IFN -γ與乳腺癌發生發展關系的研究進展

任文波，黃晶，雷連成(吉林大學第一醫院，吉林長春300;吉林大學動物醫學學院)

IFN -γ與乳腺癌發生發展關系的研究進展

任文波1，黃晶1，雷連成2
(1吉林大學第一醫院，吉林長春130021;2吉林大學動物醫學學院)

IFN-γ是一種多效性的細胞因子，參與體內固有免疫和獲得性免疫。乳腺癌作為全世界女性最常見的惡性腫瘤，其發生發展是一個多因素、多階段的變化過程，已確定很多細胞因子在乳腺癌的發展以及治療中起作用。IFN-γ作為一種雙向性的細胞因子，在乳腺癌的發生發展中，既能起到抗腫瘤作用又能參與腫瘤的發展。

乳腺腫瘤;干擾素γ；細胞抑制；細胞增殖

干擾素γ(IFN-γ)是一種多效性的細胞因子，作為IFN家族的成員之一，能夠參與體內固有免疫和獲得性免疫，并且對腫瘤治療有確切療效。IFN-γ對部分類型癌癥的作用已展開過深入研究，如黑色素瘤、肺腺癌、神經內分泌瘤、結直腸癌、食道癌、肝細胞癌等。乳腺癌是全世界女性最常見的惡性腫瘤。據衛生部資料統計，乳腺癌的發病率占全身各種惡性腫瘤的7%～10%，以每年 3%～4%的增長率上升，在我國新診斷為乳腺癌的病例及死亡病例分別占12．2%和9．6%[1]。本文對 IFN-γ與乳腺癌發生發展相關性的研究進展作一綜述。

1 IFN-γ的產生、分子結構及其調控通路

IFN是一類具有多種生物學活性的低分子量蛋白質。根據來源、序列、活性等方面的區別，IFN分為Ⅰ型IFN、Ⅱ型IFN和Ⅲ型IFN。Ⅰ型IFN主要包括人體內發現的 α、β、ω、κ,在反芻動物中發現的τ，以及小鼠中發現的ξ等幾個亞族。Ⅱ型IFN只有一種IFN-γ，最近發現的λIFN被認為是新的一族IFN[2]。IFN-γ是由活化的T細胞、自然殺傷(NK)細胞和巨噬細胞等分泌的多效性細胞因子，其基因定位于12號染色體，有4個外顯子。成熟IFN-γ由143個氨基酸組成，為分泌性糖蛋白，相對分子質量在20 kD左右，由兩個遇酸不穩定的單體反向平行組成。IFN-γ受體包括IFNGR1和IFNGR2，IFNGR1參與IFN-γ受體的配體結合，而IFNGR2啟動IFN-γ信號通路的轉導[3]。

IFN-γ能激活多條信號途徑，其中最廣為人知的是Janus激酶/信號傳導及轉錄激活因子(JAK-STAT)信號途徑。JAK-STAT通路能夠將細胞膜表面的信號迅速帶到細胞核中，參與基因的轉錄和翻譯。JAK-STAT信號通路活化，包括IFN-γ與受體結合組裝成復合物，促使JAK磷酸化進而催化IFNGR多個氨基酸的位點發生磷酸化修飾，IFNGR的磷酸化位點能夠招募并激活信號轉導因子STAT，磷酸化的STAT組裝成二聚體，進入細胞核與激活序列結合，誘導JAK-STAT通路激活，從而激活細胞的免疫應答[4]。譬如，乳腺癌髓系來源的抑制細胞可以通過IFN-γ刺激介導STAT磷酸化后形成二聚體,并轉位到細胞核中，通過結合IDO基因啟動子上的IFN-γ激活序列引起其表達，從而發揮其免疫抑制作用，最終導致乳腺癌發生。 IFN-γ可以激活各種MAPK途徑，導致細胞生長、分化和凋亡。p38-MAPK在Ser727磷酸化STAT1，在骨髓來源的原代巨噬細胞中，IFN-γ誘導p38蛋白，并同時增加參與趨化和炎性基因如CXCL10、腫瘤壞死因子(TNF)和一氧化氮合酶2的表達[5]。 IFN-γ激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)，從而在IFN-γ誘導的轉錄調控中發揮重要功能。在人原代單核細胞中，IFN-γ可通過正向調控PI3K從而調節IL-27的基因表達[6]。IFN-γ也存在負調節信號，研究表明細胞因子信號轉導抑制因子能夠通過泛素-蛋白酶體途徑誘導信號分子的降解，從而抑制JAK活性[7]，抑制IFN-γ的免疫調節作用。此外，含SH2結構域酪氨酸磷酸酶(SHP2)可作為IFCC信號傳導的負調節因子。SHP2-/-細胞對IFN-γ比較敏感，而且缺乏這種酶的小鼠存在高水平的JAK1和STAT1磷酸化，并伴隨著增強的γ活化因子與激活序列的結合，SHP2的表達增加時，IFN-γ信號減少[8]。

