IL-33及其受体ST2在前列腺癌组织中的表达及意义.pdf

第 24 卷 第 2 期北华大学学报(自然科学版)Vol.24 No.22023 年 3 月JOURNAL OF BEIHUA UNIVERSITY(Natural Science)Mar.2023文章编号:1009-4822(2023)02-0179-06DOI:10.11713/j.issn.1009-4822.2023.02.006IL-33 及其受体 ST2 在前列腺癌组织中的表达及意义白成霞1,赵 腾1,肖梓屾1,刘 剑2,王振江1,杨丽娟1,侯勤龙1,姜 晶3,刘艳波1(1.北华大学基础医学院,吉林 吉林 132013;2.榆树市人民医院,吉林 榆树 130499;3.北华大学附属医院,吉林 吉林 132011)摘要:目的 探讨白细胞介素 33(interleukin 33,IL-33)及其受体生长刺激表达基因 2 蛋白(growth stimulationexpressed gene 2 protein,ST2)在正常前列腺组织(normal prostate,NP)、良性前列腺增生组织(benign prostatichyperplasia,BPH)以及前列腺癌(prostate cancer,PCa)组织中的表达差异.方法 收集癌旁正常前列腺组织 4 例,良性前列腺增生组织 53 例,前列腺癌组织 42 例;通过免疫组织化学染色技术检测各个组织中 IL-33 及 ST2 的阳性表达率,并分析二者之间关系,同时判定 IL-33 和 ST2 与前列腺癌恶性度之间的关系;通过免疫组织化学染色法检测 CD68+巨噬细胞在不同前列腺组织的浸润差异,并分析 IL-33 与巨噬细胞浸润的关系.结果与 NP 相比,PCa 组织中 IL-33 和 ST2 表达明显降低,且随前列腺癌 Gleason 分级增加,其表达降低(P0.05);与 BPH 相比,PCa 组织中 IL-33 和 ST2 表达明显降低(P0.05);IL-33 与 ST2 在 BPH、PCa 中的表达均呈正相关关系;IL-33与 CD68+巨噬细胞在 BPH、PCa 中的表达均呈正相关关系.结论BPH 和 PCa 中的 IL-33 可能是由巨噬细胞分泌的,IL-33 可能具有抑制前列腺癌发生发展的作用.关键词:白细胞介素 33;生长刺激表达基因 2 蛋白(ST2);前列腺癌中图分类号:R7文献标志码:A收稿日期:2022-12-03基金项目:吉林省科技发展计划项目(20210402015GH,YDZJ202201ZYTS194);北华大学研究生创新项目(2021055,2021020).作者简介:白成霞(1997),女,硕士研究生,主要从事泌尿生殖系统肿瘤发病机制研究,E-mail:624300181 ;通信作者:刘艳波(1974),女,博士,教授,硕士生导师,主要从事泌尿生殖系统恶性肿瘤发病机制研究,E-mail:.Expression and Significance of IL-33 and Its Receptor ST2in Prostate Cancer TissuesBAI Chengxia1,ZHAO Teng1,XIAO Zishen1,LIU Jian2,WANG Zhenjiang1,YANG Lijuan1,HOU Qinlong1,JIANG Jing3,LIU Yanbo1(1.Basic Medical School of Beihua University,Jilin 132013,China;2.Peoples Hospital in Yushu City,Yushu 130499,China;3.Affiliated Hospital of Beihua University,Jilin 132011,China)Abstract:ObjectiveTo investigate the expression differences of interleukin 33(IL-33)and its receptor growthstimulation expressed gene 2 protein(ST2)in normal prostate(NP),benign prostatic hyperplasia(BPH)andprostate cancer(PCa)tissues and explore the clinical significance.Method4 paracancerous normal prostatetissues,53 benign prostatic hyperplasia tissues and 42 prostate cancer tissues were collected and immun-ohistochemical staining technique was applied to detect the expression of IL-33 and ST2,and analyze therelationship between of them.The malignancy of prostate cancer between IL-33 and ST2 was analyzed