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摘 要： 【摘要】白介素12家族的細胞因子在許多炎性和傳染性疾病的宿主防御和免疫調(diào)節(jié)中都起著重要的作用。白介素12(interleukin-12，IL-12)作為其家族中一個重要的細胞因子，具有多種免疫活性，在機體早期的非特異性免疫和隨后的抗原特異性免疫過程中均扮演重要角色
【摘要】白介素12家族的細胞因子在許多炎性和傳染性疾病的宿主防御和免疫調(diào)節(jié)中都起著重要的作用。白介素12(interleukin-12，IL-12)作為其家族中一個重要的細胞因子，具有多種免疫活性，在機體早期的非特異性免疫和隨后的抗原特異性免疫過程中均扮演重要角色。本文就IL-12的生物學功能、免疫調(diào)節(jié)作用以及與常見自身免疫性疾病的關(guān)系作一綜述。
【關(guān)鍵詞】白細胞介素12;自身免疫性疾病;研究
自身免疫性疾病(autoimmunediseases，AID)是由于機體正常的免疫耐受功能受損，導致自身的免疫系統(tǒng)對組織結(jié)構(gòu)、功能的破壞，從而出現(xiàn)相應臨床表現(xiàn)的一類疾病[1]。
目前AID的確切病因尚不清楚，但有研究顯示，多種細胞因子都參與其發(fā)病過程當中，其中，白介素12(interleukin-12，IL-12)與其關(guān)系尤為密切。IL-12作為效應最強的NK細胞激活因子和T淋巴細胞誘導因子，能引起Th1、Th2細胞免疫應答，參與機體的免疫反應。因此，加強對IL-12的基礎研究，闡明IL-12的生物作用機制、細胞因子網(wǎng)絡調(diào)控等功能，為免疫治療提供新途徑顯得尤為重要。
1IL-12生物學功能
IL-12是一種具有多種免疫調(diào)節(jié)功能的促炎癥性細胞因子，1989年由Kobayashi等[2]在人的淋巴細胞中發(fā)現(xiàn)，1991年被成功克隆和表達。IL-12所屬的細胞家族還包括其他異二聚體細胞因子，如IL23，IL-27，IL-35。IL-12細胞家族及其受體的結(jié)構(gòu)表達見圖1。
IL-12由p40和p35亞基通過二硫鍵連接而成，其相對分子量分別為40×103和35×103，編碼p40亞基的IL-12B基因主要定位于染色體5q31-q33區(qū)域，而編碼P35亞基的IL-12A基因則定位于染色體3p12-3q13區(qū)域。P35和p40任一亞基單獨cDNA轉(zhuǎn)染Cos或CHO細胞后都只能得到對應的單條鏈，只有共同轉(zhuǎn)染才能得到具有生物活性的IL-12。
IL-12的受體IL-12R主要位于活化的T細胞和NK細胞表面，是IL-12Rβ1/IL-12Rβ2二聚體。如圖1所示，IL-12R和IL-23R共享IL-12Rβ1，另一多肽鏈IL-12Rβ2又是IL-12R和IL-35R的共同組成部分，而gp130則由IL-27R和IL-35R共享[3]。如圖1顯示，IL-12R由β1和β2兩條多肽鏈構(gòu)成，任一條鏈的缺陷都能影響到信號轉(zhuǎn)導功能的正常發(fā)揮，其中IL-12Rβ2在信號傳導過程中，能在IL-12及IL-12R的相互作用下，激活相互磷酸化的激酶JAK2和TyK2，依次使得IL-12R、信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄活化因子(signaltransducerandactivatoroftranscription，STAT)4、3、1和5發(fā)生磷酸化反應，以達到調(diào)節(jié)基因表達的目的[4-6]。
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IL-12與其受體IL-12R通過結(jié)合發(fā)揮生物學作用。體內(nèi)、外實驗研究均證實IL-12具有許多生物活性，尤其對單個核細胞的作用非常顯著。IL-12具有以下生物學作用:(1)激活NK細胞;(2)在植物血凝素(PHA)的誘導下，促使淋巴母細胞的增生;(3)促使CD4+初始T細胞向Th1細胞分化，抑制Th2細胞合成IL-4，并選擇性地抑制IL-4誘導的IgE合成，但能促使IFN-γ、TNF-α和IL-2的合成。
2IL-12產(chǎn)生的調(diào)節(jié)機制
