IL-17对肝细胞肝癌的促进作用及机制研究

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第一部分:IL-17在肝细胞肝癌中的作用研究目的:研究IL-17在肝细胞肝癌发生发展中的作用。方法:建立三种小鼠肝细胞肝癌动物模型:皮下异位移植性模型、肝脏原位移植性模型和DEN诱导性模型。利用IL-17敲除小鼠,在肝癌模型中观察肿瘤的发生发展情况。应用CD8中和抗体剔除荷瘤小鼠体内的CD8+T细胞观察肿瘤生长情况。利用RT-PCR和流式细胞术检测Hepa1-6细胞表面IL-17R的表达情况。利用MTT法c法检测IL-17对Hepa1-6细胞增殖和凋亡的影响。利用流式细胞术检测荷瘤的正常小鼠、IL-17-/-小鼠以及额外给予rmIL-17小鼠肿瘤浸润淋巴细胞中免疫细胞亚群(T细胞亚群、效应性T细胞、记忆性T细胞、NK、NKT、Treg、DCs、M、中性粒以及MDSCs)的比例。胞内染色检测CD4+T细胞和CD8+T细胞产生IFN-γ的水平。乳酸脱氢酶释放法检测抗原致敏的脾脏淋巴细胞对Hepa1-6细胞的杀伤作用。CBA法检测荷瘤小鼠血清中细胞因子IFN-γ,IL-2和TNF-的水平。CFSE法和流式细胞术检测IL-17对CD8+T细胞增殖和分泌细胞因子的影响。结果:(1)成功建立了三种小鼠肝细胞肝癌动物模型:皮下异位移植性模型、肝脏原位移植性模型和DEN诱导性模型。(2)在小鼠皮下异位模型中,IL-17-/-小鼠的肿瘤生长和WT小鼠相比明显减慢,而额外给予WT小鼠rmIL-17后则能够加速肿瘤的生长;与皮下肝癌模型结果相似,在原位肝癌模型中,IL-17-/-小鼠的肿瘤生长和WT小鼠相比明显减慢,而额外给予WT小鼠rmIL-17后能够显著加速肿瘤的生长;在DEN诱导的肝癌模型中,IL-17-/-小鼠的肿瘤结节的数量明显减少,相应肿瘤结节的体积也较小,而额外给予WT小鼠rmIL-17后能增加肿瘤结节的数量和体积。(3)RT-PCR和流式细胞术检测到Hepa1-6细胞表面有较低水平的IL-17R;MTT结果显示IL-17对Hepa1-6细胞的增殖没有直接作用,既不促进也不抑制其增殖;Annexin-V/PI法结果表明IL-17对Hepa1-6细胞的凋亡也没有直接作用。(4)和WT小鼠相比,IL-17-/-小鼠的肿瘤浸润淋巴细胞中CD8+T细胞显著增多,活化和记忆性的CD8+T细胞也增多,但是CD4+T细胞却没有明显变化,调节性CD4+T细胞(Treg)的比例也没有明显变化;表达IFN-γ的CD8+T细胞(CTL)在IL-17-/-小鼠中显著升高,但是表达IFN-γ的CD4+T细胞(Th1)却没有变化;IL-17-/-小鼠血清中IFN-γ,IL-2和TNF-的水平显著高于WT小鼠,额外给予rmIL-17后则进一步下调了这些细胞因子的水平;IL-17-/-小鼠脾脏淋巴细胞和CD8+T细胞的杀伤能力明显强于WT小鼠;剔除CD8+T细胞后IL-17-/-小鼠的肿瘤体积和WT小鼠相比没有差别。(5)IL-17既不能够抑制CD8+T细胞的应答,其分泌的IFN-γ和TNF-的水平没有明显减少;也不能抑制CD8+T细胞的增殖。(6)IL-17-/-小鼠的肿瘤微环境中的粒细胞样(Granulocytic)和单核细胞样(Monocytic)MDSCs均显著减少,体外给予正常小鼠rmIL-17后能显著增加肿瘤局部两类MDSCs的浸润;而DCs,M、中性粒细胞却没有明显变化。结论:IL-17对肝细胞肝癌的发生发展具有促进作用,IL-17不是直接促进肿瘤细胞的增殖,而是通过调节CTLs的抗肿瘤免疫应答来间接发挥促进作用;这一作用可能是通过MDSCs细胞进行的,而非直接抑制CTLs的功能。