IL-23/IL-17軸與大腸腫瘤關聯性研究進展

陳曉龍，張淑英(綜述)，許岸高※(審校)

(1.廣東醫學院研究生學院，廣東 湛江 524023； 2.惠州市醫學研究所，廣東 惠州 516003)

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IL-23/IL-17軸與大腸腫瘤關聯性研究進展

陳曉龍1△，張淑英2(綜述)，許岸高2※(審校)

(1.廣東醫學院研究生學院，廣東 湛江 524023； 2.惠州市醫學研究所，廣東 惠州 516003)

摘要：白細胞介素2(IL-23)/IL-17軸是炎癥免疫反應中的重要信號通路，大量研究表明IL-23/IL-17軸在多種疾病中起重要作用。近年蛋白質組學研究證實IL-23/IL-17軸中的重要因子IL-23、IL-17在人類大腸癌細胞中呈過表達現象，并認為IL-23、IL-17的表達與大腸腫瘤的發生、發展密切相關。近年來，隨著大腸癌研究逐漸深入，許多與大腸癌的相關的信號通路已經被發現，其中IL-23/IL-17 信號通路在大腸癌的發生發展過程中可能擔當著重要角色。進一步深入研究IL-23/IL-17信號通路軸中重要因子及它們的基因多態性等與大腸癌的關系，對篩選大腸癌高危人群、預防發病風險及治療等有重大意義。

關鍵詞：大腸癌；白細胞介素23/白細胞介素17信號通路軸；基因多態性

大腸癌是最常見的惡性腫瘤之一。在全世界范圍內其發病率居第3位、病死率居第4位[1]。而大腸癌在我國亦是高發病率的惡性腫瘤之一，近年來大腸癌的發病率也有逐年升高的趨勢[2]。近年的研究發現，白細胞介素23(interleukin 23,IL-23)和IL-17在人類和動物模型的大腸癌組織中存在高表達，被認為與大腸癌的發生、發展密切相關[3]，研究表明IL-23/IL-17信號通路軸可能參與大腸癌發生和發展，通過動物組織標本的實驗發現，對該信號軸中重要因子進行阻斷或者功能抑制等可以防治大腸癌的發生及發展，為大腸癌的治療指明了新的方向[4]。現將IL-23/IL-17軸信號通路與大腸癌的關系方面的研究綜述如下。

1IL-23/IL-17通路及輔助性T細胞分化機制

輔助性T細胞(T help cell 17，Th17細胞)是一種新發現的CD4+效應T細胞， Th17細胞生成的通路稱為IL-23/IL-17炎癥反應軸。Th17細胞可以分泌IL-17A、 IL-17F、IL-22等細胞因子。樹突狀細胞及巨噬細胞位于Th17細胞分化途徑的上游。初始T細胞在轉化生長因子β(transforming growth factor β,TGF-β)和IL-6共同作用下[5]，通過激活信號轉導和轉錄因子3( signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)以誘導短暫表達維甲酸相關核孤兒受體γt的表達，從而促使CD4+細胞分化成為Th17細胞，當IL-23缺乏時，Th17細胞的分化及IL-17的分泌明顯減少[6]。Th17細胞可以分泌IL-21，起到自反饋作用。TGF-β可誘導T細胞IL-23R的表達，從而使Th17細胞對IL-23產生反應。IL-23屬于IL-12家族，主要由活化的樹突狀細胞分泌，是由p19亞基和p40亞基共構成的一種異源二聚體分子。IL-23與其特異性受體IL-23R結合后誘導下游的Janus絡氨酸激酶(Janus tyrosine kinase,JAK)分子的激活，并磷酸化受體細胞內的STAT3結合位點，STAT3分子以二聚體的形式，再由JAK將其磷酸化，磷酸化的STAT3二聚體入核，誘導靶基因[IL-17A信使RM(messenger RNA，mRNA)、IL-17F mRNA、IL-22 mRNA]的轉錄。由此可見，IL-23在Th17細胞適應內部新環境及分泌IL-17的過程中起重要作用[7]。另外研究表明，IL-17能結合于樹突狀細胞的IL-17R，使其分泌大量的IL-23，促進Th17細胞的分化及IL-17 的分泌。IL-17 是一個細胞因子家族，包括6個家族成員(IL-17A-F)，IL-17A，即一般意義上的IL-17，IL-17F與IL-17A同源性最高，并有相似的調控、信號通路及功能[8]。目前研究已經證明在許多腫瘤性疾病中均發現存在有IL-17表達水平的升高， IL-17 在腫瘤發生、發展過程中發揮雙重作用，IL-17 既可以通過促進血管生成和腫瘤細胞的遷移促進腫瘤的生長，又可以促進細胞毒性T細胞免疫應答抑制腫瘤的生長[9]。體外實驗證實， IL-17 可以上調 LoVo 細胞株血管內皮生長因子、尿激酶纖溶酶活化因子、神經纖毛蛋白2、基質金屬蛋白酶9、IL-6 和結合抑制因子3 等促血管生成相關因子的表達[10]。由此可得IL-23/IL-17軸信號通路的大致過程為：“IL-23-IL-23R-Th17-IL-17-血管生成因子-腫瘤”。

