人類唾液中富含多種成分,如免疫球蛋白、激素、游離氨基酸、無機離子等,這些成分很好地反映了機體生物學功能及狀態。除此之外,經口服或注射的藥物亦可發現于其中。然而,這些成分并非是一成不變的,機體在受到疾病的侵擾下,體內免疫水平發生改變,分泌到唾液中的物質種類和含量發生相應改變,唾液用于疾病的診斷越來越受到重視。白細胞介素(interleukin,IL)是正常生命活動不可或缺的細胞因子,在免疫細胞的增殖、分化和成熟等方面發揮著重要的作用。IL與口腔癌(oral cavity cancer,OCC)的發生、發展存在不可分割的關系。OCC因其發生部位的特點,檢測唾液微環境中的IL往往較血液更為敏感和更具診斷價值,正因為此,越來越多的學者將唾液IL視為OCC早期診斷的潛在生物標志物。本文就唾液中IL的檢測方法及其與OCC發生、發展的關系等方面的研究進展作一綜述。
1. 唾液中的IL
1.1 唾液中IL的檢測方法
隨著液體活檢的發展,基于唾液樣本獲取的便捷性及無創性,唾液蛋白質組學分析的優勢正逐漸體現。酶聯免疫吸附測定(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)一直作為蛋白質定量的金標準,在唾液IL的檢測中具有無法取代的地位,但其檢測蛋白質需要的樣本量較大,花費時間較長。為提高效率,學者采用Luminex xMAP液相芯片技術同時進行多種IL檢測,大大縮短了檢測時間,節省成本,與ELISA法對比,其相關系數也可達到90%以上。Luminex法的不足之處主要在于抗體之間存在一定的交叉性反應,從而影響實驗結果的精確性。
Malhotra等報道一種承載著納米金屬顆粒的微流控芯片檢測技術,通過磁珠的分選富集,對唾液中IL的分析能達到fg·mL-1級別,具有極高的敏感度。微流控芯片檢測技術同時具備成本低、設備組裝簡便、樣本分析快速的特點,目前已應用在部分腫瘤的臨床診斷中。研究指出,電化學磁珠生物傳感器可用于同時檢測IL-8及IL-8 mRNA,IL-8的定量結果與ELISA法基本一致。常規的電化學生物傳感器通過電極板上生物分子之間的特異性識別作用,將信號轉為可測電信號,實現對物質的定性、定量檢測,而該方法建立一種磁珠分選電化學傳感信號,減少基質效應帶來的不確定性,增強了IL檢測的敏感性,并能實現對mRNA的同步檢測,在唾液蛋白質組學分析中具有重要的意義。
1.2 唾液中IL成分
唾液中IL種類繁多,包括IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-7、IL-8、IL-10、IL-12、IL-13、IL-16、IL-18、IL-32、IL-33、IL-35等。這些IL的含量與齲病、牙齦炎、牙周炎、灼口綜合征、口腔癌關系密切。研究發現,變異鏈球菌的數量與IL-1β的濃度呈正相關,但因齲病致病原因的復雜性,尚不能判定IL-1β與齲病的發生存在確切關系。IL-2和IL-6在灼口綜合征患者中的濃度均明顯高于正常人群。
在牙周炎患者中,IL-32的濃度明顯高于正常人,抗炎因子IL-10濃度則明顯低于正常人,經過牙周基礎治療后,唾液中IL發生改變,IL-32濃度明顯下降,IL-10濃度升高。另一份檢測牙周炎患者唾液中IL-33的研究發現,IL-33濃度與正常人無明顯差異。由此可見,牙周炎狀態并不能影響唾液中各類IL含量,準確找出牙周炎相關IL對于牙周炎的治療有著重要意義。
唾液中IL作為OCC早期診斷的生物標志物最早見于2004年,St John等發現口腔鱗狀細胞癌(oral squamous cell cancer,OSCC)患者唾液中IL-8含量顯著高于正常組,并進一步使用逆轉錄聚合酶鏈式反應(reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR)驗證IL-8 mRNA時得出相同的結果,從而提出IL在OCC早期診斷中具有價值。各學者對口腔癌、癌前狀態及正常人群唾液中IL的濃度進行了對比研究,口腔癌狀態下唾液中較多IL發生顯著性改變,這與唾液微環境的免疫狀態關系密切。這些IL在OCC的發生、發展及轉移等方面有著舉足輕重的地位。
2. IL與口腔癌的關系
2.1 IL-1與OCC
