IL-11臨床應(yīng)用研究進展

1、IL-11臨床應(yīng)用研究進展    關(guān)鍵詞： 白細胞介素-11；造血系統(tǒng)；骨髓；非造血效應(yīng)  摘要 白介素-11（IL-11）單獨或與其它細胞因子聯(lián)合使用，可刺激原始干細胞擴增及向定向干細胞分化，促進骨髓紅系、粒系、淋巴系、巨核細胞系的生成。IL-11還可抑制胃腸道上皮細胞的生長，促進破骨作用，抑制骨結(jié)節(jié)的形成，并是感覺和運動神經(jīng)的重要生長因子。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 白細胞介素-11；造血系統(tǒng)；骨髓；非造血效應(yīng) 1 IL-11促進造血作用

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

3、和分化。用IL-11和SCF體外擴增的BM細胞，能夠增強短期的移植潛能，此擴增的細胞在致死劑量照射引起的鼠系列移植模型中可促進造血生成。另外，應(yīng)用逆轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)的IL-11基因在造血細胞中的慢性表達，與系列移植后原始細胞群的保持有關(guān)。雖然體內(nèi)應(yīng)用IL-11后，正常小鼠BM和脾髓系祖細胞進入細胞周期數(shù)和絕對細胞數(shù)增加，但應(yīng)用于正常鼠嚙齒類動物或非人類的靈長類后，對其外周白細胞計數(shù)卻沒有影響。 1.2 巨核細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、非人類的靈長類以及人類巨

4、核細胞系的生成，包括巨核細胞的產(chǎn)生、分化和成熟。在TPO可溶性受體CMPL存在時，IL-11或/和IL-3，SCF可引起巨核細胞集落形成?？寡“迳伤乜寡蹇墒笽L-11刺激引起的巨核細胞集落形成降低90%，而抗IL-3抗血清，則降低此效應(yīng)28%，上述結(jié)果說明，IL-11引起的巨核細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IL-11鏈mRNA可以在純化的人CD41a(+)CD14-的巨核細胞前體中檢測到。另外，純化的細胞與rh iL-11共育，可致IL-11受體gp130亞單位快速磷酸化，提示IL-11可能通過直接激活受體信號亞單位而發(fā)揮作用。 IL-11和

5、TPO協(xié)同作用，還可通過縮短G0期，刺激休止期多個系列祖胞的擴增。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對多個細胞系的協(xié)同作用是通過SCF/c-kit的相互作用而介導(dǎo)的。 1.3 促紅細胞生成4 IL-11單獨或與其它細胞因子（如IL-3，SCF或EPO）聯(lián)合使用，可刺激人、小鼠胎肝多個階段的紅細胞生成。IL-11對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對人和鼠的紅系祖細胞有直接作用。細胞因子的體內(nèi)作用的研究提示，IL-11和SCF可以促進多潛能干細胞分化為紅系細胞，IL-11和EPO還

6、可促進紅系細胞的進一步擴增。另外，IL-11和SCF還可引起紅系細胞自BM至脾臟的重新分布。 1.4 髓系細胞的生成4，5 IL-11還可調(diào)節(jié)髓系祖細胞的分化和成熟。IL-11和SCF聯(lián)合可刺激自鼠Lin-/Scal+BM細胞形成髓系集落。該集落主要由粒細胞和肥大細胞組成。IL-11和IL-13或IL-4聯(lián)合使用，可使髓系集落中粒細胞和肥大細胞的比例減少，巨噬細胞的比例升高。對新生大鼠聯(lián)合使用IL-11，SCF和GSCF可顯著增加周圍血中性粒細胞數(shù)。 1.5淋巴細胞的生成4 IL-11和SCF或IL-4聯(lián)合使用，有效地支持5-FU處理的小鼠骨髓細胞原代培養(yǎng)中B細胞

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

8、通常與異常的巨核細胞生成有關(guān)。IL-11可調(diào)節(jié)巨核細胞對GM纖維母細胞的這種刺激作用。體內(nèi)和體外實驗均證實，用IL-11和SCF治療可使長期作用的細胞（Long-term repopulating cells）自BM向脾臟遷移，對脾切除的鼠則自BM向血液動員。 2 IL-11對非造血系統(tǒng)的作用 2.1 對上皮細胞的作用 肺泡和支氣管上皮細胞產(chǎn)生大量的IL-11，炎癥性細胞因子，呼吸道合胞病毒，油酸均可上調(diào)IL-11產(chǎn)生，說明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IL-11和IL-11R

9、。體外研究7顯示，IL-11可直接與GI1上皮細胞相作用，可逆性地抑制腸腺管干細胞系（IEC-6和EC-18）的增殖。因此，IL-11可能調(diào)控GI上皮細胞的正常生長。IL-11引起的上述細胞的增殖下降，可能是由于其延長了細胞周期中G1期向S期轉(zhuǎn)換的時間，后者與視網(wǎng)膜母細胞瘤基因產(chǎn)物（pRB）的去磷酸化有關(guān)。另外，IL-11可增強大鼠GI對鐵的吸收，而此作用與紅細胞的生成改變無關(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，可刺激破骨細胞的產(chǎn)生，抑制骨結(jié)節(jié)（bone nodule）的形成。骨母細胞是破骨細胞介導(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)細胞和骨母細胞存在，提示IL-11的效應(yīng)可能是通過基質(zhì)/骨母細胞衍生的其它因子所介導(dǎo)。針對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。人和鼠原始骨母細胞和骨母細胞樣的骨肉瘤細胞系可以產(chǎn)生IL-11，原始骨母細胞表達IL-11R和gp130 mRNA。gp130 mRNA可以由IL-1，PTH和1，25（OH）2D3所上調(diào)。成熟的骨母細胞亦表達IL-11R mRAN。上述研究提示，IL-11是一種骨母細胞衍生的對骨代謝有調(diào)節(jié)作用的旁分泌調(diào)節(jié)劑。骨形成

