IL-12与疾病相关性研究进展*

王 丹，楚 曼 综述，权志博 审校

(陕西中医药大学医学技术学院，西安 712046)

白细胞介素-12(IL-12)是IL-12细胞因子家族最早发现的成员，主要来源于树突状细胞(DC)、巨噬细胞(MΦ)及B淋巴细胞，是一种能够针对病原微生物产生免疫反应的炎性因子[1],连接早期的非特异性先天性免疫与后期抗原特异性的适应性免疫，参与机体感染、肿瘤、自身免疫性疾病的免疫调节[2]。IL-12调节辅助性T淋巴细胞(Th)1的发育、增殖及Th1/Th2细胞平衡，诱导T淋巴细胞和自然杀伤细胞(NK细胞)产生γ干扰素(IFN-γ)，IFN-γ介导促炎并激活T-bet发挥作用。本文就IL-12的结构特点、组织来源、生物学功能以及与感染和肿瘤性疾病的关系进行综述。

1 IL-12来源与分子结构

1.1IL-12来源 IL-12主要来源于具有抗原递呈能力的B淋巴细胞、MΦ、DC等。刺激IL-12分泌的途径可以分为非T细胞依赖性和T细胞依赖性两条，其中非T细胞依赖性途径由各种微生物直接作用于抗原提呈细胞，刺激IL-12分泌；T细胞依赖性途径通过激活的T细胞与抗原提呈细胞的相互作用诱导IL-12的产生[3]。IL-12表达水平增加可能是以下因素导致：病原微生物及其产物促使非T细胞依赖性途径产生IL-12；细胞因子的相互作用导致，如IFN-γ、IL-13、IL-10均诱导IL-12产生细胞因子，其中IL-12与IFN-γ的分泌具有相互刺激作用，IL-12刺激IFN-γ分泌，同时IFN-γ的大量分泌又对IL-12分泌具有促进作用[3]，而IL-10 刺激单核细胞分泌IL-12的强度与其剂量呈线性关系[4]。

1.2IL-12及其受体分子结构 IL-12是一种异二聚体蛋白，由α(IL-12p35)和β(IL-12p40)两个亚基组成，相对分子质量分别为35 000和40 000。IL-12p35亚基与IL-6和粒细胞集落刺激因子(G-CSF)有相似性，而IL-12p40亚基与IL-6受体相关，IL-12的种属特异性由IL-12p35亚基决定，IL-12的信号调节由IL-12p40参与。每个亚基由单独染色体上独立调节的基因编码产生，亚基通过共价键连接[5]。最近研究发现，IL-12α亚基在不同类型的细胞中存在低水平表达，但β亚基仅在可以产生IL-12p70的细胞内分泌，包括活化的DC、MΦ、单核细胞和嗜中性粒细胞，只有细胞内同时共表达IL-12p35、IL-12p40和IL-12p70才能形成有活性的IL-12[6]。

IL-12受体(IL-12R)主要在活化的NK细胞和T细胞上发现,在DC和B细胞上也有表达，T细胞受体激活T细胞可以上调IL-12受体亚基的表达，尤其是IL-12Rβ2[6]。IL-12R是由两个亚基组成的异二聚体，相对分子质量分别为100×103和130×103，称其为IL-12Rβ1和IL-12Rβ2。IL-12R是一种跨膜蛋白，如鼠IL-12Rβ1由738个氨基酸组成，其跨膜结构域由氨基酸残基566～591组成,细胞内结构域由氨基酸残基592～738组成[7]。IL-12R的每个亚基都有其独特的生物活性，IL-12Rβ1的主要作用是配体结合，β2亚基的作用是转化从IL-12接收的信号，IL-12与IL-12R之间的作用是由β1与IL-12p40的连接和β2结合IL-12p35完成的，β2亚基通过转化从IL-12接收的信号、调节亚基的表达来确定对T细胞的反应性[6]。当IL-12和IL-12R所有亚基都表达充分时，IL-12和IL-12R之间的亲和力最高[8]。