simul-taneously.CD68+macrophages were stained in different prostatic tissues by using immunohistochemical stainingmethod.The correlation between IL-33 and macrophages infiltration was analyzed.ResultsCompared with NP,IL-33 and ST2 expression were significantly lower in PCa tissues and had significantly statistical differences(P0.05).The expression of IL-33 and ST2 decreased with Gleason grade increasing.Compared with BPH,IL-33and ST2 expression were significantly lower in PCa tissues and had significantly statistical differences(P0.05),IL-33 and ST2 in BPH and PCa are positively correlated;IL-33 and CD68+macrophages in BPH and PCa arepositively correlated respectively.ConclusionIL-33 may be secreted from CD68+macrophages and have an inhi-bitory effect on prostate cancer occurrence and development.Key words:interleukin 33;growth stimulation expressed gene 2 protein(ST2);prostate cancer 目前,前列腺癌的发病率在中老年男性中呈逐年上升趋势.根据 2020 年世界癌症报告数据1显示:前列腺癌为全球第四大常见癌症和男性第二大癌症.在前列腺炎发病过程中,伴有大量炎症细胞的浸润和细胞因子的分泌,这些炎症因子在前列腺癌发生发展过程中发挥重要作用.IL-33 为 IL-1 家族中的一员,有研究2发现,IL-33 在多种恶性肿瘤中高表达,并能促进癌症的恶化.但是,IL-33 在前列腺癌发生发展过程中的作用国内外尚未见报道.因此,本研究通过探讨 IL-33 及其受体 ST2 在正常前列腺组织、良性增生前列腺组织、前列腺癌组织中的表达差异以及与前列腺癌恶性度之间的关系,为前列腺癌的靶向治疗提供实验依据.1 材料与方法1.1 研究对象选取2019 年4 月2020 年9 月北华大学附属医院收治的前列腺癌患者42 例(其中Glesson 评分4 6分6 例,7 8 分26 例,9 10 分10 例),另取同期收治的良性前列腺增生患者53 例(病理学证实),取癌旁的正常前列腺组织 4 例.前列腺癌患者年龄 53 65岁,平均(62.34.7)岁;前列腺增生患者年龄65 72岁,平均(59.75.0)岁.本研究经北华大学医学伦理委员会批准,患者对本研究知情同意.1.2 仪 器显微镜(BX53,Olympus 公司,日本);海尔冰箱(BCD-539,青岛海尔公司);OLYMPUS 光学显微镜、显微摄像仪(Olympus 公司,日本);电子天平(FA1004B,上海圣科仪器有限公司);移液 器(Eppendorf,德国);灭菌锅(YX-280A-24L,广州康迈医疗器械有限公司);pH 计(山东潍坊精鹰医疗器械有限公司);载玻片、盖玻片等(北京中杉金桥生物技术有限公司).1.3 试 剂兔抗 IL-33(1 200)抗体、兔抗 ST2(1 200)抗体、鼠抗 CD68+(1 400)抗体(Bioss 公司,美国);辣根过氧化物酶标记的兔/鼠 PV-9000 二抗以及 DAB显色液(北京中杉金桥生物技术有限公司);二甲苯(分析纯,天津化工生产有限公司);无水乙醇(天津化工生产有限公司);中性树胶封片剂(上海研生生化试剂有限公司);甲醛(天津化工生产有限公司);苏木素、磷酸盐缓冲溶液(PBS 缓冲液)颗粒、柠檬酸盐抗原修复缓冲颗粒、阴离子防脱片剂(北京中杉金桥生物技术有限公司).其他均为国产分析纯试剂.1.4 方 法本研究采用免疫组织化学染色法检测 IL-33及 ST2 的表达.取组织切片,在标准浓度二甲苯中脱蜡 3 次,10 min/次;经梯度酒精脱水(100%酒精5 min,100%酒精 5 min,95%酒精 5 min,90%酒精5 min,80%酒精5 min,70%酒精5 min)后放入 PBS液中漂洗 3 次,3 min/次;将组织切片放入高压锅中,加入抗原修复液 1 500 mL,没过切片,行高温高压修复,然后关闭电源,待修复液冷却至室温后用PBS 液漂洗 3 次,3 min/次;将滴加新鲜配制的 1%H2O2溶液的切片放入湿盒中封闭 30 min;PBS 漂洗 3 次,3 min/次;滴加一抗(IL-33、ST2 和巨噬细胞),4 放置过夜;PBS 漂洗 3 次,3 min/次;滴加二抗,30 min 后 PBS 漂洗3 次,3 min/次;DAB 显色3 5 min,实时行镜下观察,当棕黄色阳性颗粒染色强度高于背景时,将组织切片放入自来水中终止反应;在苏木素中核染 15 min,用自来水冲洗 1 1.5 h;梯度酒精脱水(70%酒精 2 min,80%酒精2 min,90%酒精 2 min,95%酒精 2 min,100%酒精5 min,100%酒精 5 min),用二甲苯透明后中性树脂封片.1.5 结果判断及处理由两位经验丰富的病理医师进行双盲阅片.