IFN-γ在口腔鳞状细胞癌组织中的表达及功能研究进展*

丁天皓，廖成成 综述，李 萍△，李小兰 审校

(1.遵义医科大学附属口腔医院，贵州遵义 563000；2.贵州省高等学校口腔疾病研究特色重点实验室，贵州遵义 563000)

干扰素-γ(IFN-γ)是一种细胞因子，通常在细胞介导的适应性免疫反应过程的细胞抑制/细胞毒性和抗肿瘤机制中具有生物活性[1]。在抗肿瘤机制中，IFN-γ可用于不同类型癌症的免疫辅助治疗，通过抑制肿瘤组织中的血管生成[2]，诱导调节性T细胞凋亡[3]，刺激M1促炎性巨噬细胞的活性等阻止肿瘤进展。然而，IFN-γ是一把“双刃剑”，除了抗肿瘤特性外，在某些特定条件下可能会促进肿瘤的生长和浸润。肿瘤细胞可利用IFN-γ抑制抗肿瘤免疫反应，同时部分免疫细胞也会被IFN-γ调节发挥相反的功能。进一步研究显示，肿瘤微环境(TME)中IFN-γ的功能与其浓度相关，低浓度IFN-γ治疗的肿瘤细胞具有转移特性，而高浓度IFN-γ治疗可导致肿瘤细胞消退[4]。促肿瘤作用可能与IFN-γ信号传导不敏感、主要组织相容性复合物(MHC)的下调和检查点抑制剂(如程序性细胞死亡配体1)有关[5]。

口腔鳞状细胞癌(OSCC)是最常见的头颈部癌症类型，具有恶性程度及复发率高的特点，其远处转移率达到了3.5%～13.7%。尽管OSCC的治疗策略和外科技术仍在发展，但OSCC的致死率没有改善，OSCC的5年存活率仍然低于50%[6]。研究发现，OSCC的发生、发展与IFN-γ之间存在着复杂的调控关系。本综述着重介绍IFN-γ在OSCC中的表达及功能研究进展，以期为OSCC的临床防治提供新思路。

1 IFN-γ的免疫调节功能

自从临床报道IFN-γ抑制病毒复制以来，IFN-γ已经成为许多免疫过程中的重要调节因子[7]。IFN-γ主要由自然杀伤(NK)细胞、CD4+T辅助1(Th1)细胞和CD8+T细胞大量产生，进而提高巨噬细胞和树突状细胞等抗原提呈细胞(APC)的抗原识别能力。从生物学角度看，IFN-γ是一种具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节作用的多效性细胞因子，在协调先天免疫反应和获得性免疫反应中起重要作用[1]。在炎症环境中，IFN-γ可以刺激APC分泌更多的白细胞介素(IL)-12，从而触发IFN-γ生产周期的重新激活，这是IFN-γ合成的正反馈回路[8]。IFN-γ还能通过诱导其他细胞因子和炎症细胞因子的产生来维持炎症与Th1反应，并抑制调节性T细胞、Th2和Th17细胞的分化。尽管在正常组织炎症反应中IFN-γ信号表现活跃，但其持续时间一般较短暂，这种机制有助于维持体内平衡的功能恢复。值得一提的是，IFN-γ还可以防止免疫系统的过度激活和组织损伤，诱导基因特异性的抗炎因子(如IL-10或糖皮质激素)和IL-4、IL-13，从而促进炎症消退、组织愈合和回归稳态[9]。在机体进行防御反应、抗原呈递处理及细胞凋亡过程中，IFN-γ能够通过JAK/STAT途径激活免疫相关细胞。同时，PI3K/AKT也是IFN-γ刺激的重要信号转导途径[10]。目前为止，IFN-γ维持机体平衡的功能由复杂的机制调控，尚未完全解析，有待进一步揭示。

