IL-11臨床應(yīng)用研究進(jìn)展

1、IL-11臨床應(yīng)用研究進(jìn)展    關(guān)鍵詞： 白細(xì)胞介素-11；造血系統(tǒng)；骨髓；非造血效應(yīng)  摘要 白介素-11（IL-11）單獨(dú)或與其它細(xì)胞因子聯(lián)合使用，可刺激原始干細(xì)胞擴(kuò)增及向定向干細(xì)胞分化，促進(jìn)骨髓紅系、粒系、淋巴系、巨核細(xì)胞系的生成。IL-11還可抑制胃腸道上皮細(xì)胞的生長(zhǎng)，促進(jìn)破骨作用，抑制骨結(jié)節(jié)的形成，并是感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的重要生長(zhǎng)因子。本文還介紹了IL-11在造血和非造血系統(tǒng)中臨床前期及臨床期的研究情況。  關(guān)鍵詞 白細(xì)胞介素-11；造血系統(tǒng)；骨髓；非造血效應(yīng) 1 IL-11促進(jìn)造血作用

2、 1.1 祖細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化4 IL-11與其他作用于早期或晚期造血的生長(zhǎng)因子協(xié)同作用，刺激造血細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化。IL-11與IL-3，IL-4，IL-7，干細(xì)胞因子（Stem cell factor,SCF）,flt3-L,GM-CSF協(xié)同作用，刺激來(lái)自于臍血、骨髓（BM）、外周血不同培養(yǎng)系統(tǒng)、不同來(lái)源的原始干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和定向干細(xì)胞的擴(kuò)增。這種擴(kuò)增作用，可能是由于IL-11促進(jìn)細(xì)胞從G0期進(jìn)入細(xì)胞周期。在某些細(xì)胞中，IL-11尚能縮短細(xì)胞周期時(shí)間。與造血微環(huán)境中的其它細(xì)胞因子合用，IL-11可增加多能干細(xì)胞向原始祖細(xì)胞分化，并刺激定向干細(xì)胞的擴(kuò)增

3、和分化。用IL-11和SCF體外擴(kuò)增的BM細(xì)胞，能夠增強(qiáng)短期的移植潛能，此擴(kuò)增的細(xì)胞在致死劑量照射引起的鼠系列移植模型中可促進(jìn)造血生成。另外，應(yīng)用逆轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)的IL-11基因在造血細(xì)胞中的慢性表達(dá)，與系列移植后原始細(xì)胞群的保持有關(guān)。雖然體內(nèi)應(yīng)用IL-11后，正常小鼠BM和脾髓系祖細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期數(shù)和絕對(duì)細(xì)胞數(shù)增加，但應(yīng)用于正常鼠嚙齒類動(dòng)物或非人類的靈長(zhǎng)類后，對(duì)其外周白細(xì)胞計(jì)數(shù)卻沒(méi)有影響。 1.2 巨核細(xì)胞系的生成和血小板生成2，3 IL-11與IL-3，TPO或SCF協(xié)同作用，刺激小鼠和人BM不同階段巨核細(xì)胞和血小板生成。體內(nèi)用IL-11治療后，可致嚙齒類、非人類的靈長(zhǎng)類以及人類巨

4、核細(xì)胞系的生成，包括巨核細(xì)胞的產(chǎn)生、分化和成熟。在TPO可溶性受體CMPL存在時(shí)，IL-11或/和IL-3，SCF可引起巨核細(xì)胞集落形成。抗血小板生成素抗血清可使IL-11刺激引起的巨核細(xì)胞集落形成降低90%，而抗IL-3抗血清，則降低此效應(yīng)28%，上述結(jié)果說(shuō)明，IL-11引起的巨核細(xì)胞集落形成或血小板生成有可能由TPO介導(dǎo)。最近,Weich等證實(shí)IL-11鏈mRNA可以在純化的人CD41a(+)CD14-的巨核細(xì)胞前體中檢測(cè)到。另外，純化的細(xì)胞與rh iL-11共育，可致IL-11受體gp130亞單位快速磷酸化，提示IL-11可能通過(guò)直接激活受體信號(hào)亞單位而發(fā)揮作用。 IL-11和

