低干擾素的抗病毒效能；而SOCS1則是通過阻斷STAT磷酸化來負性調(diào)節(jié)干擾素的作用效能[4]。然而USP18、SOCS1對Ⅰ型干擾素和Ⅲ型干擾素的調(diào)控有所不同：SOCS1敲除的小鼠表現(xiàn)為對Ⅲ型干擾素更敏感，USP18敲除的小鼠則表現(xiàn)為對Ⅰ型干擾素更敏感，說明SOCS1對Ⅲ型干擾素的負性作用更強，而USP18對Ⅰ型干擾素起更強的負調(diào)控作用[5]。Ⅲ型干擾素對多種病毒都有一定程度的抑制作用，如丙肝病毒、仙臺病毒、登革熱病毒以及冠狀病毒等，但都不足以將其完全清除[6-8]。Ⅲ型干擾素是丙肝病毒感染中預(yù)測肝清除能力受損的最強因子，但其在HPV感染和宮頸癌中的作用尚不明確。

2 Ⅲ型干擾素的信號通路及與Ⅰ型干擾素的差異

2.1 Ⅲ型干擾素的信號通路

Ⅲ型干擾素通過與細胞膜上特異性受體IFN-LR1(又稱IL-28Rα)、IL-10Rβ結(jié)合，激活JAK-STAT信號通路，以旁分泌的形式于上皮、黏膜處發(fā)揮抗病毒作用。Ⅲ型干擾素先與高親和力的IFN-LR1相結(jié)合，再募集低親和力的IL-10Rβ形成三元的復(fù)合物，從而激活TYK2、JAK1使STAT磷酸化，形成p-STAT1和p-STAT2的異源二聚體；異源二聚體與IRF9結(jié)合形成干擾素刺激基因因子3(interferon-stimulated gene factor 3，ISGF3)，ISGF3由細胞質(zhì)轉(zhuǎn)移至細胞核，與位于ISGs上游啟動子區(qū)域的干擾素激活反應(yīng)元件相結(jié)合，刺激ISGs大量表達，從而抑制病毒的復(fù)制(圖1)[9-11]。

圖1 Ⅲ型干擾素經(jīng)典通路[20]

ISGs有上百種，但能在體內(nèi)發(fā)揮抗病毒作用的ISGs較少，主要原因是：①對ISGs的解讀是從全基因組轉(zhuǎn)錄分析才開始，對其了解尚不全面；②已發(fā)布的對ISGs的篩選表明只有少量的ISGs在體外有抗病毒的表型，而進行體內(nèi)研究通常需要強有力的體外研究理論依據(jù)，故目前只有少量的ISGs得到了較充分的研究；③在激活的JAK-STAT信號通路中，由于ISGs功能冗余，故敲除其單個基因常不能得到一個明確的表型，因此限制了對單個ISG的抗病毒機制的研究[9，12]。經(jīng)典的ISGs包括抑制細胞內(nèi)病毒mRNA轉(zhuǎn)錄的雙鏈RNA激活蛋白酶(double-stranded RNA-activated protein kinase,PKR)、以病毒核衣殼為靶點的粘液病毒抗性蛋白A(myxovirus resistance protein A,MXA)以及2,5’-寡腺苷酸合成酶(2,5’-oligoadenylate synthetase,OAS)[13-14]。OAS由病毒的雙鏈RNA激活，合成2,5’-寡腺苷酸，合成的2,5’-寡腺苷酸激活RNase L降解病毒RNA[15]。RNase L參與各種病毒感染的防御反應(yīng)過程，在人體先天性免疫中起重要作用，也是在多數(shù)腫瘤中表達異常的一類蛋白分子。ISG15為ISGs中作用最強烈、誘導(dǎo)最快的因子之一。ISG15缺乏的小鼠會被多種病毒感染，被感染的小鼠呈現(xiàn)出比野生型小鼠更高的病死率。ISG15可抑制病毒DNA或RNA的復(fù)制，影響病毒的出芽和釋放，通過ISG化影響新合成的宿主蛋白和病毒蛋白的表達，也可間接影響由病毒感染宿主誘導(dǎo)的信號通路，從而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[16-17]。但有研究發(fā)現(xiàn)，先天缺乏ISG15的患者更易被分枝桿菌感染，而不是被病毒感染，這與ISG15誘導(dǎo)IFN-γ分泌相關(guān)[18]，說明ISG15在免疫應(yīng)答中發(fā)揮廣泛作用。干擾素誘導(dǎo)的四肽重復(fù)序列(interferon-induced protein with tetratricopeptide repeats,IFIT)基因家族包括ITFT1、ITFT2、ITFT3、ITFT5。IFIT通過識別缺乏2’-O甲基化及含有5’-三磷酸堿基的病毒RNA，進而抑制病毒RNA復(fù)制，也可競爭性結(jié)合真核翻譯起始因子3(eukaryotic translation initiation factor 3,eIF3)抑制病毒翻譯[19]。干擾素誘導(dǎo)的跨膜蛋白(interferon inducible transmembrane，IFITM)在病毒入侵早期表現(xiàn)出抑制作用。對A型流感患者體內(nèi)的ISGs進行檢測發(fā)現(xiàn)，IFITM3和MXA1是抑制流感病毒作用最強的蛋白，且IFITM3是導(dǎo)致患者病理性結(jié)果最少的ISGs效應(yīng)器之一[14]。ISGs及其產(chǎn)物在病毒入侵的各個階段發(fā)生作用，并能正向和負向調(diào)節(jié)干擾素的信號通路，或?qū)⑹钦{(diào)節(jié)干擾素信號通路的重要靶點。

