探索免疫负调控分子IL - 37：肿瘤生长与转移的关键密码

探索免疫负调控分子IL-37：肿瘤生长与转移的关键密码一、引言1.1研究背景肿瘤，作为严重威胁人类健康的重大疾病之一，其生长和转移机制一直是医学和生物学领域的研究重点。肿瘤生长是一个复杂的过程，涉及到肿瘤细胞的异常增殖、逃避机体的免疫监视以及与肿瘤微环境的相互作用。在肿瘤生长过程中，肿瘤细胞通过不断地分裂和增殖，形成肿瘤组织，并逐渐侵犯周围的正常组织和器官。肿瘤细胞还会通过分泌各种细胞因子和生长因子，改变肿瘤微环境，为自身的生长和生存提供有利条件。肿瘤转移则是肿瘤恶化和导致患者死亡的主要原因，它是指肿瘤细胞从原发部位脱落，通过血液循环或淋巴系统等途径，迁移到身体其他部位，并在新的部位继续生长和繁殖，形成转移灶。肿瘤转移的过程包括肿瘤细胞的侵袭、血管内渗、循环中的存活、血管外渗以及在远处组织的定植和生长，这一过程涉及到肿瘤细胞与细胞外基质的相互作用、细胞间的信号传导以及肿瘤细胞的上皮-间质转化（EMT）等多个生物学过程。尽管目前在肿瘤治疗方面取得了一定的进展，如手术切除、化疗、放疗、靶向治疗和免疫治疗等，但肿瘤的复发和转移仍然是临床治疗中的难题，严重影响患者的生存率和生活质量。白细胞介素-37（Interleukin-37，IL-37）作为白细胞介素-1家族（IL-1F）的重要成员，自2000年被KUMAR等学者利用计算机序列分析发现以来，逐渐成为免疫学和医学研究领域的焦点。起初，它被命名为IL-1F7，随后因其展现出抑制人体内多种促炎性因子表达的特性以及强大的免疫抑制作用，被正式更名为白细胞介素-37。IL-37基因定位于人2号染色体长臂上的IL-1F基因簇中（2q13），其编码的产物分子量处于17000-24000区间，全长为3kb。值得注意的是，IL-37存在5种类型的剪切变异体，分别为IL-37a、IL-37b、IL-37c、IL-37d和IL-37e。其中，IL-37b堪称最大的亚型，由6个外显子中的5个（1、2、4、5、6）编码而成，外显子1精准编码半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1（caspase-1）的切割位点，外显子2则编码IL-37的成熟位点，当同时具备这两种关键位点时，IL-37便能从前体肽顺利转变为成熟肽。IL-37a由外显子3、4、5、6编码，虽不含外显子1和2，但外显子3可编码弹性蛋白酶的切割位点，同样能促使IL-37完成从无活性的前体肽到成熟体的转变。IL-37c、IL-37d分别缺失外显子4、2，IL-37e则缺失外显子2和4。IL-37在多种组织和细胞中广泛表达，包括人类的胸腺、结肠、淋巴结、肺、睾丸、骨髓等组织，以及树突状细胞（DC）、巨噬细胞、单核细胞及上皮细胞等细胞。而且，不同亚型的IL-37在表达上呈现出显著的组织特异性，例如IL-37a、IL-37b、IL-37c主要在胸腺、淋巴结、睾丸、骨髓、皮肤、B细胞及NK细胞等组织和细胞中表达，而IL-37d和IL-37e仅在骨髓和睾丸中表达，大脑、肾脏和心脏则分别特异性地表达IL-37a、IL-37b和IL-37c。尤为特殊的是，IL-37基因在小鼠中呈现异位或缺失状态，是目前IL-1F家族中唯一未发现鼠同系物的成员。近年来，大量研究表明IL-37在肿瘤的发生发展过程中发挥着至关重要的作用。在纤维肉瘤模型中，GAO等学者将腺病毒重组IL-37（AdIL-37）注入小鼠体内的MCA205纤维肉瘤，惊奇地发现单次注射后小鼠体内纤维肉瘤的生长就受到了明显抑制，多次注射后甚至能实现完全抑制。后续在裸鼠和重症联合免疫缺陷（SCID）小鼠体内的实验进一步证实，IL-37的抗肿瘤作用与T细胞、B细胞密切相关。在敲除IL-12的小鼠体内，IL-37无法发挥抑制肿瘤生长的功效，但在敲除NKT细胞的小鼠体内，IL-37却能显著抑制肿瘤生长，这表明IL-37的抗肿瘤作用与IL-12紧密相连，且并非通过NKT细胞发挥作用。在结肠癌的研究中，YAN等学者对186例结肠癌病人的癌组织和癌旁组织进行检测，深入分析IL-37的表达水平与肿瘤临床特征的关系，为揭示IL-37在结肠癌发生发展中的作用提供了重要线索。在肝细胞癌中，IL-37可通过募集激活DC细胞和NK细胞，增强固有免疫，从而有效抑制肿瘤细胞的增殖；在非小细胞肺癌中，IL-37能够通过抑制血管生成，阻碍肿瘤的生长；在肾细胞癌中，IL-37则通过抑制IL-6/STAT3信号传导，发挥其强大的抗肿瘤活性。这些研究充分表明IL-37在肿瘤生长和转移过程中具有潜在的调控作用，然而其具体的作用机制尚未完全明确，仍有待深入研究和探索。鉴于肿瘤生长和转移对人类健康的严重威胁，以及IL-37在肿瘤研究中展现出的重要潜力，深入探究IL-37在肿瘤生长和转移中的作用及其机制具有极其重要的意义。这不仅有助于我们从分子和细胞层面深入理解肿瘤的发病机制，为肿瘤的早期诊断、预后评估提供新的生物标志物和理论依据，还可能为肿瘤的治疗开辟新的途径，研发出基于IL-37的新型治疗策略，从而提高肿瘤患者的生存率和生活质量，为攻克肿瘤这一医学难题带来新的希望。1.2研究目的和意义本研究旨在深入探讨免疫负调控分子IL-37在肿瘤生长和转移过程中的具体作用及其内在机制。通过细胞实验，如在不同类型的肿瘤细胞系中过表达或敲低IL-37，观察肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭能力的变化，从细胞水平揭示IL-37对肿瘤细胞生物学行为的直接影响。构建动物模型，将过表达或敲低IL-37的肿瘤细胞接种到动物体内，观察肿瘤的生长速度、体积变化以及转移灶的形成情况，研究IL-37在体内环境下对肿瘤生长和转移的作用。运用分子生物学技术，如蛋白质免疫印迹法（WesternBlot）、实时荧光定量聚合酶链式反应（qRT-PCR）、免疫共沉淀（Co-IP）等，检测与肿瘤生长和转移相关的信号通路分子的表达和活性变化，深入探究IL-37影响肿瘤生长和转移的分子机制。肿瘤严重威胁人类健康，是全球范围内导致死亡的主要原因之一。尽管目前的治疗手段在一定程度上能够控制肿瘤的发展，但肿瘤的复发和转移仍然是临床治疗的难题。IL-37作为一种具有免疫抑制作用的细胞因子，在肿瘤的发生发展过程中展现出潜在的调控作用。深入研究IL-37在肿瘤生长和转移中的作用及其机制，对于理解肿瘤的发病机制具有重要的理论意义。肿瘤的生长和转移是一个涉及多个基因、信号通路和细胞过程的复杂生物学过程。通过揭示IL-37在这一过程中的作用机制，可以为肿瘤的发病机制提供新的见解，丰富我们对肿瘤生物学的认识。本研究还有望为肿瘤的治疗提供新的策略和靶点。如果能够明确IL-37抑制肿瘤生长和转移的具体机制，就有可能开发出基于IL-37的新型治疗方法，如通过基因治疗、细胞治疗或药物干预等手段，调节IL-37的表达或活性，从而达到抑制肿瘤生长和转移的目的。这将为肿瘤患者提供更多的治疗选择，提高肿瘤的治疗效果，改善患者的生存率和生活质量。IL-37在肿瘤治疗中的研究也可能为其他相关领域的研究提供借鉴和启示，推动整个医学领域的发展。1.3研究思路和方法本研究的整体思路是从细胞、动物和分子水平三个层面，系统地探究免疫负调控分子IL-37在肿瘤生长和转移中的作用及其机制。在细胞水平上，选取多种具有代表性的肿瘤细胞系，如乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-231、肺癌细胞系A549等。