在固定稀释倍数和时间下,当细胞膜和(或)胞浆显现棕黄色颗粒时判定为 IL-33 及 ST2 阳性表达.使用 Image J 软件对阳性表达率及浸润情况进行计算:IL-33、ST2 阳性表达率=阳性面积/整个切片面积100%.CD68+巨噬细胞浸润情况为前列腺切片单位面积上的 CD68+巨噬细胞数.1.6 统计学分析应用 SPSS 23.0 对数据进行处理与统计学分析.计量资料以均数标准差(xs)表示,多组间样本均数比较采用单因素方差分析,组间两两比较采用 LSD-t 检验;计数资料以百分率(%)表示,组间比较行 2检验;相关性表达进行 Pearson 分析.以P0.05 为差异具有统计学意义.2 结 果2.1 IL-33 及其受体 ST2 在前列腺组织中的表达本研究结果显示,运用免疫组织化学染色法检测标本 IL-33、ST2 的表达及定位,阳性表达的 IL-33 呈棕黄色颗粒,主要表达于腺上皮细胞、癌细胞和成纤维细胞等,箭头表示阳性染色区域.见图 1.与 NP 相比,IL-33 在 PCa 中的表达明显降低(P0.05);与 BPH 比,IL-33 在 PCa 的表达明显降低(P0.05).见图 2 a.阳性表达的 ST2 呈棕黄色颗粒,主要表达于腺上皮细胞、单核细胞、癌细胞、血管内皮细胞等.见图 1.与 NP 相比,ST2 在 PCa 中的表达明显降低(P0.05);与 BPH 比,IL-33 在PCa 的表达亦明显降低(P0.05).见图 2 b.2.2 不同前列腺组织 IL-33 与 ST2 相关性分析本研究结果显示,BPH 组织中 IL-33 与 ST2 阳081北华大学学报(自然科学版)第 24 卷性表达呈正相关关系(r=0.370,P0.05);PCa 组织中 IL-33 与 ST2 阳性表达呈正相关关系(r=0.673,P0.05).见图3.图 1IL-33 及 ST2 在前列腺组织中的表达情况(200)Fig.1Expression of IL-33 and ST2 in prostate tissue(200)图 2IL-33 和 ST2 在前列腺组织表达的统计学分析Fig.2Statistical analysis of IL-33 and ST2 in prostate tissue图 3IL-33 及 ST2 在 BPH 及 PCa 组织表达的相关性Fig.3Correlation of IL-33 and ST2 in BPH and PCa tissues2.3 IL-33 及 ST2 与前列腺癌恶性度关系本研究通过对42 例 PCa 标本均进行 Gleason 分级,并统计 IL-33 及 ST2 在不同病理分级标本中的表达情况,结果显示,Gleason 评分4 6 分为6 例,IL-33181第 2 期白成霞,等:IL-33 及其受体 ST2 在前列腺癌组织中的表达及意义的阳性表达率为(8.2720.879)%,ST2 阳性表达率为(8.4600.909)%;Gleason 评分7 8 分为26 例,IL-33的阳性表达率为(6.2671.325)%,ST2 阳性表达率为(6.3811.084)%;Gleason 评分9 10 分为 10 例,IL-33 的阳性表达率为(4.9680.349)%,ST2 阳性表达率为(5.1930.868)%.Gleason 评分越高,前列腺癌恶性度越高,IL-33 及 ST2 表达越低.不同病理分级之间比较差异具有统计意义(P0.05).见表1.表 1 前列腺组织中 IL-33、ST2 的表达与 Gleason 分级关系Tab.1 Relationship between IL-33 and ST2 with Gleasonclassification in prostate tissue(xs)Gleason 评分/分IL-33 阳性率/%ST2 阳性率/%4 68.2720.8798.4600.9097 86.2671.3256.3811.0849 104.9680.3495.1930.868 注:.与低恶性度比较 P0.05;.中恶性度与高恶性度比较 P0.05.2.4 IL-33 与巨噬细胞在前列腺组织中的相关性本研究结果显示,与 NP 比,CD68+巨噬细胞在PCa 中的单位面积数量明显降低(P0.05);与BPH 比,CD68+巨噬细胞在 PCa 的单位面积数量明显降低(P0.05).CD68+巨噬细胞在不同前列腺组织中的浸润情况见图 4 a、b、c,箭头表示浸润的CD68+巨噬细胞.IL-33 与 CD68+巨噬细胞在 BPH、PCa 中的相关性分析结果显示,PCa 组织中 IL-33 与CD68+巨噬细胞阳性表达呈正相关关系(r=0.316,P0.05,见图 5 a);BPH 组织中 IL-33 与 CD68+巨噬细胞阳性表达呈正相关关系(r=0.528,P0.05),但在 PCa 中的表达明显降低(P0.05),且随着癌症恶性度的增加其表达明显降低.