Abstrakt

Rolą układu immunologicznego, składającego się z wielu różnych typów komórek i białek, jest rozpoznanie i/lub reakcja wobec „obcego materiału”. Zaburzenia układu odpornościowego mogą doprowadzić m.in. do chorób zapalnych i nowotworów. Ważne, często odmienne działania na progresję nowotworu wykazują różne cytokiny, np. IL-1, -2, -4, -6, -8, -10, -13, -15, -17 i IL-18. Mogą one przejawiać różną aktywność, często przeciwstawną w zależności od ich źródła, a także środowiska oddziaływania. W artykule szczególną uwagę poświęcono trzem interleukinom: IL-6, IL-8 oraz IL-18, omawiając szczegółowo ich udział w patogenezie chorób nowotworowych. Przedstawiono aktualne poglądy na temat różnych aspektów udziału tych interleukin w patogenezie chorób nowotworowych, zarówno działanie pronowotworowe jak i przeciwnowotworowe oraz ich rolę w proliferacji, migracji, wzroście i różnicowaniu komórek nowotworowych, a także w promowaniu przerzutów nowotworowych do narządów. Omówiono ich wpływ na regulację angiogenezy, najważniejszego etapu progresji nowotworów oraz na osłabienie procesu apoptotycznej śmierci komórek. Przedstawione dane mogą posłużyć do tworzenia praktycznych wskazówek w zwalczaniu nowotworów (prewencji i leczeniu) poprzez modulowanie aktywności tych cytokin.

Wstęp

Udział cytokin w rozwoju stanu zapalnego jest dobrze udokumentowany. Od niedawna zwraca się uwagę na ich rolę w patogenezie procesu nowotworowego. Cytokiny wykazują bardzo różnorodne, często odmienne działania na progresję nowotworu. Wskazuje się na ich działanie zarówno pro- jak i przeciwnowotworowe w procesie rozwoju wielu nowotworów złośliwych. Aktywność pojedynczych cytokin może być nasilana lub hamowana przez ich kombinacje [31]. Niektóre cytokiny i ich receptory są ważnymi czynnikami w progresji raka, jego przerzutowaniu oraz modulowaniu odpowiedzi na chemioterapię i radioterapię. Jednocześnie często pełnią dwie zasadnicze funkcje: wspierają odpowiedź przeciwnowotworową, a także ułatwiają uwalnianie czynników promujących angiogenezę, ułatwiając rozwój nowotworu [19].