第二部分:肿瘤微环境中IL-17的来源探究目的:研究肝细胞肝癌发展过程中肿瘤微环境中的IL-17的来源。方法:利用原位肝细胞肝癌模型,通过胞内染色的方法对肿瘤浸润淋巴细胞中能够分泌IL-17的细胞进行筛查,联合使用多种流式抗体对分泌IL-17的细胞进行表型鉴定。利用TCR-Vγ的PCR引物检测肝脏中γδT细胞的亚群。使用TCR-δ-/-小鼠,比较γδT细胞缺失情况下肿瘤的生长情况,ELISA检测荷瘤小鼠血清中IL-17的水平。采用体内剔除Vγ4γδT细胞或者过继性输注WT或IL-17-/-来源的Vγ4γδT细胞的方法观察Vγ4γδT细胞来源的IL-17对肝细胞肝癌的促进作用。流式检测荷瘤小鼠肿瘤微环境中免疫细胞亚群(T细胞亚群、效应性T细胞、记忆性T细胞、DCs、M、中性粒以及MDSCs)的比例。胞内染色检测CD4+T细胞和CD8+T细胞产生IFN-γ的水平。结果:(1)CD3+的T淋巴细胞是IL-17的主要来源;CD4+T细胞,CD8+T细胞以及γδT均能够分泌IL-17,而以分泌IL-17的γδT细胞数目最多;γδT细胞产生的IL-17占到所有IL-17+细胞的60%,同时其数量是Th17细胞的四倍多;分泌IL-17的γδT细胞呈现ROR-γt+CD27-CCR6+表型。(2)肝脏中存在所有6种γδT细胞亚群;流式检测表明Vγ4细胞亚群是产生IL-17的主要细胞,75%的分泌IL-17的γδT细胞是Vγ4亚群。(3)敲除了γδT细胞之后,肝细胞肝癌的生长受到了显著抑制;血清中IL-17的水平明显下降;CD8+T细胞的抗肿瘤应答显著增强记忆性的CD8+T细胞显著增加,CD8+T细胞分泌的IFN-γ也显著增加。(4)剔除了Vγ4细胞之后,和WT小鼠比较肿瘤体积明显减小;肿瘤浸润的IL-17+γδT细胞数量显著减少了,但是Th17细胞的数量却没有变化;血清中IL-17的水平也显著下降;CD8+T细胞的抗肿瘤应答显著增强,记忆性的CD8+T细胞显著增加,CD8+T细胞分泌的IFN-γ也显著增加。(5)输注WT来源的Vγ4γδT细胞的TCRδ-/-小鼠其肿瘤体积与WT小鼠相比无差异,而输注IL-17-/-来源的Vγ4γδT细胞的TCRδ-/-小鼠其肿瘤体积显著小于WT小鼠,也显著小于输注WT来源的Vγ4γδT细胞的TCRδ-/-小鼠;输注IL-17-/-来源的Vγ4γδT细胞的TCRδ-/-小鼠具有更强的抗肿瘤应答,记忆性的CD8+T细胞和CD8+T细胞分泌的IFN-γ显著增加。结论:肿瘤微环境中的IL-17的来源,不是获得性免疫的Th17细胞,而是固有免疫的Vγ4γδT细胞亚群。Vγ4γδT细胞来源的IL-17促进了肝细胞肝癌的发生发展。第三部分:IL-17促进肝细胞肝癌发展的机制研究目的:研究IL-17促进肝细胞肝癌发展的具体调控机制。方法:利用RT-PCR和流式细胞术检测MDSCs细胞表面IL-17R的表达情况。Transwell实验检测IL-17对MDSCs的趋化作用。流式细胞术检测MDSCs细胞表面CXCR2和CXCR4的表达情况。Realtime PCR检测IL-17处理的肝癌细胞Hepa1-6趋化因子CCL2、CCL5、CCL7、CCL20、CXCL12和CXCL5的表达水平的变化。Transwell实验检测IL-17处理的肿瘤细胞的上清对MDSCs的趋化作用。给予荷瘤小鼠CXCR2的拮抗剂SB265610或CXCR4的拮抗剂AMD3100以及rmIL-17的联合处理,观察CXCL5/CXCR2轴或者CXCL5/CXCR4轴在IL-17介导的体内MDSCs趋化中的作用。