5、TPO協(xié)同作用，還可通過(guò)縮短G0期，刺激休止期多個(gè)系列祖胞的擴(kuò)增。應(yīng)用c-dit的中和抗體ACK2，可以完全阻斷這種效應(yīng)，提示IL-11和TPO對(duì)多個(gè)細(xì)胞系的協(xié)同作用是通過(guò)SCF/c-kit的相互作用而介導(dǎo)的。 1.3 促紅細(xì)胞生成4 IL-11單獨(dú)或與其它細(xì)胞因子（如IL-3，SCF或EPO）聯(lián)合使用，可刺激人、小鼠胎肝多個(gè)階段的紅細(xì)胞生成。IL-11對(duì)BFU-E生成的體外作用不能用SCF，IL-3和GM-CSF的抗體中和，提示IL-11對(duì)人和鼠的紅系祖細(xì)胞有直接作用。細(xì)胞因子的體內(nèi)作用的研究提示，IL-11和SCF可以促進(jìn)多潛能干細(xì)胞分化為紅系細(xì)胞，IL-11和EPO還

6、可促進(jìn)紅系細(xì)胞的進(jìn)一步擴(kuò)增。另外，IL-11和SCF還可引起紅系細(xì)胞自BM至脾臟的重新分布。 1.4 髓系細(xì)胞的生成4，5 IL-11還可調(diào)節(jié)髓系祖細(xì)胞的分化和成熟。IL-11和SCF聯(lián)合可刺激自鼠Lin-/Scal+BM細(xì)胞形成髓系集落。該集落主要由粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞組成。IL-11和IL-13或IL-4聯(lián)合使用，可使髓系集落中粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞的比例減少，巨噬細(xì)胞的比例升高。對(duì)新生大鼠聯(lián)合使用IL-11，SCF和GSCF可顯著增加周圍血中性粒細(xì)胞數(shù)。 1.5淋巴細(xì)胞的生成4 IL-11和SCF或IL-4聯(lián)合使用，有效地支持5-FU處理的小鼠骨髓細(xì)胞原代培養(yǎng)中B細(xì)胞

7、的產(chǎn)生。用SCF和IL-7處理抽提的細(xì)胞，可得到相似的結(jié)果。IL-11和IL-4還可以逆轉(zhuǎn)IL-3對(duì)早期B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生過(guò)程中的抑制效應(yīng)。 1.6 對(duì)造血微環(huán)境的影響6 IL-11最先來(lái)源于造血微環(huán)境中的基質(zhì)細(xì)胞，在此微環(huán)境中，可能起著旁分泌或自分泌生長(zhǎng)因子的作用。將IL-11加入長(zhǎng)期培養(yǎng)的人BM（LTBMC）中，可顯著增加粘附細(xì)胞的細(xì)胞組成，抑制粘附細(xì)胞的脂肪堆集，導(dǎo)致造血生成作用增強(qiáng)。在來(lái)源于再障患者的骨髓培養(yǎng)中，加入IL-11和SCF，可顯著促進(jìn)粘附基質(zhì)層的形成，提示IL-11對(duì)造血微環(huán)境異常引起的再障患者具有治療價(jià)值。巨核細(xì)胞可刺激BM纖維母細(xì)胞的生長(zhǎng)。髓纖維化的形成

8、通常與異常的巨核細(xì)胞生成有關(guān)。IL-11可調(diào)節(jié)巨核細(xì)胞對(duì)GM纖維母細(xì)胞的這種刺激作用。體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)均證實(shí)，用IL-11和SCF治療可使長(zhǎng)期作用的細(xì)胞（Long-term repopulating cells）自BM向脾臟遷移，對(duì)脾切除的鼠則自BM向血液動(dòng)員。 2 IL-11對(duì)非造血系統(tǒng)的作用 2.1 對(duì)上皮細(xì)胞的作用 肺泡和支氣管上皮細(xì)胞產(chǎn)生大量的IL-11，炎癥性細(xì)胞因子，呼吸道合胞病毒，油酸均可上調(diào)IL-11產(chǎn)生，說(shuō)明IL-11在肺部炎癥中可能起重要作用。胃腸道（gastrointestinal，GI）上皮中亦表達(dá)IL-11和IL-11R