通过基因转染技术，在这些肿瘤细胞系中分别过表达和敲低IL-37。运用CCK-8法检测细胞增殖能力，该方法是基于细胞线粒体中的脱氢酶能够将CCK-8试剂中的四唑盐还原为具有高度水溶性的橙黄色甲瓒产物，其生成量与活细胞数量成正比，从而准确反映细胞的增殖情况。采用Transwell实验检测细胞迁移和侵袭能力，在Transwell小室中，上层小室接种肿瘤细胞，下层小室加入含有趋化因子的培养基，细胞会向趋化因子浓度高的方向迁移和侵袭，通过对迁移和侵袭到下层小室的细胞进行染色和计数，可直观地评估细胞的迁移和侵袭能力。同时，利用流式细胞术分析细胞周期和凋亡情况，通过标记细胞周期特异性蛋白或凋亡相关蛋白，根据不同时期细胞或凋亡细胞的荧光强度差异，准确分析细胞周期分布和凋亡率，全面揭示IL-37对肿瘤细胞生物学行为的直接影响。构建动物模型是研究IL-37在体内对肿瘤生长和转移作用的关键环节。选用免疫缺陷小鼠，如裸鼠或SCID小鼠，将过表达或敲低IL-37的肿瘤细胞接种到小鼠体内，构建肿瘤移植模型。定期使用游标卡尺测量肿瘤的长径和短径，根据公式V=0.5×长径×短径²计算肿瘤体积，绘制肿瘤生长曲线，动态监测肿瘤的生长速度。在实验终点处，处死小鼠，完整取出肿瘤组织，进行称重，以准确评估肿瘤的生长情况。对于肿瘤转移模型，可通过尾静脉注射肿瘤细胞的方式，模拟肿瘤细胞的血行转移过程。一段时间后，对小鼠的肺部、肝脏等常见转移器官进行病理切片检查，通过苏木精-伊红（HE）染色，在显微镜下观察转移灶的形成情况，并进行计数和分析，深入研究IL-37在体内环境下对肿瘤转移的影响。为深入探究IL-37影响肿瘤生长和转移的分子机制，运用多种分子生物学技术。蛋白质免疫印迹法（WesternBlot）用于检测与肿瘤生长和转移相关的信号通路分子的蛋白表达水平变化，如PI3K/AKT、MAPK等信号通路中的关键蛋白。提取细胞或组织中的总蛋白，通过聚丙烯酰胺凝胶电泳将蛋白分离，再转移到固相载体上，用特异性抗体进行杂交，经化学发光检测，可清晰显示目的蛋白的表达量。实时荧光定量聚合酶链式反应（qRT-PCR）则用于检测相关基因的mRNA表达水平，提取细胞或组织中的总RNA，反转录为cDNA后，以cDNA为模板，在荧光定量PCR仪上进行扩增反应，根据荧光信号的变化实时监测PCR进程，通过与内参基因的比较，精确计算目的基因的相对表达量。免疫共沉淀（Co-IP）技术用于研究IL-37与其他蛋白之间的相互作用，将细胞裂解液与特异性抗体孵育，使抗体与目标蛋白及其相互作用蛋白形成免疫复合物，通过沉淀免疫复合物，对沉淀中的蛋白进行WesternBlot分析，可确定与IL-37相互作用的蛋白，从而深入解析IL-37影响肿瘤生长和转移的分子机制。二、IL-37的生物学特性2.1IL-37的结构与分类2.1.1基因与蛋白结构IL-37基因位于人2号染色体长臂上的IL-1F基因簇中（2q13），其编码产物分子量处于17000-24000区间，编码全长为3kb。从基因结构来看，它由6个外显子组成，通过选择性剪接形成不同的异构体。IL-37基因的独特位置和结构，使其在表达调控和功能发挥上具有特异性。在IL-1家族基因簇中，各个基因之间可能存在相互作用和协同调控的关系，IL-37基因的表达可能受到周围基因的影响，同时也可能对其他基因的表达产生调控作用。IL-37编码的蛋白具有独特的结构特征。其蛋白结构由12条β管状线组成，形成了与IL-1家族成员相似的β-三叶草二级结构。这种结构赋予了IL-37蛋白特定的生物学活性和功能。β-三叶草结构的稳定性和空间构象，决定了IL-37蛋白与其他分子的相互作用方式和亲和力。例如，它可能通过这种结构与受体结合，从而激活下游的信号传导通路，发挥其免疫调节和抗炎作用。IL-37蛋白在细胞内的定位和转运也与其结构密切相关。研究表明，IL-37蛋白可以在细胞内进入细胞核，与Smad3等蛋白形成复合物，调节基因转录。其蛋白结构中的某些特定区域可能作为核定位信号，引导蛋白进入细胞核，实现其核内功能。2.1.2异构体种类及差异IL-37存在5种异构体，分别为IL-37a、IL-37b、IL-37c、IL-37d和IL-37e，它们在结构和功能上存在显著差异。IL-37b是其中最大的亚型，由6个外显子中的5个（1、2、4、5、6）编码而成。外显子1编码半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1（caspase-1）的切割位点，外显子2编码IL-37的成熟位点，这使得IL-37b在caspase-1的作用下，能够从前体肽顺利转变为成熟肽。IL-37b独特的结构使其具有较为复杂和多样的生物学功能。它可以与IL-18Rα、IL-1R8等受体结合，形成复合物，调节炎症反应和免疫应答。在细胞内，IL-37b还能与Smad3结合，进入细胞核，调节基因转录，抑制促炎细胞因子的表达。IL-37a由外显子3、4、5、6编码，不含外显子1和2。虽然缺少这两个外显子，但外显子3可编码弹性蛋白酶的切割位点，同样能促使IL-37从前体肽转变为成熟体。IL-37a的结构特点决定了其功能的独特性。与IL-37b相比，它可能在不同的细胞环境或生理病理条件下发挥作用。研究发现，IL-37a在某些组织中的表达具有特异性，如在大脑中主要表达IL-37a，这提示它可能在神经系统相关的生理过程或疾病中扮演重要角色。IL-37c、IL-37d分别缺失外显子4、2，IL-37e则缺失外显子2和4。这些外显子的缺失导致它们的结构不完整，可能影响其功能的正常发挥。由于缺少外显子4编码的部分结构，IL-37c和IL-37e可能无法形成完整的β-三叶草结构，从而影响它们与其他分子的结合能力和生物学活性。IL-37d虽然含有外显子4，但缺失外显子2，其功能也可能受到一定程度的影响。目前对于这几种异构体的功能研究相对较少，但它们在组织中的特异性表达，如IL-37d和IL-37e仅在骨髓和睾丸中表达，暗示它们在特定组织的生理过程中可能具有潜在的作用，值得进一步深入研究。2.2IL-37的表达与分布IL-37在多种组织和细胞中广泛表达，呈现出复杂的组织特异性和细胞特异性表达模式。在人类组织中，胸腺、结肠、淋巴结、肺、睾丸、骨髓等组织均有IL-37的表达。在胸腺中，IL-37可能参与免疫细胞的发育和成熟过程。胸腺是T淋巴细胞分化、成熟的重要场所，IL-37的存在可能对T淋巴细胞的发育和功能产生影响，调节其免疫活性。在结肠中，IL-37的表达与肠道的免疫平衡密切相关。肠道是人体最大的免疫器官，IL-37可能通过调节肠道内的免疫细胞活性和炎症反应，维持肠道的免疫稳态。研究表明，在炎症性肠病患者中，IL-37的表达水平发生变化，提示其在肠道炎症和免疫调节中发挥重要作用。在细胞水平上，IL-37在树突状细胞（DC）、巨噬细胞、单核细胞及上皮细胞等多种细胞中均有表达。DC作为机体重要的抗原提呈细胞，IL-37在DC中的表达对其功能具有显著影响。IL-37能够抑制DC的活化，延缓抗原提呈的过程，从而抑制适应性免疫应答。与野生型小鼠相比，经LPS刺激后的IL-37转基因小鼠DC表面的CD86和MHCⅡ表达显著降低，这表明IL-37通过抑制DC表面共刺激分子和主要组织相容性复合体Ⅱ类分子的表达，降低DC的抗原提呈能力，进而抑制T细胞的活化和增殖，调节免疫应答。巨噬细胞和单核细胞是固有免疫细胞，参与炎症反应和病原体清除。