2 IFN-γ在OSCC组织不同类型细胞中的表达

2.1 IFN-γ在OSCC组织免疫相关细胞中的表达

IFN-γ在OSCC组织内免疫细胞中表达发生了改变。NK细胞是OSCC实体瘤中的关键免疫淋巴细胞[11]。IFN-γ是NK细胞中极其重要的活性细胞因子，参与NK细胞分化、增殖、存活和活化[12]。在OSCC患者外周血中，IFN-γ表达明显降低，同时伴有NK细胞的杀伤活性降低。半不变NKT细胞(INKT)是Ⅰ型NKT细胞，其最显著的特性是能够在αβ T细胞受体(TCR)参与时产生大量的IFN-γ。在OSCC患者中，CD8+INKT细胞亚群主要表达IFN-γ[13]。执行固有免疫功能的γδT细胞主要分布于皮肤和黏膜组织上，可直接识别某些完整的多肽抗原[14]，分泌细胞外小泡(γδTDEs)。在OSCC中，γδTDEs可增加IFN-γ的表达，从而加强对肿瘤细胞的杀伤作用。肿瘤相关巨噬细胞(TAM)与IFN-γ同样关系密切，其可分化为针对微生物和恶性肿瘤的免疫刺激性M1亚群，以及分泌免疫抑制细胞因子以修复恶性肿瘤损伤组织的免疫调节性M2亚群。在OSCC组织中，M1亚群可以促进IFN-γ表达，而IFN-γ也可以诱导M1亚群的产生[15]。

在TME中存在着通过分泌IFN-γ发挥抑制作用的免疫细胞，也有部分特殊免疫细胞充当着“保护伞”的角色，其在降低IFN-γ、保护OSCC中有着重要作用，SPELA等[16]发现，抗CD16抗体和单核细胞可以通过降低NK细胞的细胞毒作用、增加IFN-γ的释放而诱导原代NK细胞发生功能性分裂无能。髓系来源的抑制细胞(MDSCs)在多种肿瘤类型中被鉴定为免疫抑制细胞[17]，可分为多形核细胞(PMN-MDSCs)和单核细胞MDSCs(MMDSCs)两大类。LI-MEI等[18]发现，OSCC中PMN-MDSCs以剂量依赖的方式抑制IFN-γ的产生，其可能是通过促进活性氧产生，抑制T细胞反应，从而降低IFN-γ表达。OSCC患者PMN-MDSCs水平明显高于健康对照组。

除此之外，微生物与免疫细胞相互作用在肿瘤的发生、发展中一直备受关注。作为能够引起机体炎症反应的因素，微生物与IFN-γ始终联系紧密。ZHEN等[19]研究发现，口腔菌群的失调导致多种口腔疾病，其中就包括OSCC。梭核杆菌和铜绿假单胞菌、小杆菌属、月形单胞菌属、链球菌和密螺旋体、牙龈卟啉单胞菌、芽孢杆菌、肠球菌、副单胞菌、消化链球菌和松弛杆菌，这些菌群数量在有上皮前体病变的患者和OSCC患者之间均有显著差异[20]。通过分析，其差异的原因可能是细菌脂多糖产生活性氧、氮和代谢物激活免疫相关细胞，增加IFN-γ等细胞因子表达，促进局部炎症反应，从而诱导OSCC的发生。

2.2 IFN-γ在OSCC组织中的表达

对于机体而言，基因及蛋白的表达在肿瘤发展中至关重要。为了躲避IFN-γ的作用，肿瘤细胞中也会特殊表达相关基因及蛋白，从而降低IFN-γ的表达。研究发现，结直肠肿瘤差别表达基因(CRNDE)在多种癌症中高度过度表达[21]。目前，在OSCC的CD8+T淋巴细胞中，已有大量的CRNDE lncRNA被报道。随着肿瘤细胞进展，CRNDE表达明显升高，IFN-γ的表达明显下降，同时伴有miR-545-5p水平降低。XINGUANG等[22]研究发现，OSCC组织中会过表达14-3-3ζ凋亡抑制蛋白，而14-3-3ζ明显抑制了IFN-γ的表达，基因敲除14-3-3ζ会导致炎性细胞因子表达上调。KOSUKE等[23]发现，在OSCC组织中IFN-γ的表达随着淋巴结转移的严重程度而增加，但具体机制仍有待进一步研究。

