白介素12论文(医学免疫学)

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1、白介素12的研究新进展第一临床医学院08中西医临床医学2008013020 李玉兰 2008013175 魏晓娜摘要：白介素12（IL-12）是近年来发现的一种异源二聚体分子，主要由单核/ 巨噬细胞及B淋巴细胞对细菌、细菌产物及细胞内寄生物等发生反应而产生，被认 为是细胞免疫应答过程中的关键调节因子。IL-12能激活NK细胞、T细胞，并诱使 其分泌大量IFN-y，抑制肿瘤血管生成，对多种肿瘤的预防和治疗显示了良好的应 用前景。关键词：白介素12； T细胞；增殖；凋亡；抗肿瘤1、IL-12的发现与命名1989年，一项实验室的证据发现细菌感染或人EB病毒转染的B淋巴母细胞系 可在内环境中产生一种因

2、子，它能诱导干扰素-Y（IFN-y）生成，并激活自然杀伤 细胞（NK细胞），促进T细胞和NK细胞的生长。在分析EBV转染的细胞系所分泌的 因子时，NK细胞刺激因子（NKSF）被证实介导了人的T细胞与NK细胞的几种生物 活性：诱导生成IFN-y ；增强细胞介导的细胞毒性；对静息T细胞有致有丝分裂作 用。NKSF在佛波酯刺激的EBV转染的RPM-8866细胞系的介导下有血中提纯，它有 异源二聚体分子结构。EBV转染的B细胞系协同白介素-2从大量可的松处理后的T 细胞诱导生成淋巴细胞激活杀伤细胞（LAKC）时，证实存在一种细胞毒性淋巴细胞 成熟因子（CLMF）。提纯并克隆CLMF的编码基因证实NKS

3、F与CLMF是同一种细胞因 子，现在统一命名为白介素12.【1】2、IL-12的分子结构IL-12是分子量为70KD（P70）的异源二聚体分子，由分子量分别为40KD（P40） 与35KD（P35）的两条糖基链经二硫链连接组成。P35cDNA序列编码一条219个氨基 酸的多肽，其成熟蛋白分子量为27500，包含7个半胱氨基酸残基和3个可能的N 端糖基化位点。P40cDNA序列编码一条328个氨基酸的多肽，其中N端的残基1-22 为疏水信号肽部分，成熟蛋白分子量为34700，包含10个半胱氨基酸残基和4个可 能的N端糖基化位点，以及一个理论上的肝素结合位点。对IL-12进行化学与酶的 去糖基化显

4、示P35与P40链分别含有20%及10%的碳水化合物。用P40或P35cDNA 短暂转染COS细胞或稳定转染CHO细胞分别诱导生成相关IL-12链，但两种cDNA 联合转染同一种细胞则生成IL-12得生物活性形式P70异源二聚体分子。编码 P40链的基因位于人第5染色体长臂3区（5q31q33）, 一个编码几种细胞因子与 受体的区域，而P35链的编码基因则位于人第3染色体短臂1区和长臂1区（3q12 3q13.2）【1】鼠P40链与P35链的编码基因分别与相关人类基因有70%及60%的序列同源性。 人的IL-12不能被鼠类淋巴细胞活化，但鼠的IL-12可被鼠和人的淋巴细胞活化。【1、13】最近

5、有人证明P40亚基可以特异性抑制IL-12的多种生物学活性。所以在IL-12 产生生物学效应过程中，P40可能仅起着媒介作用；P35通过P40结合到细胞膜的受 体上，完成信号转导，当P40亚基单独与受体结合后，则可竞争性抑制IL-12活性 【14】3、IL-12的生理作用3.1对造血细胞的作用 IL-12与铁因子（SF）、IL-13及其它造血细胞生长因子协 同作用，增加培养液中造血干细胞的存活率与增殖，及早期多能造血干细胞（包括 具有骨髓B淋巴系统两性潜能的细胞）集落的数目与大小。IL-12直接作用于纯化 的祖细胞。NK细胞在IL-12作用下合成造血细胞生成的抑制因子IFN-a与IFN-y。

