IFN-γ在口腔鱗狀細(xì)胞癌組織中的表達(dá)及功能研究進(jìn)展*

丁天皓，廖成成 綜述，李 萍△，李小蘭 審校

(1.遵義醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院，貴州遵義 563000；2.貴州省高等學(xué)?？谇患膊⊙芯刻厣攸c實驗室，貴州遵義 563000)

干擾素-γ(IFN-γ)是一種細(xì)胞因子，通常在細(xì)胞介導(dǎo)的適應(yīng)性免疫反應(yīng)過程的細(xì)胞抑制/細(xì)胞毒性和抗腫瘤機制中具有生物活性[1]。在抗腫瘤機制中，IFN-γ可用于不同類型癌癥的免疫輔助治療，通過抑制腫瘤組織中的血管生成[2]，誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞凋亡[3]，刺激M1促炎性巨噬細(xì)胞的活性等阻止腫瘤進(jìn)展。然而，IFN-γ是一把“雙刃劍”，除了抗腫瘤特性外，在某些特定條件下可能會促進(jìn)腫瘤的生長和浸潤。腫瘤細(xì)胞可利用IFN-γ抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)，同時部分免疫細(xì)胞也會被IFN-γ調(diào)節(jié)發(fā)揮相反的功能。進(jìn)一步研究顯示，腫瘤微環(huán)境(TME)中IFN-γ的功能與其濃度相關(guān)，低濃度IFN-γ治療的腫瘤細(xì)胞具有轉(zhuǎn)移特性，而高濃度IFN-γ治療可導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞消退[4]。促腫瘤作用可能與IFN-γ信號傳導(dǎo)不敏感、主要組織相容性復(fù)合物(MHC)的下調(diào)和檢查點抑制劑(如程序性細(xì)胞死亡配體1)有關(guān)[5]。

口腔鱗狀細(xì)胞癌(OSCC)是最常見的頭頸部癌癥類型，具有惡性程度及復(fù)發(fā)率高的特點，其遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移率達(dá)到了3.5%～13.7%。盡管OSCC的治療策略和外科技術(shù)仍在發(fā)展，但OSCC的致死率沒有改善，OSCC的5年存活率仍然低于50%[6]。研究發(fā)現(xiàn)，OSCC的發(fā)生、發(fā)展與IFN-γ之間存在著復(fù)雜的調(diào)控關(guān)系。本綜述著重介紹IFN-γ在OSCC中的表達(dá)及功能研究進(jìn)展，以期為OSCC的臨床防治提供新思路。

1 IFN-γ的免疫調(diào)節(jié)功能

自從臨床報道IFN-γ抑制病毒復(fù)制以來，IFN-γ已經(jīng)成為許多免疫過程中的重要調(diào)節(jié)因子[7]。IFN-γ主要由自然殺傷(NK)細(xì)胞、CD4+T輔助1(Th1)細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞大量產(chǎn)生，進(jìn)而提高巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞等抗原提呈細(xì)胞(APC)的抗原識別能力。從生物學(xué)角度看，IFN-γ是一種具有抗病毒、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)作用的多效性細(xì)胞因子，在協(xié)調(diào)先天免疫反應(yīng)和獲得性免疫反應(yīng)中起重要作用[1]。在炎癥環(huán)境中，IFN-γ可以刺激APC分泌更多的白細(xì)胞介素(IL)-12，從而觸發(fā)IFN-γ生產(chǎn)周期的重新激活，這是IFN-γ合成的正反饋回路[8]。IFN-γ還能通過誘導(dǎo)其他細(xì)胞因子和炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生來維持炎癥與Th1反應(yīng)，并抑制調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、Th2和Th17細(xì)胞的分化。盡管在正常組織炎癥反應(yīng)中IFN-γ信號表現(xiàn)活躍，但其持續(xù)時間一般較短暫，這種機制有助于維持體內(nèi)平衡的功能恢復(fù)。值得一提的是，IFN-γ還可以防止免疫系統(tǒng)的過度激活和組織損傷，誘導(dǎo)基因特異性的抗炎因子(如IL-10或糖皮質(zhì)激素)和IL-4、IL-13，從而促進(jìn)炎癥消退、組織愈合和回歸穩(wěn)態(tài)[9]。在機體進(jìn)行防御反應(yīng)、抗原呈遞處理及細(xì)胞凋亡過程中，IFN-γ能夠通過JAK/STAT途徑激活免疫相關(guān)細(xì)胞。同時，PI3K/AKT也是IFN-γ刺激的重要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑[10]。目前為止，IFN-γ維持機體平衡的功能由復(fù)雜的機制調(diào)控，尚未完全解析，有待進(jìn)一步揭示。

