IL-11临床应用研究进展

　　摘要 白介素-11（IL-11）单独或与其它细胞因子联合使用，可刺激原始干细胞扩增及向定向干细胞分化，促进骨髓红系、粒系、淋巴系、巨核细胞系的生成。IL-11还可抑制胃肠道上皮细胞的生长，促进破骨作用，抑制骨结节的形成，并是感觉和运动神经的重要生长因子。本文还介绍了IL-11在造血和非造血系统中临床前期及临床期的研究情况。

　　 关键词 白细胞介素-11；造血系统；骨髓；非造血效应

　　1 IL-11促进造血作用

　　1.1 祖细胞的生长和分化[4] IL-11与其他作用于早期或晚期造血的生长因子协同作用，刺激造血细胞的生长和分化。IL-11与IL-3，IL-4，IL-7，干细胞因子（Stem cell factor,SCF）,flt3-L,GM-CSF协同作用，刺激来自于脐血、骨髓（BM）、外周血不同培养系统、不同来源的原始干细胞、多能干细胞和定向干细胞的扩增。这种扩增作用，可能是由于IL-11促进细胞从G0期进入细胞周期。在某些细胞中，IL-11尚能缩短细胞周期时间。与造血微环境中的其它细胞因子合用，IL-11可增加多能干细胞向原始祖细胞分化，并刺激定向干细胞的扩增和分化。用IL-11和SCF体外扩增的BM细胞，能够增强短期的移植潜能，此扩增的细胞在致死剂量照射引起的鼠系列移植模型中可促进造血生成。另外，应用逆转录病毒介导的IL-11基因在造血细胞中的慢性表达，与系列移植后原始细胞群的保持有关。虽然体内应用IL-11后，正常小鼠BM和脾髓系祖细胞进入细胞周期数和绝对细胞数增加，但应用于正常鼠啮齿类动物或非人类的灵长类后，对其外周白细胞计数却没有影响。

　　1.2 巨核细胞系的生成和血小板生成[2，3]

　　IL-11与IL-3，TPO或SCF协同作用，刺激小鼠和人BM不同阶段巨核细胞和血小板生成。体内用IL-11治疗后，可致啮齿类、非人类的灵长类以及人类巨核细胞系的生成，包括巨核细胞的产生、分化和成熟。在TPO可溶性受体CMPL存在时，IL-11或/和IL-3，SCF可引起巨核细胞集落形成。抗血小板生成素抗血清可使IL-11刺激引起的巨核细胞集落形成降低90%，而抗IL-3抗血清，则降低此效应28%，上述结果说明，IL-11引起的巨核细胞集落形成或血小板生成有可能由TPO介导。最近,Weich等证实IL-11α链mRNA可以在纯化的人CD41a(+)CD14-的巨核细胞前体中检测到。另外，纯化的细胞与rh iL-11共育，可致IL-11受体gp130亚单位快速磷酸化，提示IL-11可能通过直接激活受体信号亚单位而发挥作用。

　　IL-11和TPO协同作用，还可通过缩短G0期，刺激休止期多个系列祖胞的扩增。应用c-dit的中和抗体ACK2，可以完全阻断这种效应，提示IL-11和TPO对多个细胞系的协同作用是通过SCF/c-kit的相互作用而介导的。

　　1.3 促红细胞生成[4] IL-11单独或与其它细胞因子（如IL-3，SCF或EPO）联合使用，可刺激人、小鼠胎肝多个阶段的红细胞生成。IL-11对BFU-E生成的体外作用不能用SCF，IL-3和GM-CSF的抗体中和，提示IL-11对人和鼠的红系祖细胞有直接作用。细胞因子的体内作用的研究提示，IL-11和SCF可以促进多潜能干细胞分化为红系细胞，IL-11和EPO还可促进红系细胞的进一步扩增。另外，IL-11和SCF还可引起红系细胞自BM至脾脏的重新分布。

