IL-33/ST2通过MAPK途径促进胃癌的恶性进展

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背景

近年来，随着科学研究的不断深入，胃癌的检测及治疗等领域都得到了扩宽，胃癌的发病率有所下降。然而，据调查，中国的胃癌发病率占全球发病率的40%以上，每年有超过160万人死于胃癌。

胃癌可以受到遗传和多种环境因素的影响，长期流行病学研究显示，超过20%的人类癌症事件与慢性炎症有关。多种促炎因子，如IL-6、IL-10和IL-8，在肿瘤组织和血清中均有明显升高，且常与预后不良有关。  

作为IL-1家族的一员，IL-33最初以30kDa前体蛋白的形式产生，caspase-1将其切割成18kDa的成熟和分泌型。据报道，IL-33与炎症、传染病和肿瘤进展有关，血清IL-33水平升高已在多种类型的癌症中得到证实，其中包括乳腺癌和肝细胞癌。然而，据报道，在多发性骨髓瘤患者中，血浆白细胞介素33水平的下降与疾病的晚期有关。胃癌患者血清IL-33水平显著升高，血清IL-33水平升高与浸润、远处转移及分期有关（P<0.05）。在胃癌组织中，IL-33的表达也显著增加，且与浸润深度有关，但与胃癌患者的总生存率无明显关系（P>0.05）。

ST2是公认的IL-33受体。与IL-33相比，ST2在肿瘤中的作用很少被研究。  

本研究观察了IL-33/ST2对胃癌细胞生物学功能的影响。

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方法

免疫组化法检测胃癌组织中ST2的表达。

用IL-33处理胃癌细胞株（AGS和MKN-45），用特异性siRNA下调ST2的表达。   用CCK8、Transwell、创面愈合、流式细胞仪和Western印迹法检测IL-33/ST2信号通路对细胞增殖、迁移、侵袭、细胞周期和凋亡的影响。   使用GraphPad软件Prism 8与SPSS 13.0对所有数据进行平均±SD分析。  

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结果

ST2在胃癌组织中的高表达

应用免疫组织化学方法检测胃癌组织及癌旁正常组织中ST2的表达。如图1A和表1所示，ST2在胃癌组织中的表达明显高于正常组织。ST2的表达与胃癌患者的性别、年龄、肿瘤大小及病理分级无关（表2）。

IL-33诱导胃癌细胞ST2表达

选择人胃癌细胞株AGS和MKN-45进行后续实验。如图1B与C所示，IL-33（10 ng/ml）诱导AGS和MKN-45细胞ST2 mRNA和蛋白表达。在IL-33刺激下，转染siST2可显著抑制AGS和MKN-45细胞ST2mRNA和蛋白的表达在不添加IL-33的情况下，siST2的转染也显著降低了ST2的表达（图1D）。  

此外，IL-33还以剂量依赖性的方式刺激ST2的表达（图1E）。

IL-33/ST2信号通路通过调节细胞周期促进胃癌细胞增殖

为探讨IL-33和ST2在胃癌细胞生物学功能中的作用，检测了AGS和MKN-45细胞的增殖和细胞周期。如图1F所示，与NC细胞相比，IL-33对AGS和MKN-45细胞的增殖有促进作用，转染siST2可降低IL-33对细胞增殖的促进作用。此外，IL-33刺激可增加S期和G2期细胞的比例，降低G1期细胞的比例，而siST 2的转染则抵消了这一作用（图2A和B）。此外，IL-33刺激还能上调CDK4、CDK6和cyclinD 1的表达，从而促进细胞周期的发展（图2C）。转染siST2可降低IL-33对细胞周期相关蛋白的调节（图2C）。提示IL-33/ST2信号通路通过调节细胞周期促进胃癌细胞增殖。  

IL-33通过ST2受体抑制胃癌细胞凋亡

流式细胞仪检测IL-33和ST2对胃癌细胞凋亡的影响。如图3A和B所示，IL-33可抑制AGS和MKN-45细胞的凋亡，而siST2的转染可抵消IL-33对AGS和MKN-45细胞凋亡的影响。此外，IL-33刺激可增加Bcl 2蛋白的表达，降低Bax和caspase-3的蛋白表达，而siST2的转染也可影响Bax和caspase-3的表达（图3C和D）。这些结果表明，IL-33通过ST2受体抑制胃癌细胞凋亡。  