Proces nowotworowy to niepohamowany wzrost komórek, w którym fizjologiczne mechanizmy regulujące rozwój i podział komórek zostają zaburzone. Na ogół uważa się, że karcynogeneza wymaga zakłóceń na dwóch różnych ścieżkach, tj. usunięcia „punktów kontrolnych”, które ograniczają podział komórek oraz aktywacji sygnałów promujących szybki wzrost [39]. Czynnikiem sprzyjającym rozwojowi wielu ludzkich nowotworów może być przewlekłe zapalenie. Jest to dokładnie udokumentowane u chorych na wrzodziejące zapalenie jelita grubego i pacjentów z chorobą Crohna, u których bardzo często rozwija się rak jelita grubego [35]. Ważną rolę odgrywają cytokiny, które mogą przejawiać różną aktywność, często przeciwstawną w zależności od ich źródła, a także środowiska oddziaływania. Będąc białkowymi mediatorami międzykomórkowymi, regulującymi reakcje odpornościowe i zapalne, procesy regeneracji odgrywają ważną rolę w utrzymaniu homeostazy tkanek. Uwalnianie i oddziaływanie cytokin tworzy sieć wzajemnych zależności uczestnicząc często w różnych etapach nowotworzenia. W wielu typach nowotworów występuje autokrynny mechanizm pobudzania wzrostu komórek nowotworowych przez różne cytokiny, znane z aktywności prozapalnej: IL-1 (rak żołądka, jajnika), IL-6 (rak stercza, nerki, okrężnicy), IL-8 (rak trzustki, stercza, czerniak), czy aktywności immunoregulacyjnej: IL-2, -10, -13, -15 (czerniak, ziarnica złośliwa, szpiczak mnogi, białaczka). Przewlekłe stany zapalne o różnorodnej etiologii predysponują do rozwoju nowotworów. Szczególnie infekcyjne powikłania pooperacyjne, czy zrąb guzów nowotworowych jest bogatym źródłem parakrynnych czynników wzrostu, np.: fibroblasty uwalniają IL-1, -6, -8, makrofagi uwalniają IL-1 i IL-6, limfocyty IL-6, IL-10. IL-1 powoduje wzrost ekspresji cząstek adhezyjnych na powierzchni fibroblastów oraz powierzchni komórek śródbłonka, co sprzyja inwazji nowotworowej [11]. IL-10 jest interleukiną immunosupresyjną wytwarzaną przez wiele rodzajów nowotworów. Hamuje m.in. aktywację komórek dendrytycznych, a tym samym aktywację limfocytów T [25]. W czasie rozwoju nowotworów dochodzi do zaburzenia wytwarzania cytokin, które mogą indukować transformację nowotworową, powodując uszkodzenia DNA i są dla komórek nowotworowych autokrynnym i parakrynnym sygnałem wzrostowym, działając antyapoptotycznie (np. IL-4 hamuje apoptozę w białaczkach typu B, raku pęcherza moczowego i piersi, IL-6 w komórkach szpiczaka mnogiego, raka nerki czy stercza), stymulując procesy angiogenezy oraz kontrolując migrację komórek nowotworowych [11,48]. IL-17 wykazuje silne działanie proangiogenne (w raku jelita grubego, jajnika, żołądka oraz wątroby), przez stymulację wytwarzania przez fibroblasty VEGF, MIP-2 (białko zapalne makrofagów), tlenku azotu i prostaglandyn [20,53]. Działanie proangiogenne tej interleukiny stymulowało wzrost guza w raku jajnika [43]. W raku piersi i w chłoniaku Hodgina hamuje apoptozę komórek nowotworowych [20]. Niektóre interleukiny wykazują działanie zarówno pro- jak i antynowotworowe. IL-15 to jedna z najbardziej obiecujących cytokin stosowanych w próbach terapii antynowotworowej miejscowo bądź ogólnoustrojowo, dzięki jej zdolności do indukowania nadzoru immunologicznego nad nowotworem. Jednak krótki czas jej półtrwania jest pewnym ograniczeniem skuteczności terapeutycznej. Działając jako czynnik wzrostu nie tylko na komórki układu immunologicznego, ale także na komórki nowotworowe może wykazywać właściwości pronowotworowe zależne od typu nowotworu i środowiska komórkowego, w którym nowotwór się rozwija [8,13]. Wykazano, że wytwarzana przez komórki nowotworowe jelita IL-15 indukuje rozrost błony śluzowej wokół nowotworu oraz zwiększa wytwarzanie czynników proangiogennych przyczyniając się do angiogenezy i progresji choroby, natomiast pobudzając proliferację, ruchliwość i inwazyjność komórek nowotworowych, zwiększa ich odporność na apoptozę, co prowadzi do progresji i tworzenia przerzutów nowotworowych [30]. Ze względu na mnogość i różnorodność działania interleukin zarówno w komórkach nowotworowych, jak i komórkach gospodarza w mikrośrodowisku guza, w artykule szczególną uwagę poświęcono tylko interleukinie-6, -8 i -18, omawiając szczegółowo ich rolę w patogenezie chorób nowotworowych [21].

Działanie pro- i przeciwnowotworowe wybranych interleukin (IL-6, IL-8 i IL-18)