IL-1多由巨噬細胞、單核細胞、成纖維細胞、樹突狀細胞分泌,其家族龐大,包含11種分子。這些分子能招募吞噬細胞、淋巴細胞,激發宿主的抗感染能力。由于IL-1α在OCC狀態唾液中含量極低,IL-1與OCC的研究主要集中在IL-1β及IL-1受體拮抗劑IL-1Ra。OCC(以鱗狀細胞癌為主)患者唾液中IL-1β及IL-1Ra的濃度均明顯升高,預示著其在OCC的發生、發展過程中可能發揮重要作用。研究發現,IL-1β經趨化因子配體-受體[chemokine(C-X-C motif)ligand 1-chemokine(C-X-C motif)receptor type 2,CXCL1-CXCR2]反應軸使表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)酪氨酸磷酸化,調節EGFR信號促進人口腔黏膜癌前病變細胞(dysplasia oral mucosa keratinocyte,DOK)及OSCC細胞增殖;而通過慢病毒轉染CXCL1靶向短發夾RNA(short hairpin RNA,shRNA)或者使用CXCR2拮抗劑可觀察到EGFR酪氨酸磷酸化明顯減少,DOK細胞增殖也急劇下降。
Lee等也發現,IL-1β能夠促進DOK和OSCC細胞增殖,并能增強血管生成能力及上皮間充質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)相關基因Snail、Slug表達,下調鈣黏附蛋白E(E-cadherin)表達,在OCC侵襲轉移中同樣表現出重要作用。
2.2 IL-6與OCC
由巨噬細胞、T細胞、B細胞等多種細胞產生的IL-6是一種多功能生物學分子,能夠調節多種細胞的生長與分化,調控機體免疫應答、急性期反應及造血功能,并在機體的抗感染免疫反應中扮演重要角色。在預測OCC局部區域性復發時,經過多變量分析,IL-6濃度也可作為獨立風險因素,隨著IL-6濃度增加,OCC局部復發概率呈現增高趨勢。
IL-6與OCC的發生、增殖、侵襲、轉移關系密切,主要表現在5個方面。
1)IL-6導致抑癌基因甲基化,長散布元件(long interspersed nuclear element,LINE)-1全局低甲基化。IL-6介導的炎癥狀態使抑癌基因CHFR、GATA5和PAX6啟動子甲基化,同時使細胞內LINE全局低甲基化,導致染色體不穩定性,在腫瘤生成中起重要作用。
2)IL-6使磷酸化信號轉導及轉錄活化因子3(phosphorylated signal transducer and activator of transcription 3,pSTAT3)移位核內,調控基因表達。IL-6與IL-6R結合后,激活酪氨酸激酶/信號轉導和轉錄激活子(Janus kinases/signal transducer and activator of transcription,JAK/STAT)通路,使STAT3磷酸化后移位于核內,調控細胞的生長與抗凋亡。抗腫瘤藥物和厚樸酚則能抑制JAK2/STAT3通路,減弱IL-6所致的腫瘤增殖、遷移能力。
3)IL-6抑制自身抗腫瘤免疫。Teruel等研究發現,高濃度的IL-6能抑制自然殺傷細胞(natural killer cell,NKC)抗腫瘤作用,使癌細胞抗性增強。
4)IL-6促進破骨。體外及動物實驗表明,OCC細胞產生的IL-6能引導破骨細胞形成,致使癌旁骨質分解破壞。癌細胞及破骨細胞通過相關炎性因子交互作用,促進癌細胞進入破壞的骨質中,造成腫瘤的骨破壞及侵襲。
5)IL-6介導的淋巴管形成對OCC頸淋巴轉移有重要作用。IL-6通過磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)信號,上調表達血管內皮生長因子C(vascular endothelial growth factor-C,VEGF-C)mRNA,增加的VEGF-C具有強大的促淋巴管生成作用,與OCC頸淋巴轉移密切相關。經妥珠單抗治療后,OCC出現頸部淋巴轉移情況明顯減少。
2.3 IL-8與OCC
