《細胞和分子免疫學》 （二）IL-2

1976年Morgan等發(fā)現(xiàn)小鼠脾細胞培養(yǎng)上清中含有一種刺激胸腺細胞生長的因子，由于這種因子能促進和維持T細胞長期培養(yǎng)，稱為T細胞生長因子（tcell growth factor,TCGF），1979年統(tǒng)一命名為白細胞介素2（interleukin 2,IL-2)。

1.IL-2的產(chǎn)生　IL-2主要由T細胞或T細胞系產(chǎn)生。

（1）CD4陽性或CD8陽性T細胞：有絲分裂原刺激CD4陽性或CD8陽性T細胞亞群均可產(chǎn)生IL-2；同種異體抗原主要刺激CD4陽性T細胞分泌IL-2。PBMC、脾臟、淋巴結和扁桃腺中的T細胞受到刺激后都能產(chǎn)生IL-2。在小鼠Th細胞中，只有Th1亞群可產(chǎn)生IL-2。

（2）T細胞腫瘤細胞系或白血病細胞系：人和動物某些T細胞白血病細胞系或腫瘤細胞在有絲分裂原、鈣離子載體（如A23187）或PMA刺激下可產(chǎn)生高水平的IL-2。如長臂猿T細胞系MLA144可自發(fā)產(chǎn)生IL-2，小鼠胸腺瘤細胞系EL-4和人Jurkat細胞靜止狀態(tài)不合成和分泌IL-2，刺激后可分泌高水平的IL-2。

（3）T淋巴細胞雜交瘤：T淋巴細胞雜交瘤123，F(xiàn)S6-14.13，HT-24A等在ConA刺激下產(chǎn)生IL-2。

（4）應用基因工程技術制備：1983年Taniguchi等從ConA刺激的Jurkat白血病T細胞中克隆成功IL-2cDNA，并在大腸桿菌中得到高水平的表達。目前應用基因工程技術所制備和純化的IL-2已用于臨床治療某些腫瘤和其它疾病。

2.IL-2的分子結構和基因　人IL-2含有133氨基酸殘基，分子量為15.5kDa。天然IL-2在N端含有糖基，但糖基對IL-2的生物學活性無明顯影響，等電點在6.6～8.2。IL-2分子含有3個半胱氨酸，分別位于第58、105和125位氨基酸，其中58位與105位半胱氨酸之間所形成的鏈內二硫鍵對于保持IL-2生物學活性起重要作用。在IL-2基因產(chǎn)物的提純和復性過程中，如二硫鍵配錯或分子間形成二硫鍵都會降低IL-2的活性?，F(xiàn)已有應用點突變，將第125號位半胱氨酸突變?yōu)榱涟彼峄蚪z氨基，使只能形成一種二硫鍵，保證了在IL-2復性過程的活性。還有報道用蛋白工程技術生產(chǎn)新型rIL-2，將IL-2分子第125位半胱氨酸改為丙氨酸，改構后IL-2比活性比天然IL-2明顯增加。人IL-2基因定位于第4號染色體，長約5kb，由4個外顯子和3個內含子組成。人和小鼠IL-2基因DNA序列有63%同源性。

3.IL-2的受體　IL-2R是由α、β和γ三條鏈組成。

（1）IL-2Rα鏈：Uchiyama(1981)首次制備了抗活化T細胞抗原Tac的McAb，與IL-2相互競爭結合到Tac陽性細胞。Tac的分子量為55kDa。1984年Leonard將Tac分子的cDNA克隆成功。Tac分子為糖蛋白，由272個氨基殘基組成，包括21個氨基酸殘基信號肽，成熟分子含251個氨基酸，含有多個半胱氨酸，2個N-糖基化位點，穿膜區(qū)和胞漿區(qū)分別含19和13個氨基酸殘基。人Tac的基因定位于第10號染色體，包括8個外顯子和7個內含子，長約25kb。Tac（p55）即為IL-2受體α鏈（或亞單位），又稱CD25，是活化T淋巴細胞的標志。在骨髓移植中如除去Tac陽性供體細胞可以降低移植物抗宿主反應（GVHR），現(xiàn)已進入Ⅱ期臨床驗證。也可用抗IL-2r McAb選擇性地封閉、消除活化的效應細胞，從而治療同種異體移植物排斥反應及某些自身免疫性疾病。