Interleukina-6 odgrywa istotną rolę w różnorodnych procesach fizjologicznych: proliferacji komórek, migracji, inwazji, apoptozy, angiogenezy, wzrostu i różnicowania komórek nowotworowych [55]. Ponadto IL-6, m.in. w komórkach szpiczaka, powoduje dezaktywację supresorowego genu p53, dzięki czemu komórki nowotworowe mogą ominąć główne „punkty kontrolne” regulujące cykl komórkowy [18]. Odgrywa również ważną rolę w promowaniu przerzutów nowotworowych do narządów. Nadekspresja tej cytokiny w określonych organach, takich jak płuca, wątroba i mózg powoduje przyciąganie i przemieszczanie się krążących komórek nowotworowych do tych narządów i ułatwia tworzenie się guzów przerzutowych. Oprócz czynników angiogennych głównymi mediatorami tych etapów rozwoju nowotworu są metaloproteinazy związane z macierzą pozakomórkową (MMP, matrix metalloproteinases), zwłaszcza MMP-2 [18]. Proteazy te mogą być uwalniane przez komórki nowotworowe, jednak wiele z nich pochodzi z komórek prawidłowych. Aktywność proteolityczna silnie koreluje z potencjałem tworzenia przerzutów. Potwierdzają to badania ludzkiego czerniaka, w przypadku którego czynniki te zwiększają jego agresję i stymulują wzrost guzów przerzutowych w mózgu [4]. Zahamowanie aktywności MMP hamuje inwazję komórek nowotworowych [11]. IL-6 jest ponadto zaangażowana w powstawanie zwiększonej liczby płytek krwi (paranowotworowe zaburzenia płytek krwi) [21]. Przez obniżenie ekspresji cząsteczek MHC klasy II (główny układ zgodności tkankowej), CD80 oraz CD86 hamuje dojrzewanie komórek dendrytycznych w kierunku komórek T i NK (natural killers). Dodatkowo stymuluje uwalnianie IL-10 przez limfocyty T. Sprzyja to ucieczce komórek nowotworowych przed nadzorem immunologicznym [4]. Potwierdzeniem pronowotworowych funkcji IL-6 może być jej podwyższone stężenie w różnych rodzajach nowotworów m.in. piersi, jajników, stercza, nerki, szpiczaków, białaczki, chłoniaka czy wątroby [44,55]. U chorych na raka jelita grubego stężenie IL-6 w surowicy zwiększało się wraz ze stopniem zaawansowania choroby, stopniem dojrzałości histologicznej oraz głębokości naciekania ściany jelita [34]. IL-6 jest wówczas także czułym wskaźnikiem złego rokowania [29]. Niedawne badania wskazują również na związek tej interleukiny oraz IL-8, -10 i -18 z objawami choroby nowotworowej. Ich podwyższone stężenia powiązano z depresją, brakiem apetytu, zmęczeniem i bólem u badanych pacjentów z rakiem płuc i trzustki. Uzyskane wyniki nie są spójne i są przedmiotem dalszych badań [42].

Niedawne badania ujawniły przeciwstawną rolę IL-6 w mikrośrodowisku guza – jako mediatora odporności humoralnej [34]. Może zwiększyć aktywację, proliferację i przeżycie limfocytów, ich rekrutację do guza i odprowadzanie do węzłów chłonnych [29]. Wspomaga odporność adaptacyjną wpływając na migrację limfocytów do węzłów chłonnych i ich oddziaływanie ze śródbłonkiem naczyń, a także promuje przyciąganie efektorowych komórek T do mikrośrodowiska nowotworu. Może to zostać potencjalnie wykorzystane w celu przesunięcia równowagi w mikrośrodowisku guza w kierunku przeciwnowotworowej odporności ochronnej [18].