2IL-23、IL-17及其受體在大腸癌的表達

2.1IL-23及其受體在大腸癌組織的表達在上皮細胞腫瘤中，IL-23的生成增多，它具有上調炎性過程的作用，包括上調基質金屬蛋白酶的表達與血管生成并減少細胞毒性T淋巴細胞的浸潤，從而促進大腸癌細胞的生長[11-12]。另有發現，IL-23 可促進人大腸癌的發展，與大腸癌患者預后差密切相關。在小鼠腫瘤模型中IL-23具有抗腫瘤活性；事實上IL-23/p19缺陷的小鼠完全抗致癌物誘導腫瘤，這種小鼠無法形成腫瘤的原因是多種腫瘤相關的炎癥標志物缺乏[13]，這進一步證實了IL-23可能在促進腫瘤生長的相關炎癥中發揮重要作用。Lan等[11]使用實時熒光定量聚合酶鏈反應、酶聯免疫吸附試驗、免疫印跡、免疫組織化學方法和免疫細胞化學方法來測定毗鄰癌癥的正常組織(n=13)、腺瘤性息肉(n=26)、大腸癌(n=13)中IL-23A、IL-23R和叉頭翼狀螺旋轉錄因子3的水平，發現IL-23表達從正常組織到大腸癌逐漸增加，IL-23A 的mRNA及蛋白的表達在大腸癌和腺瘤性息肉組織比正常大腸組織顯著增高。免疫組織化學染色顯示， IL-23R在大腸癌組癌細胞高度陽性，而在其他分組中卻是部分陽性，IL-23R陽性的腺瘤更加不典型。幾乎所有的癌癥細胞為IL-23R 陽性，所有大腸癌組織中的癌細胞產生IL-23R蛋白，針對于腫瘤微環境的各種因素可能增強IL-23R表達。這些表明IL-23/IL-23R 可能直接影響腫瘤細胞，并且調節它們的生長和局部的免疫過程，從而增強腺瘤性息肉向大腸癌的惡變。