在肿瘤组织中，DNA甲基化模式的改变，特别是基因启动子区域的改变，可以对基因表达产生深远影响。异常的启动子区域甲基化会导致许多细胞因子基因的表达缺失[24]，例如乳腺癌和宫颈癌中经常发生基因特异性的高甲基化。在恶性肿瘤组织中常发现IFN-γ甲基化表达水平明显高于良性和正常组织。研究发现[25]，甲基化的口腔肿瘤组织中IFN-γ mRNA的表达明显低于未发生甲基化的口腔肿瘤。其启动子异常甲基化可能参与了口腔癌的发生过程，高甲基化诱导的IFN-γ在口腔癌前病变和恶性病变中的转录沉默诱导了不同于正常口腔黏膜的表达模式，提示这些变化在从癌前状态向恶性进展过程中起着重要作用。有研究发现[26]，从癌前病变如口腔白斑(OLK)、扁平苔藓(OLP)到OSCC的进展中，IFN-γ的表达随OLK的发展而逐渐降低，在OSCC中表达最低。

3 IFN-γ在OSCC发生和发展中的作用

在OSCC相关细胞及本身调控上，总体都是对IFN-γ进行抑制表达的调节，可能由于IFN-γ在肿瘤发生和发展阶段始终存在着负性调控，对OSCC的生存具有一定程度的威胁，导致肿瘤细胞对其进行调节。但最近研究发现，IFN-γ在OSCC进展中存在抑制肿瘤生长的同时也促进肿瘤转移和扩散的作用。

3.1 IFN-γ对OSCC组织的抑制作用

3.1.1促进凋亡

IFN-γ可以降低OSCC细胞株中关键蛋白的表达，从而发挥促进细胞凋亡作用。有试验表明，在鳞状细胞癌(SCC)细胞株中，经IFN-γ处理后热休克蛋白27(Hsp27)水平明显降低。与亲本细胞比较，高表达Hsp27的重组克隆组SCC对IFN-γ诱导的细胞死亡具有更强的抵抗力。相反，低表达Hsp27的SCC细胞对IFN-γ的作用非常敏感，表现出典型的凋亡表型[27]。YAO等[28]发现，在OSCC组织中IFN-γ与甘露糖磷酸异构酶(MPI)呈负相关，低MPI表达使甘露糖能够通过6-磷酸甘露糖在细胞内蓄积，抑制葡萄糖代谢，从而诱导肿瘤细胞凋亡。

3.1.2抑制肿瘤生长

IFN-γ能够调控基因的表达，拮抗OSCC对于免疫细胞中部分关键基因的抑制，从而发挥抑制肿瘤细胞生长作用。作为呈递抗原的重要组成部分，树突状细胞在肿瘤的发生、发展中起着重要作用。在OSCC发展中，MHC-Ⅰ分子表达往往处于较低水平，而MHC-Ⅰ分子的低表达往往是由APM基因抑制介导的[29]。IFN-γ的表达可以解除APM基因的表达抑制，恢复抗原识别细胞对于OSCC的呈递，这可能因为IFN-γ可以恢复抗原处理相关转运蛋白-1(TAP-1)和辅助抗原肽负载的伴侣基因Tapasin表达。不仅如此，在IFN-γ的刺激下，机体会高表达干扰素调节因子-1(IRF-1)，共同激活MHC-Ⅰ类相关分子的合成，从而增加IFN-γ暴露的细胞对细胞毒性T细胞攻击的敏感性[30]。在TME中，IFN-γ还能影响调节药物作用，从而发挥抑制肿瘤作用。雷公藤甲素(TPL)是从雷公藤中分离得到的一种生物活性物质，具有抗炎和抗肿瘤活性，CHIN-SHAN等[4]发现，在IFN-γ调节的微环境中，TPL能够抑制OSCC组织PD-L1的表达，从而抑制肿瘤生长。