（2）IL-2Rβ鏈：分子量70kDa，故又稱p70，在人白細胞分化抗原中編號為CD122。人IL-2Rβ鏈基因定位于22號染色體。成熟IL-2Rβ鏈有525個氨基酸，5個N糖基化位點，包括胞膜外區(qū)、穿膜區(qū)和胞漿區(qū)。胞膜外區(qū)由214個氨基酸組成，有8個Cys，其結構上有1個紅細胞生成素（EPO）受體超家族特征性的結構域，還有1個Ⅲ型纖維粘連蛋白結構域?？缒^(qū)25個氨基酸。胞漿區(qū)有286個氨基酸，與EPO受體胞漿區(qū)有一定的同源性。IL-2Rβ鏈本身無酪氨酸激酶區(qū)，但胞漿區(qū)中有兩個結構域：一個是靠近膜端的絲氨酸富含區(qū)，在IL-2誘導的增殖信號傳遞中起重要作用；另一個是與酪氨酸激酶相聯(lián)的酸性區(qū)域。缺乏酸性區(qū)域的IL-2Rβ鏈突變體能傳導增殖信號，并誘導轉錄c-myc,不能介導誘導轉錄因子Fos的作用；缺乏絲氨酸富含區(qū)的IL-2Rβ鏈突變體不能誘導細胞增殖及c-myc的轉錄。因此，酪氨酸激酶途徑似乎與c-fos 基因的誘導有關，而非激酶依賴的途徑與c-myc基因的誘導有關。IL-2Rβ鏈主要分布于T細胞、大顆粒淋巴細胞（LGL）、B細胞、pre-T細胞。

（3）IL-2Rγ：糖蛋白，含347個氨基酸，分子量64kDa。胞膜結構特征屬于紅細胞生成素家族成員，胞漿區(qū)含86個氨基酸，從288～321位氨基酸序列似乎同源于src同源區(qū)2（SH2)，此區(qū)能與一些磷酸化蛋白中磷酸化酪氨酸殘基相連，參與信號的轉導。IL-2Rγ鏈表達于多種淋巴樣細胞表面，如Molt-β、Molt-4、Jurkat、MT-1、MT-2以及EB病毒感染的Raji細胞。

（4）IL-2R的組成與親和力的關系：單獨IL-2Rγ鏈不能結合IL-2，但對于中親和力IL-2R（βγ鏈）、高親和力IL-2R（αβγ鏈）的組成、IL-2的內化以及信號轉導是必需的。X-性聯(lián)重癥聯(lián)合免疫缺陷癥病人的IL-2Rγ基因發(fā)生突變而喪失IL-2R功能。

表4-2 三種親和力IL-2R的組成

組成親和力（Kd)細胞分布舉例α鏈（p55,CD25)低，10-8MB淋巴細胞β鏈（p70,CD122)+γ鏈中，10-9MYT（NK細胞株），MLA144α鏈+β鏈+γ鏈高，10-11MPHA刺激母細胞，HUT102B2

（5）可溶性IL-2R：可溶性IL-2R（solubleIL－2　receptor,sIL-2R）是膜結合形式IL-2Rα鏈的脫落物，分子量45kDa。在人類T細胞白血?、裥筒《荆℉TLV-I）感染的HUT102B2細胞培養(yǎng)上清中含有大量sIL-2R。PBMC經(jīng)絲裂原、CD3McAb和同種異體抗原刺激后可釋放sIL-2R。正常人血清和尿液中亦可檢出少量sIL-2R。sIL-2R可能與膜表面IL-2R（mIL-2R）競爭結合IL-2，從而成為一種免疫抑制物質。sIL-2R增高可見于某些惡性腫瘤、自身免疫病、病毒感染性疾病以及移植排斥等（見本章第三節(jié)）。