2.2IL-17及其受體在大腸癌組織的表達人大腸癌組織中，IL-17主要來源于腫瘤間質的CD4+T 細胞和巨噬細胞，IL-17在人大腸癌組織內高表達，與不良預后顯著相關，是獨立的預后預測因子。有研究提示外周血IL-17表達水平可用作大腸腫瘤血清標志物[14]。Wang等[15]發現Th17細胞百分比在大腸腺瘤及大腸癌患者的血清中增加。循環中Th17細胞增加在早期，而腫瘤組織中Th17增加發生在晚期，隨著大腸癌級別的升高，IL-1β、 IL-17A 和 IL-23也發生了類似的改變，而大腸癌中IL-6的表達水平伴隨著Th17細胞卻顯示了相反的改變。此外，在腫瘤組織而不是在正常組織中TGF-β和 IL-17A 的水平升高。Cui等[16]采用實時定量聚合酶鏈反應和半定量免疫組織化學檢測50例人大腸腺瘤組織、50例大腸癌組織和15例正常大腸組織中IL-17A的表達，結果顯示IL-17A mRNA 水平從大腸腺瘤到癌的順序逐漸增高，起初在大腸腺瘤增高，之后大腸癌更高。尤其是大腸腺瘤組織IL-17A mRNA 水平增高與其異型增生的程度有關。免疫組織化學分析核實了實時定量聚合酶鏈反應結果，并且顯示了從間質細胞到腺瘤/癌上皮中IL-17A細胞水平逐漸增加。此外，實時定量聚合酶鏈反應結果也顯示Th17刺激因子的表達增高貫穿這個順序。可見從結腸腺瘤到結腸癌的次序，IL-17A 和Th17被高度激活。然而，Wagsater等[17]發現大腸癌組織和血清樣品的IL-17蛋白水平和臨床特點如分期、性別、位置及 Dukes 分期無關。另外，IL-17F 對大腸癌細胞的發展具有抑制作用。在 IL-17F 過表達的大腸癌腫瘤中沒有明顯的白細胞浸潤，相反，血管內皮生長因子水平和 CD31+細胞減少[8]，說明IL-17F 對大腸癌細胞發展具有抑制的作用，這種抑制作用有可能是通過抑制腫瘤血管生成來實現的。這些結果表明IL-17在大腸癌中扮演的角色仍然不清。

國外的一項研究發現，產腸毒素脆弱擬桿菌可引起大腸炎且強烈誘導腸道多發性腺瘤(Min)小鼠形成結腸癌。此過程誘導激活結腸選擇性的STAT3，使Th17細胞反應增強。給予抗體阻斷IL-17與IL-23，可以抑制產腸毒素脆弱擬桿菌導致的結腸炎、黏膜增生和腫瘤形成，表明通過STAT3途徑誘導的Th17細胞分化和激活在一些人類共生菌的致癌過程中起重要的作用[4]。另外，通過制作大腸癌CPC-APC小鼠模型(攜帶轉基因Cdx-Cre的小鼠，該小鼠的大腸癌多發生于遠端結腸)，研究人員發現，CPC-APC小鼠模型中的IL-23p19亞基和IL-17A的mRNA也是升高的，另外發現，小鼠模型中腸系膜淋巴結細胞中的TH17細胞及其他分泌IL-17的細胞表現出IL-23的依賴性[3]。通過對CPC-APC小鼠敲除IL-23R之后，上皮中的STAT3明顯減少。IL-23信號對于內生性腫瘤組織中產生下游的細胞因子有重要作用，如直接的細胞因子(IL-6、IL-22)和間接的細胞因子STAT3(IL-17A)。為了進一步明確IL-17和大腸腫瘤的關系，研究者用CPC-APC小鼠與敲除IL-17R的小鼠(既不對IL-17A也不對IL-17E有反應)進行雜交，研究表明在缺少IL-17R的情況下，腫瘤的發生是減少的[3]。炎癥免疫反應“IL-23/IL-17”軸與大腸腫瘤的關系，見圖1[18]。