　　1.4 髓系细胞的生成[4，5] IL-11还可调节髓系祖细胞的分化和成熟。IL-11和SCF联合可刺激自鼠Lin-/Scal+BM细胞形成髓系集落。该集落主要由粒细胞和肥大细胞组成。IL-11和IL-13或IL-4联合使用，可使髓系集落中粒细胞和肥大细胞的比例减少，巨噬细胞的比例升高。对新生大鼠联合使用IL-11，SCF和GSCF可显著增加周围血中性粒细胞数。

　　1.5淋巴细胞的生成[4] IL-11和SCF或IL-4联合使用，有效地支持5-FU处理的小鼠骨髓细胞原代培养中B细胞的产生。用SCF和IL-7处理抽提的细胞，可得到相似的结果。IL-11和IL-4还可以逆转IL-3对早期B淋巴细胞产生过程中的抑制效应。

　　1.6 对造血微环境的影响[6] IL-11最先来源于造血微环境中的基质细胞，在此微环境中，可能起着旁分泌或自分泌生长因子的作用。将IL-11加入长期培养的人BM（LTBMC）中，可显著增加粘附细胞的细胞组成，抑制粘附细胞的脂肪堆集，导致造血生成作用增强。在来源于再障患者的骨髓培养中，加入IL-11和SCF，可显著促进粘附基质层的形成，提示IL-11对造血微环境异常引起的再障患者具有治疗价值。巨核细胞可刺激BM纤维母细胞的生长。髓纤维化的形成通常与异常的巨核细胞生成有关。IL-11可调节巨核细胞对GM纤维母细胞的这种刺激作用。体内和体外实验均证实，用IL-11和SCF治疗可使长期作用的细胞（Long-term repopulating cells）自BM向脾脏迁移，对脾切除的鼠则自BM向血液动员。

　　2 IL-11对非造血系统的作用

　　2.1 对上皮细胞的作用 肺泡和支气管上皮细胞产生大量的IL-11，炎症性细胞因子，呼吸道合胞病毒，油酸均可上调IL-11产生，说明IL-11在肺部炎症中可能起重要作用。胃肠道（gastrointestinal，GI）上皮中亦表达IL-11和IL-11R。体外研究[7]显示，IL-11可直接与GI1上皮细胞相作用，可逆性地抑制肠腺管干细胞系（IEC-6和EC-18）的增殖。因此，IL-11可能调控GI上皮细胞的正常生长。IL-11引起的上述细胞的增殖下降，可能是由于其延长了细胞周期中G1期向S期转换的时间，后者与视网膜母细胞瘤基因产物（pRB）的去磷酸化有关。另外，IL-11可增强大鼠GI对铁的吸收，而此作用与红细胞的生成改变无关。

　　2.2 破骨作用[8] IL-11与1，25（OH）2D3和甲状旁腺激素（PTH）联合作用，可刺激破骨细胞的产生，抑制骨结节（bone nodule）的形成。骨母细胞是破骨细胞介导的骨吸收的重要调节者，IL-11引起的破骨作用需要有基质细胞和骨母细胞存在，提示IL-11的效应可能是通过基质/骨母细胞衍生的其它因子所介导。针对IL-11的中和抗体可部分地抑制PTH的骨再吸收作用，并阻滞IL-1，TNF和1，25（OH）2D3引起的破骨作用。人和鼠原始骨母细胞和骨母细胞样的骨肉瘤细胞系可以产生IL-11，原始骨母细胞表达IL-11R和gp130 mRNA。gp130 mRNA可以由IL-1，PTH和1，25（OH）2D3所上调。成熟的骨母细胞亦表达IL-11R mRAN。上述研究提示，IL-11是一种骨母细胞衍生的对骨代谢有调节作用的旁分泌调节剂。骨形成细胞和骨溶解（再吸收）细胞均是IL-11作用的可能靶细胞。