本研究通过分析 IL-33 和 ST2 相关性可知,IL-33 和 ST2 在BPH 和 PCa 组织均呈正相关关系,表明 IL-33-ST2信号途径可能参与了抑制前列腺癌的发生发展.本研究通过免疫组织化学染色法检测了 CD68+巨噬细胞和 CD3 阳性淋巴细胞等在 BPH 和 PCa 组织的浸润情况,结果显示:与 NP 比,在 BPH 和 PCa中,CD68+巨噬细胞表达明显增多(P0.05),与BPH 比,在 PCa 中,CD68+巨噬细胞浸润降低;同时还发现,无论在 BPH 组织还是 PCa 组织中,IL-33与 CD68+巨噬细胞均呈正相关关系,表明巨噬细胞可能是分泌 IL-33 的主要细胞类型.巨噬细胞作为多效性的细胞分为 M1 和 M2 两种,经典的 M1 型巨噬细胞分泌细胞因子可消灭肿瘤25-26,M2 型巨噬细胞则起到促进肿瘤生长的作用27-28,肿瘤微环境决定肿瘤的发生发展.在炎症细胞浸润的肿瘤微环境中巨噬细胞发挥着 M1 吞噬消灭肿瘤的功能29,但是在细胞因子等的作用下,M1 型逐渐被极化为 M2 型30-31,使其占实体瘤免疫细胞的大多数,逐渐失去抗肿瘤的作用32,因此,通常认为极化后的 M2 型巨噬细胞是肿瘤预后不良的标志33-34.CD68+可识别 M1 和 M2 型的巨噬细胞,由于目前的研究并没有发现能够用于特异性识别 M1 型巨噬细胞的标记物,所以认为 M1 型巨噬细胞的标记物是 CD68+35.本研究结果显示,在 BPH 组织内主要以 M1 型巨噬细胞浸润为主,其分泌的 IL-33 具有抗前列腺癌的效应;当 BPH 发生恶性转化后,巨噬细胞由 M1 逐渐过渡到以 M2 型为主,发挥促癌作用.但 IL-33 与 M1 和 M2 之间的关系尚需进一步探索.本实验存在不足之处:一是组织标本量不充足,方法单一;二是尚需增加细胞实验和动物实验进一步验证相关结论.致谢:本 文 是 北 华 大 学 研 究 生 创 新 项 目(2021055)研究成果的一部分,北华大学临床医学院 2018 级刘家秀同学参与了本实验的部分工作.参考文献:1 OSMAN A E,ALHARBI S,AHMED A A,et al.Singlenucleotide polymorphism within chromosome 8q24 is asso-ciated with prostate cancer development in Saudi ArabiaJ/OL.Asian Journal of Urology,2022:2022-08-02.https: 4388222000820.2 SCHMITZ J,OWYANG A,OLDHAM E,et al.IL-33,aninterleukin-1-like cytokine that signals via the IL-1 rece-ptor-related protein ST2 and induces T helper type 2-asso-ciated cytokinesJ.Immunity,2005,23(5):479-490.3 CAYROL C,GIRARD J P.Interleukin-33(IL-33):anuclear cytokine from the IL-1 familyJ.ImmunologicalReviews,2018,281(1):154-168.4 CANNON D T,NOGUEIRA L,GUTIERREZ-GONZALEZA K,et al.Role of IL-33 receptor(ST2)deletion indiaphragm contractile and mitochondrial function in theSugen5416/hypoxia model of pulmonary hypertensionJ.Respiratory Physiology&Neurobiology,2022,295:103783.5 FAHEY E,DOYLE S L.IL-1 family cytokine regulation ofvascular permeability and angiogenesisJ.Frontiers inImmunology,2019,10:1426.6 JAYALATHA A K S,HESSE L,KETELAAR M E,et al.The central role of IL-33/IL-1RL1 pathway in asthma:From pathogenesis to interventionJ.Pharmacology&381第 2 期白成霞,等:IL-33 及其受体 ST2 在前列腺癌组织中的表达及意义Therapeutics,2021,225:107847.7 CHEN Zuojia,LUO Jialie,LI Jian,et