2 IFN-γ在OSCC組織不同類型細(xì)胞中的表達(dá)

2.1 IFN-γ在OSCC組織免疫相關(guān)細(xì)胞中的表達(dá)

IFN-γ在OSCC組織內(nèi)免疫細(xì)胞中表達(dá)發(fā)生了改變。NK細(xì)胞是OSCC實體瘤中的關(guān)鍵免疫淋巴細(xì)胞[11]。IFN-γ是NK細(xì)胞中極其重要的活性細(xì)胞因子，參與NK細(xì)胞分化、增殖、存活和活化[12]。在OSCC患者外周血中，IFN-γ表達(dá)明顯降低，同時伴有NK細(xì)胞的殺傷活性降低。半不變NKT細(xì)胞(INKT)是Ⅰ型NKT細(xì)胞，其最顯著的特性是能夠在αβ T細(xì)胞受體(TCR)參與時產(chǎn)生大量的IFN-γ。在OSCC患者中，CD8+INKT細(xì)胞亞群主要表達(dá)IFN-γ[13]。執(zhí)行固有免疫功能的γδT細(xì)胞主要分布于皮膚和黏膜組織上，可直接識別某些完整的多肽抗原[14]，分泌細(xì)胞外小泡(γδTDEs)。在OSCC中，γδTDEs可增加IFN-γ的表達(dá)，從而加強對腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAM)與IFN-γ同樣關(guān)系密切，其可分化為針對微生物和惡性腫瘤的免疫刺激性M1亞群，以及分泌免疫抑制細(xì)胞因子以修復(fù)惡性腫瘤損傷組織的免疫調(diào)節(jié)性M2亞群。在OSCC組織中，M1亞群可以促進(jìn)IFN-γ表達(dá)，而IFN-γ也可以誘導(dǎo)M1亞群的產(chǎn)生[15]。

在TME中存在著通過分泌IFN-γ發(fā)揮抑制作用的免疫細(xì)胞，也有部分特殊免疫細(xì)胞充當(dāng)著“保護(hù)傘”的角色，其在降低IFN-γ、保護(hù)OSCC中有著重要作用，SPELA等[16]發(fā)現(xiàn)，抗CD16抗體和單核細(xì)胞可以通過降低NK細(xì)胞的細(xì)胞毒作用、增加IFN-γ的釋放而誘導(dǎo)原代NK細(xì)胞發(fā)生功能性分裂無能。髓系來源的抑制細(xì)胞(MDSCs)在多種腫瘤類型中被鑒定為免疫抑制細(xì)胞[17]，可分為多形核細(xì)胞(PMN-MDSCs)和單核細(xì)胞MDSCs(MMDSCs)兩大類。LI-MEI等[18]發(fā)現(xiàn)，OSCC中PMN-MDSCs以劑量依賴的方式抑制IFN-γ的產(chǎn)生，其可能是通過促進(jìn)活性氧產(chǎn)生，抑制T細(xì)胞反應(yīng)，從而降低IFN-γ表達(dá)。OSCC患者PMN-MDSCs水平明顯高于健康對照組。