2 IFN-γ對乳腺癌發生發展的抑制作用

2.1 IFN-γ抑制乳腺癌細胞分裂增殖 IFN-γ可通過抑制乳腺癌細胞分裂增殖，從而抑制腫瘤的發展。其機制可能是IFN-γ可作用于細胞周期的各個階段來抑制細胞分裂增殖，主要表現為阻斷細胞分裂周期的G1期，亦可以通過延長各個細胞周期(G1、G2、S期)，使腫瘤細胞生長速度減慢、停滯甚至凋亡；IFN-γ在體內還可以通過IFN-γ-JAK-STAT1信號通路，調控STAT家族蛋白的活化，從而抑制細胞增殖；IFN-γ通過激活JAK-STAT1信號通路使CXCL17在乳腺上皮細胞MCF-10中表達上調，從而抑制細胞的增殖分化[9]。在惡性腫瘤中, 細胞周期進程超越或突破細胞周期控制點，使得細胞不能正常新陳代謝，發生細胞周期阻滯及凋亡、衰老或分化。

2.2 IFN-γ促進乳腺癌細胞凋亡 凋亡是由基因編碼控制的細胞主動參與的自殺過程，以清除多余的、衰老的或損傷的細胞。IFN-γ可通過增加乳腺癌細胞凋亡從而發揮其抑制腫瘤的作用。IFN-γ在不同類型的細胞中，可以調控許多凋亡相關蛋白質的表達，促進細胞凋亡，包括TNF-R、 CD95和其他死亡受體以及各自的配體,還包括bcl-2家族的不同成員以及Caspases家族等。Fas是近年研究較多的一種細胞凋亡信號受體，具有促細胞凋亡功能，其天然配體為FasL，表達FasL的腫瘤細胞依賴所謂的“Fas 反擊”，引發腫瘤細胞免疫逃逸。因此， Fas/FasL系統在腫瘤細胞凋亡過程中發揮著重要的調節作用。有報道在乳腺癌MCF-7細胞系中，IFN-γ可以通過Fas/FasL通路誘導癌細胞凋亡，從而抑制乳腺癌細胞增殖[10]。CD95受體是TNF3 /神經生長因子受體家族的成員，是一個在免疫系統中通過與其天然配體CD95L相互作用，從而參與細胞凋亡的誘導劑。據報道，在乳腺癌細胞系中，IFN-γ可以通過上調ICE/Caspase-1致敏誘導CD95受體所介導的凋亡，也可以通過依賴p53的通路致敏CD95受體介導的凋亡。Caspase-8在蛋白水解事件中扮演著關鍵性角色，導致激活死亡受體的凋亡。在乳腺癌細胞中，IFN-γ通過上調Caspase-8的表達，從而發揮其在乳腺癌細胞中的促凋亡作用[11]。IFN調節因子(IRF-1)是一個轉錄因子，最初確定為是人IFN-b基因調節子，參與固有和適應性免疫應答。已有研究報道，在乳腺癌細胞系中，IRF-1的過度表達能夠誘導凋亡，導致乳腺腫瘤發生；IFN-γ可以誘導IRF-1的表達，從而導致腫瘤細胞凋亡[12]。

2.3 IFN-γ抑制乳腺腫瘤血管形成 血管形成對腫瘤的生長和轉移起很重要的作用。IFN-γ具有抗腫瘤血管生成的作用。段紅潔等[13]報道IFN-γ通過抑制PI3K/AKT信號通路，直接對 MCF-7 細胞成瘤性和血管形成發揮抑制作用。另有研究發現，在陰性乳腺癌中，IFN-γ可促使CXC趨化因子IP10的表達，該趨化因子能夠通過與CXCR3受體結合在體外抑制新血管形成，在體內抑制腫瘤血管形成。也有研究報道，在乳腺癌中，IFN-γ可以刺激CXCL9 和 CXCL10的產生，從而抑制腫瘤血管形成[14]。