IL-8是一種炎癥狀態下產生的多生物活性促炎因子,主要由間皮細胞、中性粒細胞、內皮細胞、單核細胞和多種腫瘤細胞產生,其血管生成作用與多種惡性腫瘤的侵襲關系密切。在OCC的研究中,Long等發現,IL-8通過旁分泌及自分泌的形式,活化JAK2/STAT3/Snail、絲裂原活化蛋白激酶/細胞外調節蛋白激酶(mitogen activated protein kinase/extracellular signal-regulated kinase,MAPK/ERK)、Akt信號通路,引導癌旁正常上皮向間充質轉化,導致OCC侵襲。另一方面,癌細胞分泌產生IL-8后,上調基質金屬蛋白酶-7(matrix metalloproteinases-7,MMP-7)的表達,在OCC侵襲中也發揮著重要的作用。
侵襲轉移的具體過程或許與OCC樹突狀偽足的生成有關,而這種偽足與中性粒細胞旁分泌產生的IL-8有緊密聯系。因此可以看出,IL-8與OCC的侵襲有著割據不斷的關聯,OCC患者唾液中IL-8較癌前狀態和正常人群偏高也在情理之中。除此之外,學者對IL-8相關非編碼RNA也進行了研究。Peng等的研究表明,在DOK及OSCC細胞系中,IL-8能顯著提高miRNA-424-5p的表達,進而下調細胞因子信號抑制物(suppressors of cytokine signaling,SOCS)2,減弱其去磷酸化作用,而后使STAT5磷酸化,調控腫瘤的增殖。IL-8的3’端非編碼區能與具有抑癌作用的miRNA-124結合,導致其功能喪失,促進OCC的增殖、遷移。
2.4 IL-10與OCC
IL-10能抑制T細胞、單核細胞、巨噬細胞等免疫細胞的活性,限制或終止體內炎癥反應,同時增強拮抗劑作用,是一種強大的抗炎因子。IL-10能調控NKC、輔助型T細胞、B細胞等多種免疫細胞的增殖、分化,調節機體免疫功能。IL-10也被認為是腫瘤免疫抑制劑,能夠抑制樹突狀細胞活性,減弱其抗原遞呈能力,在腫瘤微環境的免疫抑制中承擔主要任務。諸多免疫組化實驗研究發現,IL-10在OSCC組織中高表達,并與OSCC預后存在密切聯系。OCC微環境中以M2型巨噬細胞為主的患者更容易發生局部免疫抑制,并極有可能發生頸部淋巴轉移,最終導致患者的低生存率。而M2型巨噬細胞正是通過分泌抑制性細胞因子發揮免疫抑制功能,這類因子中就包含著IL-10。與此同時,有研究指出IL-10基因-819及-592位點多態性改變能增加OCC的患病風險,提示IL-10在OCC的發生中或許扮演了一定角色。
3. 現狀與展望
OCC狀態下唾液中多種IL明顯升高,且與OCC的發生、發展、侵襲密切相關。唾液中IL升高是一種多因素產生的結果,包括基因多態性改變、吸煙、檳榔素、細菌及其脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)、溶血磷脂酸、唾液自身等。也有學者認為吸煙對唾液中IL的改變無顯著意義。IL大多來自成纖維細胞及免疫細胞,也有部分由腫瘤細胞產生。這或許可以解釋Kamatani等發現的Il-1β在OCC術前術后存在明顯改變,而Sato等卻未發現IL-6術前術后的明顯改變。具體哪些IL可由OCC細胞產生仍需進一步研究。
IL-1β能激活核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)通路,促進IL-6及IL-8的表達和分泌。IL-10作為一種抗炎因子,能抑制IL-1、IL-6、IL-8等的生成。除此之外,唾液中眾多的IL之間是否存在更多的關系?這種關系與OCC的發生、發展存在何種關聯,尚需要進一步深入的探索。IL-1、IL-6、IL-8及IL-10在OCC發生、發展、侵襲、轉移中起積極作用。動物實驗發現IL-12能抑制OCC生長,甚至誘導退化,該研究建立鼠OCC模型后,IL-12處理的實驗組通過干擾素-γ(interferon-γ,IFN-γ)和CD80+共刺激分子發揮腫瘤抑制作用,呈現出腫瘤退化趨勢。IL-12能夠增強細胞毒性T細胞生成力及活性,促進NKC成熟,在細胞介導的抗腫瘤免疫中承擔重要責任。
盡管如此,OCC唾液中IL-12的改變尚未見報道,與IL-12一樣發揮抑癌的IL也亟待探尋。綜上所述,OCC狀態下唾液中較多IL濃度發生明顯改變,這些IL用于OCC早期診斷的生物學標志物具有相當潛力。同時,這些IL通過免疫細胞、生物大分子、基因等層面在OCC的發生、發展、侵襲、轉移中發揮著各自的作用,應用IL受體拮抗劑能抑制OCC增殖、侵襲。深層次挖掘IL與OCC的關系,研發IL相關藥物,在預防治療OCC方面具有長遠的意義。
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