9、。體外研究7顯示，IL-11可直接與GI1上皮細(xì)胞相作用，可逆性地抑制腸腺管干細(xì)胞系（IEC-6和EC-18）的增殖。因此，IL-11可能調(diào)控GI上皮細(xì)胞的正常生長(zhǎng)。IL-11引起的上述細(xì)胞的增殖下降，可能是由于其延長(zhǎng)了細(xì)胞周期中G1期向S期轉(zhuǎn)換的時(shí)間，后者與視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤基因產(chǎn)物（pRB）的去磷酸化有關(guān)。另外，IL-11可增強(qiáng)大鼠GI對(duì)鐵的吸收，而此作用與紅細(xì)胞的生成改變無(wú)關(guān)。 2.2 破骨作用8 IL-11與1，25（OH）2D3和甲狀旁腺激素（PTH）聯(lián)合作用，可刺激破骨細(xì)胞的產(chǎn)生，抑制骨結(jié)節(jié)（bone nodule）的形成。骨母細(xì)胞是破骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨吸收的

10、重要調(diào)節(jié)者，IL-11引起的破骨作用需要有基質(zhì)細(xì)胞和骨母細(xì)胞存在，提示IL-11的效應(yīng)可能是通過(guò)基質(zhì)/骨母細(xì)胞衍生的其它因子所介導(dǎo)。針對(duì)IL-11的中和抗體可部分地抑制PTH的骨再吸收作用，并阻滯IL-1，TNF和1，25（OH）2D3引起的破骨作用。人和鼠原始骨母細(xì)胞和骨母細(xì)胞樣的骨肉瘤細(xì)胞系可以產(chǎn)生IL-11，原始骨母細(xì)胞表達(dá)IL-11R和gp130 mRNA。gp130 mRNA可以由IL-1，PTH和1，25（OH）2D3所上調(diào)。成熟的骨母細(xì)胞亦表達(dá)IL-11R mRAN。上述研究提示，IL-11是一種骨母細(xì)胞衍生的對(duì)骨代謝有調(diào)節(jié)作用的旁分泌調(diào)節(jié)劑。骨形成

11、細(xì)胞和骨溶解（再吸收）細(xì)胞均是IL-11作用的可能靶細(xì)胞。 2.3 神經(jīng)發(fā)生9 Du等發(fā)現(xiàn)，海馬神經(jīng)細(xì)胞、脊髓神經(jīng)中運(yùn)動(dòng)神經(jīng)和交感神經(jīng)表達(dá)IL-11mRNA。外源性IL-11可刺激海馬神經(jīng)祖細(xì)胞（H19-7）以劑量依賴性的方式增殖。另外，以往研究證實(shí)，IL-11和其它幾種造血生長(zhǎng)因子是胚鼠海馬神經(jīng)祖細(xì)胞（MK31）的重要分化因子。由于肺泡和支管上皮細(xì)胞可產(chǎn)生IL-11，而肺上皮下的腔隙中含神經(jīng)末梢，這進(jìn)一步提示IL-11是感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的重要生長(zhǎng)因子。以往，曾有研究者報(bào)道，IL-11調(diào)節(jié)神經(jīng)生長(zhǎng)和分化的機(jī)制和調(diào)控造血細(xì)胞增殖、分化的機(jī)制相似。 2.4其它效應(yīng) IL