3.1.3抑制血管形成

IFN-γ介导的血管抑制是抗肿瘤免疫的重要机制。THOMAS等[31]研究发现，IFN-γ可以减少肿瘤组织内皮细胞的数量，改变血管内皮细胞形态，诱导血管破坏，引发缺血，从而促进肿瘤组织的坏死。同样，通过与间质成纤维细胞相互作用，IFN-γ下调血管内皮生长因子A(VEGFA)的表达，而VEGFA是肿瘤新生血管的关键生长因子。CHEN等[32]建立了在VEGFA启动子(V-γR)控制下表达IFN-γ受体(γR)的转基因小鼠，在这些小鼠中表达VEGF的细胞IFN-γ反应性会导致移植的肺癌细胞生长受到明显抑制。进一步研究表明，血管周围细胞是表达VEGF的细胞和潜在的IFN-γ靶细胞，V-γR小鼠的肿瘤血管灌流明显降低，周细胞与血管的联系被大量破坏。

3.2 IFN-γ对OSCC组织的促进作用

3.2.1促进增殖与生存

IFN-γ同样会被OSCC调控，在肿瘤发生与发展中起到截然相反的作用。首先，OSCC可能会通过直接调控IFN-γ表达，降低NK细胞在免疫监视中的作用[33]，导致OSCC躲避了NK细胞的杀伤作用；与此同时，肿瘤细胞还能充分利用IFN-γ诱导的炎症反应，促进增殖和存活。

IFN-γ调节着有利于OSCC生存的信号分子。CD47是信号调节蛋白α(SIRPα)的配体，是有效躲避巨噬细胞的信号位点。CD47在OSCC中表达较强,而IFN-γ可以诱导CD47高表达，有助于增强对SIRPα的结合亲和力，并减少巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用[34]，这一特点极有可能帮助了OSCC躲避M1的吞噬。

3.2.2促进扩散与转移

在体外和体内，已经有许多报道将IFN-γ与免疫耐受诱导联系在一起。近年来，在一系列人类肿瘤上发现了一个特殊的靶点--程序性死亡配体-1(PD-L1)。PD-L1能抑制抗肿瘤免疫反应，让IFN-γ在肿瘤免疫治疗中的使用开始发生变化。有研究发现，在OSCC中PD-L1明显过表达，关键的是IFN-γ以剂量依赖的方式调控其PD-L1的表达，低剂量能够促进PD-L1表达从而促进肿瘤细胞扩散[4]。CHEN等[35]研究发现，IFN-γ诱导PD-L1表达时，蛋白激酶D异构体2(PKD2)同样是重要的调节因子，IFN-γ能够同时诱导Tca8113细胞株中PD-L1和PKD2表达，且均呈时间和剂量依赖性。KOSUKE等[23]研究发现，从脂多糖刺激的外周血中产生Th1型细胞因子IFN-γ与OSCC淋巴结转移的频率可能呈正相关。

当然，IFN-γ对OSCC细胞的相关作用，并非对所用细胞株都是相同的。IFN-γ能有效抑制HSC-2、HSC-3、HSC-4细胞株的生长，但却不能抑制CA9-22细胞，其原因在于不同类型OSCC细胞对IFN-γ的抗性不仅是由STAT1依赖性信号传导的缺陷所致，IFN-γ诱导的信号分子CcnA2、Cdk2转录和转录后水平的表达下调缺陷也是重要影响因素[36]。

综上所述，IFN-γ是OSCC发生、发展过程中极为重要的细胞因子，在转录及蛋白水平方面均与OSCC组织间存在密切关联。但目前已知的IFN-γ在肿瘤生长与抑制中的相互作用关系仍需进一步研究，是否存在更多表达调控机制、IFN-γ与肿瘤细胞中基因表达的相关性、不同OSCC细胞株与IFN-γ的作用差异等均有待更多的试验验证。此外，如何精准应用IFN-γ发挥治疗优势仍是亟待解决的临床问题。