Interleukina-8 jest ważnym mediatorem układu odpornościowego, znanym czynnikiem chemotaktycznym neutrofilów, a także dla makrofagów oraz limfocytów T. Stymuluje ich migrację do środowiska guza, co może zmniejszyć jego wzrost [3]. Tak więc z jednej strony IL-8 powoduje nagromadzenie neutrofilów, które mogą bezpośrednio zabijać komórki nowotworowe, ale mogą także uwalniać angiogenne czynniki wzrostu, stymulując wzrost naczyń oraz progresję nowotworu [49]. Makrofagi naciekające nowotwór mogą wpływać na wzrost nowotworu i jego progresję przez zwiększenie angiogenicznego potencjału nowotworów oraz wydzielanie różnych czynników wzrostu, cytokin i proteaz [54]. Obecnie uważa się, że rekrutacja neutrofilów do miejsca guza może ułatwić wzrost nowotworu. Na przykład, komórki raka piersi stymulują uwalnianie z neutrofilów onkostatyny M, która zwiększa potencjał inwazyjny komórek nowotworu [10]. W mikrośrodowisku guza aktywność IL-8 może się przyczynić do rozwoju nowotworu przez regulację angiogenezy, wzrostu i przeżycia komórek nowotworowych, infiltracji leukocytów i modyfikacji odpowiedzi immunologicznej. Niedawne badania wykazały, że IL-8 stymuluje ekspresję czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF, vascular endothelial growth factor) w komórkach śródbłonka, a tym samym do aktywacji receptorów VEGF. Ponadto, zwiększa wydzielanie metaloproteinaz macierzy MMP-2 i MMP-9 z komórek nowotworowych. Może więc modulować inwazyjność w środowisku guza [49]. IL-8 indukuje ekspresję proteinaz MMP w komórkach czerniaka i w komórkach raka stercza [10]. Ponadto powoduje nadmierną ekspresję międzykomórkowej cząsteczki adhezyjnej 1 (ICAM-1, intercellular adhesion molecule 1), naczyniowej cząsteczki adhezyjnej 1 (VCAM-1, vascular cell adhesion protein1), E-selektyny oraz obniża ekspresję E-kadheryny, co sprzyja powstawaniu przerzutów [3,14]. Sygnalizacja IL-8/IL-8R stymuluje również różnicowanie komórek nabłonkowych w procesie transformacji nabłonkowo-mezenchymalnej (EMT, epithelial-mesenchymal transition), w wyniku którego komórki epitelialne tracą polaryzację oraz połączenia międzykomórkowe, a zyskują zdolność do migracji i inwazyjności stając się komórkami mezenchymalnymi. EMT to główny mechanizm odpowiedzi immunologicznej w tworzeniu zwłóknień oraz przerzutowania nowotworów. Powoduje to ich zwiększoną odporność na działanie czynników cytotoksycznych i „wzmocnienie” nowotworu. Zwiększa także populację nowotworowych komórek macierzystych (CSCs, cancer stem cells), które są odpowiedzialne za inicjację nowotworu i jego przerzuty [16]. Rolę interleukin-6 i -8 w procesie nowotworzenia przedstawiono na ryc. 1.