　　2.3 神经发生[9] Du等发现，海马神经细胞、脊髓神经中运动神经和交感神经表达IL-11mRNA。外源性IL-11可刺激海马神经祖细胞（H19-7）以剂量依赖性的方式增殖。另外，以往研究证实，IL-11和其它几种造血生长因子是胚鼠海马神经祖细胞（MK31）的重要分化因子。由于肺泡和支管上皮细胞可产生IL-11，而肺上皮下的腔隙中含神经末梢，这进一步提示IL-11是感觉和运动神经的重要生长因子。以往，曾有研究者报道，IL-11调节神经生长和分化的机制和调控造血细胞增殖、分化的机制相似。

　　2.4其它效应 IL-11还有许多非造血活性，如在体内和体外实验均发现，IL-11可刺激急性期反应物质的产生，抑制脂肪形成，引起发热以及调节细胞外基质（ECM）的代谢。上述作用可能对结缔组织具有保护作用，并可能涉及肝纤维化和肝研究硬化的病理过程。在数个体外细胞培养系统中，发现IL-11可降低炎症性细胞因子的表达，尤其是单核/巨噬细胞TNF-α的释放。

　　3 临床前研究

　　3.1 同基因骨髓移植模型[10] 骨髓移植（Bone marrow transplant,BMT）小鼠应用IL-11后，可加速移植小鼠巨核细胞的生成和髓系细胞的生成。巨核系和髓系的增加，可显著降低致死性的铜绿假单胞菌的外源性感染，降低鼠尾的出血时间。联合应用IL-11和SCF后，BMT鼠各系列细胞减少的时间明显缩短。最近的研究显著，通过逆转灵病毒载体鼠IL-11异位表达，加速了第二次或第三次BMT鼠血小板和白细胞的恢复，这一研究说明体内IL-11的表达可使原始造血干细胞持续增加。

　　3.2 致死量照射后，未行BMT模型[11] 与BMT模型相比，本模型中IL-11治疗对受致死剂量照射（600cGy）的小鼠造血祖细胞几乎无作用。小鼠200cGy照射后，应用IL-11治疗，发现可恢复胸腺和脾脏细胞数，并可恢复T细胞和B细胞对有丝分裂原的反应。狗经亚致死量的照射后（200cGy），用IL-11治疗可使血小板呈中-快速恢复。部分狗发生肺炎，病因不明。

　　3.3 经疗模型[12] 化疗常造成血细胞减少、免疫抑制GI粘膜损伤。在临床前的化疗模型研究中，发现不同类型的化疗后IL-11治疗可显著降低化疗相关疾病的发生率和死亡率，这与造血功能和免疫反应加速恢复有关。用IL-11和SCF预先治疗后，给动物反复大剂量应用5-Fu造成的死亡率明显减少，但BM细胞输注并不能降低动物的死亡率，提示在此模型中，IL-11和SCF的预先应用可保护组织，但并不可消除化疗对造血系统的副作用。在仓鼠口腔粘膜炎的模型中，IL-11降低了口腔粘膜炎的发生率、严重性以及持续时间，并呈剂量依赖性，而骨髓细胞的改变不明显，提示IL-11对粘膜炎的保持机制至少部位是由于其对上皮或结缔组织的作用所致。

　　3.4 联合化、放疗模型[9，13] 应用IL-11可明显降低联合化、放疗（5-Fu和亚致死量放疗）小鼠由内源性肠道病原体引起的脓毒血症，并可降低其死亡率。此外，IL-11还与此模型中小鼠生存率增加、隐窝细胞增殖增加及绒毛/隐窝细胞的凋亡减少有关。IL-11对GI隐窝细胞增殖的体外和体内研究差异，可能是由于IL-11对损伤和未损伤细胞群的不同效应所致。在损伤以前（由体外细胞系观察），IL-11抑制细胞增殖，在损伤以后（由在体肠细胞损伤模型观察到），IL-11可以刺激细胞增殖。小鼠用IL-11处理后，再给予放疗，结果见肠隐窝干细胞的生存期明显延长。另外，最近的研究还发现用IL-11预先处理，可显著降低小鼠缺血再灌注引起的小肠损伤。因此，IL-11对联合化、放疗引起的肠粘膜损伤的保护作用，在临床肿瘤患者化疗和BMT中可能具有广阔的应用前景。

