IL-22介導(dǎo)通路在結(jié)腸癌發(fā)病機(jī)制中作用的研究進(jìn)展

寧玨，葉華，朱宇珍，鄭學(xué)寶，

(1廣東醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，廣東湛江524023；2廣東天然藥物研究與開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

·綜述·

IL-22介導(dǎo)通路在結(jié)腸癌發(fā)病機(jī)制中作用的研究進(jìn)展

寧玨1，葉華2，朱宇珍2，鄭學(xué)寶1，2

(1廣東醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，廣東湛江524023；2廣東天然藥物研究與開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

IL-22是IL-10家族成員，由多種免疫細(xì)胞，如IL-22+CD4+T細(xì)胞(Th22)等所分泌的細(xì)胞因子，IL-22在黏膜屏障保護(hù)、組織修復(fù)、上皮細(xì)胞增生及再生中起重要作用。近年來研究發(fā)現(xiàn)，IL-22在腫瘤進(jìn)展中的作用不可忽視。結(jié)腸癌是常見的惡性腫瘤之一，在世界范圍內(nèi)，發(fā)病率及病死率表現(xiàn)出地區(qū)差異性。研究表明，IL-22在結(jié)腸癌組織及血清中呈現(xiàn)高表達(dá)，由其介導(dǎo)的相關(guān)通路已成為結(jié)腸癌防治的研究熱點(diǎn)，研究IL-22在結(jié)腸癌發(fā)病中的作用機(jī)制，可為預(yù)防和治療結(jié)腸癌提供新思路和靶點(diǎn)。

結(jié)腸癌；白細(xì)胞介素22；信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白和轉(zhuǎn)錄激活物；分裂原活化蛋白激酶；白細(xì)胞介素22結(jié)合蛋白

結(jié)直腸癌是常見的惡性腫瘤之一，高居男性惡性腫瘤病發(fā)率第三位，女性第二位[1]。目前普遍認(rèn)為結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展與遺傳、飲食、生活環(huán)境等因素有關(guān)。近年大量研究表明，免疫細(xì)胞、細(xì)胞因子等免疫介質(zhì)的紊亂在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移過程起重要作用，免疫相關(guān)的發(fā)病機(jī)制在腫瘤病因研究中成為熱點(diǎn)。深入研究腫瘤的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制、研制免疫治療藥物，成為腫瘤學(xué)研究的新方向。細(xì)胞因子IL-22在自身免疫疾病、腫瘤疾病中起關(guān)鍵作用。研究[2～5]表明，IL-22在結(jié)腸癌組織及血清中呈高表達(dá)，由其介導(dǎo)的相關(guān)通路已成為結(jié)腸癌防治的研究熱點(diǎn)，研究IL-22在結(jié)腸癌中的作用機(jī)制，可為預(yù)防和治療結(jié)腸癌提供新思路和靶點(diǎn)。現(xiàn)就IL-22及其相關(guān)通路在介導(dǎo)結(jié)腸癌發(fā)病機(jī)制中的作用進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為開發(fā)研究以IL-22為靶點(diǎn)的生物制劑提供思路。

1 IL-22概述

IL-22是Dumoutier通過IL-9刺激小鼠BW5147淋巴瘤細(xì)胞產(chǎn)生的新型蛋白，由于其結(jié)構(gòu)和功能類似于抑制免疫和抗炎的IL-10，與IL-10氨基酸同源性為22%，因此IL-22亦被命名為IL-10相關(guān)T細(xì)胞的可誘導(dǎo)因子(IL-TIF)。IL-22主要由Th1、Th17、Th22、自然殺傷T細(xì)胞(NKT)和固有淋巴細(xì)胞(ILCs)等免疫細(xì)胞產(chǎn)生[6]，在不同的疾病中，IL-22由成纖維細(xì)胞(Fb)、肥大細(xì)胞(Mc)、巨噬細(xì)胞和中性白細(xì)胞(Ne)等非淋巴性來源性細(xì)胞產(chǎn)生[7～9]。在人體內(nèi)，IL-22的功能多種多樣，主要有保護(hù)和修復(fù)組織損傷、促進(jìn)細(xì)胞再生及增生、抗微生物感染、促炎、促纖維化、抗細(xì)胞凋亡等作用[10～14]。

