IL-18在肿瘤诊断中的作用及研究进展

刘映坤，陶博强，闵锋鹤，刘慧敏,杨之婧,李雨阳，秦一文，刘炜炜*

(1.吉林大学口腔医院 a.口腔颌面外二科·吉林省牙发育及颌骨重塑与再生重点实验室;b.种植科，吉林 长春130021；2.重庆医科大学口腔医学系)

肿瘤是威胁全球人类身体健康的一类重大疾病，其病因复杂，并且每年的发病人数众多[1]。白细胞介素18 (IL-18)，以前称为干扰素γ(IFN-γ)诱导因子，于IL-1家族，能够诱导IFN-γ产生、激活自然杀伤(NK)细胞和毒性T淋巴细胞(CTL)、诱导辅助T细胞(Th)，从而在机体抗感染、抗炎以及抗肿瘤的过程中发挥重要作用。鉴于IL-18在各种肿瘤中均有不同程度的表达，检测其在血清或者组织中的表达水平可能对肿瘤的实验诊断具有参考价值。本文介绍了IL-18以及总结了其在几种常见肿瘤的表达情况，为IL-18检测在肿瘤预防和诊断方面提供参考。

1 IL-18的来源

IL-18是人的11号染色体上的一个基因，该基因编码193个氨基酸的前体，最初合成时是一个24 kDa的非活性前体，聚集在细胞质中。随后，IL-18前体被caspase-1在细胞内加工成长约18 kDa成熟的生物分子。单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞是IL-18的主要来源[2]。IL-18受体(IL-18R)广泛表达于T细胞、自然杀伤细胞(NK)、B细胞、巨噬细胞，甚至非免疫细胞如内皮细胞、上皮细胞和成纤维细胞。IL-18与IL-18R结合，产生信号传导，通过IRAK途径、MAPK途径和Fas配体途径等各种方式在机体肿瘤免疫中发挥重要作用。

2 IL-18检测方法

血清IL-18的检测可以采集静脉穿刺血样，室温下凝血，离心后收集血清，并立即冷冻至-20℃。之后可以采用双抗夹心酶联免疫吸附测定(ELISA)法测定样品中IL-18水平[3-4]。癌组织或者癌细胞中IL-18 mRNA的表达水平可以通过实时定量荧光PCR的方法来检测，蛋白水平可以通过Western Blotting的方法来检测[4]。

3 IL-18的生物学作用

IL-18受体(IL-18R)广泛表达于T细胞、自然杀伤细胞(NK)、B细胞、巨噬细胞，甚至非免疫细胞如内皮细胞、上皮细胞和成纤维细胞。IL-18受体属于IL-1R家族，由IL-18Rα链和IL-18Rβ链组成。IL-18可以单独与IL-18Rα形成低亲和力的结合，与IL-18Rβ会形成高亲和力的结合，产生信号传导。这些受体拥有Toll-IL-1R(TIR)结构域，TIR结构域与MyD88结合并传导信号[5]。

IL-18结合蛋白(IL-18BP)是一种IL-18拮抗剂，可以阻断IL-18与IL-18R的结合。在炎症过程中，IL-18刺激产生IFN-γ，随后产生的IFN-γ可以诱导IL-18BP的产生，因此IL-18介导的IFN-γ通过负反馈机制减少[6]，有助于维持稳定。

IL-18可以诱导NK细胞和Th1型细胞产生IFN-γ，参与Th1免疫反应。IL-12与IL-18在诱导IFN-γ上具有协同作用，这是通过IL-12刺激下细胞的IL-18R表达增加实现的。IL-12存在时，IL-18能激活NK、CD4+T细胞、B细胞等细胞并产生IFN-γ[7-10]。IL-18还可以直接作用于T细胞并调节其向调节性T细胞的转化[11]。IL-18也可以直接调节FasL介导的细胞毒作用[7]。

IL-18在没有IL-12存在的情况下诱导Th2相关细胞因子的产生。在IL-18和IL-2存在时，NK细胞和T细胞产生Th2细胞因子IL-13，CD4+T细胞也表现出IL-4分泌[2,10]。肥大细胞和嗜碱性粒细胞在IL-18和IL-13的刺激下，分泌高水平的IL-4[11]。

此外，IL-18也参与了Th17反应。IL-18联合IL-23，可不依赖T细胞受体而促进IL-17分泌[12]。而当IL-18联合IL-4时，可以抑制IL-17的表达[13]。

IL-18诱导成纤维细胞产生多种细胞因子，如IFN-γ。IL-18还可通过增加内皮细胞上血管细胞黏附分子(VCAM)-1的表达，诱导血管生成，增强中性粒细胞的趋化和白细胞的聚集[14]。

IL-18在不同细胞因子存在时，可以调节Th1反应和Th2反应，从而在抗炎和抗肿瘤方面发挥作用。正常情况下，Th1和Th2两类细胞处于动态平衡中，有利于机体对抗炎症和肿瘤。而当机体处于Th1或Th2漂移状态时，就会出现一系列病理反应包括炎症和肿瘤[15]。

4 IL-18在几种常见肿瘤中的表达

炎症被认为是癌症进展的危险因素，IL-18是一种有促炎作用的细胞因子，在许多炎症疾病和免疫反应中发挥重要的作用，其与肿瘤有着密不可分的关系，并且在多种肿瘤中均有不同程度的表达。我们总结了几种常见肿瘤中IL-18的表达情况，分析其临床意义。