ST2受体在IL-33诱导的胃癌细胞侵袭和迁移中的作用

为明确IL-33和ST2在胃癌细胞侵袭和迁移中的作用，采用Transwell和创面愈合试验（wound healing assays）。Transwell检测结果表明，IL-33能刺激AGS和MKN-45细胞的侵袭，而转染siST2可明显抑制IL-33诱导的两种细胞的侵袭能力（图4A和B）。此外，siST2的转染也减少了IL-33刺激的两种细胞的迁移（图4C和D）。这些结果表明IL-33通过ST2受体促进了胃癌细胞的侵袭和迁移。

  IL-33通过ST2受体诱导ERK 1/2、JNK和p38的激活   研究了白细胞介素-33（IL-33）刺激对胃癌细胞信号通路的影响。Westernblotting显示，IL-33刺激可提高ERK 1/2、JNK和p38的磷酸化水平。此外，转染siST2可显著抑制IL-33诱导的ERK 1/2、JNK和p38的激活（图5A-C）。提示IL-33可通过ST2受体诱导ERK 1/2、JNK和p38的激活。    

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小结

IL-33广泛表达在免疫细胞、前列腺、肺和胃等组织中，而且与一般细胞因子所不同的是，除免疫细胞外，内皮、上皮以及成纤维细胞等细胞也可表达IL-33，并且IL-33可能在受到外界应激损伤的细胞或者坏死造成的死亡细胞中表达。有研究显示，IL-33的生物学活性呈现多样化，除可以活化自然杀伤（natural killer，NK）细胞、CD8+T细胞，参与1型辅助T（T helper type 1，Th1）细胞、Th2细胞免疫反应外，还在多种疾病的发展中发挥重要的作用。有研究表明，血清IL-33在胃癌患者中过表达，与胃癌TNM分期以及浸润程度联系密切。

本研究发现，ST2在胃癌组织中的表达明显增高，IL-33可诱导胃癌细胞中ST2的表达。IL-33/ST2信号通路通过诱导ERK 1/2、JNK和p38的激活，进而促进胃癌细胞增殖、细胞周期、凋亡抑制和侵袭迁移。   促炎细胞因子IL-33与胃癌的发生和发展有关。在许多类型的肿瘤中，包括肺癌和子宫肌瘤。然而，对于ST2在肿瘤组织中的表达模式知之甚少。有研究表明胃癌患者血清ST2水平明显高于胃炎患者和健康志愿者。此外，血清ST2水平可能与晚期或转移性疾病以及疾病持续时间显著相关。   本研究还发现，ST2在胃癌组织中的表达明显上调，但其表达水平与肿瘤大小和病理分期无关。ST2基因广泛表达于不同的细胞类型，包括免疫细胞和非免疫细胞。在胃癌细胞中存在的ST2包括一种全长跨膜形式、一种可溶性分泌形式和其他变异体。   本研究发现IL-33/ST2信号通路调节细胞周期相关蛋白（CDK4、CDK6和cyclinD 1）的表达，从而促进细胞周期进程，最终影响胃癌细胞增殖。此外，还证实IL-33/ST2信号通路对胃癌细胞的凋亡有抑制作用。这些数据表明IL-33/ST2对胃癌细胞的存活至关重要。   IL-33/ST2信号通路参与肿瘤细胞与肿瘤微环境的相互作用。对人胃癌的回顾性研究表明，癌旁粘膜下肥大细胞促进胃癌的生长，参与晚期疾病的形成和转移。此外，先前的一项研究表明，肥大细胞通过胃癌细胞来源的IL-33/ST2信号通路吸收肿瘤相关巨噬细胞，促进肿瘤细胞增殖和血管生成。  

总之，研究得出结论，IL-33/ST2信号通路通过诱导ERK 1/2、JNK和p38的激活而促进胃癌细胞增殖、细胞周期进程、细胞凋亡抑制、侵袭和迁移，这或许能够成为治疗胃癌的潜在有效靶点。但为了进一步阐明IL-33和ST2在胃癌中的分子和细胞免疫功能，需要在局部肿瘤环境中进行进一步的研究。

  【参考文献】   [1] Huang N, Cui X, Li W, Zhang C, Liu L, Li J. IL‑33/ST2 promotes the malignant progression of gastric cancer via the MAPK pathway. Mol Med Rep. 2021 May;23(5):361. doi: 10.3892/mmr.2021.12000. Epub 2021 Mar 24. PMID: 33760194; PMCID: PMC7985998.   [2] 韦雪妮,黄吉,张越,陈国梅.白细胞介素33(IL-33)与胃癌关系的研究进展[J].细胞与分子免疫学杂志,2020,36(11):1049-1054.DOI:10.13423/j.cnki.cjcmi.009107.     图文设计：三度医学 彼岸   排版编辑：三度医学 Simin   责任编辑：三度医学 May