2 IL-12信号转导及生物学功能

2.1IL-12信号转导 IL-12(p35/p40)信号转导主要通过其受体IL-12R(IL-12Rβ1/IL-12Rβ2)，酪氨酸激酶-2(TYK2)/Janus激酶2(JAK2)和信号转导和转录激活因子4(STAT4)。IL-12Rβ1与TYK2结合,其胞质末端缺失细胞内结构域中的3个酪氨酸，未发现IL-12Rβ1对IL-12诱导的细胞内信号传导有作用，所以被认为是配体结合受体。IL-12Rβ2细胞内结构域中发现STAT4分子的磷酸酪氨酸结合位点，信号通过IL-12Rβ2内的酪氨酸残基介导,因此β2亚基的作用是转化从IL-12接收的信号，IL-12Rβ2中与JAK-2结合的3个酪氨酸被认为是STAT4的最佳结合位点，有助于信号转导过程，IL-12Rβ1亚基缺乏细胞内结构域中的酪氨酸残基可防止β1亚基在信号转导过程中的作用[6]。JAK-STAT信号通路的激活是通过IL-12R诱导进行的，IL-12Rβ2的下游信号分子主要是STAT4，信号激活相关的JAK可导致连接的STAT分子磷酸化，在STAT分子的磷酸化过程之后，将发生DNA结合、核移动等作用[6]。IL-12虽与STAT1、STAT3、STAT4、STAT5a和STAT5b也相关，但STAT4在IL-12信号通路中作用最重要[6]。细胞因子信号抑制物3被募集到人IL-12Rβ2与位置800处的磷酸化酪氨酸相互作用，从而抑制IL-12诱导的STAT4活化。

2.2IL-12生物学功能 细胞因子作为在不同细胞之间信息转导的主要作用者,协调各种促炎和抗炎细胞群的平衡，充当生长因子或启动分化和成熟。IL-12作为重要的免疫调节因子，是一种具有多种功能的细胞因子，其主要靶细胞是T淋巴细胞和NK细胞。IL-12通过与其受体结合发挥广泛的生物学活性，可以增强细胞毒性T细胞等细胞的细胞毒作用，诱导NK细胞和T淋巴细胞增殖活化，促进Th1细胞的生成和细胞免疫应答，抑制Th2细胞的生成，刺激多种细胞因子的分泌尤其是IFN-γ，通过间接作用抗肿瘤血管生成。在MΦ和NK细胞中IL-12的作用具有几个方面的影响：MΦ被激活的IFN-γ产生一氧化氮合酶，随后释放活性氮，这导致了吞噬功能和局部炎性反应的增强；另一方面，IL-12促进幼稚T细胞的发育，对Th1细胞和Th2细胞分化产生影响，同时IL-12支持Th1细胞增殖和分化,诱导Th0向Th1细胞分化；通过诱导表达IFN-γ从而介导NK细胞的细胞毒作用；通过促进如IL-2、TNF-α等Th1型细胞因子的产生,对IL-4、IL-5、IL-10等Th2型细胞因子的产生起到抑制作用，通过抑制IL-4的发育来拮抗Th2细胞的免疫作用。