2.2 Ⅲ型干擾素和Ⅰ型干擾素的功能差異及其原因

Ⅰ型干擾素和Ⅲ型干擾素均有抗病毒、抑制增生、調(diào)節(jié)免疫的功能，但與Ⅰ型干擾素相比，Ⅲ型干擾素誘導(dǎo)的炎癥更少，且在大部分組織中誘導(dǎo)的反應(yīng)更弱，但在消化道、上呼吸道、生殖道、母胎界面及皮膚等上皮黏膜處，Ⅲ型干擾素可快速分泌，從而抑制病毒復(fù)制，而Ⅰ型干擾素分泌較晚，強度較弱，并且由于其能調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)反而可能會加重病情[21-23]。

Ⅰ型干擾素和Ⅲ型干擾素都能激活JAK-STAT信號通路，但在功能上存在差異，兩者存在差異的主要原因有：①特異性受體上的差異。Ⅰ型干擾素特異性受體IFN-AR1和IFN-AR2分布在所有有核細胞中，Ⅲ型干擾素特異性受體IFN-LR1主要分布在上皮細胞、血漿樹突狀細胞、肝細胞和B細胞等細胞的細胞膜上，由于受體表達的局限，Ⅲ型干擾素的副作用相對Ⅰ型干擾素更少，這就使得Ⅲ型干擾素擁有更廣闊的研究價值和應(yīng)用前景[24-25]。②通路上的差異。在經(jīng)典通路中，Ⅲ型干擾素除了可以激活JAK1，還可以激活JAK2；STAT1、STAT2和STAT3均可參與Ⅰ型干擾素的信號傳導(dǎo)，而Ⅲ型干擾素的信號傳導(dǎo)只有STAT1和STAT2參與[26-27]。對于STAT3目前頗有爭議，有研究表明STAT3是通過抑制依賴STAT1的相關(guān)基因的激活來負性調(diào)控Ⅰ型干擾素的信號通路，也有研究顯示STAT3能促進Ⅰ型干擾素的抗病毒作用[28-29]。Ⅰ型干擾素形成STAT1同源二聚體促進IRF1的表達，進一步促進下游CXCL9、CXCL10和CXCL11的表達，進而使炎癥趨化因子和中性粒細胞募集，誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)[30]。而Ⅲ型干擾素不形成STAT1的同源二聚體，也沒有IRF1的表達，即使理論上IFN-LR1過表達會介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，但在類似IFN-LR1高表達的腸和肺等的組織中，Ⅲ型干擾素介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)也輕于IFN-β，這是其炎癥作用較少的原因之一[20，31-32]。③ISGs動力學(xué)上的差異。ISGs是經(jīng)典通路的下游表達因子，包括MX1、IFITM、OAS等。Ⅰ型干擾素和Ⅲ型干擾素誘導(dǎo)產(chǎn)生相同的ISGs，但在動力學(xué)上存在差異，Ⅰ型干擾素誘導(dǎo)產(chǎn)生的ISGs可更早地達峰和下降，而Ⅲ型干擾素誘導(dǎo)產(chǎn)生的ISGs則作用相對更持久。這種差異主要與ISG15、USP18等負性調(diào)節(jié)ISGs相關(guān)[33-34]。