除此之外，微生物與免疫細(xì)胞相互作用在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中一直備受關(guān)注。作為能夠引起機體炎癥反應(yīng)的因素，微生物與IFN-γ始終聯(lián)系緊密。ZHEN等[19]研究發(fā)現(xiàn)，口腔菌群的失調(diào)導(dǎo)致多種口腔疾病，其中就包括OSCC。梭核桿菌和銅綠假單胞菌、小桿菌屬、月形單胞菌屬、鏈球菌和密螺旋體、牙齦卟啉單胞菌、芽孢桿菌、腸球菌、副單胞菌、消化鏈球菌和松弛桿菌，這些菌群數(shù)量在有上皮前體病變的患者和OSCC患者之間均有顯著差異[20]。通過分析，其差異的原因可能是細(xì)菌脂多糖產(chǎn)生活性氧、氮和代謝物激活免疫相關(guān)細(xì)胞，增加IFN-γ等細(xì)胞因子表達(dá)，促進(jìn)局部炎癥反應(yīng)，從而誘導(dǎo)OSCC的發(fā)生。

2.2 IFN-γ在OSCC組織中的表達(dá)

對于機體而言，基因及蛋白的表達(dá)在腫瘤發(fā)展中至關(guān)重要。為了躲避IFN-γ的作用，腫瘤細(xì)胞中也會特殊表達(dá)相關(guān)基因及蛋白，從而降低IFN-γ的表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)直腸腫瘤差別表達(dá)基因(CRNDE)在多種癌癥中高度過度表達(dá)[21]。目前，在OSCC的CD8+T淋巴細(xì)胞中，已有大量的CRNDE lncRNA被報道。隨著腫瘤細(xì)胞進(jìn)展，CRNDE表達(dá)明顯升高，IFN-γ的表達(dá)明顯下降，同時伴有miR-545-5p水平降低。XINGUANG等[22]研究發(fā)現(xiàn)，OSCC組織中會過表達(dá)14-3-3ζ凋亡抑制蛋白，而14-3-3ζ明顯抑制了IFN-γ的表達(dá)，基因敲除14-3-3ζ會導(dǎo)致炎性細(xì)胞因子表達(dá)上調(diào)。KOSUKE等[23]發(fā)現(xiàn)，在OSCC組織中IFN-γ的表達(dá)隨著淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的嚴(yán)重程度而增加，但具體機制仍有待進(jìn)一步研究。

在腫瘤組織中，DNA甲基化模式的改變，特別是基因啟動子區(qū)域的改變，可以對基因表達(dá)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。異常的啟動子區(qū)域甲基化會導(dǎo)致許多細(xì)胞因子基因的表達(dá)缺失[24]，例如乳腺癌和宮頸癌中經(jīng)常發(fā)生基因特異性的高甲基化。在惡性腫瘤組織中常發(fā)現(xiàn)IFN-γ甲基化表達(dá)水平明顯高于良性和正常組織。研究發(fā)現(xiàn)[25]，甲基化的口腔腫瘤組織中IFN-γ mRNA的表達(dá)明顯低于未發(fā)生甲基化的口腔腫瘤。其啟動子異常甲基化可能參與了口腔癌的發(fā)生過程，高甲基化誘導(dǎo)的IFN-γ在口腔癌前病變和惡性病變中的轉(zhuǎn)錄沉默誘導(dǎo)了不同于正?？谇火つさ谋磉_(dá)模式，提示這些變化在從癌前狀態(tài)向惡性進(jìn)展過程中起著重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)[26]，從癌前病變?nèi)缈谇话装?OLK)、扁平苔蘚(OLP)到OSCC的進(jìn)展中，IFN-γ的表達(dá)隨OLK的發(fā)展而逐漸降低，在OSCC中表達(dá)最低。

3 IFN-γ在OSCC發(fā)生和發(fā)展中的作用

在OSCC相關(guān)細(xì)胞及本身調(diào)控上，總體都是對IFN-γ進(jìn)行抑制表達(dá)的調(diào)節(jié)，可能由于IFN-γ在腫瘤發(fā)生和發(fā)展階段始終存在著負(fù)性調(diào)控，對OSCC的生存具有一定程度的威脅，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞對其進(jìn)行調(diào)節(jié)。但最近研究發(fā)現(xiàn)，IFN-γ在OSCC進(jìn)展中存在抑制腫瘤生長的同時也促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散的作用。

