Toll样受体、干扰素α与白血病关系的研究进展

邱元秀(综述)，莫东华，王晓桃(审校)

(桂林医学院附属医院血液内科，广西桂林541001)

白血病是累及造血干细胞的造血系统恶性肿瘤，随着对白血病发生、发展、肿瘤免疫及分子技术研究的进展，白血病免疫治疗日益受到重视。Toll样受体(Toll-like receptors，TLRs)在血液系统恶性肿瘤中的表达及其功能通过一系列基础和临床试验已经得到了一定的认识。干扰素 α(interferon-alpha，IFN-α)能够使一些恶性肿瘤患者获得缓解，早已被广泛用于白血病的治疗，并且IFN-α与其他药物联合使用治疗白血病也有一定的进展。TLRs和IFN-α在白血病方面的研究已引起越来越多的关注。现将TLRs和IFN-α与白血病的关系综述如下。

1 TLRs与白血病的关系

1.1 TLRs结构特点及其信号转导途径

1.1.1 TLRs 结构特点1980年生物学家 Nüsslein-Volhard 等［1］在研究黑腹果蝇的过程中发现了一种突变基因导致果蝇的胚胎发育发生变化，首次有了“Toll”这一概念，至今已发现 TLRs家族中的11个成员，命名为TLR1 ～ 11［2］。TLRs 家族成员具有相似的结构特征，它们均是Ⅰ型跨膜糖蛋白，由胞外区、跨膜区和胞质区三部分组成，在结构上胞外段均有富含亮氨酸的重复序列，胞内段则与白细胞介素1受体(interleukin-1 receptor，IL-1R)的胞质结构域有很高的同源性，称为Toll/IL-1R(Toll/interleukin-1 receptor，TIR)同源区。亮氨酸的重复序列一般由24个氨基酸组成，不同物种的多种含亮氨酸的重复序列的蛋白都参与宿主对病原体的防御反应，它主要是识别病原体表面的病源相关分子模式，而胞内TIR主要负责机体相应反应的信号转导。TIR结构域含3个高度保守区，这3个保守区主要在TLRs和信号转导衔接蛋白中发挥作用［3］。不同的TLRs使用不同的衔接蛋白确定下游信号转导通路。TLRs表达于多种免疫细胞，是天然免疫和获得性免疫的重要分子，主要在固有性免疫系统细胞表面表达，如单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸粒细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞、血小板和T/B淋巴细胞［4］。研究表明［5］，TLRs还可分布于各种肿瘤细胞，如结肠癌、乳腺癌、前列腺癌等肿瘤细胞，并在多种血液系统肿瘤细胞中也发现有TLRs表达，但TLRs在不同的组织和细胞表达量有所不同。

1.1.2 TLRs介导的信号转导途径 TLRs是病原微生物跨膜信号转导的重要受体，TLRs作为一种重要的模式识别受体可识别多种病源相关分子模式，通过刺激信号的级联反应诱导炎性因子和细胞因子的产生，在抗炎症中发挥重要作用。TLRs的生物学效应主要由MyD88依赖型和非依赖型转导途径介导。其中 TLR-1、TLR-2、TLR-6、TLR-7 和 TLR-9 介导的信号转导途径为MyD88依赖型，TLR-3介导的信号转导途径为非MyD88依赖型，TLR-4则既可为MyD88依赖型，亦可为非MyD88依赖型。TLRs通过各种途径识别其特异性配体后，其本身结构发生二聚化，并通过TIR区域传递信号和激发下游效应。当病原体入侵机体后TLRs特异性识别病源相关分子模式，胞内TIR区与MyD88羧基端的TIR结合使其活化，活化的MyD88可诱导IL-1R相关激酶自身磷酸化，然后IL-1R相关激酶与胞质内的肿瘤坏死因子受体相关因子6等结合形成复合体，继而激活生长因子β活化蛋白激酶，生长因子β活化蛋白激酶1酶磷酸化促使胞质区核因子κB广泛活化，最终激活多种炎性基因的转录［6，7］。TLRs家族中，仅 TLR3、TLR4 通过此通路导致IFN调节因子3、IFN调节因子7活化，导致IFN-β、正常T细胞表达和分泌因子、IFN诱导蛋白10的产生，此通路已被证明是由TLRs相关的IFN 活化子介导的［8］。