al.Interleukin-33promotes serotonin release from enterochromaffin cells forintestinal homeostasis J.Immunity,2021,54(1):151-163.8 ROAN F,OBATA-NINOMIYA K,ZIEGLER S F.Epit-helial cell-derived cytokines:more than just signaling thealarm J.The Journal of Clinical Investigation,2019,129(4):1441-1451.9 LIU Yanbo,ZHAO Xiaohui,SUN Xuemei,et al.Expre-ssion of IL-17A,E,and F and their receptors in humanprostatic cancer:Comparison with benign prostatic hyper-plasiaJ.The Prostate,2015,75(16):1844-1856.10 AFFERNI C,BUCCIONE C,ANDREONE S,et al.Thepleiotropic immunomodulatory functions of IL-33 and itsimplications in tumor immunityJ.Frontiers in immu-nology,2018,9:2601.11 GUILLEREY C,STANNARD K,CHEN J,et al.Systemicadministration of IL-33 induces a population of circu-lating KLRG1hi type 2 innate lymphoid cells and inhibitstype 1 innate immunity against multiple myelomaJ.Immunology and Cell Biology,2021,99(1):65-83.12 SCHUIJS M J,PNG S,RICHARD A C,et al.ILC2-driven innate immune checkpoint mechanism antagonizesNK cell antimetastatic function in the lungJ.NatureImmunology,2020,21(9):998-1009.13 SHEN Jiaxin,LIU Jing,ZHANG Guojun.Interleukin-33in malignancies:friends or foes?J.Frontiers in Immu-nology,2018,9:3051.14 FOURNI J J,POUPOT M.The pro-tumorigenic IL-33involved in antitumor Immunity:a yin and yang cytokineJ.Frontiers in Immunology,2018,9:2506.15 ZACCHIGNA S,MARTINELLI V,MOIMAS S,et al.Paracrine effect of regulatory T cells promotes cardiom-yocyte proliferation during pregnancy and after myoca-rdial infarction J.Nature Communications,2018,9(1):1-12.16 TONG Xiaoguang,BARBOUR M,HOU Kezuo,et al.Interleukin-33 predicts poor prognosis and promotesovarian cancer cell growth and metastasis through regu-lating ERK and JNK signaling pathwaysJ.MolecularOncology,2016,10(1):113-125.17 LI Yongkui,SHI Jie,QI Shanshan,et al.IL-33 facilitatesproliferation of colorectal cancer dependent on COX2/PGE2J.Journal of Experimental&Clinical CancerResearch,2018,37(1):1-12.18 ZHANG Jianfei,WANG Peng,YAN Yujin,et al.IL33enhances glioma cell migration and invasion by upregul-ation of MMP2 and MMP9 via the ST2-NF-B pathwayJ.Oncology Reports,2017,38(4):2033-2042.19 QIU Jinxin,ZHANG Jingjing,JI Yan,et al.Tissue signalsimprint Aiolos expression in ILC2s to modulate type 2 immu-nityJ.Mucosal Immunology,2021,14(6):1306-1322.20 XU Longsheng,ZHENG Ying,WANG Jingyu,et al.IL33activates CD8+T and NK cells through MyD88 pathwayto suppress the lung cancer cell growth in miceJ.Biotechnology Letters,2020,42(7):1113-1121.21 王海涛,卢斌峰,蒋敬庭.