在生物體內(nèi)，IL-22只有通過與其受體結(jié)合，才能發(fā)揮上述各種生物學(xué)效應(yīng)。IL-22R是IL-22的受體，由IL-22R1和IL-10R2兩條鏈構(gòu)成的異源二聚體。IL-22與IL-22R1有較高的親和力，但與IL-10R2無明顯的親和力，IL-22與IL-22R1結(jié)合后構(gòu)象發(fā)生改變，IL-10R2才能與IL-22/IL-22R1復(fù)合物結(jié)合，發(fā)揮IL-22的作用。IL-22是否起作用，關(guān)鍵看IL-22R1鏈在細(xì)胞的表達(dá)有無，決定該細(xì)胞是否成為IL-22的靶細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)部分器官如呼吸道、消化道、皮膚組織上皮細(xì)胞具有IL-22R1鏈，是IL-22的主要作用對象[15]。

IL-22結(jié)合蛋白(IL-22BP)是一種水溶性單鏈蛋白，由Ⅱ類因子受體家族成員克隆而來的一種新受體，與IL-22R1有34%的同源性，且比IL-22R1更易與IL-22結(jié)合。IL-22BP主要由樹突狀細(xì)胞(DC)產(chǎn)生，主要在胎盤、乳腺、消化系統(tǒng)、淋巴組織、肺、皮膚中表達(dá)。IL-22在腫瘤發(fā)生發(fā)展進(jìn)程中起重要作用，腫瘤細(xì)胞可通過IL-22/IL-22R信號級聯(lián)反應(yīng)存活及增生[16，17]。研究表明在眾多腫瘤模型中，升高的IL-22水平對腫瘤細(xì)胞有促進(jìn)作用[18～20]，結(jié)腸癌患者及小鼠模型中均發(fā)現(xiàn)癌變組織中高表達(dá)IL-22因子，明顯高于癌旁及其他正常組織，結(jié)腸癌患者血清中IL-22水平明顯高于正常人[2～5]。

2 IL-22/STAT-3通路在介導(dǎo)結(jié)腸癌發(fā)病中的作用機(jī)制

STAT-3廣泛存在于哺乳類動物的組織及細(xì)胞中，活化的STAT-3從細(xì)胞核質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞凋亡、再生、遷移和轉(zhuǎn)移相關(guān)功能基因的調(diào)控。絡(luò)氨酸激酶-信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白和轉(zhuǎn)錄激活物(JAK-STAT)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的紊亂是腫瘤發(fā)生的重要途徑之一。STAT-3作為一種原癌基因，其特變株SATA-3C(A661及N663位的氨基酸被半胱氨酸代替)具有致癌性，能使細(xì)胞性狀發(fā)生改變。STAT-3在惡性腫瘤細(xì)胞中保持激活狀態(tài)，與腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移關(guān)系密切[21]。STAT-3除了與腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移相關(guān)外，還能影響腫瘤血管形成。血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)是目前已知的刺激腫瘤血管生長最直接的作用因子，在腫瘤組織新血管的形成起重要作用。