2.1IL-12產(chǎn)生的正負調(diào)節(jié)IL-12主要由巨噬細胞及樹突狀細胞(dendriticcell，DC)誘導產(chǎn)生，但由于不同的細胞因子所產(chǎn)生的誘導效率不同，其在機體中所引起的細胞的表達也有所不同，其中，Toll樣受體(toll-likereceptors，TLR)在吞噬細胞和DC的表達上發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。以吞噬細胞為例，單獨的TLR配體并不能夠誘導p70異二聚體產(chǎn)生，只能引起少量細胞因子p40亞基的表達，而其他的細胞因子如IFN-γ和IL-4也能刺激細胞產(chǎn)生IL-12;IFN-γ是強力IL-12誘導因子，它不僅通過IL-12誘導產(chǎn)生，而且能反過來引起IL-12分泌量的增加，從而形成了機體炎癥及免疫應答反應中的正反饋機制。轉(zhuǎn)化生長因子β(transforminggrowthfactor，TGF-β)是一種細胞抑制因子，能降低p40亞基中mRNA穩(wěn)定性;IFN-α和IFN-β在刺激IFN-γ分泌及Th1應答反應上具有與IL-12類似的的誘導模式，但它能降低IL-12分泌量。另外，作為IL-12的拮抗劑，IL-4和IL-13都能協(xié)同IL-10共同作用，不僅能抑制IL-12分泌，還能誘導產(chǎn)生IL-10，并通過誘導某種的特殊蛋白質(zhì)從而阻斷IL-l2A及IL-12B基因的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄，以達到抑制IL-12產(chǎn)生的目的。
2.2IL-12基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)IL-12由IL-12A基因編碼的p35亞基和IL-12B基因編碼的p40亞基組成，IL-12A基因?qū)儆跇?gòu)建性表達，而IL-12B基因則屬于調(diào)節(jié)性表達。其中，IL-12B基因的表達主要體現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)，它的轉(zhuǎn)錄水平及翻譯水平則會受到IL-12蛋白表達量的直接影響，這主要是因為IL12B基因的轉(zhuǎn)錄主要受其啟動子附近幾個轉(zhuǎn)錄元件如NF-κB、ETS、c-Rel、IRF-1等調(diào)控，在各種刺激因子的作用下，通過一系列復雜反應激活轉(zhuǎn)錄因子，而轉(zhuǎn)錄因子與這些轉(zhuǎn)錄元件的結(jié)合也使得IL-12B基因的轉(zhuǎn)錄能力增強，而在這些轉(zhuǎn)錄元件中，IRF1和IRF8屬于正調(diào)節(jié)因子，IRF2則屬于負調(diào)節(jié)因子。有實驗研究[7]結(jié)果顯示，缺失任何一個IRF轉(zhuǎn)錄元件的小白鼠，其體內(nèi)p40亞基的表達都會出現(xiàn)調(diào)節(jié)缺陷，并且一旦受到IFN-γ刺激，IRF-1會通過IL12A基因啟動子內(nèi)的一種反向IRF元件來調(diào)節(jié)Il12B基因轉(zhuǎn)錄，在IFN-γ和脂多糖(LPS)誘導下，使得轉(zhuǎn)錄復合物與ETS結(jié)合大大增強了IL-12B的基因轉(zhuǎn)錄。
3IL-12的免疫調(diào)節(jié)作用
3.1調(diào)節(jié)NK細胞免疫功能IL-12作為效應最強的NK細胞激活因子，不僅能激活NK前體細胞，刺激NK細胞增殖、活化，還能誘導NK細胞及促使其他免疫細胞，比如T細胞、B細胞等，誘導產(chǎn)生IFNγ，并有效地啟動和調(diào)節(jié)Th1應答和細胞毒性T淋巴細胞(CTL)反應，在適應性免疫應答中發(fā)揮重要作用。此外，當IL-2或IL-18與IL-12同時存在時，能刺激NK細胞，增強機體產(chǎn)生IFN-γ的作用。IL12的信號通路在機體內(nèi)受NK細胞的自調(diào)控機制影響。在炎癥早期，它可通過激活激酶JAK及信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄活化因子STAT4的信號途徑實現(xiàn)，并誘導IFN-γ的產(chǎn)生，增強NK細胞的細胞毒性。而隨著炎癥刺激時間的不斷延長，IL-12還能通過上調(diào)靶向于STAT4的miR-132、miR-212和miR-200a的表達，而這三個微小RNA受IL-12調(diào)控，特異性的靶向STAT4mRNA的上游區(qū)域3'端，并負調(diào)控STAT4的分子表達，使JAK/STAT4信號通路受阻，使得IL12產(chǎn)生IFN-γ減少，從而誘導NK細胞凋亡。