2.4 IFN-γ的免疫調節作用 IFN-γ是重要的免疫調節分子，在天然免疫和特異性免疫中都有重要作用。IFN-γ在腫瘤局部的表達可以引發強免疫介導的腫瘤破壞。IFN-γ是最重要的Th1型細胞因子，在細胞免疫中處于核心位置，通過調節數百種不同基因的表達而發揮效應。其在乳腺癌的作用主要有促進CD8+T細胞 MHC-Ⅰ分子表達;誘導增強細胞毒性T細胞活性,從而發揮抗乳腺腫瘤的免疫效應；也可促進細胞毒性T細胞表達B型粒酶，進而抑制腫瘤增殖;激活和加強巨噬細胞和 NK細胞的細胞毒作用;直接或間接促進和維持T細胞增殖活化和NK細胞抗腫瘤的活性，增強單核巨噬細胞在乳腺腫瘤中的作用[15];通過誘導活化的巨噬細胞細胞因子受體，在乳腺癌中誘導免疫應答，起到抗癌效應[16]。

3 IFN-γ對乳腺癌發生發展的促進作用

IFN-γ在多種腫瘤中通過許多途徑發揮抗腫瘤作用，是一種抗腫瘤藥物；但同時卻有報道在某種情況下IFN-γ對腫瘤具有相反的促癌作用。IFN-γ對腫瘤細胞的增殖抑制性與對其細胞增殖的促進作用這兩方面的效應，取決于所處的環境。有研究通過使用空質粒轉載使肌肉局部表達IFN-γ，結果發現持續性IFN-γ高水平表達使其在H22肝癌細胞中發揮有效的抗癌效應，而持續性IFN-γ低水平表達促進包括MA782/5S乳腺腫瘤細胞、H22肝癌細胞和B16黑色素瘤細胞在內的許多癌細胞系的發展[17]。研究發現，相較于IFN-α或IFN-β來說，IFN-γ能夠促進靜脈接種B16黑色素瘤細胞在肺的定植。IFN-γ在黑色素瘤患者Ⅱ期到Ⅲ期臨床試驗中，未能檢測到IFN-γ的有效效果，且不良作用大，而且發現輔助性T細胞功能被顯著抑制[18]。在慢性肝炎和肝細胞癌患者血液中也存在IFN-γ,但腫瘤仍然發生和發展,血清IFN-γ水平降低可能是肝癌免疫逃逸的機制之一；但補充IFN-γ甚至是大劑量IFN -γ并不能逆轉免疫逃逸現象,提示IFN-γ在肝癌的發生發展過程中所起的并不是抑制作用。還有研究報道，IFN-γ1b與卡鉑以及紫杉醇的聯合使用對于進展性子宮腫瘤的治療沒有作用，這意味著IFN-γ對于癌癥治療表現出免疫缺陷[19]。

在臨床實驗中應用高度純化的IFN-γ治療轉移性乳腺癌中顯示沒有抗腫瘤活性，甚至使患者出現惡心、嘔吐和厭食等癥狀。在有關Her-2 反應性T細胞產生的促炎和抗炎細胞因子對乳腺癌預后的研究中，我們發現了Her-2反應性的CD8+T細胞產生的IFN-γ并未使乳腺癌患者出現明顯的生存優勢[20]。

IFN-γ促進腫瘤的發展可能通過下調內源性腫瘤抗原[21]或者在特定的環境下增加腫瘤細胞的幸存以及增強癌細胞的轉移能力，也可能通過上調程序性死亡1-配體(PD-L1)、PD-L2、細胞毒T淋巴細胞相關抗原4、Foxp3等參與腫瘤免疫逃逸，促進腫瘤生長。在最新的研究中，利用健康奶牛乳腺上皮細胞研究IFN-γ是如何影響乳腺癌的發生中發現，IFN-γ可以通過磷酸化蛋白激酶激活的自噬途徑導致乳腺上皮細胞的惡性轉化[22]。雖然目前IFN-γ對乳腺癌發生促進作用的研究還甚少，但在黑色素瘤細胞、肝癌細胞的研究中，IFN-γ促癌的功效及其作用途徑已有較多研究，此為IFN-γ與乳腺癌關系的研究提供了更多思路。

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