Ryc. 1. Rola IL-8 i IL-6 w procesie nowotworzenia

Interleukina-18 jest ogólnoustrojową wielofunkcyjną cytokiną wykazującą działanie zarówno pronowotworowe jak i przeciwnowotworowe [31]. Jej działanie przeciwnowotworowe jest związane ze zdolnością do stymulacji proliferacji oraz aktywacji komórek T cytotoksycznych (T CD8+) i NK. Indukuje uwalnianie IFN-γ (interferon gamma) oraz czynnika stymulującego tworzenie kolonii granulocytów i makrofagów (GM-CSF, granulocyte-macrophage colony-stimulating factor) z komórek T, aktywność lityczną komórek NK przez wzrost ekspresji powierzchniowego białka Fas, a także pobudza odpowiedź komórkową typu Th1. Są to podstawowe mechanizmy przeciwnowotworowe komórek gospodarza [40]. Liczne badania wykazały zwiększoną odpowiedź przeciwnowotworową oraz poprawę przeżycia pacjentów uzyskaną przez bezpośrednie podawanie IL-18 samej bądź w połączeniu z innymi cytokinami (IL-2, IL-12) lub z różnymi substancjami (np. tlenek azotu, 5-fluorouracyl). Ponadto stwierdzono, że IL-18 ma wiele właściwości biologicznych obejmujących także komórki nielimfoidalne. Badania wykazały obniżenie aktywności angiogeniny, a tym samym antyangiogenny wpływ IL-18 w niektórych typach nowotworów [17]. IL-18 może również hamować tworzenie osteoklastów, zapobiegając tworzeniu przerzutów w kościach [50]. W przeciwieństwie do działania przeciwnowotworowego IL-18, jej działanie pronowotworowe dopiero niedawno poznano. Pierwszymi dowodami takiego wpływu była podwyższona ekspresja lub sekrecja IL-18 u pacjentów z rakiem, w tym w raku płaskonabłonkowym (SCC, squamous cell carcinoma), linii komórek czerniaka i raku skóry [41]. Badania Iliaza R. i wsp. [22] dotyczące wykorzystania oznaczeń IL-18, -1 i -32 w surowicy do wczesnego diagnozowania raka wątrobowokomórkowego (HCC) potwierdziły wartość diagnostyczną IL-18. Stężenia IL-18 nie korelowały z przeżywalnością badanych pacjentów, a to uniemożliwia wykorzystanie jej jako markera prognostycznego HCC. IL-18 jest cytokiną silnie proprzerzutową. W badaniach nad czerniakiem odkryto, że indukuje ekspresję VCAM-1 w śródbłonku zatok sinusoidalnych wątroby (HSE, hepatic sinusoidal endothelium), sprzyja to adhezji komórek nowotworowych do śródbłonka naczyń i jest istotnym etapem powstawania przerzutów, ułatwiając ich tworzenie w wątrobie [17]. IL-18 zmniejszała również ekspresję E-kadheryny, co także ułatwia mikrokrążeniową adhezję komórek nowotworowych [50]. Inne badania dotyczące raka płuc, a także białaczki szpikowej wykazały, że IL-18 indukuje ekspresję metaloproteinaz macierzy zewnątrzkomórkowej, zwłaszcza MMP-9 i MMP-2. Są to enzymy rozkładające macierz zewnątrzkomórkową ECM (extracellular matrix), a to ułatwia tworzenie się przerzutów [40]. Przeprowadzone badania nad rakiem żołądka dowiodły, że IL-18 zmniejsza ekspresję cząsteczki CD70, która należy do rodziny cytokin czynnika martwicy nowotworu (TNF-α, tumor necrosis factor) oraz stymuluje ekspresję cząsteczki adhezyjnej CD44, będącej receptorem transbłonowym hialuronianu. Zwiększa to zdolność przerzutową, ale także hamuje odpowiedź immunologiczną, gdyż CD70 jest cząsteczką regulującą cytotoksyczność komórek NK i T [23]. W komórkach czerniaka IL-18 indukuje ekspresję liganda Fas (FasL), co nadaje im odporność na nadzór immunologiczny. Stymuluje także czynniki proangiogenne, takie jak VEGF i trombospondynę-1 (TSP-1). Wskazuje to, że IL-18 jest podstawowym regulatorem ucieczki komórek nowotworowych spod nadzoru immunologicznego [41]. Powoduje ekspresję czynnika indukowanego niedotlenieniem (HIF-1α), który także pośredniczy w progresji guza [31]. Ewentualna rola IL-18 i jej receptora IL-18BP jako potencjalnych środków terapeutycznych przeciwko progresji nowotworu wymaga dalszych badań klinicznych [50].

Wpływ IL-6, IL-8, IL-18 na angiogenezę w różnych nowotworach

W progresji nowotworu, angiogeneza jest jednym z najważniejszych etapów, gdyż agresywny wzrost guzów litych jest od niej zależny [36], reguluje równowagę między cząsteczkami pro- i antyangiogennymi. Nadmiar proangiogennych regulatorów prowadzi do aktywacji spoczynkowych mikronaczyniowych komórek śródbłonka, powodując ich migrację w kierunku bodźców chemotaktycznych, podział komórkowy i wytworzenie struktury naczyniowej dostarczającej tlen i substancje odżywcze niezbędne do rozwoju nowotworu [41]. Angiogenezę regulują czynniki transkrypcyjne, takie jak czynnik indukowany hipoksją 1 (HIF-1, hypoxia inducible factor-1), czynnik jądrowy κB (NF-κB) oraz przekaźnik sygnału i aktywator transkrypcji – białko STAT3 (signal transducer and activator of transcription 3). Wśród czynników angiogennych wymienia się głównie czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego – VEGF, angiopoetynę (Ang) i płytkowy czynnik wzrostu B (PDGF-B, platelet-derived growth factor B) [56]. Badania wskazują, że proces szybkiego unaczynienia niektórych nowotworów jest spowodowany zakłóceniem równowagi między pro- i antyangiogennymi cząsteczkami. Nadmiar proangiogennych regulatorów pobudza komórki śródbłonka i degraduje błonę podstawną oraz macierz pozakomórkową, następnie dochodzi do proliferacji śródbłonka z utworzeniem nowego naczynia, które z czasem otoczone zostaje błoną podstawną [38]. IL-6 przez aktywację STAT3 promuje ekspresję naczyniowego śródbłonkowego czynnika wzrostu i czynnika wzrostu fibroblastów (bFGF, basic fibroblast growth factor) w komórkach nowotworowych, powodując szybkie unaczynienie niezbędne do wzrostu nowotworu [18]. Zaobserwowano to m.in. w badaniach nad rakiem jelita grubego, gdzie zauważono, że użycie przeciwciał anty-IL-6R, zahamowało tworzenie nowych naczyń, potwierdzając wpływ IL-6 na angiogenezę w tym nowotworze [36].