④啟動子的差異。在DNA損傷應(yīng)答研究中發(fā)現(xiàn)，Ⅲ型干擾素啟動子有NF-κB和IRF的結(jié)合位點，且NF-κB和IRF-3/7均可獨立接受信號，而Ⅰ型干擾素啟動子只有IRF的結(jié)合位點，故Ⅲ型干擾素的啟動子較Ⅰ型干擾素更加靈活[35-36]。⑤病毒載量上的差異。有研究表明，病毒載量會決定宿主是由Ⅲ型干擾素還是Ⅰ型干擾素主導(dǎo)抗病毒的免疫應(yīng)答[37]。低載量的流感病毒A感染時，主要由Ⅲ型干擾素產(chǎn)生免疫應(yīng)答，且多位于局部黏膜上皮組織；高載量的病毒感染時，病毒大量復(fù)制和擴散，Ⅰ型干擾素參與免疫應(yīng)答并促使中性粒細胞浸潤和組織損傷。雖然Ⅰ型干擾素和Ⅲ型干擾素在很多方面都非常相似，但以上這些原因造成了兩者在功能上的差異。

3 Ⅲ型干擾素在HPV陽性宮頸癌中的研究現(xiàn)狀

3.1 HPV和宮頸癌

2018年全球?qū)m頸癌發(fā)病人數(shù)為570 000例，病死人數(shù)為311 000例，宮頸癌是全球女性第四大常見癌癥，是女性生殖道最常見的惡性腫瘤，也是發(fā)展中國家女性癌癥死亡的主要原因[38]。根據(jù)2021年全球癌癥統(tǒng)計，宮頸癌是20～39歲女性癌癥死亡的第二大原因，盡管近幾十年來宮頸癌發(fā)病率總體下降，但在很大程度上受疾病年輕化的影響，遠期疾病和宮頸腺癌的發(fā)病率正在增加[39-40]。我國每年新增宮頸癌病例約14萬，死亡病例約3.7萬。宮頸癌好發(fā)于宮頸的鱗狀上皮和柱狀上皮交界處，多為鱗癌，其次是腺癌，腺癌常由于細胞學(xué)檢查無法發(fā)現(xiàn)而漏診。HPV感染與宮頸癌的發(fā)生密切相關(guān)，同時多個性伴侶、口服避孕藥、吸煙、免疫力低下等也是宮頸癌發(fā)病的危險因素。HPV種類多樣，能進展為宮頸癌的多為高危型HPV，如HPV16型、HPV18型、HPV31型、HPV35型、HPV39型等[41]。大部分HPV感染患者可在1年內(nèi)通過機體免疫清除病毒，不超過10%的患者會持續(xù)性感染，最終部分發(fā)展成為宮頸癌[42-43]。HPV致癌的原因可能與致癌基因的激活、抑癌基因的抑制、HPV基因與宿主基因的整合、表觀遺傳修飾等相關(guān)[44]。HPV的早期轉(zhuǎn)錄區(qū)含編碼病毒周期所必需的基因(E1～E7)，并在細胞轉(zhuǎn)化中起重要作用，其中E6、E7主要參與驅(qū)動細胞周期、免疫逃逸和病毒釋放。HPV感染主要分為潛伏階段和生產(chǎn)性階段[45]，潛伏階段病毒感染未分化的角質(zhì)形成細胞，因復(fù)制能力低，暫不向體內(nèi)釋放遺傳物質(zhì)，從而完成免疫逃逸[46]；生產(chǎn)性階段的E6、E7高表達，病毒DNA復(fù)制能力強，故在每個成熟的角質(zhì)細胞中均有大量的病毒基因組存在。