12、-11還有許多非造血活性，如在體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)，IL-11可刺激急性期反應(yīng)物質(zhì)的產(chǎn)生，抑制脂肪形成，引起發(fā)熱以及調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的代謝。上述作用可能對(duì)結(jié)締組織具有保護(hù)作用，并可能涉及肝纖維化和肝研究硬化的病理過(guò)程。在數(shù)個(gè)體外細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)IL-11可降低炎癥性細(xì)胞因子的表達(dá)，尤其是單核/巨噬細(xì)胞TNF-的釋放。 3 臨床前研究 3.1 同基因骨髓移植模型10 骨髓移植（Bone marrow transplant,BMT）小鼠應(yīng)用IL-11后，可加速移植小鼠巨核細(xì)胞的生成和髓系細(xì)胞的生成。巨核系和髓系的增加，可顯著降低致死性的

13、銅綠假單胞菌的外源性感染，降低鼠尾的出血時(shí)間。聯(lián)合應(yīng)用IL-11和SCF后，BMT鼠各系列細(xì)胞減少的時(shí)間明顯縮短。最近的研究顯著，通過(guò)逆轉(zhuǎn)靈病毒載體鼠IL-11異位表達(dá)，加速了第二次或第三次BMT鼠血小板和白細(xì)胞的恢復(fù)，這一研究說(shuō)明體內(nèi)IL-11的表達(dá)可使原始造血干細(xì)胞持續(xù)增加。 3.2 致死量照射后，未行BMT模型11 與BMT模型相比，本模型中IL-11治療對(duì)受致死劑量照射（600cGy）的小鼠造血祖細(xì)胞幾乎無(wú)作用。小鼠200cGy照射后，應(yīng)用IL-11治療，發(fā)現(xiàn)可恢復(fù)胸腺和脾臟細(xì)胞數(shù)，并可恢復(fù)T細(xì)胞和B細(xì)胞對(duì)有絲分裂原的反應(yīng)。狗經(jīng)亞致死量的照射后（200cGy），用I

14、L-11治療可使血小板呈中-快速恢復(fù)。部分狗發(fā)生肺炎，病因不明。 3.3 經(jīng)療模型12 化療常造成血細(xì)胞減少、免疫抑制GI粘膜損傷。在臨床前的化療模型研究中，發(fā)現(xiàn)不同類型的化療后IL-11治療可顯著降低化療相關(guān)疾病的發(fā)生率和死亡率，這與造血功能和免疫反應(yīng)加速恢復(fù)有關(guān)。用IL-11和SCF預(yù)先治療后，給動(dòng)物反復(fù)大劑量應(yīng)用5-Fu造成的死亡率明顯減少，但BM細(xì)胞輸注并不能降低動(dòng)物的死亡率，提示在此模型中，IL-11和SCF的預(yù)先應(yīng)用可保護(hù)組織，但并不可消除化療對(duì)造血系統(tǒng)的副作用。在倉(cāng)鼠口腔粘膜炎的模型中，IL-11降低了口腔粘膜炎的發(fā)生率、嚴(yán)重性以及持續(xù)時(shí)間，并呈劑量依賴性，而

15、骨髓細(xì)胞的改變不明顯，提示IL-11對(duì)粘膜炎的保持機(jī)制至少部位是由于其對(duì)上皮或結(jié)締組織的作用所致。 3.4 聯(lián)合化、放療模型9，13 應(yīng)用IL-11可明顯降低聯(lián)合化、放療（5-Fu和亞致死量放療）小鼠由內(nèi)源性腸道病原體引起的膿毒血癥，并可降低其死亡率。此外，IL-11還與此模型中小鼠生存率增加、隱窩細(xì)胞增殖增加及絨毛/隱窩細(xì)胞的凋亡減少有關(guān)。IL-11對(duì)GI隱窩細(xì)胞增殖的體外和體內(nèi)研究差異，可能是由于IL-11對(duì)損傷和未損傷細(xì)胞群的不同效應(yīng)所致。在損傷以前（由體外細(xì)胞系觀察），IL-11抑制細(xì)胞增殖，在損傷以后（由在體腸細(xì)胞損傷模型觀察到），IL-11可以刺激細(xì)胞增殖。小鼠