Zwiększoną ekspresję VEGF pod wpływem IL-6 wykazano także u pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów. W badaniu tym okazało się również, że cytokina obniża stężenie Ang-1 (angiopoetyna-1) i podwyższa Ang-2 (angiopoetyna-2), co dodatkowo destabilizuje angiogenezę [24]. Badania nad rakiem jajnika wykazały, że angiogeneza stymulowana przez IL-6 powoduje tworzenie układu naczyniowego z wadliwym pokryciem przez perycyty. Niedobór perycytów nasila przerzuty. Wstępne badania prowadzone na nowotworowych liniach komórkowych wykazały, że VEGF stymuluje również uwalnianie IL-6, prowadząc do sprzężenia zwrotnego (dodatniego) [21]. Potwierdzeniem udziału IL-6 w angiogenezie są przedkliniczne badania, które dowiodły, że stosowanie anty-IL-6R hamuje angiogenezę guza i jego wzrost w zwalczaniu raka jelita grubego, płaskokomórkowego jamy ustnej, jajnika oraz reumatoidalnego zapalenia stawów [21,36,44].

Podobnie IL-8 działa jako mediator angiogenezy [9,45]. Jej proangiogenny charakter jest związany z występowaniem w budowie motywu składającego się z 3 aminokwasów: Glu-Leu-Arg, nazywanego motywem ELR. Podejrzewa się, że za jej zdolność do stymulowania angiogenezy odpowiada wiązanie IL-8 głównie z receptorem CXCR2 (IL-8RB) [9]. W badaniach nad rakiem wątroby wykazano, że cytokina ta jest ściśle powiązana z powstawaniem czynników angiogennych w komórkach wątrobiaka. Stwierdzono, że aktywowane komórki gwiaździste wątroby (aHSC, activated hepatic stellate cells) wytwarzają duże ilości IL-8, która stymuluje komórki do wytwarzania VEGF-A – silnego czynnika pobudzającego angiogenezę. Dzieje się to w wyniku wzrostu ekspresji czynników transkrypcyjnych, takich jak HIF-1, NF-κB i STAT3. Użycie natomiast przeciwciał neutralizujących IL-8, hamowało tworzenie nowych naczyń przez obniżanie poziomu STAT3 w komórkach wątrobiaka [56].

W raku żołądka wykazano, że IL-8 zwiększa ekspresję VEGF-A, krytycznego białka regulatorowego w angiogenezie i patologicznej neowaskularyzacji. Oprócz tego promuje ekspresję receptorów VEGF: VEGFR-1 VEGFR-2 umiejscowionych głównie na komórkach śródbłonka naczyń. Przeprowadzone badania w raku żołądka wykazały, że IL-8 jest silnym promotorem angiogenezy [45]. Podobnie w badaniach nad rakiem trzustki, wykazano, że IL-8 nasila przerzuty tego nowotworu przez wzrost naczyń, zwłaszcza z udziałem proangiogennego VEGF. Zwiększa ekspresję VEGF oraz neurofiliny-2 (NRP-2), receptora semaforyn służącego jako receptor dla VEGF w komórkach nowotworowych trzustki [26]. Blokowanie IL-8 i jej receptora CXCR2, który jest odpowiedzialny za jej proangiogenne działanie znacząco hamowały angiogenezę [32]. IL-8 stymuluje angiogenezę również w glejaku, w czerniaku, raku okrężnicy i niedrobnokomórkowym raku płuc [9,10].