4.1 IL-18与胃癌

胃癌是世界范围内的一个主要健康问题，有着较高的发病率，且每年的新发病例众多[1]。胃癌与胃部慢性炎症息息相关，而IL-18作为一种促炎细胞因子，在胃癌的发生发展中或有重要的作用，其水平的改变对胃癌的诊断值得去探讨。通过对93例正常人和病理确诊胃癌的患者的血清IL-18水平用ELISA法进行测定，结果显示患者血清IL-18基线水平明显高于正常人。更近一步的分析发现，在这些患者中，血清IL-18水平与患者的年龄、性别、病变部位以及疾病分期等没有明显的相关性，并且血清IL-18水平与化疗疗效无关[16]。并且已经在胃癌细胞中证实，IL-18能促进胃癌细胞的生长，其在人胃癌细胞株上清液中含量丰富[17]。胃癌的发展与幽门螺杆菌关系密切。慢性幽门螺旋杆菌感染会导致胃酸分泌减少，引起胃肠道PH等理化条件改变，致使肠胃微生物组成发生改变。微生物组的变化可能增加部分微生物对胃黏膜的侵袭性，最终导致恶行肿瘤的发生[18]。并且幽门螺杆菌能特异性激活NLRP3炎性小体，随后诱导caspase-1蛋白水解，并将IL-18前体加工成为成熟的IL-18，使IL-18的表达上升[19]。以上结果提示IL-18水平的升高对胃早期病变、幽门螺杆菌感染引起的胃癌及其他胃癌的诊断有重要的临床意义。

4.2 IL-18与肝癌

肝细胞癌是全世界最常见的癌症之一，并且死亡率很高，其预后与肿瘤分期密切相关。但是目前缺乏特异的生物标志物来预测化疗后的反应及预后，因此IL-18作为一种细胞因子，它能否作为新的生物标志物应用于肝癌的实验诊断而受到了广泛的关注。已有研究表明，肝病患者血清中IL-18相较于正常人水平升高，并且肝癌患者组织标本中肿瘤内或者癌旁组织中IL-18呈现高表达趋势[20]。甲胎蛋白常用于肝癌的诊断和筛查，但其敏感性很低，因此我们或许可以IL-18与甲胎蛋白联合用于肝癌的诊断和筛查。尽管与甲胎蛋白的联合筛查可能有利于肝癌的实验诊断，但是IL-18的水平增高程度与预后似乎并无关联[21]。不过在HBV相关的肝细胞癌病例中发现，经过抗病毒治疗的患者血清IL-18水平显著下降，或许IL-18下降在对HBV相关肝癌患者的抗病毒治疗疗效判断上有一定的临床意义[22]。

4.3 IL-18与乳腺癌

乳腺癌是世界上最常见的女性癌症之一，并且发病率在近十年呈现上升的趋势。乳腺癌预后与其早期诊断以及肿瘤分期有直接关系，因此早期且高效的筛查策略尤其重要[23]。目前激素受体ER、PR和C-erB2在临床上被广泛用于判断预后和治疗效果[24]。在对乳腺癌的研究中发现，乳腺癌患者血清IL-18和IL-18基因表达水平升高[25]。IL-18可能通过MAPK[26]或者与NO联合产生的氧化应激作用[27]等方式促进乳腺癌细胞迁移和侵袭。在乳腺癌患者中，IL-18基因表达水平高者较低者具有更低的无复发存活率，血清IL-18水平高和IL-18基因表达水平高均与预后呈负相关[28]。由上可见，血清IL-18水平可以结合激素受体、NO活性等，一起作为评价乳腺癌患者病情活动性的指标。

4.4 IL-18与口腔颌面部肿瘤

IL-18与口腔颌面颈部肿瘤的关系也非常密切。口腔上皮和口腔癌细胞也能表达IL-18，IL-18在口腔鳞癌细胞中表达减少，使NK细胞不能被激活，无法产生IFN-γ，使肿瘤细胞得以逃脱免疫破坏[29]。在口腔舍格伦综合征相关的非霍奇金淋巴瘤中，IL-18能增加肿瘤细胞表面IL-22R1的表达，通过IL-22/IL-22R1轴影响肿瘤[30]。IL-18还能影响口腔癌中性粒细胞VEGF的分泌，并与新血管的生成有关，促进早期良性肿瘤细胞获得转移表型[31]。IL-18在表达水平的改变对口腔颌面部肿瘤的发生发展的判断具有借鉴作用，但是其在口腔颌面部肿瘤方面的研究还很缺乏，需要更进一步的研究详实。

5 结语

IL-18是一种具有多种生物学活性的细胞因子，在抗感染、抗炎、抗肿瘤和免疫反应中均能发挥不同的作用。在与肿瘤作用方面，他能通过多重途径发挥各种各样的作用，例如激活T细胞、NK细胞等免疫细胞，产生IFN-γ，增强细胞毒作用等。正因为它在各种不同肿瘤中均表现活跃，所以检测其水平的改变有助于我们更好、更准确的进行诊断，也对一些肿瘤的预后或者治疗效果的判断有借鉴意义。IL-18水平升高对胃癌尤其是幽门螺杆菌感染所致胃癌、肝癌及乳腺癌的实验诊断具有重要的临床意义，在口腔鳞癌中则是IL-18水平降低对肿瘤的诊断有提示意义。但是除了乳腺癌，IL-18水平的增高程度与癌症的预后并无显著关系，IL-18水平的改变能作为乳腺癌活动性的指标。另外，IL-18水平的改变也能用于帮助判断治疗效果。综上所述，通过对IL-18在不同肿瘤中的总结， IL-18在肿瘤的实验诊断上具有一定的参考价值。