6、IL-12对造血的这种拮抗作用可能反映在它在鼠内环境的作用中。反复注射IL-12 导致骨髓减少，引致中性粒细胞减少症和贫血。【1】3.2诱导细胞因子 IL-12诱导T细胞和NK细胞生成几种细胞因子：IFN-a、IFN- Y、GM-CSF、M-CSF、IL-13、IL-8、IL-2，并通过这些介质发挥作用。【1】IL-12 可诱导静息与活化的T细胞与NK细胞及外周血单核细胞分泌IFN-y。IL-2也诱导 外周血淋巴细胞产生IFN-y，但水平较低。IL-12诱导得淋巴细胞增殖和细胞毒性。【13】诱导生成IFN-y几乎是IL-12最重要的生理功能之一，而且IL-12在内环境 中的许多功能，至少一部分

7、，由ifn-y介导。【1】3.3增强细胞介导的细胞毒性用IL-12处理纯化的NK细胞，在几小时内即诱导其细胞毒性作用增强。IL-12诱导的细胞毒性增强比IL-2诱导的较弱，而与IFN- Y诱导的相当。IL-12与IL-2联合作用是，可观察到NK细胞介导的细胞毒性增强 最明显，而这两种因子间是加合作用而非协同作用。与IFN-Y的诱导作用不同， IL-12对NK细胞毒性的作用不需要附属细胞的存在，且能在纯化的新鲜的外周血NK 细胞中得到证实。细胞毒性的增强与NK细胞颗粒性增加相平行，而被依赖刺激的颗 粒外放作用所促进。IL-12可决定数种颗粒相关分子与颗粒粘附分子mRNA的增多， 并且在一定程度上

8、导致它们转录与蛋白合成的增多。【1】3.4 IL-12对T细胞的刺激活化增殖和诱导凋亡双重作用近年来，关于IL-12是刺激T细胞活化增殖还是诱导T细胞凋亡的问题一直存在争议。早期报道多数认 为IL-12是T细胞的增殖活化因子。【2】但郭秀枝等的研究发现：IL-12的刺激， 使T细胞凋亡率明显上升，这种刺激作用是依赖剂量和时间的【15】，至于依赖细胞 的类型问题，其结果可能来自于被刺激T细胞产生的凋亡促进因子和凋亡抑制因子 之间的精确平衡【3、4】。而刘元生等的研究发现IL-12对T细胞具有刺激活化增殖 和诱导凋亡双重效应。在作用早期（72h内）以活化增殖效应为主，表现为CD25表 达增高。72

9、h后增殖能力迅速消退，T细胞凋亡率明显升高，这可能是由于IL-12R P 2信号链的下调所致，是凋亡的促进因子与抑制因子之间的平衡转向促进。一些 促进或抑制分子参加此凋亡过程。IL-2受体（CD25）是T细胞活化和增殖的标志。 而Fas-FasL和TNFa -TNFR1是凋亡过程的主要效应分子。IL-12处理细胞的最终结 果是依赖于这些因子之间的平衡的。IL-12能使CD25和FasL的表达率明显增加， 而对TNFR1在三种T细胞的表达率与对照组比较无明显差异，说明IL-12对T细胞 具有刺激活化和诱导凋亡双重作用。随着作用时间延长和剂量增大，最终表现为诱 导T细胞凋亡。该实验结果提示IL-1

10、2对T细胞的刺激增殖活化与诱导凋亡双重效 应与T细胞表面分子CD25、FasL的表达特性有关。【16】4、IL-12的应用因为IL-12在免疫应答中的重要作用，故可用于各种感染性疾病、自体免疫性 疾病和肿瘤的治疗。4.1在感染性疾病中的作用 在流感病毒感染的早期，IL-12通过对IFN-y的早期 诱导，抑制早期病毒与激活细胞毒性T淋巴细胞，阻止病情进一步发展。【5】而持 续HIV-I感染所致的细胞因子失调已被假设为引发HIV患者防卫性免疫的重要因素。 实验显示，在PHA+LPS刺激下，HIV-I感染者在免疫不同阶段IL-12 P40的生成低 于健康对照组。而IL-12 P70在大部分患者的疾病