4.IL-2的生物學作用　IL-2的作用具有沿種系譜向上有約束性，向下無約束性的特點，如人的IL-2能促進小鼠T細胞的增殖，而小鼠的IL-2不能維持人T細胞的生長。IL-2體內的半衰期只有6.9分鐘。有報道用PEG對IL-2加以修飾，對生物學活性無影響，半衰期可延長7倍左右。目前關于IL-2的生物學作用大都是體外實驗的結果。具有中和活性的抗IL-2抗體可抑制IL-2的生物學活性。

（1）Th、Tc和Ts細胞都是IL-2　的反應細胞：IL-2對靜止T細胞作用較弱。胸腺細胞和T細胞經(jīng)抗原、有絲分裂原或同種異體抗原刺激活化后有在IL-2存在的條件下進入S期，維持細胞的增殖。IL-2可刺激T細胞轉鐵蛋白受體（TfR，CD71）、胰島素受體、MHCⅡ類抗原的表達，并產(chǎn)生多種淋巴因子如IFN-γ、IL-4、IL-5、IL-6、TNF-β及CSF等。

（2）誘導CTL、NK和LAK等多種殺傷細胞的分化和效應功能，并誘導殺傷細胞產(chǎn)生IFN-γ、TNF-α等細胞因子。IL-2可增強CTL細胞穿孔素（perforin)基因的表達。

（3）直接作用于B細胞，促進其增殖、分化和Ig分泌。已發(fā)現(xiàn)活化的B細胞也可具有IL-2R，IL-2對B細胞的調節(jié)作用除通過刺激T細胞分泌B細胞增殖和分化因子外，還可能有直接的調節(jié)作用。

（4）活化巨噬細胞。

5.IL-2的臨床應用　目前重組IL-2已用于臨床治療腫瘤以及感染性疾病等。

（1）抗腫瘤：IL-2在體外可誘導PBMC或腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）成為淋巴因子激活的殺傷細胞（LAK）。LAK/IL-2對腎細胞癌、黑素瘤、非何杰金氏淋巴瘤、結腸直腸癌有較明顯療效，對肝癌、卵巢癌、頭頸部鱗癌、膀胱癌、肺癌等有不同程度的療效。近年來已開始采用IL-2基因治療對黑素瘤、腎細胞癌以及神經(jīng)母細胞瘤等腫瘤等進行臨床驗證。

（2）治療感染性疾病：動物實驗結果表明，IL-2對某些因細胞免疫功能低下而受病毒感染，需增強細胞免疫功能的病人有一定療效。IL-2本身無直接抗病毒活性，它是通過增強CTL、NK活性以及誘導IFN-γ產(chǎn)生而介導抗病毒感染的。目前用IL-2治療活動性肝炎已顯示出可喜的苗頭，對于單純皰疹病毒感染、AIDS?。ㄒ堰M入Ⅱ期臨床驗證）、結節(jié)性麻風、結核桿菌感染等也有一定療效。如rIL-2明顯延長結核桿菌H37RV株感染小鼠和豚鼠的半數(shù)死亡時間，降低死亡率，減少感染動物脾、肺組織內的結核桿菌數(shù)。

（3）免疫佐劑作用（adjuvanticity):應用IL-2作為佐劑與免疫原性弱的亞單位疫苗聯(lián)合應用，可提高機體保護性免疫應答的水平。此外，最近發(fā)現(xiàn)IL-2具有降低血壓作用，IL-2治療高血壓已進入Ⅰ期臨床驗證。

（4）采用IL-2白喉毒素融合蛋白治療類風濕性關節(jié)炎進入Ⅰ/Ⅱ期臨床驗證，約有74%患者病情得到改善，IL-2融合毒素主要作用于CD4陽性淋巴細胞，有較好的選擇性。

rIL-2體內大劑量使用毒性作用較大，可引起毛細血管滲漏綜合征（capillary leak syndrome，CLS）。此外，IL-2半衰期短，有時還可在體內誘導產(chǎn)生一定抗體。

美國Immunex應用抗IL-2Rα鏈McAb預防骨髓移植后GVHR進入Ⅱ期臨床試驗。