與IL-10家族其他成員功能類似，IL-22能導(dǎo)致Jak1和Tyk2磷酸化。Jak1和Tyk2是公認(rèn)的非受體型酪氨酸蛋白激酶家族成員，為激活各種信號通路，如白細(xì)胞介素、干擾素、生長因子等所必須的一種蛋白酶，磷酸化后可激活下游一系列信號通路，調(diào)節(jié)生命活動。在JAK缺乏的細(xì)胞中，IL-22誘導(dǎo)的STAT基因失活，腫瘤細(xì)胞的生長受到明顯抑制。L-22與靶細(xì)胞表面受體相結(jié)合，啟動絡(luò)氨酸激酶活化Jak1和Tyk2，進(jìn)而磷酸化STAT3形成二聚體并轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)，激發(fā)下游的靶基因表達(dá)，如細(xì)胞周期調(diào)控基因和抗凋亡基因等，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞行為，參與疾病的發(fā)生發(fā)展。在HCT-116細(xì)胞與IL-22(+)腫瘤浸潤白細(xì)胞共培養(yǎng)，加入STAT-3阻斷劑WP1066后，腫瘤細(xì)胞增殖減慢，凋亡加快，不加阻斷劑組腫瘤細(xì)胞生長速度明顯加快，說明IL-22通過激活STAT-3通路，提高腫瘤的增殖速率和抗凋亡能力，從而促進(jìn)結(jié)腸癌的發(fā)生。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明[13]，IL-22在結(jié)腸癌中高表達(dá)，其水平與腫瘤大小呈正相關(guān)，且磷酸化的STAT-3細(xì)胞及其下游基因Bcl-2、CyclinD1均比正常組織明顯上調(diào)，VEGF在腫瘤組織中呈高表達(dá)。CyclinD1是細(xì)胞周期家族的成員之一，能推動細(xì)胞從G1期進(jìn)入S期，主要功能是促進(jìn)細(xì)胞增殖，為公認(rèn)的原癌基因之一，其過度表達(dá)可使細(xì)胞增殖失控而惡化。其他通過IL-22/STAT-3軸調(diào)節(jié)的因子，如抗菌肽S100A8和趨化因子Cxcl，與模型相比，均出現(xiàn)明顯下降。這表明在結(jié)腸癌中，IL-22可激活STAT-3通路，從而上調(diào)下游的各種信號分子，提高腫瘤細(xì)胞的增殖速率，加快細(xì)胞的遷移及提高其抗凋亡的能力，另一方面，IL-22還可通過激活STAT-3通路，上調(diào)VEGF的表達(dá)，增加腫瘤周圍血管的生成，為腫瘤細(xì)胞生長提供必要的血運(yùn)支持。

3 IL-22/MAPK通路在介導(dǎo)結(jié)腸癌發(fā)病中的作用機(jī)制

分裂原活化蛋白激酶(MAPK)是一類存在于真核細(xì)胞中的一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，在不同信號通路中充當(dāng)一種共同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)成分。其可介導(dǎo)胞外的信號刺激傳導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、發(fā)育、分化及遷移等。在哺乳類動物中，MAPKs家族主要有3大類：細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(MEK-ERK)、c-Jun氨基末端激酶(JNKs)和p38激酶途徑。MAPK通路可促進(jìn)細(xì)胞增殖和抗凋亡促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展。用ERK1/2阻斷劑可抑制結(jié)腸癌細(xì)胞細(xì)胞增殖的活性，使細(xì)胞周期停滯于S期，并抑制細(xì)胞的生長的作用。

研究表明，IL-22可活化MAPK通路，從而影響腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。在腫瘤細(xì)胞內(nèi)可觀察到IL-22引起ERK1/2的持續(xù)磷酸化，加入MEK阻斷劑后，ERK1/2的磷酸化被抑制，用電穿孔法轉(zhuǎn)染細(xì)胞后同樣得出該結(jié)論，該研究還證實(shí)IL-22能活化JNK、p38的MAPK通路。IL-22刺激SW480后，ERK1/2蛋白自刺激后10 min磷酸化水平最強(qiáng)，且持續(xù)了30 min，JNK蛋白于刺激后10 min磷酸化水平最強(qiáng)，且持續(xù)了30 min。證實(shí)在結(jié)腸癌細(xì)胞中，IL-22可激活ERK、JNK通路，從而調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的生物活動。用MEK-1抑制劑PD98059干擾后，ERK1/2磷酸化水平明顯下降，證明MEK-1是位于IL-22介導(dǎo)的ERK活化信號通路上游的調(diào)控子，且以IL-22作用于SW480細(xì)胞后，WST-1手段檢測到比對照組出現(xiàn)明顯的細(xì)胞增殖。以上實(shí)驗(yàn)表明，在結(jié)腸癌細(xì)胞中，IL-22可能通過使ERK1/2蛋白、JNK蛋白磷酸化，活化MEK-ERK、JNK通路，刺激腫瘤細(xì)胞生長，提高其增殖速率及抑制細(xì)胞凋亡，從而促進(jìn)結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展。但目前IL-22/MAPK通路的分子機(jī)制尚未明確，需做進(jìn)一步研究。