3 IL-12与疾病的相关性

3.1IL-12与结核病的相关性 结核病(TB)是由结核分枝杆菌(MTB)引起的，主要经过飞沫传播的一种慢性传染病，肺结核(PTB)是其中最常见的类型。有研究将42例活动性PTB患者作为PTB组，将42例同时期健康体检者作为对照组进行试验，通过对PTB组和对照组血清中IL-12水平检测,检测结果显示PTB组患者血清中IL-12的水平明显低于对照组；同时该研究对活动性TB患者抗结核治疗前及治疗后3个月IL-12的表达水平进行比较，结果显示IL-12的表达水平在抗结核治疗3个月后较治疗前明显升高[9]。当机体感染MTB以后刺激机体发生特异性免疫反应，CD4+T细胞中Th1、Th2细胞的协调平衡以及细胞因子在抗结核中发挥重要作用。分泌IFN-γ的Th1细胞对MΦ抗MTB的感染有增强作用,诱导溶酶体酶等炎症介质和氧自由基、一氧化氮的合成,从而控制MTB感染。Th2细胞型细胞因子主要辅助B细胞激活、增殖，调节体液免疫，Th1、Th2细胞的作用是互相拮抗的。有研究证实IL-12参与介导MTB耐受性的免疫反应，促使Th0细胞向Th1细胞的方向分化，是Th1细胞免疫应答的决定因素[10]，同时IL-12可以抑制IL-4、IL-6等Th2型细胞因子的产生。通过STAT4传导信号的IL-12作为诱导驱动Th1细胞生成的细胞因子，是滤泡辅助T细胞(Tfh)表型的早期诱导物[11],IL-12促使幼稚CD4+T细胞产生人类Tfh样细胞，诱导Th1细胞的生成，IL-12上调MTB特异性IL-21表达，特别是上调共表达IL-21+IFN-γ+CD4+T细胞的比例，引发IL-21表达的显著增加。IL-21通过活化的胸膜液细胞上调免疫球蛋白的分泌，在B淋巴细胞增殖，在Ig产生和类别转换中起关键作用。IL-12通过其促进滤泡Tfh和Th1细胞的特征，从而上调TB感染局部的MTB特异性IL-21+IFN-γ+CD4+T细胞水平，在MTB感染的局部免疫应答中起重要作用[12]。机体感染MTB时IL-12水平降低，可能由于IL-12由P35和P40两个亚基构成，P35的来源广泛，P40只能在MΦ等少数细胞合成，感染MTB时机体MΦ免疫功能低下，P40的生成减少，所以导致IL-12分泌减少，从而影响Th1细胞的生成分化，导致Th1/Th2细胞的表达失衡，同时对MTB特异性IL-21的表达以及共表达IL-21+IFN-γ+CD4+T细胞的频数产生影响，导致疾病的进一步发展和恶化。

3.2IL-12与骨肉瘤的相关性 骨肉瘤是常见的恶性原发性骨肿瘤，来源于原始间充质细胞，一般常发于青少年和50岁以上的中老年人[13]，恶性程度高，易复发，治疗困难。有试验将病理诊断为骨肉瘤的160例患者与健康体检者250例进行对照，检测了研究对象血清中IL-12的表达水平，结果显示骨肉瘤患者组血清中IL-12水平低于健康对照组；将患者血清中IL-12水平与患者基本情况和肿瘤大小、组织分型进行统计学分析，结果显示血清中IL-12水平与上述因素均无关系；将处于肿瘤发病Ⅲ～Ⅳ期的患者与Ⅰ～Ⅱ期患者血清中的IL-12水平进行比较，发现前者明显低于后者；研究者同时发现肿瘤是否转移也与IL-12的表达水平明显相关，合并远处转移与未发生远处转移者相比IL-12水平明显较低[14]。IL-12是促进Th1细胞分泌的主要的因子之一，对Th1/Th2细胞平衡及机体细胞免疫和体液免疫的调节至关重要；对NK细胞具有激活及增强其细胞毒作用的效果；对MΦ具有诱导和促成熟作用，MΦ对癌细胞的杀灭能力也会被IL-12显著提高。有研究表明，IL-12在机体抗肿瘤免疫中发挥重要的作用，可以影响肿瘤的发生、侵袭、转移及预后[15]，IL-12对肿瘤的抑制作用包括原发性和继发性肿瘤[16]。有资料显示单核细胞表达T细胞免疫球蛋白和黏蛋白结构域3(Tim3)时受到toll样受体刺激后会引起IL-12低表达，而且Tim3使对半乳糖凝集素9(Gal9)调节敏感，从而进一步降低IL-12[17]。在骨肉瘤中，已经证明Tim3由肿瘤细胞和T细胞表达,并且与T淋巴细胞和IFN-γ的表达水平呈负相关[18]。Tim3/Gal9通路在骨肉瘤中的具体作用机制尚不清楚，但已有研究证实机体Tim3/Gal9信号通过自体CD4+CD25+T细胞对IL-12的产生进行调控，产生IL-12的单核细胞与单核细胞上的Tim3表达水平呈反比[19]。有资料显示IL-12对血管内皮细胞产生没有直接的抑制作用，而是间接通过对IFN-γ分泌的促进而增强干扰素诱导蛋白-10的释放，对TGF-β产生抑制，从而抑制血管生长因子的分泌、抑制肿瘤诱导的血管形成[20]。IL-12的低水平表达使机体对肿瘤血管生成的间接抑制作用减弱，促使肿瘤的转移,同时骨肉瘤发生IL-12的表达水平降低可能由于Tim3和Gal9在骨肉瘤患者中的上调，Tim3信号传导增加导致。IL-12在骨肉瘤患者血清中水平降低导致其诱导Th1细胞生成、促进Th1型细胞因子分泌、抑制Th2细胞生成的作用减弱，导致机体内Th1/Th2细胞及细胞因子失衡，机体的细胞免疫和体液免疫受到影响。