Rola IL-18 w angiogenezie jest kontrowersyjna, niektóre badania wykazują, że ma właściwości antyangiogenne, głównie przez hamowanie czynnika wzrostu fibroblastów 2 (FGF-2) [51]. Jednak większość badań wykazuje silną proangiogenną rolę IL-18. W badaniu chorych z RZS wykazano, że IL-18 zwiększa migrację komórek śródbłonka naczyń (HMVEC, microvascular endothelial cell) przez oddziaływanie z integryną avβ3 obecną na powierzchni HMVEC [31]. IL-18 indukuje wytwarzanie silnych czynników angiogennych, takich jak czynnik komórek zrębu 1 (SDF-1, stroma cell derived factor 1), białko chemotaktyczne monocytów (MCP-1, monocyte chemotactic protein-1) i VEGF. SDF-1 oraz MCP-1 stymulowane są przez różne, choć nakładające się drogi sygnalizacyjne, co przedstawiono na ryc.2. Fosforylacji ulegały m.in. cząsteczki JNK, PI3K, p38 MAPK, PKCdelta i NF-κB [2,31,51]. Wytwarzanie VEGF jest zwiększane dzięki stymulacji wiązania białka aktywującego 1 (AP-1, activator protein 1) do promotora VEGF [41]. Indukcję tego czynnika przez IL-18 odkryto również w cukrzycy, co sprzyja rozwojowi retinopatii cukrzycowej [46]. Badania nad rakiem żołądka wykazały, że nie tylko ta cytokina oddziałuje na VEGF, ale również VEGF stymuluje uwalnianie IL-18, co wskazuje na dodatnią pętlę sprzężenia zwrotnego między IL-18, a VEGF w nowotworach [40]. IL-18 stymuluje również wytwarzanie innych proangiogennych cytokin, takich jak TNF-α, IL-1 i IL-8 [33]. Dodatkowo zwiększa także ekspresję trombospondyny-1 (TSP-1, thrombospondin-1), która pobudza angiogenezę niektórych nowotworów, w tym raka żołądka [26].

Ryc. 2. Szlaki działania IL-18 w angiogenezie

Wpływ IL-6, IL-8, IL-18 na proces apoptozy

Osłabienie procesu apoptotycznej śmierci komórek może wpływać na patogenezę chorób nowotworowych. IL-6 wydaje się główną cytokiną obciążoną efektem antyapoptotycznym. Przez sygnalizację trans aktywuje szlak STAT3 obejmujący m.in. białka antyapoptotyczne, takie jak BCL-2 (B-cell lymphoma 2) oraz Bcl-XL (B-cell lymphoma-extra large) [1,37]. W ten sposób chroni komórki T przed wejściem w apoptozę oraz przed zależną od Fas śmiercią komórki. Jest to wyraźnie widoczne u pacjentów z nieswoistym zapaleniem jelit [7,10]. Podobnie IL-8 również indukuje te białka antyapoptotyczne przez pobudzenie szlaku PI3K/AKT i czynnika transkrypcyjnego NF-κB [16]. IL-6 indukuje także inne białko antyapoptotyczne Mcl-1 (induced myeloid leukemia cell differentiation protein) [15]. Działanie antyapoptotyczne IL-6 i IL-8 przedstawiono na ryc.3. Nadekspresja tych białek przyczynia się do rozwoju nowotworu. Ich zwiększone stężenie tkankowe wykryto m.in. w raku stercza czy raku płuc [12,15]. IL-6 dodatkowo indukuje cyklinę typu D, która stymuluje cykl komórkowy. Wywołuje także nadekspresję silnego inhibitora apoptozy jakim jest białko XIAP (X-linked inhibitor of apoptosis protein). W niektórych guzach obecność białka XIAP powoduje tak mocne zablokowanie apoptozy, że leki cytotoksyczne nie mogą hamować proliferacji komórek, a to prowadzi do oporności na chemioterapeutyki [4]. IL-8 również zwiększa ekspresję tego białka [47], ponadto IL-6 przeciwdziała apoptozie w raku gruczołu krokowego przez regulację proprzeżyciowej cykliny A [15]. Istnieje również wyraźna korelacja między zwiększonym stężeniem w surowicy IL-6 i dłuższym przeżyciem neutrofilów. Wykazano, że IL-6 oraz IL-8 hamuje ekspresję konstytucyjną białka proapoptotycznego podrodziny Bax, co może odgrywać znaczącą rolę w przeżyciu tych komórek [6,9]. Wykazano również, że IL-8 hamuje apoptozę neutrofilów przez zahamowanie interakcji Fas/FasL [1].