1.2 TLRs在白血病中的表达及功能 TLRs在绝大多数血液系统恶性肿瘤中均有不同程度的表达，并且发挥一定生物学效应。熊芳等［9］首次在国内报道急性髓系白血病细胞株U937中，TLR-1～9均可表达，用TLR-8激动剂ssRNA40/LyoVec处理U937后，发现TLR-8受体激动剂ssRNA40/LyoVec能明显地抑制U937细胞的生长，并呈明显的量效关系和时间依赖性，使细胞阻滞在G0/G1期，但无明显的促凋亡作用。Shindo等［10］利用反转录-聚合酶链反应技术检测了41例不同亚型急性髓系白血病(M0～5;n＞5)患者白血病细胞TLR-1～10 mRNA的表达，结果发现大多数的急性髓系白血病细胞高表达TLR-2、-4、-7、-8，低表达 TLR-1、-5、-9、-10，同时伴有 TLR-3表达缺失。另外，在M4和M5亚型的急性髓系白血病细胞中还发现TLR-4和TLR-7呈非常显著的高表达。Shindo等［10］的试验表明，应用特殊的TLRs激动剂激活TLR-4和TLR-7后在M4/M5亚型的细胞表面可引起激活T细胞所必需的表面共刺激分子(CD54、CD80、CD86)表达增加，并且同时会促进有抗白血病效应的T细胞增殖。

大多数B细胞性慢性淋巴细胞白血病细胞表达TLR-7和TLR-9，不表达TLR-8。TLRs与慢性淋巴性白血病的发生、发展密切相关，尤其是 TLR-7和TLR-9，其配体能诱导B细胞性慢性淋巴细胞白血病细胞协同刺激分子的表达发生变化。Hammadi等［11］研究发现，B细胞性慢性淋巴细胞白血病细胞可以表达TLR-7和TLR-9，当TLR-7激动剂作用后，导致细胞凋亡抑制增强，且检测到与诱导型一氧化氮合酶的表达提高和释放、核因子κB激活等因素有关，故TLR-7可能通过核因子κB依赖的一氧化氮途径介导B细胞性慢性淋巴细胞白血病细胞的凋亡抑制，参与B细胞慢性淋巴性白血病的发病过程。

2 IFN-α与白血病的关系

2.1 IFN-α的功能 IFN-α是一种具有多种生物活性的糖蛋白。有研究资料表明［12-14］，IFN-α可通过直接的抗增生作用和间接的免疫调节发挥抗肿瘤作用，如刺激自然杀伤细胞与巨噬细胞的活性，上调肿瘤细胞表面的主要组织相容性复合物Ⅰ分子，在肿瘤组织中促进白细胞聚集，上调肿瘤特异性的抗原与黏附分子的表达，抑制细胞内增殖蛋白或转化蛋白，抑制肿瘤细胞癌基因的表达等。IFN-α可直接抑制肿瘤细胞的增殖与分化，杀伤肿瘤细胞，增加自然杀伤细胞以及其他免疫活性细胞的功能，具有广谱的抗肿瘤活性，这种作用机制可通过瘤体内直接注射IFN而得以证实。并且IFN-α能通过对肿瘤相关血管生成的调控来调节肿瘤的生长，它利用宿主免疫学反应的活性作用或通过对肿瘤细胞增殖的直接抑制作用发挥抗癌作用［15］。目前，IFN-α的这种抗癌作用已被广泛应用于临床各种肿瘤的辅助治疗。此外，IFN-α还可以通过调节机体的免疫功能、抑制肿瘤血管增生、激活体内的多种肿瘤杀伤细胞(如细胞毒性T淋巴细胞、自然杀伤细胞等)间接发挥抗肿瘤作用。IFN-α的直接和间接作用都是由 IFN刺激基因亚群诱导引起的，并且IFN刺激基因还具有致凋亡作用［12，14］。