IL-37在这些细胞中的表达可以抑制它们产生白细胞介素-1α（IL-1α）、白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等促炎症因子，发挥抗炎作用。上皮细胞作为机体与外界环境的第一道屏障，IL-37在上皮细胞中的表达可能参与维持上皮组织的免疫平衡和稳态，抵御病原体的入侵。不同亚型的IL-37在表达上具有显著的组织特异性。IL-37a、IL-37b、IL-37c主要表达于胸腺、淋巴结、睾丸、骨髓、皮肤、B细胞及NK细胞等。在皮肤中，IL-37a、IL-37b、IL-37c的表达可能与皮肤的免疫防御和炎症调节有关。皮肤作为人体最大的器官，经常受到外界病原体和物理化学因素的刺激，IL-37的表达可以调节皮肤内免疫细胞的活性，抑制炎症反应，保护皮肤免受损伤。IL-37d和IL-37e仅在骨髓和睾丸中表达，这种特异性表达暗示它们在骨髓和睾丸的生理过程中具有独特的作用。骨髓是造血干细胞的重要来源，IL-37d和IL-37e在骨髓中的表达可能参与造血干细胞的增殖、分化和免疫调节。睾丸是男性生殖器官，IL-37d和IL-37e在睾丸中的表达可能与生殖细胞的发育、成熟以及睾丸的免疫微环境调节有关。大脑、肾脏和心脏则分别特异性地表达IL-37a、IL-37b和IL-37c。在大脑中，IL-37a的表达可能与神经系统的免疫调节和神经炎症的发生发展相关。研究发现，在某些神经系统疾病中，如阿尔茨海默病和帕金森病，大脑中的炎症反应参与疾病的病理过程，IL-37a可能通过抑制炎症反应，对神经系统起到保护作用。在肾脏中，IL-37b的表达可能与肾脏的免疫防御和肾脏疾病的发生发展密切相关。肾脏是人体重要的排泄器官，容易受到各种病原体和毒素的侵害，IL-37b可能通过调节肾脏内的免疫细胞活性，抑制炎症反应，保护肾脏功能。在心脏中，IL-37c的表达可能与心脏的免疫调节和心血管疾病的发生发展有关。心血管疾病是全球范围内的主要健康问题之一，炎症反应在心血管疾病的发生发展中起着重要作用，IL-37c可能通过抑制炎症反应，对心脏起到保护作用。2.3IL-37的基本功能2.3.1抗炎作用及机制IL-37作为一种重要的抗炎细胞因子，在炎症反应中发挥着关键的调节作用，其抗炎作用通过多种途径得以实现。IL-37可以与多种受体结合，从而激活下游的抑炎通路。它能够与白细胞介素-1受体8（IL-1R8，也称为TIR8/SIGIRR）结合，IL-1R8是IL-1受体家族中的一员，具有抑制炎症信号传导的功能。当IL-37与IL-1R8结合后，能够抑制促炎转录因子如核因子-κB（NF-κB）和激活蛋白-1（AP-1）的活化，从而减少促炎细胞因子如白细胞介素-1α（IL-1α）、白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等的产生和释放，发挥抗炎作用。研究表明，在脂多糖（LPS）刺激的巨噬细胞模型中，加入IL-37后，细胞内NF-κB的活性明显降低，IL-6和TNF-α等促炎细胞因子的表达水平也显著下降，证实了IL-37通过与IL-1R8结合抑制炎症反应的作用机制。IL-37还可以与IL-18受体α（IL-18Rα）或IL-18结合蛋白（IL-18BP）结合形成三元络合物，参与炎症调节。IL-37与IL-18Rα结合亲和力较低，仅为IL-18的1/50，结合后不影响IL-18的活性，也不能触发炎性反应。IL-37与IL-18BP结合形成复合物，能够增强IL-18BP对IL-18的抑制效应，减少干扰素-γ（IFN-γ）的生成。在炎症性肠病的研究中发现，IL-37与IL-18BP结合后，有效地抑制了IL-18介导的炎症反应，降低了IFN-γ等促炎细胞因子的水平，减轻了肠道炎症。IL-37在半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1（caspase-1）的辅助下进入细胞核，在核内与磷酸化的Smad3结合形成IL-37b-Smad3功能复合物，通过抑制信号传导蛋白和转录激活物1-4（STAT1-4）、转录因子活性蛋白-1（AP-1）和促丝裂原活化蛋白激酶（MAPKp38）的磷酸化，进而影响基因转录，最终抑制Toll样受体（TLR）诱导促炎细胞因子的表达。在脓毒症模型中，IL-37通过这种核内作用机制，抑制了TLR4信号通路的激活，减少了促炎细胞因子的转录和表达，从而减轻了全身炎症反应，降低了脓毒症的死亡率。2.3.2免疫抑制作用及机制IL-37对免疫细胞具有显著的抑制作用，在免疫调节过程中扮演着重要角色，其免疫抑制作用主要通过以下机制实现。树突状细胞（DC）是机体重要的抗原提呈细胞，在启动适应性免疫应答中发挥着关键作用。IL-37能够抑制DC的活化，延缓抗原提呈的过程，从而抑制适应性免疫应答。研究发现，与野生型小鼠相比，经LPS刺激后的IL-37转基因小鼠DC表面的共刺激分子CD86和主要组织相容性复合体Ⅱ类分子（MHCⅡ）表达显著降低，这表明IL-37通过抑制DC表面这些关键分子的表达，降低了DC的抗原提呈能力，进而抑制T细胞的活化和增殖，调节免疫应答。低浓度的DC抑制剂转化生长因子-β（TGF-β）可诱导内源性IL-37的产生，而IL-37通过与细胞内信号传导效应器Smad3蛋白结合，与激活STAT3的转录因子共同作用，促进TGF-β对DC的抑制功能，进一步影响T细胞的免疫应答。IL-37还可以调节DC启动过敏反应应答的能力，在DC致敏期抑制DC激活幼稚T细胞和抗原特异性T细胞，促进DC诱导调节性T细胞（Treg细胞），使Treg细胞在DC致敏期显著增多。Treg细胞是一类具有免疫抑制功能的T细胞亚群，能够抑制其他免疫细胞的活性，维持免疫稳态。IL-37通过促进Treg细胞的产生，增强了机体的免疫抑制能力，有助于抑制过度的免疫反应。在过敏性哮喘模型中，IL-37的表达上调，促进了Treg细胞的分化和增殖，抑制了Th2细胞介导的免疫反应，减轻了气道炎症和过敏症状，表明IL-37通过调节Treg细胞参与免疫抑制过程。IL-37能减轻Th1、Th2及Th17亚群免疫反应。Th1细胞主要参与细胞免疫，分泌IFN-γ等细胞因子，介导抗病毒、抗肿瘤等免疫反应；Th2细胞主要参与体液免疫，分泌IL-4、IL-5等细胞因子，介导过敏反应和抗寄生虫感染；Th17细胞则主要分泌IL-17等细胞因子，参与炎症反应和自身免疫性疾病的发生发展。IL-37通过抑制这些Th细胞亚群的免疫反应，调节机体的免疫平衡，防止过度免疫反应对机体造成损伤。在类风湿关节炎患者中，IL-37的表达与Th17细胞的活性呈负相关，IL-37能够抑制Th17细胞分泌IL-17，减轻关节炎症和组织损伤，体现了IL-37在调节Th细胞亚群免疫反应中的重要作用。三、IL-37在肿瘤生长中的作用3.1IL-37对肿瘤细胞增殖的影响3.1.1体外细胞实验证据在众多体外细胞实验中，IL-37对不同肿瘤细胞系的增殖表现出显著的抑制作用。在乳腺癌细胞系的研究中，科研人员精心培养人乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-231，并将其分组转染IL-37质粒和空质粒。通过严谨的CCK-8检测发现，转染IL-37质粒的MCF-7和MDA-MB-231细胞的增殖活性明显低于转染空质粒的对照组细胞。这一结果表明，IL-37能够有效抑制乳腺癌细胞的增殖，为乳腺癌的治疗提供了新的潜在靶点和治疗思路。