3.3IL-12与食管癌的相关性 我国是食管癌的高发地区，病因多，发病机制复杂。有研究将收集的51例食管癌患者作为试验组，同时选取40例健康体检者作为对照组，检测所有研究对象血清中IL-12的表达水平，发现IL-12在食管癌患者血清中的表达水平明显高于健康体检者；将IL-12表达水平与食管癌患者中IL-16、IL-17比较显示，IL-12的表达水平明显高于IL-16和IL-17[21]。推测IL-12在食管癌发生过程分泌增多，可以通过促进IFN-γ、TNF-α和IL-2合成，诱导Th细胞由Th0向Th1分化，有利于特异性免疫应答的发生，间接发挥抗感染、抗肿瘤作用。亦有研究通过对156例局部晚期或转移的食管腺癌患者予化疗后行癌肿切除，并检测患者IL-12水平，试验表明化疗前IL-12的水平与化疗时黏膜炎的发生有显著相关，化疗前高IL-12水平与化疗时Ⅲ～Ⅳ级黏膜炎有关。在具有严重黏膜炎的患者中，IL-12最初平均值为7 877.4 pg/mL，IL-12水平低于5 500.0 pg/mL的患者98%在化疗期间不会抱怨有任何黏膜炎相关症状，而IL-12水平高于5 500 pg/mL的患者更频繁地因为黏膜炎而中断化疗[22]，因此术前或化疗检测IL-12水平可以预测食管癌的治疗效果。

3.4IL-12与乳腺癌的相关性 在世界范围内，乳腺癌是女性最常见的浸润性癌症，每8名妇女中就有1名发生乳腺癌的风险[23]。细胞因子是调节先天免疫和适应性免疫的关键分子，具有介导抗肿瘤活性。有资料显示IL-12可以诱导DC、T淋巴细胞、单核巨噬细胞产生IFN-γ等抗肿瘤细胞因子[24],同时也可通过抑制肿瘤血管的生成，导致肿瘤细胞缺乏氧和营养物质的供应[25]。有研究应用不同的细胞因子对乳腺癌移植瘤模型进行试验，发现在研究中筛选出对肿瘤生长具有抑制作用的细胞因子，其中IL-12作用最有效；注射IL-12的小鼠IFN-γ、IFN-α、IL-10水平均明显升高，特别是IFN-γ明显增多达到15倍，而且持续整个检测期间，而注射IL-5和IL-6的小鼠则无明显变化；将CD8+细胞从肿瘤组织中分离，并确认IFN-γ、TNF-α、IL-10的表达谱，结果表明增加IFN-γ的表达与IL-12的血清水平相关；实验结果显示乳腺癌细胞诱导血管内皮细胞免疫増强因子IL-12分泌减少，乳腺癌细胞诱导血管内皮细胞抑制CD8+T细胞活化，以上结果都说明在肿瘤微环境中IL-12引起CD8+细胞产生IFN-γ，并且可导致肿瘤细胞凋亡[26]。有研究证明IL-12可能通过激活乳腺癌细胞自噬，并促进自噬标志蛋白自噬微管相关蛋白轻链3的表达[27]。

综上所述，IL-12对机体的免疫应答至关重要，对T细胞亚群的分化及功能产生重要影响，不但影响Th1/Th2的平衡，还与多种疾病的发生、发展有关。因此，进一步研究IL-12在各种疾病中的作用机制，对IL-12用于疾病的诊断、治疗以及预后判断具有重要的临床意义。

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