Ryc. 3. Działanie antyapoptotyczne IL-6 i IL-8

Interleukina-8 natomiast bierze udział w odporności komórek nowotworowych na działanie liganda indukującego apoptozę związanego z czynnikiem martwicy nowotworu (TRIAL, tumor necrosis factor-related apoptosis inducing ligand). TRIAL jest ligandem, który przez wiązanie się z receptorami śmierci (DR4 i DR5) powoduje aktywację wewnątrzkomórkowej kaspazy-8, co prowadzi do apoptozy. IL-8 zmniejsza ekspresję receptora DR4, a zwiększa ekspresję c-FLIP (inhibitor kaspazy-8), który hamuje kaspazę-8 i blokuje apoptozę stymulowaną ligandem TRIAL [52]. Przeprowadzone badania wykazały także, że IL-8 bierze udział w powstawaniu oporności na różne chemioterapie oparte na bazie platyny i 5-fluorouracylu stosowane w wielu nowotworach (rak stercza czy jajnika) oraz na gefitynibie będącym inhibitorem kinazy białkowej C, stosowany w leczeniu dorosłych pacjentów z niedrobnokomórkowym rakiem płuc [10,16]. W przypadku komórek glejaka zaobserwowano również, że wydzielanie IL-8 może być odpowiedzią adaptacyjną tych komórek na sygnały apoptotyczne związane z aktywacją Fas. Fas prowadzi do aktywacji szlaków kinaz MAP (ERK oraz p38) tworzących wewnątrzkomórkowe ścieżki sygnalizacyjne i zwiększające uwalnianie IL-8. Powoduje to zahamowanie apoptozy i wzrost przeżycia komórek glejaka [9].

Sugeruje się, że IL-18 jest kluczowym regulatorem ucieczki komórek nowotworowych spod nadzoru immunologicznego [41]. W czerniaku IL-18 jest wydzielana przez komórki nowotworowe, działając jako czynnik autokrynny. Zwiększa poziom reaktywnych form tlenu oraz wywołuje ekspresję Fas na powierzchni komórek nowotworowych. To stymuluje oddziaływanie liganda z Fas znajdującym się na powierzchni komórek odpornościowych. Za pośrednictwem apoptotycznego szlaku Fas/FasL komórki odpornościowe ulegały apoptozie, a komórki nowotworowe mogły uciec przed komórkami odpornościowymi [41]. Podobnie w komórkach szpiku kostnego wykazano apoptozę indukowaną IL-18 w połączeniu z TNF-α spowodowaną tym mechanizmem [28]. Inne badania nad komórkami szpiku kostnego wykazały nasilenie apoptozy spowodowanej stymulacją uwalniania tlenku azotu przez IL-18 [27]. W badaniach nad rakiem wątroby wykazano także, że IL-18 poprzez NF-κB stymuluje ekspresje Bcl-XL i XIAP, głównych białek antyapoptotycznych. Następuje więc zablokowanie apoptozy komórek nowotworowych i zwiększenie ich przeżycia [5].

Podsumowanie

Mimo iż nowotwór rozwija się początkowo przeważnie w immunokompetentnym organizmie, w miarę rozwoju choroby dochodzi do upośledzenia funkcji immunologicznych, wpływając na przebieg choroby i wzrost nowotworu. Zmniejszona odporność nieswoista oraz swoista komórkowa i humoralna towarzyszy wielu nowotworom (zarówno układowym jak i litym), szczególnie w zaawansowanych stadiach choroby. Przedstawione dane wskazują na różny udział cytokin, takich jak IL-6, -8 i -18 w patogenezie nowotworów we wszystkich etapach jego tworzenia. Ponadto indukują one zmiany w mikrośrodowisku guza sprzyjające jego rozwojowi, stymulują powstawanie nowych naczyń krwionośnych, biorą udział w kształtowaniu macierzy pozakomórkowej i w wielostopniowym procesie tworzenia przerzutów odległych. Omawiając aktualne dane literaturowe dotyczące działania pro- i przeciwnowotworowego tych interleukin trzeba zwracać uwagę na ważność omawianego zagadnienia.

Pełna treść artykułu