11、細胞和骨溶解（再吸收）細胞均是IL-11作用的可能靶細胞。 2.3 神經(jīng)發(fā)生9 Du等發(fā)現(xiàn)，海馬神經(jīng)細胞、脊髓神經(jīng)中運動神經(jīng)和交感神經(jīng)表達IL-11mRNA。外源性IL-11可刺激海馬神經(jīng)祖細胞（H19-7）以劑量依賴性的方式增殖。另外，以往研究證實，IL-11和其它幾種造血生長因子是胚鼠海馬神經(jīng)祖細胞（MK31）的重要分化因子。由于肺泡和支管上皮細胞可產(chǎn)生IL-11，而肺上皮下的腔隙中含神經(jīng)末梢，這進一步提示IL-11是感覺和運動神經(jīng)的重要生長因子。以往，曾有研究者報道，IL-11調(diào)節(jié)神經(jīng)生長和分化的機制和調(diào)控造血細胞增殖、分化的機制相似。 2.4其它效應(yīng) IL

12、-11還有許多非造血活性，如在體內(nèi)和體外實驗均發(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)細胞外基質(zhì)（ECM）的代謝。上述作用可能對結(jié)締組織具有保護作用，并可能涉及肝纖維化和肝研究硬化的病理過程。在數(shù)個體外細胞培養(yǎng)系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)IL-11可降低炎癥性細胞因子的表達，尤其是單核/巨噬細胞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胞的生成和髓系細胞的生成。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，降低鼠尾的出血時間。聯(lián)合應(yīng)用IL-11和SCF后，BMT鼠各系列細胞減少的時間明顯縮短。最近的研究顯著，通過逆轉(zhuǎn)靈病毒載體鼠IL-11異位表達，加速了第二次或第三次BMT鼠血小板和白細胞的恢復(fù)，這一研究說明體內(nèi)IL-11的表達可使原始造血干細胞持續(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治療對受致死劑量照射（600cGy）的小鼠造血祖細胞幾乎無作用。小鼠200cGy照射后，應(yīng)用IL-11治療，發(fā)現(xiàn)可恢復(fù)胸腺和脾臟細胞數(shù)，并可恢復(fù)T細胞和B細胞對有絲分裂原的反應(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細胞輸注并不能降低動物的死亡率，提示在此模型中，IL-11和SCF的預(yù)先應(yīng)用可保護組織，但并不可消除化療對造血系統(tǒng)的副作用。在倉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、嚴重性以及持續(xù)時間，并呈劑量依賴性，而

15、骨髓細胞的改變不明顯，提示IL-11對粘膜炎的保持機制至少部位是由于其對上皮或結(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、隱窩細胞增殖增加及絨毛/隱窩細胞的凋亡減少有關(guān)。IL-11對GI隱窩細胞增殖的體外和體內(nèi)研究差異，可能是由于IL-11對損傷和未損傷細胞群的不同效應(yīng)所致。在損傷以前（由體外細胞系觀察），IL-11抑制細胞增殖，在損傷以后（由在體腸細胞損傷模型觀察到），IL-11可以刺激細胞增殖。小鼠

16、用IL-11處理后，再給予放療，結(jié)果見腸隱窩干細胞的生存期明顯延長。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對聯(lián)合化、放療引起的腸粘膜損傷的保護作用，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 表達人HLA-B27和2-MG的轉(zhuǎn)基因動物由化學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胞數(shù)目，防止

17、腸缺血和機體燒傷模型中腸道細菌的侵入和擴散。 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驗性新生大鼠時，運動因患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可能在新生動物細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，可能是通過其對激活巨噬細胞，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 在最初的期臨床應(yīng)用中，進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、個療程）之后，給予高劑量IL-11（最高達100g/kg/d），可促進血小板計數(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，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)生增加和巨核細胞成熟有關(guān)。此時可見骨髓巨核細胞集落形成（CFU-MK）增加。另外，亦可能與巨核細胞數(shù)增加及高倍體的巨核細胞形成有關(guān)。與臨床前的動物試驗相比，IL-11對化療引起的白細胞減少或中性粒細胞減少無明顯療效。然而，IL-11治療后，BM細胞數(shù)增加，未成熟的紅系及髓系前體細胞數(shù)及循環(huán)數(shù)增加。 在數(shù)個/期臨床試驗中，IL-11的應(yīng)用劑量高達500g/kg/d時，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，再對其進行自體骨髓移植，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胞和血小板的恢復(fù)。在兒童實體瘤或淋巴瘤的/期臨床實驗中，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）