3.1 IFN-γ對OSCC組織的抑制作用

3.1.1促進(jìn)凋亡

IFN-γ可以降低OSCC細(xì)胞株中關(guān)鍵蛋白的表達(dá)，從而發(fā)揮促進(jìn)細(xì)胞凋亡作用。有試驗表明，在鱗狀細(xì)胞癌(SCC)細(xì)胞株中，經(jīng)IFN-γ處理后熱休克蛋白27(Hsp27)水平明顯降低。與親本細(xì)胞比較，高表達(dá)Hsp27的重組克隆組SCC對IFN-γ誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡具有更強的抵抗力。相反，低表達(dá)Hsp27的SCC細(xì)胞對IFN-γ的作用非常敏感，表現(xiàn)出典型的凋亡表型[27]。YAO等[28]發(fā)現(xiàn)，在OSCC組織中IFN-γ與甘露糖磷酸異構(gòu)酶(MPI)呈負(fù)相關(guān)，低MPI表達(dá)使甘露糖能夠通過6-磷酸甘露糖在細(xì)胞內(nèi)蓄積，抑制葡萄糖代謝，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。

3.1.2抑制腫瘤生長

IFN-γ能夠調(diào)控基因的表達(dá)，拮抗OSCC對于免疫細(xì)胞中部分關(guān)鍵基因的抑制，從而發(fā)揮抑制腫瘤細(xì)胞生長作用。作為呈遞抗原的重要組成部分，樹突狀細(xì)胞在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用。在OSCC發(fā)展中，MHC-Ⅰ分子表達(dá)往往處于較低水平，而MHC-Ⅰ分子的低表達(dá)往往是由APM基因抑制介導(dǎo)的[29]。IFN-γ的表達(dá)可以解除APM基因的表達(dá)抑制，恢復(fù)抗原識別細(xì)胞對于OSCC的呈遞，這可能因為IFN-γ可以恢復(fù)抗原處理相關(guān)轉(zhuǎn)運蛋白-1(TAP-1)和輔助抗原肽負(fù)載的伴侶基因Tapasin表達(dá)。不僅如此，在IFN-γ的刺激下，機體會高表達(dá)干擾素調(diào)節(jié)因子-1(IRF-1)，共同激活MHC-Ⅰ類相關(guān)分子的合成，從而增加IFN-γ暴露的細(xì)胞對細(xì)胞毒性T細(xì)胞攻擊的敏感性[30]。在TME中，IFN-γ還能影響調(diào)節(jié)藥物作用，從而發(fā)揮抑制腫瘤作用。雷公藤甲素(TPL)是從雷公藤中分離得到的一種生物活性物質(zhì)，具有抗炎和抗腫瘤活性，CHIN-SHAN等[4]發(fā)現(xiàn)，在IFN-γ調(diào)節(jié)的微環(huán)境中，TPL能夠抑制OSCC組織PD-L1的表達(dá)，從而抑制腫瘤生長。

3.1.3抑制血管形成

IFN-γ介導(dǎo)的血管抑制是抗腫瘤免疫的重要機制。THOMAS等[31]研究發(fā)現(xiàn)，IFN-γ可以減少腫瘤組織內(nèi)皮細(xì)胞的數(shù)量，改變血管內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)，誘導(dǎo)血管破壞，引發(fā)缺血，從而促進(jìn)腫瘤組織的壞死。同樣，通過與間質(zhì)成纖維細(xì)胞相互作用，IFN-γ下調(diào)血管內(nèi)皮生長因子A(VEGFA)的表達(dá)，而VEGFA是腫瘤新生血管的關(guān)鍵生長因子。CHEN等[32]建立了在VEGFA啟動子(V-γR)控制下表達(dá)IFN-γ受體(γR)的轉(zhuǎn)基因小鼠，在這些小鼠中表達(dá)VEGF的細(xì)胞IFN-γ反應(yīng)性會導(dǎo)致移植的肺癌細(xì)胞生長受到明顯抑制。進(jìn)一步研究表明，血管周圍細(xì)胞是表達(dá)VEGF的細(xì)胞和潛在的IFN-γ靶細(xì)胞，V-γR小鼠的腫瘤血管灌流明顯降低，周細(xì)胞與血管的聯(lián)系被大量破壞。