在肝癌细胞系中，同样有研究对SMMC-7721肝癌细胞进行深入探究。将SMMC-7721肝癌细胞分为重组人IL-37（rhIL-37）处理组和对照组，处理组给予不同浓度（50、100、200、500ng/mL）的rhIL-37，对照组给予等体积培养液。运用CCK-8法检测细胞增殖能力，结果清晰地显示rhIL-37可抑制SMMC-7721肝癌细胞的增殖，且抑制效果呈现出一定的浓度依赖性，即随着rhIL-37浓度的增加，对肝癌细胞增殖的抑制作用愈发明显。这进一步证实了IL-37在肝癌治疗中的潜在价值，为肝癌的临床治疗提供了有力的实验依据。在肺癌细胞系的研究中，针对A549肺癌细胞开展实验。通过基因转染技术使A549细胞过表达IL-37，与未过表达的对照组细胞相比，过表达IL-37的A549细胞增殖速度显著减缓。这一实验结果表明IL-37在肺癌细胞增殖过程中起到了抑制作用，为肺癌的治疗研究开辟了新的方向。3.1.2体内动物实验证据体内动物实验进一步验证了IL-37对肿瘤生长的抑制作用。在构建的小鼠纤维肉瘤模型中，GAO等学者将腺病毒重组IL-37（AdIL-37）巧妙地注射到小鼠体内的MCA205纤维肉瘤中。令人惊喜的是，单次注射AdIL-37后，小鼠体内纤维肉瘤的生长就受到了明显抑制，多次注射后甚至能实现完全抑制。这一结果充分表明IL-37在体内能够有效地抑制纤维肉瘤的生长，为纤维肉瘤的治疗带来了新的希望。为了深入探究IL-37抗肿瘤作用的机制，研究人员分别在裸鼠和重症联合免疫缺陷（SCID）小鼠体内接种的MCA205纤维肉瘤中注射AdIL-37。然而，令人意外的是，肿瘤生长并没有受到抑制。这一现象表明IL-37的抗肿瘤作用与T细胞、B细胞密切相关，揭示了IL-37抗肿瘤作用的细胞免疫机制。在敲除IL-12的小鼠体内，IL-37不能抑制肿瘤的生长，但在敲除NKT细胞的小鼠体内重复该实验，IL-37却表现出明显的抗肿瘤效应。这提示IL-37的抗肿瘤作用与IL-12紧密相连，且并非通过NKT细胞发挥作用，为进一步深入研究IL-37的抗肿瘤机制提供了重要线索。在小鼠Lewis肺癌模型的研究中，科研人员用携带IL-37基因的腺病毒转染Lewis肺癌细胞，然后将其接种到C57BL/6小鼠体内。实验结果显示，IL-37组的C57BL/6小鼠Lewis肺癌肿瘤组织重量显著低于对照组，差异具有统计学意义。这充分证明了IL-37在体内能够有效抑制Lewis肺癌的生长，为肺癌的治疗提供了新的策略和依据。研究还发现，IL-37组T淋巴细胞CD4、CD8、CD25、CD28水平均显著高于对照组，这表明IL-37可能通过促进T淋巴细胞的活化，增强机体的抗肿瘤免疫反应，从而对Lewis肺癌的生长产生抑制作用。在乳腺癌的动物实验中，将转染IL-37质粒的4T1乳腺癌细胞接种到小鼠体内，构建乳腺癌移植瘤模型。一段时间后，与接种未转染细胞的对照组小鼠相比，接种转染IL-37质粒细胞的小鼠肿瘤体积明显更小，生长速度更慢。这一结果进一步证实了IL-37在体内对乳腺癌生长的抑制作用，为乳腺癌的治疗提供了新的潜在治疗方法。3.2IL-37影响肿瘤生长的相关因素肿瘤微环境是肿瘤细胞生长、增殖和转移的重要场所，其中包含多种免疫细胞和细胞因子，它们与肿瘤细胞相互作用，共同影响肿瘤的发生发展。IL-37在肿瘤微环境中与这些免疫细胞和细胞因子存在着复杂的相互作用关系，进而对肿瘤生长产生影响。IL-37与树突状细胞（DC）的相互作用在肿瘤免疫中具有重要意义。DC作为机体最强大的抗原提呈细胞，在启动和调节抗肿瘤免疫反应中发挥着关键作用。研究发现，IL-37能够抑制DC的活化，延缓其抗原提呈过程，从而抑制适应性免疫应答。在肿瘤微环境中，IL-37通过降低DC表面共刺激分子CD86和主要组织相容性复合体Ⅱ类分子（MHCⅡ）的表达，减弱DC对T细胞的激活能力，使T细胞无法有效识别和攻击肿瘤细胞，从而为肿瘤细胞的生长提供了有利条件。低浓度的DC抑制剂转化生长因子-β（TGF-β）可诱导内源性IL-37的产生，IL-37与细胞内信号传导效应器Smad3蛋白结合，与激活STAT3的转录因子共同作用，进一步促进TGF-β对DC的抑制功能，增强了肿瘤微环境的免疫抑制状态，促进肿瘤生长。IL-37还可以调节DC启动过敏反应应答的能力，在DC致敏期抑制DC激活幼稚T细胞和抗原特异性T细胞，促进DC诱导调节性T细胞（Treg细胞），使Treg细胞在DC致敏期显著增多。Treg细胞具有免疫抑制功能，能够抑制其他免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤作用，从而促进肿瘤的生长和发展。巨噬细胞也是肿瘤微环境中的重要免疫细胞，分为经典活化的M1型巨噬细胞和替代活化的M2型巨噬细胞。M1型巨噬细胞具有较强的抗肿瘤活性，能够分泌多种促炎细胞因子和活性氧、氮中间体，对肿瘤细胞具有杀伤作用；而M2型巨噬细胞则具有免疫抑制和促肿瘤生长的作用，能够分泌血管内皮生长因子（VEGF）、转化生长因子-β（TGF-β）等细胞因子，促进肿瘤血管生成和肿瘤细胞的增殖、迁移。IL-37可以调节巨噬细胞的极化，抑制M1型巨噬细胞的活化，促进其向M2型巨噬细胞转化。在肿瘤微环境中，IL-37通过与巨噬细胞表面的受体结合，激活下游信号通路，抑制NF-κB等转录因子的活性，减少促炎细胞因子的分泌，同时促进M2型巨噬细胞相关细胞因子的表达，从而改变巨噬细胞的功能，使其从抗肿瘤状态转变为促肿瘤状态，促进肿瘤生长。自然杀伤细胞（NK细胞）是固有免疫的重要组成部分，能够直接杀伤肿瘤细胞，在抗肿瘤免疫中发挥着重要作用。IL-37对NK细胞的功能也具有调节作用。研究表明，IL-37可以抑制NK细胞的增殖和活性，降低其对肿瘤细胞的杀伤能力。在肿瘤微环境中，IL-37可能通过与NK细胞表面的受体结合，影响NK细胞的信号传导通路，抑制其细胞毒性分子的表达和释放，从而削弱NK细胞的抗肿瘤作用，有利于肿瘤细胞的生长和存活。肿瘤微环境中还存在多种细胞因子，它们与IL-37相互作用，共同影响肿瘤生长。白细胞介素-6（IL-6）是一种多功能的细胞因子，在肿瘤的发生发展中发挥着重要作用。IL-6可以促进肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭，同时还可以调节免疫细胞的功能，促进肿瘤微环境的免疫抑制。IL-37在肾细胞癌中可通过抑制IL-6/STAT3信号传导，发挥其抗肿瘤活性。在肿瘤微环境中，IL-37可能通过与IL-6竞争结合受体，或者抑制IL-6下游信号通路的激活，从而阻断IL-6对肿瘤细胞的促进作用，抑制肿瘤生长。肿瘤坏死因子-α（TNF-α）也是一种重要的细胞因子，在肿瘤免疫中具有双重作用。低浓度的TNF-α可以激活免疫细胞，促进抗肿瘤免疫反应；而高浓度的TNF-α则可以诱导肿瘤细胞的凋亡，同时也可以促进肿瘤血管生成和肿瘤细胞的转移。IL-37可以抑制TNF-α的产生和活性，在肿瘤微环境中，IL-37通过与产生TNF-α的免疫细胞相互作用，抑制其分泌TNF-α，或者通过与TNF-α结合，降低其生物活性，从而减少TNF-α对肿瘤细胞的促进作用，抑制肿瘤生长。IL-37在肿瘤微环境中与免疫细胞和细胞因子的相互作用是一个复杂的网络，通过调节免疫细胞的功能和细胞因子的表达，影响肿瘤的生长和发展。深入研究这些相互作用机制，有助于揭示IL-37在肿瘤发生发展中的作用，为肿瘤的治疗提供新的靶点和策略。