4 IL-22/IL-22BP通路在介導(dǎo)結(jié)腸癌發(fā)病中的作用機(jī)制

除了上述兩條通路以外，IL-22還可通過介導(dǎo)其他因子調(diào)節(jié)結(jié)腸癌的發(fā)展。IL-22BP是可溶性的細(xì)胞因子受體，能與細(xì)胞表面的受體(IL-22R1)競爭結(jié)合游離的細(xì)胞因子，且IL-22/IL-2BP的結(jié)合有高度穩(wěn)定性，是與IL-22R1結(jié)合能力的20～1 000倍。在黑色素瘤細(xì)胞A375中同時轉(zhuǎn)染IL-22和IL-22BP與單獨(dú)轉(zhuǎn)染IL-22[22]，前者的IL-22表達(dá)下降，說明IL-22BP的主要作用是阻斷IL-22與IL-22R1結(jié)合，這一結(jié)論與Martin實(shí)驗(yàn)結(jié)論相符[15]。Huber等[23]研究顯示，用氧化偶氮甲烷(A-OM)和葡聚糖硫酸鈉制造炎癥相關(guān)性結(jié)腸癌模型，與正常組相比，IL-22敲除(IL-22-/--)小鼠的結(jié)腸腫瘤數(shù)量和體積少，IL-22BP敲除(IL-22BP-/-)小鼠的結(jié)腸腫瘤數(shù)量和體積明顯增加。IL-22BP、IL-22雙敲除(IL-22BP-/-IL-22-/-)小鼠的腫瘤數(shù)量及評分與IL-22敲除小鼠類似，比IL-22BP敲除小鼠的腫瘤評分低。以上實(shí)驗(yàn)表明，IL-22BP的作用依賴于IL-22，IL-22BP可與IL-22R1競爭性和IL-22結(jié)合，終止部分由IL-22活化下游的STAT-3、MAPK等通路，抑制腫瘤細(xì)胞增殖。研究[15，24]表明，IL-22BP受IL-18、維A酸、角蛋白8調(diào)節(jié)。L-22/IL-22BP軸可成為基因治療及免疫治療的靶點(diǎn)，在開發(fā)結(jié)腸癌新療法中有潛在意義。

綜上所述，IL-22在結(jié)腸癌發(fā)生、發(fā)展中起重要作用，但目前尚缺乏相關(guān)的臨床研究，限制了IL-22作為一個免疫因子的潛在靶向治療方向。更為深入地研究IL-22的生理、病理學(xué)行為，探索是否還存在其他介導(dǎo)結(jié)腸癌的通路，可為預(yù)防和治療結(jié)腸癌提供新思路和靶點(diǎn)。

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國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81573932)；廣東省自然科學(xué)基金資助課題(2013B032500019)；湛江市財(cái)政競爭項(xiàng)目(2014A01014)；廣東省中醫(yī)藥局建設(shè)中醫(yī)藥強(qiáng)省科研課題(20151260)；廣東醫(yī)科大學(xué)博士啟動項(xiàng)目(B2013019)。

鄭學(xué)寶(E-mail:Xuebaozheng@sina.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.09.034

R735.35

A

1002-266X(2017)09-0097-03

2016-09-25)