此外，IFN-α可以通过IFN调节因子激活许多免疫活性细胞(如细胞毒性T细胞和自然杀伤细胞)使其增殖和成熟，从而加强固有的免疫应答并在各种恶性肿瘤中发挥抗肿瘤作用［16］。有研究证明［17］，IFN-α能够使FasL表达增加，通过Fas/FasL途径诱导肿瘤细胞凋亡，从而加速跨膜凋亡信号的传递，促进凋亡的发生，而且还可以通过调节凋亡调控因子的变化、促进肿瘤坏死因子的活性，激活caspase-8系统，调节IL活性及改变凋亡调控基因的表达等多种途径诱导肿瘤细胞凋亡［14，18］，如可通过直接活化caspase-3而激活ccaspase-8或通过使线粒体释放细胞色素C而间接活化caspase-3诱导细胞凋亡信号的转导，调节肿瘤细胞对Fas介导细胞凋亡的敏感性，从而诱导肿瘤细胞的凋亡［19］。

2.2 IFN-α 诱导白血病细胞凋亡 研究表明［18，20］，IFN-α是一种非常有效的抗肿瘤细胞因子，在许多癌细胞中均可诱导其凋亡，并且对许多恶性疾病(如肺癌、慢性粒细胞白血病)均有显著效果，但这些作用机制非常复杂。Lehner等［21］报道 IFN-α联合 TLRs激动剂(如内毒素脂多糖)可增强外周血单核细胞的凋亡。申加英等［22］研究报道，IFN-α能抑制U937细胞的生长并诱导细胞发生凋亡，而且呈现出一定的时间-效应与剂量-效应，具有显著的体外抗白血病作用。刘加军等［23，24］研究结果也表明，IFN-α 能抑制单核细胞白血病U937细胞的生长并诱导细胞发生凋亡，且IFN-α与阿糖胞苷联合应用对白血病K562细胞具有明显的生长抑制及诱导凋亡作用。范可等［25］研究报道IFN-α对体外白血病细胞U937细胞有明显的抗增殖和诱导凋亡作用，降低细胞周期蛋白E的表达，进一步验证了IFN-α抗肿瘤活性与浓度、剂量和时间密切相关。Xu等［26］发现，IFN-α 可以抑制某些白血病细胞株端粒酶反转录酶及端粒酶的活性，抑制细胞增殖。

3 结语

TLRs和IFN-α在白血病发生、发展过程中发挥作用，以TLRs作为治疗靶点对白血病进行治疗也有了突破，针对TLRs为靶点的药物研究也正成为一个热点。IFN-α目前已被广泛应用于白血病的治疗，黄云燕［27］和钱劼靖等［28］均有研究报道，IFN-α 协同其他药物可诱导白血病细胞凋亡。总之，TLRs和IFN-α与白血病的发生、发展存在相关性。但是，TLRs联合IFN-α能否诱导白血病细胞凋亡，在诱导凋亡时有无协同作用以及其作用分子机制需要作进一步研究。

［1］Nüsslein-Volhard C，Wieschaus E.Mutations afecting segment number and polarity in Drosophia［J］.Nature，1980，287(5785):795-801.

［2］Medzhitov R，Preston-Hurlburt P，Janeway CA Jr.A human homologue of the Drosophila Toll protein signals activation of adaptive immunity［J］.Nature，1997，388(6640):394-397.

［3］Means TK，Golenbock DT，Fenton MJ.Structure and function of Toll-like receptor proteins［J］.Life Sci，2000，68(3):241-258.

［4］Spaner DE，Masellis A.Toll-like receptor agonists in the treatment of chronic lymphocytic leukemia［J］.Leukemia，2007，21(1):53-60.

［5］Webb RN，Cruse JM，Lewis RE.Diferential cytokine and Toll-like receptor expression in leukemia［J］.Exp Mol Pathol，2007，83(3):464-470.

［6］Heil F，Hemmi H，Hochrein H，et al.Species-specific recognition of single-stranded RNA via toll-like receptor 7 and 8［J］.Science，2004，303(5663):1526-1529.

［7］Cheng B，Yu Q，Bai Z，et al.Mechanisms of increased expression of toll-like receptor-4 in human monecyte/macrophage-derived foam cells［J］.J Huazhong Univ Sci Technol Med Sci，2005，25(5):477-479.

［8］Yamamoto M，Sato S，Hemmi H，et al.Role of adaptor TRIF in the MyD88-independent toll-like receptor signaling pathway［J］.Science，2003，301(5633):640-643.