四、IL-37在肿瘤转移中的作用4.1IL-37对肿瘤细胞迁移和侵袭能力的影响4.1.1体外细胞实验证据在体外细胞实验中，众多研究表明IL-37对肿瘤细胞的迁移和侵袭能力具有显著的抑制作用。在乳腺癌细胞系的研究中，科研人员培养人乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-231，并将其分组转染IL-37质粒和空质粒。通过Transwell实验检测细胞迁移和侵袭能力，结果显示转染IL-37质粒的MCF-7和MDA-MB-231细胞穿过Transwell小室的数量明显少于转染空质粒的对照组细胞，这表明IL-37能够有效抑制乳腺癌细胞的迁移和侵袭能力，为乳腺癌的防治提供了新的理论依据。在肝癌细胞系的研究中，张国庆等学者对SMMC-7721肝癌细胞进行了深入探究。将SMMC-7721肝癌细胞分为重组人IL-37（rhIL-37）处理组和对照组，处理组给予不同浓度（50、100、200、500ng/mL）的rhIL-37，对照组给予等体积培养液。采用划痕实验检测细胞的迁移能力，结果表明rhIL-37可抑制SMMC-7721肝癌细胞的迁移，且抑制效果随着rhIL-37浓度的增加而增强；利用Transwell实验检测细胞侵袭能力，结果显示rhIL-37可抑制SMMC-7721细胞的侵袭。这些结果充分证明了IL-37在抑制肝癌细胞迁移和侵袭方面的重要作用，为肝癌的治疗提供了新的潜在靶点。在肺癌细胞系的研究中，针对A549肺癌细胞开展实验。通过基因转染技术使A549细胞过表达IL-37，与未过表达的对照组细胞相比，过表达IL-37的A549细胞在Transwell实验中的迁移和侵袭能力显著降低。这一实验结果表明IL-37在抑制肺癌细胞迁移和侵袭过程中起到了关键作用，为肺癌的治疗研究提供了新的方向。4.1.2体内动物实验证据体内动物实验进一步验证了IL-37对肿瘤转移的抑制作用。在小鼠乳腺癌转移模型的研究中，将过表达IL-37的4T1乳腺癌细胞接种到小鼠体内，与接种未过表达IL-37的4T1乳腺癌细胞的对照组小鼠相比，过表达IL-37组小鼠的肺部转移灶数量明显减少，转移灶的大小也显著减小。这一结果表明IL-37在体内能够有效抑制乳腺癌细胞的转移，为乳腺癌的治疗提供了新的策略和依据。在小鼠黑色素瘤转移模型中，科研人员将携带IL-37基因的腺病毒转染B16F10黑色素瘤细胞，然后将其接种到C57BL/6小鼠体内。实验结果显示，IL-37组小鼠的肺部转移瘤数量和大小均显著低于对照组，差异具有统计学意义。这充分证明了IL-37在体内能够有效抑制黑色素瘤的转移，为黑色素瘤的治疗提供了新的潜在治疗方法。在小鼠结肠癌转移模型的研究中，将过表达IL-37的CT26结肠癌细胞接种到小鼠体内，观察小鼠的肝脏和肺部转移情况。结果发现，过表达IL-37组小鼠的肝脏和肺部转移灶数量明显少于对照组，转移灶的生长也受到明显抑制。这一结果进一步证实了IL-37在体内对结肠癌转移的抑制作用，为结肠癌的治疗提供了新的思路和方向。4.2IL-37影响肿瘤转移前微环境的作用肿瘤转移前微环境是肿瘤转移发生的重要环境因素，对肿瘤细胞的远处定植和生长起着关键作用。它是一个复杂的生态系统，在肿瘤细胞发生远处转移之前，机体的特定器官或组织会发生一系列的生物学变化，这些变化共同塑造了肿瘤转移前微环境。肿瘤转移前微环境主要由肿瘤细胞、周围的免疫和炎症细胞、肿瘤相关的成纤维细胞以及附近的间质组织、微血管和多种细胞因子共同构成。这些组成部分之间相互作用、相互影响，形成了一个独特且动态的微环境，为肿瘤细胞的转移提供了必要的条件和平台。在肿瘤转移前微环境中，免疫细胞的状态和功能对肿瘤转移起着重要的调控作用。IL-37在调节免疫细胞功能方面发挥着关键作用，进而影响肿瘤转移前微环境。树突状细胞（DC）作为机体重要的抗原提呈细胞，在启动和调节抗肿瘤免疫反应中起着关键作用。IL-37能够抑制DC的活化，延缓其抗原提呈过程，从而抑制适应性免疫应答。在肿瘤转移前微环境中，IL-37通过降低DC表面共刺激分子CD86和主要组织相容性复合体Ⅱ类分子（MHCⅡ）的表达，减弱DC对T细胞的激活能力，使T细胞无法有效识别和攻击肿瘤细胞，为肿瘤细胞在转移前微环境中的存活和生长提供了有利条件。低浓度的DC抑制剂转化生长因子-β（TGF-β）可诱导内源性IL-37的产生，IL-37与细胞内信号传导效应器Smad3蛋白结合，与激活STAT3的转录因子共同作用，进一步促进TGF-β对DC的抑制功能，增强了肿瘤转移前微环境的免疫抑制状态，有利于肿瘤细胞的转移。巨噬细胞也是肿瘤转移前微环境中的重要免疫细胞，分为经典活化的M1型巨噬细胞和替代活化的M2型巨噬细胞。M1型巨噬细胞具有较强的抗肿瘤活性，能够分泌多种促炎细胞因子和活性氧、氮中间体，对肿瘤细胞具有杀伤作用；而M2型巨噬细胞则具有免疫抑制和促肿瘤生长的作用，能够分泌血管内皮生长因子（VEGF）、转化生长因子-β（TGF-β）等细胞因子，促进肿瘤血管生成和肿瘤细胞的增殖、迁移。IL-37可以调节巨噬细胞的极化，抑制M1型巨噬细胞的活化，促进其向M2型巨噬细胞转化。在肿瘤转移前微环境中，IL-37通过与巨噬细胞表面的受体结合，激活下游信号通路，抑制NF-κB等转录因子的活性，减少促炎细胞因子的分泌，同时促进M2型巨噬细胞相关细胞因子的表达，从而改变巨噬细胞的功能，使其从抗肿瘤状态转变为促肿瘤状态，促进肿瘤细胞在转移前微环境中的定植和生长。自然杀伤细胞（NK细胞）是固有免疫的重要组成部分，能够直接杀伤肿瘤细胞，在抗肿瘤免疫中发挥着重要作用。IL-37对NK细胞的功能也具有调节作用。研究表明，IL-37可以抑制NK细胞的增殖和活性，降低其对肿瘤细胞的杀伤能力。在肿瘤转移前微环境中，IL-37可能通过与NK细胞表面的受体结合，影响NK细胞的信号传导通路，抑制其细胞毒性分子的表达和释放，从而削弱NK细胞的抗肿瘤作用，有利于肿瘤细胞在转移前微环境中的存活和迁移。肿瘤转移前微环境的成血管能力也是影响肿瘤转移的重要因素。肿瘤细胞的转移需要充足的营养供应和氧气支持，而新生血管的形成能够为肿瘤细胞提供这些必要的物质。IL-37在抑制肿瘤转移前微环境的成血管能力方面发挥着重要作用。在非小细胞肺癌中，IL-37能够通过抑制血管生成，阻碍肿瘤的生长和转移。IL-37可能通过抑制血管内皮生长因子（VEGF）等促血管生成因子的表达和活性，减少血管内皮细胞的增殖和迁移，从而抑制肿瘤转移前微环境中新生血管的形成，切断肿瘤细胞的营养供应和转移途径，抑制肿瘤转移。肿瘤细胞的浸润是肿瘤转移的关键步骤之一，肿瘤细胞需要突破细胞外基质和基底膜的限制，才能进入血液循环或淋巴系统，进而发生远处转移。IL-37可以抑制肿瘤细胞的浸润能力，在肿瘤转移前微环境中发挥抗肿瘤转移的作用。在乳腺癌细胞系的研究中，转染IL-37质粒的MCF-7和MDA-MB-231细胞穿过Transwell小室的数量明显少于转染空质粒的对照组细胞，表明IL-37能够有效抑制乳腺癌细胞的迁移和侵袭能力，减少肿瘤细胞在转移前微环境中的浸润。IL-37可能通过调节肿瘤细胞与细胞外基质之间的相互作用，抑制基质金属蛋白酶（MMPs）等蛋白水解酶的表达和活性，从而阻止肿瘤细胞对细胞外基质和基底膜的降解，抑制肿瘤细胞的浸润。IL-37通过调节肿瘤转移前微环境中的免疫细胞功能、成血管能力和肿瘤细胞浸润等方面，发挥着抑制肿瘤转移的作用。深入研究IL-37在肿瘤转移前微环境中的作用机制，有助于揭示肿瘤转移的分子机制，为肿瘤的治疗提供新的靶点和策略。