初始T：初始T細胞；TGF-β：轉化生長因子β；Th17：輔助性T細胞17；IL-23R：白細胞介素23受體；IL：白細胞介素

圖1IL-23/IL-17信號軸與大腸癌關系示意圖

從上述可知，IL-23/IL-17信號軸可能與大腸癌的發生相關。單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)是目前腫瘤的關聯研究中最常用的遺傳學標記，IL-23/IL-17信號軸中關鍵因子的SNP可改變RNA轉錄的半衰期，引起基因表達和蛋白質水平的改變；也導致同義(不影響氨基酸序列)或者非同義(影響氨基酸序列)突變，細胞因子或其受體中單個氨基酸的變化可引起功能的巨大改變或者喪失[19]。大量的研究已證實，細胞因子基因的SNPs與諸多消化道腫瘤密切相關。因此，IL-23/IL-17信號通路軸中的重要因子的SNPs與腫瘤的關聯性研究受到重視：通過對3組病例對照研究(腺瘤組、結腸癌組和直腸癌組)的研究發現，IL-23R基因的SNPs可能在直腸癌的發病進程有關，特別是在TP53和KRAS2基因突變的個體中[20]。IL23R rs1884444TT基因型是胃癌的遺傳易感性，尤其腸型胃癌[21]。但也有研究發現，IL23R rs10889677 CC基因型是腸型胃癌的保護因素[22]。國外有研究發現，IL23R rs10889675(C> A)和rs7542081(C>A)SNPs降低直腸癌的整體危險(P-趨勢分別為0.04和0.05)，尤其含TP53突變直腸癌更明顯[20]。目前認為SNPs導致了IL-23R對不同疾病的易感性[23]。

有研究發現，IL-17A的SNPs是乳腺癌的遺傳易感因素[24]；IL-17A rs2275913、IL-17F rs763780的SNPs與膀胱癌的發展、性別、腫瘤分期相關[25]；在胃癌的研究中發現，IL-17A rs3748067 T 多態性和腸型胃癌風險降低有關(P=0.037)，并且與淋巴結轉移呈負相關。 IL-17F rs763780的GA與GG基因型是胃癌遺傳易感因素，且GA基因型與高齡非賁門癌關聯更緊密，IL-17A rs2275913AG與胃癌預后差相關[26]。而日本的研究則發現，IL-17A rs2275913的GA 與AA促進胃癌發展，尤其腸型胃癌；IL-17F rs763780的SNP與胃癌無關[27]。

3結語

大量的研究表明，IL-23/IL-17軸在大腸癌細胞中的表達與大腸癌的發生、發展有關。近年來，隨著大腸癌信號通路網絡的逐漸被明確，許多新的治療方案被提出，對IL-23/IL-17軸信號通路及該通路的抑制藥物的研究也越來越多并運用于臨床，但IL-23/IL-17軸引起大腸癌發生的具體機制仍未完全明確，現階段距應用于臨床診斷、治療大腸癌還有很長的路要走。進一步從分子水平闡明IL-23/IL-17信號軸及其中重要因子的SNPs與大腸癌的關系，對篩選大腸癌高危人群、預防發病風險及治療等有重大意義。

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Research Progress in Relation between IL-23/IL-17 Axis Signaling Pathway and Colorectal CarcinomaCHENXiao-long1,ZHANGShu-ying2,XUAn-gao2. (1.GraduateCollegeofGuangdongMedicalCollege,Zhanjiang524023,China; 2.HuizhouMedicineInstitute,Huizhou516003,China)

Abstract:Interleukin(IL)-23/IL-17 axis signaling pathway is an important signaling pathway in inflammatory immune response,a large number of studies have shown that IL-23/IL-17 axis play an important role in many diseases.Recent proteomics studies confirm that IL-23 and IL-17,the important factor in IL-23/IL-17 axis signaling pathway are overexpressed in human colorectal cancer cells,and the expression of IL-23 and IL-17 are correlated to the occurrence and development of colorectal tumor cells.In recent years, with the deepening of colorectal cancer research,many signaling pathways have been found associated with colorectal cancer.IL-23/IL-17 signaling pathway may play an important role in the process of development of colorectal cancer.Further research into the relation between important factors and their gene polymorphisms in IL-23/IL-17 axis signaling pathway and colorectal cancer and using it for screening of high-risk groups,prevention and treatment of colorectal cancer, have great significance.

Key words:Colorectal carcinoma; Interleukin-23/interleukin-17 axis signaling pathway; Gene polymorphism

收稿日期：2014-08-26修回日期：2014-11-21編輯：相丹峰

基金項目：廣東省醫學科研基金(A2013788)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.11.020

中圖分類號：R735.34

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)11-1972-03