［9］熊芳，王兴兵，张佳华，等.Toll样受体在 U937细胞的表达及其作用研究［J］.中国实验血液学杂志，2007，15(3):449-453.

［10］Shindo M，Liang X，Wang Z，et al.Toll-like receptor agonists induce immunogeneicity and apoptosis of acute myeloid leukemia cells［J］.Blood，2007，110:160.

［11］Hammadi A，Billard C，Faussat AM，et al.Stimulation of iNOS expression and apoptosis resistance in B-cell chronic lymphocytic leukemia(B-CLL)cells through engagement of Toll-like receptor 7(TLR-7)and NF-kappaB activation［J］.Nitric Oxide，2008，19(2):138-145.

［12］Blankenstein T，Qin Z.The role of IFN-gamma in tumor transplantation immunity and inhibition of chemical carcinogenesis［J］.Curr Opin Immunol，2003，15(2):148-154.

［13］Van Deusen JB，Caligiuri MA.New developments in anti-tumor efficacy and malignant transformation of human natural killer cells［J］.Curr Opin Hematol，2003，10(1):55-59.

［14］Chawla-Sarkar M，Lindner DJ，Liu YF，et al.Apoptosis and interferons:role of interferon-stimulated genes as mediators of apoptosis［J］.Apoptosis，2003，8(3):237-249.

［15］Chada S，Ramesh R，Mhashikar AM.Cytokine and chemokinebased gene therapy for cancer［J］.Curr Opin Mol Ther，2003，5(5):463-474.

［16］Lehtonen A，Lund R，Lahesmaa R，et al.IFN-alpha and IL-12 activate IFN regulatory factor 1(IRF-1)，IRF-4，and IRF-8 gene expression in human NK and T cells［J］.Cytokine，2003，24(3):81-90.

［17］Lee RK，Cai JP，Deyev V，et al.Azidothymidine and interferon-alpha induce apoptosis in herpesvirus-associated lymphomas［J］.Cancer Res，1999，59(21):5514-5520.

［18］Minami R，Muta K，Ilseung C，et al.Interleukin-6 sensitizes multiple myeloma cell lines for apoptosis induced by interferon-alpha［J］.Exp Hematol，2000，28(3):244-255.

［19］Kelly JD，Dai J，Eschwege P，et al.Downregulation of Bcl-2 sensitises interferon-resistant renal cancer cells to Fas［J］.Br J Cancer，2004，91(1):164-170.

［20］Keating A.Chronic myeloid leukemia:current therapies and the potential role of farnesyltransferase inhibitors［J］.Semin Hematol，2002，39(3 Suppl 2):11-17.

［21］Lehner M，Bailo M，Stachel D，et al.Caspase-8 dependent apoptosis induction in malignant myeloid cells by TLR stimulation in the presence of IFN-alpha［J］.Leuk Res，2007，31(12):1729-1735.

［22］申加英，杨萍，刘志梅.干扰素α对U937细胞的诱导凋亡及其作用机制探讨［J］.临床血液学杂志，2005，18(1):37-39.

［23］刘加军，陆惠玲，吕德坚，等.干扰素对U937细胞的诱导凋亡及其作用机制探讨［J］.中国实用医学杂志，2005，5(23):15-18.

［24］刘加军，伍新尧，潘祥林，等.α干扰素联合阿糖胞苷对白血病K562细胞的诱导凋亡作用及其机制［J］.中国肿瘤生物治疗杂志，2003，10(3):198-201.

［25］范可，陈培红，袁春.干扰素-α对U937細胞的促凋亡和抗增殖作用及其机制［J］.中国实验血液学杂志，2007，15(1):52-55.

［26］Xu D，Erickson S，Szeps M，et al.Interferon alpha down-regulates telomerase reverse transcriptase and telomerase activity in human malignant and nonmalignant hematopoietic cells［J］.Blood，2000，96(13):4313-4318.

［27］黄云燕，夏焱，郭海霞，等.干扰素α、5-AZA-CdR对白血病细胞HL-60和K562的作用［J］.中山大学学报(医学科学版)，2007，28(3):274-278.

［28］钱劼靖，金洁.干扰素-α联合高三尖杉酯碱下调K562细胞端粒酶反转录酶及端粒酶活性诱导细胞凋亡［J］.中国病理生理杂志，2006，22(9):1747-1750.