3.2 IFN-γ對OSCC組織的促進(jìn)作用

3.2.1促進(jìn)增殖與生存

IFN-γ同樣會被OSCC調(diào)控，在腫瘤發(fā)生與發(fā)展中起到截然相反的作用。首先，OSCC可能會通過直接調(diào)控IFN-γ表達(dá)，降低NK細(xì)胞在免疫監(jiān)視中的作用[33]，導(dǎo)致OSCC躲避了NK細(xì)胞的殺傷作用；與此同時，腫瘤細(xì)胞還能充分利用IFN-γ誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，促進(jìn)增殖和存活。

IFN-γ調(diào)節(jié)著有利于OSCC生存的信號分子。CD47是信號調(diào)節(jié)蛋白α(SIRPα)的配體，是有效躲避巨噬細(xì)胞的信號位點。CD47在OSCC中表達(dá)較強,而IFN-γ可以誘導(dǎo)CD47高表達(dá)，有助于增強對SIRPα的結(jié)合親和力，并減少巨噬細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的吞噬作用[34]，這一特點極有可能幫助了OSCC躲避M1的吞噬。

3.2.2促進(jìn)擴(kuò)散與轉(zhuǎn)移

在體外和體內(nèi)，已經(jīng)有許多報道將IFN-γ與免疫耐受誘導(dǎo)聯(lián)系在一起。近年來，在一系列人類腫瘤上發(fā)現(xiàn)了一個特殊的靶點--程序性死亡配體-1(PD-L1)。PD-L1能抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)，讓IFN-γ在腫瘤免疫治療中的使用開始發(fā)生變化。有研究發(fā)現(xiàn)，在OSCC中PD-L1明顯過表達(dá)，關(guān)鍵的是IFN-γ以劑量依賴的方式調(diào)控其PD-L1的表達(dá)，低劑量能夠促進(jìn)PD-L1表達(dá)從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散[4]。CHEN等[35]研究發(fā)現(xiàn)，IFN-γ誘導(dǎo)PD-L1表達(dá)時，蛋白激酶D異構(gòu)體2(PKD2)同樣是重要的調(diào)節(jié)因子，IFN-γ能夠同時誘導(dǎo)Tca8113細(xì)胞株中PD-L1和PKD2表達(dá)，且均呈時間和劑量依賴性。KOSUKE等[23]研究發(fā)現(xiàn)，從脂多糖刺激的外周血中產(chǎn)生Th1型細(xì)胞因子IFN-γ與OSCC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的頻率可能呈正相關(guān)。

當(dāng)然，IFN-γ對OSCC細(xì)胞的相關(guān)作用，并非對所用細(xì)胞株都是相同的。IFN-γ能有效抑制HSC-2、HSC-3、HSC-4細(xì)胞株的生長，但卻不能抑制CA9-22細(xì)胞，其原因在于不同類型OSCC細(xì)胞對IFN-γ的抗性不僅是由STAT1依賴性信號傳導(dǎo)的缺陷所致，IFN-γ誘導(dǎo)的信號分子CcnA2、Cdk2轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平的表達(dá)下調(diào)缺陷也是重要影響因素[36]。

綜上所述，IFN-γ是OSCC發(fā)生、發(fā)展過程中極為重要的細(xì)胞因子，在轉(zhuǎn)錄及蛋白水平方面均與OSCC組織間存在密切關(guān)聯(lián)。但目前已知的IFN-γ在腫瘤生長與抑制中的相互作用關(guān)系仍需進(jìn)一步研究，是否存在更多表達(dá)調(diào)控機制、IFN-γ與腫瘤細(xì)胞中基因表達(dá)的相關(guān)性、不同OSCC細(xì)胞株與IFN-γ的作用差異等均有待更多的試驗驗證。此外，如何精準(zhǔn)應(yīng)用IFN-γ發(fā)揮治療優(yōu)勢仍是亟待解決的臨床問題。