11、早期生成低下，在重症患者中生 成明显减少。因此，在未来的研究中，可以考虑应用IL-12对HIV患者进行免疫治 疗，增加机体的防御能力。【6】有动物实验表明，重组IL-12可以通过增加IFN产 生，抑制IL-4生成，增强NK活性等环节，治疗利什曼原虫感染的小鼠。【14】4.2在自体免疫疾病中的应用 虽然清楚地知道IL-12在产生自体免疫性Th1效应 器中是必需的，在一些条件下它也能抑制疾病的发生。长期每日给予外源性IL-12, 会促进NOD鼠糖尿病的发生，间歇性地应用IL-12则具保护性。发生这两种相反作 用的机制尚不清楚。在CIA，有报道相对于早期应用IL-12,在疾病较晚期应用IL-12 具

12、保护性作用。其抑制可能是通过IL-12激发IL-10的生成【7】。4.3对造血系统疾病的作用 因为IL-12对造血干细胞、祖细胞的作用，在进一步 研究后，也许可用于治疗一下造血系统功能紊乱性疾病，如再生障碍性贫血、白血 病等。4.4在肿瘤性疾病中的应用 众所周知，IL-12是诱导细胞免疫极为关键的细胞因 子，已成为抗肿瘤细胞因子基因疗法中的研究热点。在抗肿瘤免疫基因治疗研究方 面，另一个引人关注的免疫分子是CD40配体，其受体是CD40，主要表达在专职抗 原提呈细胞（APC）表面。目前认为IL-12与CD40相互作用对于启动抗原特异性T 细胞应答是极为重要的【10】。大量动物实验和临床试验证实

13、，CD40L有良好的抗瘤 效果，尤其对于血液肿瘤效果更好【11、12】。CD40L的抗肿瘤作用主要是通过活化 APC间接增强细胞免疫，诱导CD8+T细胞应答产生的，并且还认为IL-12在CD40L 抗肿瘤过程中发挥重要作用，CD40- CD40L的相互作用诱导APC分泌IL-12，而 IL-12具有显著促进NK细胞的应答能力，诱导T细胞和NK细胞分泌IFN-y，促使 Th细胞向Th1细胞分化等多种生物学活性【8、9】。在张建华等的研究中，采用携 带小鼠IL-12的基因和CD40L基因的腺病毒直接瘤内注射，观察对小鼠黑色素瘤的 治疗效果。动物实验结果显示，单独应用IL-12基因有显著的抗肿瘤效果

14、，肿瘤生 长受到明显抑制，并延长荷瘤小鼠的生存时间；与单独应用IL-12基因相比，IL-12 基因与CD40L基因联合治疗组的抗瘤效果更显著，发现局部有明显炎症反应，瘤组 织出现坏死，瘤肿向下凹陷，最后肿瘤组织变硬、结痂而脱落，肿瘤细胞接种后第 20天，肿瘤全部消失，并且该组小鼠的生存时间最长。其实验研究再次证实IL-12 基因有良好的抗肿瘤效果，能诱导荷瘤小鼠体内明显的CTL应答；与单独应用IL-12 基因相比，IL-12基因与CD40L基因联合应用可显著提高抗肿瘤效果，表明两者具 有明显的协同作用，但对于具体的抗肿瘤机制还有待于进一步深入研究。IL-12是一种具有多种免疫调节功能的细胞因子

15、。通过调节NK细胞、巨噬细 胞介导的非特异性免疫与Th细胞、细胞毒性T细胞介导的特异性免疫，IL-12对多 种感染、自体免疫性、肿瘤等疾病表现出治疗活性。对IL-12及其分子生物学的进 一步研究，将在未来的医学领域发挥重要作用。【1】 Trinchieri G. Interleukin-12:A proinflammatory cytokine with immunoregulatory functions that bridge innate resistance and antigen-specific adaptive-specific adaptive immunity J.Immun

16、ol,1995,13:251-276.【2】 Scott P.IL-12:initiating cytokine for cell-mediated immunityJ.Science,1993,260(5107):496-499.【3】MANETTI R,DARRONCH D,GIUDIZI M G,et al. natural killer cell stimulatory factor(IL-12)imducesa T helper type 1(Th1)-specificimmune responses and inhebits the development of IL-4 producing Th cellsJ.J Exp Med,1993,177(4):1199-1205.【4】FERBER I A,LEE H J,ZONIN F,et al.GATA-3 significantly downregulates IFN-y