将MDSCs与OT-I来源的CD8+T细胞进行了共培养,并加入rmIL-17或者anti-IL-17,利用特异性的刺激(SIINFEKL)来观察IL-17是否可以增强MDSCs对CD8+T细胞的抑制作用。CFSE和3H-TdR检测MDSCs对CD8+T细胞增殖的影响。利用Gr-1抗体和吉西他滨剔除小鼠体内的MDSCs观察在体内情况下IL-17介导的MDSCs的增强抑制作用。将纯化的MDSCs与γδT细胞进行了共培养,利用流式和ELISA方法检测共培养体系中γδT细胞分泌IL-17的水平。在共培养体系中加入IL-1β和IL-23的中和抗体研究MDSCs促进γδT细胞产生IL-17的机制。在MDSCs与γδT细胞共培养体系中加入了外源的rmIL-17和IL-17的中和抗体,研究IL-17对MDSCs诱导γδT细胞分泌IL-17的增强效果。结果:(1)流式细胞术和RT-PCR的方法检测发现MDSCs表达IL-17R,但是体外趋化实验表明IL-17不能直接诱导MDSCs迁移。(2)MDSCs表达CXCR2和CXCR4这两种趋化因子受体;IL-17处理后的肿瘤细胞可以显著上调CCL2、CCL5、CCL7、CCL20、CXCL12和CXCL5的表达;但是检测肿瘤微环境中这些趋化因子的表达水平后发现,只有CXCL5具有明显的上调;Transwell实验表明,IL-17处理后的肿瘤细胞上清可以显著促进MDSCs的迁移,且具有剂量依赖性,当加入anti-IL-17或者CXCR2的拮抗剂SB265610后可以显著抑制这一趋化作用。(3)给予rmIL-17的荷瘤小鼠经CXCR2的拮抗剂SB265610处理后肿瘤显著减小,肿瘤局部的MDSCs数量也显著降低,机体CD8+T细胞的抗肿瘤免疫应答也随着MDSCs的减少而显著增强。(4)CFSE和3H-TdR实验均表明IL-17可以增强MDSCs对CD8+T细胞的增殖,细胞因子分泌实验表明IL-17还可以以剂量依赖性的方式增强MDSCs对CD8+T细胞分泌IFN-γ和TNF-的抑制作用,IL-17主要显著增强单核细胞样MDSCs对CD8+T细胞的抑制功能。(5)剔除rmIL-17处理的荷瘤小鼠内的MDSCs之后肿瘤体积显著减小,肿瘤部位的MDSCs细胞的数量也明显减少,伴随着MDSCs的减少,肿瘤微环境中的CTL应答显著增强。(6)利用抗体或者吉西他滨剔除小鼠体内的MDSCs,或者使用趋化因子CXCR2受体拮抗剂抑制MDSCs到达肿瘤部位后,肿瘤微环境中IL-17的产生显著减少,不仅γδT细胞分泌的IL-17显著减少,Th17细胞分泌的IL-17也相应显著减少了。(7)MDSCs可以诱导γδT细胞分泌大量的IL-17,而利用IL-1β和IL-23的中和抗体以及IL-1R-/-小鼠,我们发现MDSCs诱导γδT细胞分泌IL-17的作用部分依赖于IL-1β和IL-23,而粒细胞样(Granulocytic) MDSCs具有更强的诱导产生IL-17的能力。(8)IL-17可以显著增强MDSCs对γδT细胞的诱导作用,而且这一增强效果具有剂量依赖性,当加入IL-17中和抗体后可以部分阻断这一过程,IL-17处理MDSCs后可以促进其分泌IL-1β和IL-23。结论:IL-17可以诱导肿瘤细胞分泌大量的CXCL5,通过CXCR2依赖的方式招募MDSCs到达肿瘤微环境,然后通过增强MDSCs的免疫抑制功能间接抑制CD8+T细胞的抗肿瘤应答。IL-17还可以增强MDSCs的抑制功能,也可以诱导MDSCs分泌IL-1β和IL-23,反过来促进IL-17的产生,这一正反馈机制可以在肿瘤微环境中形成一个高水平IL-17环境,促进和维持肿瘤的发生发展。
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