　　3.5 其它GI模型[14] 表达人HLA-B27和β2-MG的转基因动物由化学损伤或慢性炎症性肠炎引起的急性结肠炎在应用了IL-11以后均出现好转。小鼠缺血性肠坏死、烧伤模型以及大鼠短肠（short-bowel）模型中，IL-11可促进肠粘膜的增殖，并可使生存率明显增加。此外，IL-11还可增加周围血淋巴细胞数目，防止肠缺血和机体烧伤模型中肠道细菌的侵入和扩散。

　　3.6 脓毒血症模型[15] 用IL-11预处理鼠中毒性休克综合症模型中的小鼠和实验性新生大鼠时，运动因患B组链球菌性脓毒血症而导致死亡率明显降低。内源性IL-11可能在新生动物细菌性脓毒血症及其相关的血小板减少的病理生理反应中发挥作用。在兔内毒素血症模型中，给予IL-11治疗可预防低血压并降低LPS引起的GI粘膜损伤。IL-11在鼠和兔内毒素血症模型中的抗炎作用，可能是通过其对激活巨噬细胞，从而抑制炎性介质原的产生。

　　4 人类研究及其临床试验

　　在最初的Ⅰ期临床应用中，进展期乳腺癌患者在接受高剂量化疗之前或每次联合化疗（共4个疗程）之后，给予高剂量IL-11（最高达100μg/kg/d），可促进血小板计数增加，两者呈剂量-依赖性关系[16]。患者在接受rhIL-11剂量大于250μg/kg/d时，第一、二疗程化疗后，血小板减少明显减轻，此可能与IL-11刺激后引起的血小板产生增加和巨核细胞成熟有关。此时可见骨髓巨核细胞集落形成（CFU-MK）增加。另外，亦可能与巨核细胞数增加及高倍体的巨核细胞形成有关。与临床前的动物试验相比，IL-11对化疗引起的白细胞减少或中性粒细胞减少无明显疗效。然而，IL-11治疗后，BM细胞数增加，未成熟的红系及髓系前体细胞数及循环数增加。

　　在数个Ⅰ/Ⅱ期临床试验中，IL-11的应用剂量高达500μg/kg/d时，患者仍能较好地耐受。在多种肿瘤损伤性治疗后，IL-11可加速造血恢复，因而显示出诱人的应用前景。给予乳腺癌患者高剂量CTX，BCNU，噻替巴（thiotea）治疗后，再对其进行自体骨髓移植，并联合应用IL-11和G-CSF，可有效地加速周围血中性粒细胞和血小板的恢复。在儿童实体瘤或淋巴瘤的Ⅰ/Ⅱ期临床实验中，ICE（异环磷酰胺、碳铂和鬼臼乙叉甙）联合化疗后，再应用IL-11（500μg/kg/d）和G-CSF（100μg/kg/d），并与单独应用G-CSF相比，需要输注血小板的次数减少，中性粒细胞的恢复时间和血小板的恢复时间均缩短[17]。

　　在一组针对IL-11的多中心、随机、对照的Ⅱ期临床试验中[18]，93例肿瘤患者在以前的化疗周期中，至少接受过1次血小板输注。给予上述患者另一疗程的相同药物、相同剂量的化疗，并随机接受IL-11（25或50μg/kg/d）或安慰剂。结果表达rhIL-11治疗组中需要血小板输注者较安慰组明显减少。

　　人类应用IL-11后，主要副作用为恶性、纳差、头痛、关节肿胀，但大多数患者可以耐受。随着对其生理和病理功能的认识，其在造血恢复、GI粘膜损伤修复及Crohn氏病等治疗中的应用将越来越广泛[19]。

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