3.2調(diào)節(jié)T細胞免疫功能正常狀態(tài)下，機體內(nèi)Th1和Th2細胞處于動態(tài)平衡中，以維持機體正常的細胞免疫和體液免疫功能[8-10]。Th1細胞介導細胞免疫應答，能分泌IL-2、IL-3、TNF-β、GM-CSF等細胞因子，Th2細胞介導體液免疫應答，能分泌IL4、IL-5、IL-6、IL-10等細胞因子，Th1及Th2細胞具有增強吞噬細胞介導的抗感染功能，特別是抗細胞內(nèi)的寄生菌感染。Th17細胞主要分泌IL-17、IL-22等促炎癥因子，它具有活化中性白細胞，介導炎癥反應的功能，尤其是在對外來的細菌和真菌的免疫應答中。調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)具有抑制效應性T細胞增殖，維持免疫耐受的功能。這四種T細胞亞群在體內(nèi)形成一個動態(tài)的免疫平衡，維持機體正常的免疫反應，如果任何一個平衡被打破，都有可能導致自身免疫性疾病的發(fā)生。
3.3其他功能可以活化單核/巨噬細胞，促進TNF-α、一氧化氮(NO)及淋巴毒素β(LT-β)等活性介質(zhì)的產(chǎn)生，及淋巴因子活化殺傷細胞(LAK)、CTL等細胞的形成，使得NK細胞的細胞毒性增強，進而加強了機體清除病原體及殺傷腫瘤細胞的作用[11]。
4IL-12與常見自身免疫性疾病
4.1類風濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoidarthritis，RA)
類風濕關(guān)節(jié)炎是一種以滑膜組織炎性增生關(guān)節(jié)軟骨進行性破壞為主要特征的慢性炎癥性自身免疫性疾病[7，12]，有研究指出，細胞免疫反應被認為是RA發(fā)病的關(guān)鍵因素。RA患者關(guān)節(jié)內(nèi)滑膜液的大量分泌，其分泌的炎癥細胞以T細胞為主，Th1細胞過量表達并分泌Th1型細胞因子，而過量的Th1細胞能刺激IFN-γ產(chǎn)生，引起患者關(guān)節(jié)滑膜局部慢性炎癥和基質(zhì)破壞，同時在一定程度上還抑制了Th2細胞的表達，導致Th2細胞表達缺陷，從而引起“Th1/Th2”功能平衡失調(diào)，這是導致RA發(fā)生的關(guān)鍵因素[13]。早期的證據(jù)表明，RA患者病情靜止期的外周血單個核細胞上清液中IL-12水平高于健康對照人群，但在活動期又會明顯高于靜止期，這就提示了IL-12不僅參與RA的發(fā)病過程，還與其疾病活動度密切相關(guān)[14]。
4.2銀屑病(Psoriasis)銀屑病是一種在各種環(huán)境因素刺激下由遺傳背景控制的免疫失衡性疾病，盡管致病機制尚不清楚，但是T淋巴細胞和角質(zhì)形成細胞的相互作用似乎是其免疫學發(fā)病機制的關(guān)鍵，而IL-12是參與T淋巴細胞免疫活動的重要細胞因子。經(jīng)研究證實，IL-12與其發(fā)病密切相關(guān)[15-17]，Rosmarin等[18]通過分析IL-12的結(jié)構(gòu)、受體和功能來了解IL-l2血清水平的變化情況，銀屑病患者血清中IL-12水平高于正常人，并與其病情嚴重程度相關(guān)，從而掌握了IL-12治療銀屑病以及參與自身免疫性疾病病理過程的有力證據(jù)[19]，更有研究者通過免疫學的深入研究提出了，由于Th1/Th2模式的失衡而出現(xiàn)“免疫偏斜”，從而導致銀屑病的發(fā)生[20]。
4.3系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemiclupuserythematosus，SLE)系統(tǒng)性紅斑狼瘡是一種以多克隆B細胞高度增殖活化、免疫球蛋白增多和多種自身抗體的生成及細胞免疫紊亂為特征的自身免疫性疾病[21]。許多研究已證實SLE病人存在體內(nèi)細胞因子異常的情況，這些細胞因子網(wǎng)絡失衡將導致免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能失調(diào)，從而引起機體免疫疾病的發(fā)生[22]。近年來，有研究[23]發(fā)現(xiàn)，Th1/Th2細胞亞群及細胞因子在其發(fā)病中發(fā)揮著重要作用，與正常人相比，SLE患者血清IL-12的水平較低，存在Th1細胞表達量下降，而Th2細胞則相對占優(yōu)勢的現(xiàn)象，這與其上游調(diào)控因子及其受體間的平衡紊亂有關(guān)。經(jīng)臨床試驗的證實，SLE患者的血清中IL-12及IL-12p40的水平也低于正常人群。另有研究[24]表明，IL12表達水平與SLE疾病活動度呈負相關(guān)關(guān)系，IL-l2水平越高，則活動度評分越低，因此，有資料提示可將IL-12水平作為評價SLE患者病情活動度的參考指標。