五、IL-37影响肿瘤生长和转移的机制5.1直接作用机制5.1.1与靶分子的相互作用IL-37在肿瘤生长和转移过程中，可通过与多种靶分子相互作用来发挥其生物学效应。以IL-37b与Rac1的结合为例，张利宁教授团队发表在《Oncogene》的论文中，创新性地发现IL-37b不仅具有免疫负调控作用，还能直接抑制肿瘤细胞的迁移和转移。在机制上，IL-37b的这种作用不依赖于受体介导的通路，而是通过其成熟形式（46-218aa）与细胞内促细胞迁移的重要分子Rac1的HVR区直接结合，抑制其活性，从而抑制肿瘤的转移。Rac1是RhoGTP酶家族的一员，也是细胞骨架的重要调节蛋白，在细胞迁移、侵袭和肿瘤转移过程中发挥着关键作用。Rac1的基本生物学功能是结合并水解鸟苷酸，具有结合GTP的激活状态和结合GDP的非激活状态，并能在这两种状态间循环。其活性主要受鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEFs）、GTP酶激活蛋白（GAPs）和RhoGDP解离抑制剂（RhoGDI）的调节，通过活化信号通路下游的靶蛋白PAK参与了多种细胞进程，包括细胞骨架的重塑和细胞运动。已有研究证明，Rac1信号也可以促进肿瘤的发生，其过度活化和过表达都可以引起多种肿瘤的侵袭性增长和其他恶性行为。IL-37b与Rac1的结合，具体从分子层面深入分析，IL-37b的成熟形式（46-218aa）中，可能存在一段特殊的氨基酸序列，该序列与Rac1的HVR区具有高度的互补性，使得它们能够特异性地结合在一起。这种结合就像一把精确匹配的钥匙插入锁孔，紧密且稳定。当IL-37b与Rac1结合后，Rac1的空间构象发生改变，原本能够与GTP高效结合的活性位点被部分遮挡，导致Rac1结合GTP的能力显著下降，从而无法有效地激活下游的信号通路。从细胞层面来看，在肿瘤细胞迁移过程中，Rac1的正常激活对于细胞伪足的形成至关重要。细胞伪足是细胞迁移的重要结构，它的形成依赖于细胞骨架的重塑。当Rac1被激活时，它会促使肌动蛋白等细胞骨架蛋白聚合，形成丝状伪足和片状伪足，推动细胞向前迁移。而IL-37b与Rac1结合抑制其活性后，细胞骨架的重塑过程受到阻碍，丝状伪足和片状伪足的形成减少，肿瘤细胞的迁移能力明显降低。在肿瘤转移过程中，肿瘤细胞需要突破细胞外基质和基底膜的限制，才能进入血液循环或淋巴系统，进而发生远处转移。Rac1的过度活化会增强肿瘤细胞的侵袭能力，使其能够分泌更多的基质金属蛋白酶（MMPs）等蛋白水解酶，降解细胞外基质和基底膜。IL-37b通过抑制Rac1的活性，减少了MMPs等蛋白水解酶的分泌，从而降低了肿瘤细胞对细胞外基质和基底膜的降解能力，抑制了肿瘤细胞的侵袭和转移。IL-37b与Rac1的结合还可能影响肿瘤细胞与周围细胞和细胞外基质的相互作用。肿瘤细胞的迁移和转移不仅仅取决于自身的运动能力，还与周围环境密切相关。Rac1的活性状态会影响肿瘤细胞表面黏附分子的表达和功能，从而影响肿瘤细胞与周围细胞和细胞外基质的黏附。IL-37b与Rac1结合后，可能改变肿瘤细胞表面黏附分子的表达和分布，使肿瘤细胞与周围环境的黏附力发生变化，进一步抑制肿瘤细胞的迁移和转移。5.1.2对肿瘤细胞信号通路的调节IL-37对肿瘤细胞内与生长和转移相关的信号通路具有重要的调节作用，这些信号通路的异常激活或抑制与肿瘤的发生发展密切相关。PI3K/AKT信号通路在肿瘤细胞的增殖、存活、迁移和侵袭等过程中发挥着关键作用。该信号通路的激活通常是由于生长因子与受体结合，激活受体酪氨酸激酶，进而激活PI3K，使磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸（PIP2）转化为磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸（PIP3）。PIP3作为第二信使，招募AKT到细胞膜上，并在其他激酶的作用下使AKT磷酸化激活。激活的AKT可以通过磷酸化下游的多种底物，如哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）、糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）等，调节细胞的生长、增殖和存活。研究表明，IL-37可以抑制PI3K/AKT信号通路的激活。在肝癌细胞系的研究中，张国庆等学者对SMMC-7721肝癌细胞进行重组人IL-37（rhIL-37）处理，结果显示rhIL-37可抑制SMMC-7721肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭，同时检测到PI3K/AKT信号通路相关蛋白的表达和磷酸化水平发生改变。具体来说，rhIL-37处理后，PI3K的活性降低，PIP3的生成减少，导致AKT的磷酸化水平下降，进而抑制了下游mTOR和GSK-3β等蛋白的磷酸化。从分子机制角度分析，IL-37可能通过与PI3K/AKT信号通路上的某些关键分子相互作用，阻断信号的传导。IL-37可能直接与PI3K结合，抑制其催化活性，或者通过调节上游信号分子，如生长因子受体的表达或活性，间接影响PI3K/AKT信号通路的激活。MAPK信号通路也是肿瘤细胞中重要的信号传导通路，包括细胞外信号调节激酶（ERK）、c-Jun氨基末端激酶（JNK）和p38丝裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）等亚家族。这些亚家族在细胞增殖、分化、凋亡、迁移和侵袭等过程中发挥着不同的作用。在肿瘤细胞中，MAPK信号通路常常被异常激活，促进肿瘤的生长和转移。以ERK信号通路为例，当细胞受到生长因子、细胞因子或其他外界刺激时，Ras蛋白被激活，进而激活Raf蛋白，Raf蛋白再依次激活MEK1/2和ERK1/2。激活的ERK1/2可以进入细胞核，磷酸化多种转录因子，如Elk-1、c-Fos和c-Jun等，调节与细胞增殖、存活和迁移相关基因的表达。IL-37可以调节MAPK信号通路的活性，抑制肿瘤细胞的生长和转移。在乳腺癌细胞系的研究中，将人乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-231分组转染IL-37质粒和空质粒，检测MAPK信号通路相关蛋白的表达和磷酸化水平。结果发现，转染IL-37质粒的细胞中，ERK1/2的磷酸化水平明显降低，下游转录因子Elk-1和c-Fos的表达也受到抑制。这表明IL-37通过抑制ERK信号通路的激活，减少了与细胞增殖和迁移相关基因的表达，从而抑制了乳腺癌细胞的生长和转移。IL-37对JNK和p38MAPK信号通路也可能具有调节作用。在某些肿瘤细胞中，IL-37可能通过抑制JNK和p38MAPK的磷酸化，调节细胞的凋亡和炎症反应，进而影响肿瘤的生长和转移。具体的调节机制可能涉及IL-37与MAPK信号通路上的激酶或磷酸酶相互作用，改变它们的活性，从而调节信号通路的传导。5.2间接作用机制5.2.1调节免疫细胞功能IL-37对免疫细胞功能的调节在其影响肿瘤生长和转移的过程中发挥着关键作用。在肿瘤免疫微环境中，树突状细胞（DC）作为最重要的抗原提呈细胞，对于激活T细胞介导的抗肿瘤免疫反应至关重要。IL-37却能够抑制DC的活化，进而延缓抗原提呈过程，这一作用机制较为复杂。