3.2 Ⅲ型干擾素的研究現(xiàn)狀

目前，在黑色素瘤、肺癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌、結(jié)腸癌、纖維肉瘤等腫瘤中發(fā)現(xiàn)，Ⅲ型干擾素通過抑制腫瘤細胞復(fù)制和有絲分裂誘導(dǎo)細胞凋亡、阻滯細胞周期、抑制血管增生，并作用于腫瘤微環(huán)境，直接或間接抑制腫瘤細胞的增殖和轉(zhuǎn)移[34,47-52]。但Ⅲ型干擾素誘導(dǎo)機體發(fā)揮免疫作用的同時，機體的免疫會對其直接作用產(chǎn)生一定的抵抗，這會在一定程度上削弱Ⅲ型干擾素的作用，且有研究發(fā)現(xiàn)在犬的乳腺癌模型中，髓源性抑制細胞分泌的Ⅲ型干擾素可通過調(diào)節(jié)STAT3通路來促進血管生成、上皮向間質(zhì)轉(zhuǎn)化、腫瘤向上皮侵入和遷徙[53]，故Ⅲ型干擾素在腫瘤中的作用尚存在爭議，不同的腫瘤、同一腫瘤的不同分期以及不同宿主的免疫特征都可能導(dǎo)致其表達和作用存在差異。在HPV感染及進展到宮頸癌的過程中，Ⅰ型干擾素和Ⅲ型干擾素發(fā)揮的作用不完全相同。在不同細胞和組織、同一細胞和組織的不同發(fā)展階段，兩者的表達及作用有各自的特點，而在動物實驗中則發(fā)現(xiàn)兩者在功能上可能存在協(xié)同作用。Ⅰ型干擾素在HPV感染時會激活適應(yīng)性免疫來控制感染，其作用十分重要但非常緩慢，且在上皮細胞和組織中會有損傷性的炎癥反應(yīng)。Ⅰ型干擾素在控制生殖道感染方面不能代償Ⅲ型干擾素，Ⅲ型干擾素在上皮中抑制病毒的復(fù)制，而在固有層中IFN-α能更有效地抑制病毒的復(fù)制。除此之外，有報道稱Ⅰ型干擾素在高危型HPV的感染中受到了抑制[54]。Ⅲ型干擾素在上皮的固有免疫過程中扮演了不可或缺的角色，不僅僅可以抗病毒，也可以作為前線防御機制。研究發(fā)現(xiàn)，低危型HPV感染的患者中，IFN-λ1的mRNA含量明顯高于高危型HPV感染的患者以及未感染HPV的患者，IFN-λ2、IFN-λ3的含量呈中等程度升高，IFN-LR1和ISG15則與IFN-λ1有相同的趨勢，而IL-10β表達水平相對恒定[54]。這足以證明在低危型HPV感染時IFN-λ1被激活且IFN-λ1的分泌隨著病理惡化而降低。在宮頸癌小鼠模型中，IFN-λ1和IFN-λ4缺乏，IFN-λ3能較為明顯地抑制腫瘤細胞增殖、增強NK細胞的細胞毒性及誘導(dǎo)細胞凋亡。而聯(lián)合IFN-α和IFN-λ3作用于腫瘤模型小鼠，相比于單獨使用任何一種干擾素，都呈現(xiàn)了更好的促凋亡及腫瘤抑制效果。其原因是在體外實驗中加入了IFN-α后，增加了ISGs的種類和數(shù)量，進一步增強了NK細胞的細胞毒性，且相比單獨使用IFN-α，兩者的聯(lián)合應(yīng)用減少了IFN-α的使用劑量，從而減少了IFN-α帶來的副作用，故使得小鼠的生存時間明顯延長[41]。Ⅰ型干擾素和Ⅲ型干擾素的聯(lián)合作用既能增強抗腫瘤的效果，也能在很大程度上減少Ⅰ型干擾素帶來的副作用，若運用到臨床上則有望改善患者的預(yù)后和生存質(zhì)量。