16、用IL-11處理后，再給予放療，結(jié)果見腸隱窩干細(xì)胞的生存期明顯延長(zhǎng)。另外，最近的研究還發(fā)現(xiàn)用IL-11預(yù)先處理，可顯著降低小鼠缺血再灌注引起的小腸損傷。因此，IL-11對(duì)聯(lián)合化、放療引起的腸粘膜損傷的保護(hù)作用，在臨床腫瘤患者化療和BMT中可能具有廣闊的應(yīng)用前景。 3.5 其它GI模型14 表達(dá)人HLA-B27和2-MG的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物由化學(xué)損傷或慢性炎癥性腸炎引起的急性結(jié)腸炎在應(yīng)用了IL-11以后均出現(xiàn)好轉(zhuǎn)。小鼠缺血性腸壞死、燒傷模型以及大鼠短腸（short-bowel）模型中，IL-11可促進(jìn)腸粘膜的增殖，并可使生存率明顯增加。此外，IL-11還可增加周圍血淋巴細(xì)胞數(shù)目，防止

17、腸缺血和機(jī)體燒傷模型中腸道細(xì)菌的侵入和擴(kuò)散。 3.6 膿毒血癥模型15 用IL-11預(yù)處理鼠中毒性休克綜合癥模型中的小鼠和實(shí)驗(yàn)性新生大鼠時(shí)，運(yùn)動(dòng)因患B組鏈球菌性膿毒血癥而導(dǎo)致死亡率明顯降低。內(nèi)源性IL-11可能在新生動(dòng)物細(xì)菌性膿毒血癥及其相關(guān)的血小板減少的病理生理反應(yīng)中發(fā)揮作用。在兔內(nèi)毒素血癥模型中，給予IL-11治療可預(yù)防低血壓并降低LPS引起的GI粘膜損傷。IL-11在鼠和兔內(nèi)毒素血癥模型中的抗炎作用，可能是通過(guò)其對(duì)激活巨噬細(xì)胞，從而抑制炎性介質(zhì)原的產(chǎn)生。 4 人類研究及其臨床試驗(yàn) 在最初的期臨床應(yīng)用中，進(jìn)展期乳腺癌患者在接受高劑量化療之前或每次聯(lián)合化療（共4

18、個(gè)療程）之后，給予高劑量IL-11（最高達(dá)100g/kg/d），可促進(jìn)血小板計(jì)數(shù)增加，兩者呈劑量-依賴性關(guān)系16?；颊咴诮邮躵hIL-11劑量大于250g/kg/d時(shí)，第一、二療程化療后，血小板減少明顯減輕，此可能與IL-11刺激后引起的血小板產(chǎn)生增加和巨核細(xì)胞成熟有關(guān)。此時(shí)可見骨髓巨核細(xì)胞集落形成（CFU-MK）增加。另外，亦可能與巨核細(xì)胞數(shù)增加及高倍體的巨核細(xì)胞形成有關(guān)。與臨床前的動(dòng)物試驗(yàn)相比，IL-11對(duì)化療引起的白細(xì)胞減少或中性粒細(xì)胞減少無(wú)明顯療效。然而，IL-11治療后，BM細(xì)胞數(shù)增加，未成熟的紅系及髓系前體細(xì)胞數(shù)及循環(huán)數(shù)增加。 在數(shù)個(gè)/期臨床試驗(yàn)中，IL-11的應(yīng)用劑量高達(dá)500g/kg/d時(shí)，患者仍能較好地耐受。在多種腫瘤損傷性治療后，IL-11可加速造血恢復(fù)，因而顯示出誘人的應(yīng)用前景。給予乳腺癌患者高劑量CTX，BCNU，噻替巴（thiotea）治療后，再對(duì)其進(jìn)行自體骨髓移植，并聯(lián)合應(yīng)用IL-11和G-CSF，可有效地加速周圍血中性粒細(xì)胞和血小板的恢復(fù)。在兒童實(shí)體瘤或淋巴瘤的/期臨床實(shí)驗(yàn)中，ICE（異環(huán)磷酰胺、碳鉑和鬼臼乙叉甙）聯(lián)合化療后，再應(yīng)用IL-11（500g/kg/d）和G-CSF（100g/kg/d）