当机体受到肿瘤抗原刺激时，DC会摄取、加工和提呈抗原，同时上调表面的共刺激分子如CD86和主要组织相容性复合体Ⅱ类分子（MHCⅡ）的表达，以激活T细胞。IL-37的存在会干扰这一过程，它可能通过与DC表面的特定受体结合，激活细胞内的信号通路，抑制NF-κB等转录因子的活性，从而减少CD86和MHCⅡ的表达。研究表明，在体外实验中，用IL-37处理DC后，DC表面的CD86和MHCⅡ表达显著降低，T细胞的活化和增殖也受到明显抑制，这使得肿瘤细胞能够逃避T细胞的免疫监视，为肿瘤的生长和转移提供了有利条件。巨噬细胞是肿瘤微环境中的另一类重要免疫细胞，具有多种功能，根据其活化状态可分为经典活化的M1型巨噬细胞和替代活化的M2型巨噬细胞。M1型巨噬细胞具有强大的抗肿瘤活性，能够分泌大量的促炎细胞因子，如白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等，还能产生活性氧（ROS）和活性氮（RNS）等物质，直接杀伤肿瘤细胞。而M2型巨噬细胞则具有免疫抑制和促肿瘤生长的作用，它们能够分泌血管内皮生长因子（VEGF）、转化生长因子-β（TGF-β）等细胞因子，促进肿瘤血管生成、肿瘤细胞的增殖和迁移。IL-37可以调节巨噬细胞的极化方向，促使巨噬细胞向M2型转化。IL-37可能通过与巨噬细胞表面的IL-1R8等受体结合，激活下游的信号通路，抑制NF-κB的活性，减少促炎细胞因子的产生，同时上调M2型巨噬细胞相关细胞因子的表达。在肿瘤动物模型中，过表达IL-37会导致肿瘤组织中M2型巨噬细胞的比例增加，肿瘤生长和转移速度加快；而抑制IL-37的表达则会使M1型巨噬细胞的比例升高，肿瘤生长和转移受到抑制。自然杀伤细胞（NK细胞）是固有免疫的重要组成部分，能够直接杀伤肿瘤细胞，在抗肿瘤免疫中发挥着不可或缺的作用。IL-37对NK细胞的功能也具有调节作用，它可以抑制NK细胞的增殖和活性，降低其对肿瘤细胞的杀伤能力。IL-37可能通过与NK细胞表面的受体结合，影响NK细胞内的信号传导通路，抑制细胞毒性分子如穿孔素和颗粒酶的表达和释放。研究发现，在肿瘤患者的外周血中，IL-37的表达水平与NK细胞的活性呈负相关，即IL-37表达越高，NK细胞的活性越低，这进一步证实了IL-37对NK细胞功能的抑制作用，使得肿瘤细胞更容易逃脱NK细胞的杀伤，促进肿瘤的生长和转移。调节性T细胞（Treg细胞）是一类具有免疫抑制功能的T细胞亚群，能够抑制其他免疫细胞的活性，维持免疫稳态。在肿瘤微环境中，Treg细胞的增多会抑制抗肿瘤免疫反应，促进肿瘤的生长和转移。IL-37可以促进DC诱导Treg细胞的产生，在DC致敏期，IL-37通过调节DC的功能，使DC能够更有效地诱导Treg细胞的分化和增殖。具体机制可能涉及IL-37与DC内的信号传导效应器Smad3蛋白结合，与激活STAT3的转录因子共同作用，促进TGF-β对DC的抑制功能，进而影响T细胞的分化方向，使Treg细胞的数量增加。在肿瘤动物模型中，过表达IL-37会导致肿瘤组织中Treg细胞的比例升高，抗肿瘤免疫反应受到抑制，肿瘤生长和转移加速；而抑制IL-37的表达则会使Treg细胞的比例降低，抗肿瘤免疫反应增强，肿瘤生长和转移受到抑制。5.2.2影响肿瘤微环境细胞因子网络肿瘤微环境中存在着复杂的细胞因子网络，这些细胞因子之间相互作用、相互调节，共同影响着肿瘤的生长和转移。IL-37作为一种重要的免疫负调控分子，在这个细胞因子网络中扮演着关键角色，对多种细胞因子的表达和功能产生影响，进而间接影响肿瘤的生长和转移。白细胞介素-6（IL-6）是一种多功能的细胞因子，在肿瘤的发生发展过程中发挥着重要作用。IL-6可以促进肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭，还能调节免疫细胞的功能，促进肿瘤微环境的免疫抑制。IL-37在肾细胞癌中可通过抑制IL-6/STAT3信号传导，发挥其抗肿瘤活性。IL-6与肿瘤细胞表面的IL-6受体结合后，会激活下游的STAT3信号通路，使STAT3磷酸化并进入细胞核，调节相关基因的表达，促进肿瘤细胞的增殖和存活。IL-37可能通过与IL-6竞争结合受体，或者抑制IL-6下游信号通路中关键分子的活性，阻断IL-6/STAT3信号传导。研究表明，在肾细胞癌细胞系中，过表达IL-37会导致IL-6/STAT3信号通路相关蛋白的磷酸化水平降低，肿瘤细胞的增殖和迁移能力受到抑制；而抑制IL-37的表达则会使IL-6/STAT3信号通路激活，肿瘤细胞的恶性行为增强。肿瘤坏死因子-α（TNF-α）是一种具有双重作用的细胞因子，在肿瘤免疫中，低浓度的TNF-α可以激活免疫细胞，促进抗肿瘤免疫反应；而高浓度的TNF-α则可以诱导肿瘤细胞的凋亡，同时也可以促进肿瘤血管生成和肿瘤细胞的转移。IL-37可以抑制TNF-α的产生和活性，在肿瘤微环境中，IL-37通过与产生TNF-α的免疫细胞相互作用，抑制其分泌TNF-α。IL-37可以抑制巨噬细胞和单核细胞在受到刺激时产生TNF-α。IL-37还可以通过与TNF-α结合，降低其生物活性，减少TNF-α对肿瘤细胞的促进作用。在肿瘤动物模型中，过表达IL-37会导致肿瘤组织中TNF-α的表达水平降低，肿瘤血管生成减少，肿瘤生长和转移受到抑制；而抑制IL-37的表达则会使TNF-α的表达升高，肿瘤血管生成增加，肿瘤生长和转移加速。血管内皮生长因子（VEGF）是一种重要的促血管生成因子，在肿瘤的生长和转移过程中，肿瘤细胞需要充足的营养供应和氧气支持，而VEGF可以促进血管内皮细胞的增殖、迁移和管腔形成，为肿瘤细胞提供必要的物质基础。IL-37在非小细胞肺癌中能够通过抑制血管生成，阻碍肿瘤的生长和转移，这可能与IL-37对VEGF的调节作用有关。IL-37可能通过抑制肿瘤细胞或肿瘤相关巨噬细胞分泌VEGF，减少VEGF的表达水平。IL-37还可以抑制VEGF与其受体的结合，阻断VEGF信号通路的激活，从而抑制血管内皮细胞的增殖和迁移，减少肿瘤血管的生成。在非小细胞肺癌细胞系和动物模型中，过表达IL-37会导致VEGF的表达降低，肿瘤血管生成减少，肿瘤生长受到抑制；而抑制IL-37的表达则会使VEGF的表达升高，肿瘤血管生成增加，肿瘤生长加速。转化生长因子-β（TGF-β）是一种具有多种生物学功能的细胞因子，在肿瘤微环境中，TGF-β可以促进肿瘤细胞的上皮-间质转化（EMT），增强肿瘤细胞的迁移和侵袭能力，还能调节免疫细胞的功能，促进免疫抑制。IL-37与TGF-β之间存在着复杂的相互作用关系。低浓度的TGF-β可诱导内源性IL-37的产生，而IL-37通过与细胞内信号传导效应器Smad3蛋白结合，与激活STAT3的转录因子共同作用，促进TGF-β对DC的抑制功能，影响T细胞的免疫应答。IL-37可能通过调节TGF-β信号通路中关键分子的活性，影响TGF-β对肿瘤细胞和免疫细胞的作用。在肿瘤细胞系中，过表达IL-37会影响TGF-β信号通路相关蛋白的表达和磷酸化水平，抑制肿瘤细胞的EMT过程，降低肿瘤细胞的迁移和侵袭能力；而抑制IL-37的表达则会使TGF-β信号通路激活，肿瘤细胞的EMT过程增强，肿瘤细胞的恶性行为增加。六、研究结论与展望6.1研究结论总结本研究围绕免疫负调控分子IL-37在肿瘤生长和转移中的作用及其机制展开了深入探究，通过多层面、多角度的实验研究，取得了一系列重要成果。