4 重組干擾素α-2β的臨床應(yīng)用

目前，臨床上主要將Ⅰ型干擾素(重組干擾素α-2β)用于HPV感染患者的治療及宮頸上皮內(nèi)瘤變患者行宮頸環(huán)形電切術(shù)的圍術(shù)期干預(yù)。在宮頸環(huán)形電切術(shù)圍術(shù)期使用重組干擾素α-2β可以提高轉(zhuǎn)陰率，增加CD4+/CD8+的外周血水平，降低術(shù)后復(fù)發(fā)率，并下調(diào)高危型HPV的E6、E7和mRNA表達[55]。在HPV感染的患者中單一采用重組干擾素α-2β在短期內(nèi)會獲得一定的療效，但部分患者容易復(fù)發(fā)，因此臨床常將重組干擾素α-2β與抗生素[56]、胸腺肽α1[57]、柴胡解毒湯[58]、保婦康栓[59]等藥物聯(lián)用，以控制HPV的病毒載量，且取得了不錯的療效，相比于單一用藥，聯(lián)合用藥的HPV患者轉(zhuǎn)陰率、免疫球蛋白水平均更高。此外，重組干擾素α-2β聯(lián)合乳酸桿菌也具有較好的效果，乳酸桿菌可以與重組干擾素α-2β相輔相成，使患者癥狀得以有效緩解，甚至可以逆轉(zhuǎn)Ⅰ級宮頸上皮內(nèi)瘤變。其主要原因是提升陰道內(nèi)乳酸桿菌的含量可增強陰道的自凈作用、調(diào)節(jié)微生態(tài)平衡，同時也有一定的抗感染作用。臨床多局部使用重組干擾素α-2β，但也難以避免局部灼熱、發(fā)熱、瘙癢以及腰腹酸痛等副作用的發(fā)生，故Ⅰ型干擾素的使用仍存在一定局限，研究Ⅲ型干擾素在HPV患者及宮頸癌患者中的治療作用具有重要意義。

5 總結(jié)與展望

宮頸癌的發(fā)病率和病死率在全球女性惡性腫瘤中都排名第四，HPV被公認為是宮頸癌發(fā)生的主要致病因子。HPV感染后產(chǎn)生了一系列免疫應(yīng)答，其中Ⅲ型干擾素在前線防御中發(fā)揮著不可或缺的作用。目前臨床應(yīng)用較為廣泛的是Ⅰ型干擾素，但由于其副作用較多而不能長期大劑量使用，故多為小劑量局部聯(lián)合應(yīng)用。Ⅲ型干擾素與Ⅰ型干擾素作用相似，但副作用更少，或?qū)⑹侵委煂m頸癌的一個新方案。但Ⅲ型干擾素的發(fā)現(xiàn)較其他類型的干擾素晚，其結(jié)構(gòu)、特點和機制都尚未完全清楚，且目前研究發(fā)現(xiàn)其在腫瘤中的功能較復(fù)雜，對其研究面臨著巨大的挑戰(zhàn)，因此還需進一步了解和探究，才能為日后廣泛應(yīng)用于臨床提供可能。