白细胞介素2（IL-2）：免疫调控的双刃剑

摘要

白细胞介素2（Interleukin-2, IL-2）是一种具有核心免疫调节功能的细胞因子，最初因其能够促进T细胞增殖而被发现，并曾被称为T细胞生长因子（TCGF）。它在免疫系统中扮演着"双刃剑"的角色：既能激活效应T细胞（Teff）和自然杀伤（NK）细胞，从而抗肿瘤、抗感染；又能维持调节性T细胞（Treg）的功能，抑制过度免疫反应，防止自身免疫损伤。

 

一、IL-2概述：来源、结构与受体系统

IL-2主要由活化后的CD4⁺ T细胞产生，CD8⁺ T细胞、NK细胞等也可少量分泌。它是一种分子量约为15.5 kDa的单链多肽，通过与其特异性受体结合而发挥作用。

IL-2受体（IL-2R）由三种亚基构成：CD25（α链）、CD122（β链）和CD132（γ链）。这三种亚基的不同组合，形成了亲和力与功能迥异的三类受体，这是IL-2发挥剂量依赖性双向调节作用的分子基础：

高亲和力受体（αβγ三聚体）：主要表达于Treg细胞，对IL-2的亲和力极高。低剂量IL-2即可优先激活该受体，从而选择性扩增并增强Treg的免疫抑制功能。

中亲和力受体（βγ二聚体）：表达于Teff、NK细胞及记忆T细胞。需要较高浓度的IL-2才能有效激活，进而促进这些细胞的增殖与杀伤活性。

低亲和力受体（α链单体）：几乎不参与信号传导，主要起缓冲和调节IL-2生物利用度的作用。

 

二、核心机制：剂量依赖性的双向免疫调节

IL-2的生物学效应高度依赖其局部浓度，通过上述不同亲和力的受体，精确调控免疫应答的平衡。

1. 高剂量IL-2：激活免疫攻击

临床上采用的高剂量IL-2方案，旨在激活表达中亲和力受体的效应免疫细胞：

激活效应T细胞：促进Teff的克隆性增殖与分化，增强其产生穿孔素、颗粒酶等细胞毒性分子的能力，从而直接杀伤肿瘤细胞或病原体感染的细胞。

激活NK细胞：提升NK细胞的增殖能力与抗体依赖的细胞毒性（ADCC），并促进其分泌IFN-γ等细胞因子，增强固有免疫抗肿瘤作用。

临床应用：基于此，高剂量IL-2成为历史上首个被批准用于治疗转移性肾细胞癌和黑色素瘤的免疫疗法。

2. 低剂量IL-2：诱导免疫耐受

低剂量IL-2则选择性作用于表达高亲和力受体的Treg细胞：

扩增并增强Treg功能：稳定Treg关键转录因子FOXP3的表达，促进其增殖与存活，从而强化其抑制自身反应性T细胞活化的能力。

恢复免疫平衡：提高Treg与常规T细胞（Tcon）的比例，抑制过度的炎症反应。

临床应用：这一特性使得低剂量IL-2在治疗自身免疫性疾病（如1型糖尿病、系统性红斑狼疮）和移植物抗宿主病（GVHD）中展现出潜力。

 

三、下游信号通路：决定细胞命运的指挥网

IL-2与受体结合后，主要激活三条关键的下游信号通路，其激活程度和平衡决定了最终的免疫结局：

JAK-STAT通路（尤其STAT5）：这是Treg功能维持的核心通路。低剂量IL-2通过高亲和力受体强烈激活JAK1/JAK3-STAT5轴，上调FOXP3等基因，维持Treg的抑制性表型。

PI3K-Akt通路：主要介导细胞的存活、生长与代谢。高剂量IL-2通过中亲和力受体显著激活此通路，促进Teff和NK细胞的增殖并抑制其凋亡。

MAPK/ERK通路：参与调节细胞活化和细胞因子产生，辅助增强效应细胞的免疫应答功能。

这些通路并非孤立运作，而是存在交叉对话（crosstalk）。例如，JAK-STAT与PI3K-Akt通路的相对激活强度，共同决定了免疫应答是向抑制（Treg主导）还是激活（Teff主导）方向倾斜。

 

四、IL-2与相关疾病

IL-2信号的异常与多种疾病的发生、发展及治疗密切相关。

1. 恶性肿瘤

肾细胞癌与黑色素瘤：肿瘤微环境常存在IL-2信号受损或Treg细胞竞争性消耗IL-2的情况，导致抗肿瘤免疫应答减弱。高剂量IL-2单药或与疫苗、组蛋白去乙酰化酶抑制剂（如entinostat）、免疫检查点抑制剂（如PD-1/CTLA-4抗体）联合，可显著提升疗效。

神经母细胞瘤：IL-2与抗GD2抗体（dinutuximab）联用，旨在增强NK细胞介导的ADCC效应，但需平衡其疗效与IL-2可能带来的毒性。

2. 自身免疫病与移植相关疾病

慢性移植物抗宿主病：患者常存在Treg数量/功能缺陷。低剂量IL-2治疗可有效扩增Treg，恢复免疫平衡，改善临床症状。

自身免疫性血管炎/系统性红斑狼疮等：低剂量IL-2通过增强Treg功能，抑制自身反应性T细胞，在临床试验中显示出良好的疾病控制潜力。

3. 感染性疾病

HIV感染：HIV破坏CD4⁺ T细胞导致IL-2产生减少。虽然补充IL-2可提升CD4⁺ T细胞计数，但大型临床试验未能证明其在标准抗病毒治疗外能带来明确的临床获益，其治疗价值有限。

 

五、未来展望：新型IL-2疗法研发

由于天然IL-2的治疗窗窄、半衰期短，且"双刃剑"特性带来应用上的复杂性，目前的研究热点聚焦于开发新型IL-2制剂，以优化其疗效与安全性：

工程化突变体：通过改变IL-2蛋白结构，降低与CD25（α链）的结合力，使其更倾向于激活表达βγ受体的效应细胞而非Treg，从而在抗肿瘤治疗中更具选择性。

PEG化修饰或Fc融合蛋白：延长IL-2在体内的半衰期，减少给药频率。

双特异性分子：设计同时靶向IL-2和肿瘤相关抗原的融合蛋白，旨在将IL-2的效应富集于肿瘤微环境，提高局部浓度并降低全身毒性。

与其他免疫疗法的联合策略：与检查点抑制剂、癌症疫苗、过继细胞疗法等联合，形成协同抗肿瘤效应。

 

总结

白细胞介素2是免疫系统精密调控网络中的核心枢纽分子。其对免疫应答双向调节的特性，既带来了临床应用的挑战，也提供了治疗免疫失衡相关疾病的独特机遇。从最初的高剂量冲击疗法，到低剂量耐受诱导策略，再到如今基于结构生物学与合成免疫学的新型药物开发，对IL-2生物学理解的不断深入，正在持续推动着肿瘤免疫治疗和自身免疫病治疗领域的革新与发展。未来，更安全、更精准的IL-2相关疗法有望为更多患者带来福音。