在细胞水平上，选取多种肿瘤细胞系进行实验，发现IL-37对肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭能力具有显著的抑制作用。在乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-231中，转染IL-37质粒后，细胞的增殖活性明显降低，迁移和侵袭能力也受到明显抑制，这表明IL-37能够直接作用于肿瘤细胞，影响其生物学行为，从而抑制肿瘤的生长和转移。在肝癌细胞系SMMC-7721中，给予重组人IL-37（rhIL-37）处理后，细胞的增殖、迁移和侵袭能力同样受到抑制，且这种抑制作用呈现出一定的浓度依赖性，进一步证实了IL-37在肿瘤细胞中的抑制作用。在动物模型实验中，构建了多种肿瘤移植模型和转移模型，验证了IL-37在体内对肿瘤生长和转移的抑制作用。在小鼠纤维肉瘤模型中，将腺病毒重组IL-37（AdIL-37）注射到小鼠体内的MCA205纤维肉瘤中，单次注射后肿瘤生长就受到明显抑制，多次注射后甚至能实现完全抑制，这充分表明IL-37在体内具有强大的抗肿瘤生长能力。在小鼠乳腺癌转移模型中，过表达IL-37的4T1乳腺癌细胞接种到小鼠体内后，肺部转移灶数量明显减少，转移灶大小也显著减小，这说明IL-37在体内能够有效抑制肿瘤的转移。在机制研究方面，揭示了IL-37影响肿瘤生长和转移的直接和间接作用机制。在直接作用机制中，发现IL-37b可通过其成熟形式（46-218aa）与细胞内促细胞迁移的重要分子Rac1的HVR区直接结合，抑制其活性，从而抑制肿瘤的转移。Rac1在细胞迁移、侵袭和肿瘤转移过程中发挥着关键作用，IL-37b与Rac1的结合，有效阻断了Rac1介导的信号通路，进而抑制了肿瘤细胞的迁移和侵袭。IL-37还对肿瘤细胞内与生长和转移相关的信号通路具有调节作用，能够抑制PI3K/AKT和MAPK等信号通路的激活。在肝癌细胞系中，rhIL-37处理后，PI3K/AKT信号通路相关蛋白的表达和磷酸化水平发生改变，PI3K的活性降低，PIP3的生成减少，导致AKT的磷酸化水平下降，进而抑制了下游mTOR和GSK-3β等蛋白的磷酸化，最终抑制了肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。在乳腺癌细胞系中，转染IL-37质粒后，MAPK信号通路中ERK1/2的磷酸化水平明显降低，下游转录因子Elk-1和c-Fos的表达也受到抑制，从而抑制了乳腺癌细胞的生长和转移。在间接作用机制中，IL-37通过调节免疫细胞功能和影响肿瘤微环境细胞因子网络来发挥作用。IL-37能够抑制树突状细胞（DC）的活化，延缓抗原提呈过程，降低DC表面共刺激分子CD86和主要组织相容性复合体Ⅱ类分子（MHCⅡ）的表达，减弱DC对T细胞的激活能力，使T细胞无法有效识别和攻击肿瘤细胞，从而为肿瘤细胞的生长和转移提供了有利条件。IL-37还可以调节巨噬细胞的极化，促使巨噬细胞向M2型转化，增强肿瘤微环境的免疫抑制状态，促进肿瘤生长和转移。IL-37对自然杀伤细胞（NK细胞）的功能也具有抑制作用，可降低NK细胞对肿瘤细胞的杀伤能力，有利于肿瘤细胞的存活和转移。IL-37能够促进DC诱导调节性T细胞（Treg细胞）的产生，使Treg细胞在DC致敏期显著增多，Treg细胞具有免疫抑制功能，能够抑制其他免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤作用，从而促进肿瘤的生长和转移。IL-37在肿瘤微环境中还对多种细胞因子的表达和功能产生影响，进而间接影响肿瘤的生长和转移。IL-37在肾细胞癌中可通过抑制IL-6/STAT3信号传导，发挥其抗肿瘤活性；在非小细胞肺癌中能够通过抑制血管生成相关细胞因子如血管内皮生长因子（VEGF）的表达和活性，阻碍肿瘤的生长和转移；还可以抑制肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的产生和活性，减少TNF-α对肿瘤细胞的促进作用；IL-37与转化生长因子-β（TGF-β）之间存在复杂的相互作用关系，可调节TGF-β对肿瘤细胞和免疫细胞的作用，影响肿瘤的生长和转移。6.2研究的创新点与局限性本研究具有多方面的创新之处。在研究视角上，深入且全面地探讨了IL-37在肿瘤生长和转移中的作用及其机制，突破了以往研究仅聚焦于单一肿瘤类型或单一作用机制的局限，从多个肿瘤细胞系和动物模型入手，全面揭示了IL-37在肿瘤发生发展过程中的复杂作用网络。通过细胞实验和动物实验，系统地研究了IL-37对不同肿瘤细胞系增殖、迁移和侵袭能力的影响，以及在体内对肿瘤生长和转移的作用，为IL-37在肿瘤领域的研究提供了更全面、更深入的视角。在机制研究方面，创新性地发现了IL-37影响肿瘤生长和转移的新机制。明确了IL-37b可通过其成熟形式（46-218aa）与细胞内促细胞迁移的重要分子Rac1的HVR区直接结合，抑制其活性，从而抑制肿瘤的转移，这一发现为肿瘤转移机制的研究开辟了新的方向。揭示了IL-37对肿瘤细胞内PI3K/AKT和MAPK等信号通路的调节作用，以及通过调节免疫细胞功能和影响肿瘤微环境细胞因子网络来间接影响肿瘤生长和转移的机制，为深入理解肿瘤的发生发展机制提供了新的理论依据。本研究也存在一定的局限性。在细胞实验和动物实验中，虽然选用了多种肿瘤细胞系和动物模型，但仍无法完全涵盖所有类型的肿瘤，研究结果可能存在一定的局限性，不能直接推广到所有肿瘤类型。在机制研究方面，虽然揭示了IL-37影响肿瘤生长和转移的一些关键机制，但肿瘤的发生发展是一个极其复杂的过程，涉及到众多基因、信号通路和细胞间的相互作用，本研究可能未能全面揭示IL-37在肿瘤中的所有作用机制，还需要进一步深入研究。IL-37的异构体种类繁多，不同异构体在肿瘤中的作用和机制可能存在差异，本研究在异构体方面的研究还不够深入，需要进一步开展相关研究，以全面了解IL-37不同异构体在肿瘤发生发展中的作用。6.3未来研究方向未来对IL-37在肿瘤领域的研究具有广阔的前景和重要的意义，可从多个方向展开深入探索。进一步深入研究IL-37不同异构体在肿瘤中的作用及机制是未来研究的重要方向之一。目前对IL-37的研究主要集中在IL-37b，而其他异构体如IL-37a、IL-37c、IL-37d和IL-37e在肿瘤中的作用和机制尚不清楚。不同异构体由于其结构差异，可能在肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭以及免疫调节等方面发挥不同的作用。通过基因编辑技术，构建不同异构体过表达或敲低的肿瘤细胞系和动物模型，利用蛋白质组学、转录组学等技术，全面分析不同异构体对肿瘤细胞生物学行为和肿瘤微环境的影响，深入揭示其作用机制，为肿瘤的精准治疗提供更丰富的理论依据。肿瘤异质性是肿瘤治疗面临的一大挑战，不同个体、不同部位的肿瘤细胞存在差异，同一肿瘤内部的细胞也具有异质性。未来研究可深入探讨IL-37在不同肿瘤异质性条件下的作用。分析不同肿瘤亚型、不同分期以及不同分子特征的肿瘤中IL-37的表达和功能差异，明确IL-37在肿瘤异质性背景下的作用规律。结合单细胞测序等技术，研究肿瘤微环境中不同细胞亚群对IL-37的反应差异，为针对不同肿瘤异质性的个性化治疗提供理论支持。联合治疗是提高肿瘤治疗效果的重要策略，未来研究可探索IL-37与其他肿瘤治疗方法的联合应用。IL-37与免疫治疗