白介素-33 对免疫细胞的影响及其作用机制J.中国肿瘤生物治疗杂志,2021,28(5):526-530.22 JIN Ziqi,LEI Lei,LIN Dandan,et al.IL-33 released inthe liver inhibits tumor growth via promotion of CD4+andCD8+T cell responses in hepatocellular carcinomaJ.The Journal of Immunology,2018,201(12):3770-3779.23 KIENZL M,HASENOEHRL C,VALADEZ-COSMES P,et al.IL-33 reduces tumor growth in models of colorectal can-cer with the help of eosinophilsJ.Oncoimmunology,2020,9(1):1776059.24 MARONE G,GAMBARDELLA A R,MATTEI F,et al.Basophils in tumor microenvironment and surroundingsJ.Tumor Microenvironment,2020,1224:21-34.25 WU Runliu,KANG Rui,TANG Daolin.MitochondrialACOD1/IRG1 in infection and sterile inflammationJ.Journal of Intensive Medicine,2022,2(2):78-88.26 CHEN Yunna,HU Mengru,WANG Lei,et al.Macro-phage M1/M2 polarizationJ.European Journal of Phar-macology,2020,877:173090.27 OTHMAN N,JAMAL R,ABU N.Cancer-derived exoso-mes as effectors of key inflammation-related playersJ.Frontiers in Immunology,2019,10:2103.28 TAMURA R,TANAKA T,YAMAMOTO Y,et al.Dualrole of macrophage in tumor immunity J.Immuno-therapy,2018,10(10):899-909.29 王宏力,陈晓艳,张鹏,等.缺氧诱导的结直肠癌外泌体通过激活 PTEN/PI3K 信号通路介导巨噬细胞极化J.现代肿瘤医学,2021,29(19):3363-3368.30 程辉,臧鲁燕,孙兆霞,等.CD8+细胞毒性 T 淋巴细胞对 HBV 感染的巨噬细胞的杀伤作用J.中国病理生理杂志,2021,37(12):2244-2250.31 张暑军,李青青,乔春林,等.M1 型巨噬细胞对小鼠膀胱癌 MB49 细胞活力、迁移、侵袭及凋亡的影响J.中国病理生理杂志,2022,38(1):1-10.32 CHEN Yibing,SONG Yucen,DU Wei,et al.Tumorasso-ciated macrophages:an accomplice in solid tumor progre-ssionJ.Journal of biomedicalscience,2019,26(1):1-13.33 JAHANI M,DOKANEHEIFARD S,MANSOURI K.Hypoxia:A key feature of COVID-19 launching activ-ation of HIF-1 and cytokine stormJ.Journal of infla-mmation,2020,17(1):1-10.34 WEBER M,WEHRHAN F,BARAN C,et al.Malignanttransformation of oral leukoplakia is associated with mac-rophage polarizationJ.Journal of translational medi-cine,2020,18(1):1-18.35 刘杰,刘艳波,杨丽娟,等.细胞因子 IL-17E、IL-17F及其受体在前列腺癌组织中的表达及意义J.北华大学学报(自然科学版),2020,21(3):338-342.【责任编辑:陈丽华】481北华大学学报(自然科学版)第 24 卷