4.4強直性脊柱炎(ankylosingspondylitis，AS)強直性脊柱炎是一種慢性自身免疫炎癥性疾病，主要累及脊椎、中軸關(guān)節(jié)，發(fā)病機制尚不明確。有研究指出[25]，機體的免疫功能異常，特別T細胞的免疫功能異常與其發(fā)病相關(guān)。課題組[26，27]對AS中血清Th1、Th2相關(guān)細胞因子表達水平進行了研究，結(jié)果顯示AS患者體內(nèi)的Th1與Th2細胞存在著平衡失調(diào)，而患者血清中IL-6、IL-17及IL-23三種細胞因子水平與對照組相比顯著增加，提示Th17與Treg細胞的失衡引起機體免疫功能紊亂，加速了疾病的發(fā)生和發(fā)展。陳淑增等[28]認為AS患者存在Th17/Treg/Th1細胞平衡失調(diào)，研究指出，IL-12在維持這個平衡中起著重要的作用。楊再興等[29]發(fā)現(xiàn)，AS患者血清中IL-12表達量高于健康對照人群，這提示血清中IL-12濃度的上調(diào)與AS的發(fā)病密切相關(guān)。
4.5克羅恩病(crohn’sdisease，CD)克羅恩病是腸道炎癥性疾病，其病因及發(fā)病機制至今尚未明確[30]，Th1/Th2平衡失調(diào)一直被認為是CD的發(fā)病機制之一，研究[31]顯示，IL-12與CD發(fā)病相關(guān)，而其作為重要的Th1細胞極化因子，可促進Th1細胞增殖和分化，上調(diào)IFN-γ的表達，在調(diào)節(jié)Th1/Th2平衡反應中起重要作用。Mannon等[32]雙盲試驗證實，CD患者疾病嚴重程度與大量Th1細胞介導的細胞因子活性有關(guān)。Fuss等[33]研究發(fā)現(xiàn)，CD患者分泌的IL-12p70表達量較對照組明顯增加。Peters等[34]用逆轉(zhuǎn)錄酶PCR技術(shù)，在CD患者腸道黏膜檢測到大量的IL-12mRNA，由此提示IL-12的水平與CD的發(fā)病密切相關(guān)。
4.6多發(fā)性硬化癥(multiplesclerosis，MS)多發(fā)性硬化癥是一種與遺傳、免疫、環(huán)境、內(nèi)分泌等諸多因素有關(guān)的一種自身免疫性疾病，發(fā)病機理尚不完全清楚[35，36]。盡管如此，IL-12已被認為是治療幾種細胞內(nèi)病原體的Th1細胞因子佐劑，能誘導Th1細胞應答一些自身免疫性疾病。藥物試驗證實[37]，之所以能有效的抑制p40亞基在IL-12中的作用，是因為藥物能聯(lián)合IL-12刺激Th1細胞反應。另外，動物實驗證明[38]，敲除IL-12p40亞基的基因敲除鼠更易誘發(fā)疾病。
4.7其他相關(guān)自身免疫性疾病IL-12作為NK細胞刺激因子，具有很強的免疫調(diào)節(jié)作用，已知它在Th1細胞介導的自身免疫性疾病，尤其是器官特異的自身免疫性疾病中發(fā)揮重大作用。目前研究[39，40]也表明，IL-12在實驗性自身免疫性腦炎(EAE)、胰島素依賴型糖尿病(IDDM)及膠原誘導的關(guān)節(jié)炎(CIA)等器官特異的自身免疫性疾病中起關(guān)鍵作用。鑒于自身免疫性疾病往往有著相似的遺傳易感或免疫機制，而多種自身免疫性疾病也存在著共同的易感基因基礎[41，42]，因此，與IL-12相關(guān)的自身免疫性疾病的深入研究尤應引起重視。
5展望
綜上所述，IL-12作為效應最強的NK細胞激活因子和T細胞增殖的輔助因子，在細胞免疫應答過程中，尤其是在病原體侵入機體的早期免疫，發(fā)揮著十分重要的作用。隨著IL-12在常見的自身免疫性疾病研究中不斷展開，也使得它在自身免疫性疾病發(fā)病機制中的作用日益成為人們研究的熱點。今后隨著對其作用機制的進一步深入研究與探討，IL-12及其受體可能為闡明自身免疫性疾病的發(fā)病機制及臨床治療帶來新的希望。——論文作者：張立1，2，王迎新1，2，楊婷3，王靜3，潘發(fā)明3