IL-1β和IL-6在结直肠癌患者中的表达及意义

剧雪华

结直肠癌是最常见消化道恶性肿瘤，在世界范围内，其发病率男性居第3位、女性居第2位;其癌症相关病死率在恶性肿瘤中位居第四位［1］。每年全世界约有120万结直肠癌新发病例，并有60.9万人因该病而死［1］。由于早期的诊断和(或)治疗，在全世界范围内，结直肠癌的病死率近年来有减低的趋势。经济发展使人民的饮食和生活习惯、环境发生改变，这促使我国我国结直肠癌的发病率逐渐增高，病死率也随之上升，目前我国结直肠癌发病率为29.44/10万，病死率为14.23/10万，严重威胁我国城乡居民生命与健康［2］。因此深入探讨结直肠癌发生发展的发病机制对于降低其发病率和病死率具有重要意义。结直肠癌发病的确切病因及具体机制尚不十分确定，目前公认的“腺瘤—腺癌”假说提出结直肠癌的发生发展是一个多步骤、多阶段过程，即结直肠癌的发生是正常肠上皮一增生改变、微小腺瘤-早期腺瘤-中期腺瘤-晚期腺瘤-癌-癌转移的演变过程［3］。在这个过程中已证实有一系列遗传基因发生了突变，如在大肠癌发生过程中的不同阶段出现癌基因如K-ras、C-myc等的突变或过表达，抑癌基因如APC、DCC、MCC、P53、P16等的缺失或突变、MSI(microsatellite instability)频率变化以及CEA的过表达等［3，4］。本研究旨在探讨白介素 1β (IL-1β)和白介素-6(IL-6)在结直肠癌进展中的作用，用ELISA检测了结直肠癌患者外周血、正常黏膜组织和肿瘤组织培养液中IL-1β和IL-6水平的变化情况，并分析它们与临床病理特征的相关性。研究两者在结直肠癌组织的表达及其与临床病理特征的关系，初步评价两者在结肠癌发生发展中的作用与意义。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择我院2010年5月至2013年4月结直肠癌患者56例，其中男28例，女28例;年龄43～86岁，平均年龄(65±12)岁。患者在标本收集前均未经任何治疗。所有病例均经病理诊断证实且确定其病理分型。选择同期我院健康体检者24例作为对照组，其中男12例，女12例;年龄42～83岁，平均年龄(63±12)岁。本研究经过医院医学研究伦理委员会批准，且所有受试者均签署知情同意书。

1.2 主要试剂 IL-1β和 IL-6 ELISA试剂盒购自eBioscience公司。

1.3 标本收集 所有受试对象于清晨抽取空腹外周血5 ml，3 000 r/min，离心15 min，收集血清置于于-80℃冰箱备检。正常黏膜组织和癌组织来自29例手术切除的结直癌患者，其中正常黏膜组织至少离癌组织5 cm。

1.4 组织培养 将新鲜分离的正常黏膜组织和肿瘤组织分别剔取脂肪和血块后，称重，用加双抗的D-Hank’s液清洗3次，用手术剪将组织剪成小快，放入24孔培养板中，往每孔加入含双抗的RPMI1640完全培养液，置于37℃ CO2孵箱中培养24 h，24 h后收集培养液于离心管中，13 500 r/min离心，吸取上清液储存于-80℃以备分析IL-1β和IL-6用。

1.5 ELISA检测 收集所有受试对象的血清及组织培养的上清液，用双抗体夹心法进行人IL-1β和IL-6的ELISA检测。操作过程均按ELISA试剂盒说明书进行。细胞因子的浓度以pg/ml表示。

1.6 统计学分析 应用SPSS 17.0统计软件，IL-1β和IL-6表达水平均为计量资料，以±s表示，采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组外周血中IL-1β和IL-6水平比较 结直肠癌患者血清中IL-1β和IL-6水平与对照组比较，差异有统计学意义(P＜0.05)。结直肠癌患者不同年龄、性别、肿瘤位置、肿瘤大小及分化程度血清中IL-1β水平间比较，差异无统计学意义(P＞0.05)，患者淋巴结是否转移及TNM不同分期(直肠)血清中IL-1β水平比较，差异有统计学意义(P＜0.05)，即有淋巴转移者IL-1β水平低于无淋巴结转移者，IL-1β水平随着TNM分期(直肠)增加反而减少;结直肠癌患者淋巴结是否转移及不同TNM分期(直肠)血清中IL-6水平比较，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表1。

表1 血清IL-1β，IL-6的表达与CRC患者的关系pg/ml，±s

表1 血清IL-1β，IL-6的表达与CRC患者的关系pg/ml，±s

注:与无转移比较，*P＜0.05;与Ⅰ～Ⅱ期比较，#P＜0.05

参数 IL-1βIL-6性别男(n=28) 8.1±0.6 29.8±3.6女(n=28) 7.7±0.5 26.0±1.6年龄(岁)≤60(n=21) 8.8±0.7 24.8±2.2＞60(n=35) 7.4±0.4 29.8±2.8肿瘤大小(cm3)＜5(n=31) 7.6±0.5 27.3±2.5≥5(n=25) 8.3±0.6 28.6±3.1肿瘤部位结肠(右、左)(n=17) 8.8±0.8 26.8±3.1乙状结肠(n=10) 7.4±0.7 21.6±1.4直肠(n=29) 7.6±0.5 30.7±3.2肿瘤分化高分化;中度分化(n=39) 7.8±0.4 28.1±2.4低分化(n=17) 8.2±0.9 27.4±3.4淋巴结转移无转移(n=29) 8.7±0.6 23.6±1.8有转移(n=27) 7.0±0.4* 32.5±3.4* TNM分期结肠Ⅰ～Ⅱ期(n=14) 9.2±0.8 22.1±2.3Ⅲ～Ⅳ期(n=13) 7.2±0.8 27.8±3.5直肠Ⅰ～Ⅱ期(n=11) 8.9±0.9 22.1±2.8Ⅲ～Ⅳ期(n=18) 6.7±0.4* 36.0±4.5*

2.2 结直肠癌患者正常黏膜组织和肿瘤组织中IL-1β和IL-6水平的检测 结直肠癌患者肿瘤组织培养液中IL-1β水平与正常黏膜组织比较，差异有统计学意义(P＜0.05)，而IL-6水平比较，差异无统计学意义(P＞0.05)。结直肠癌患者不同年龄、性别、肿瘤位置、肿瘤大小组织培养液中IL-1β水平间比较，差异无统计学意义(P＞0.05)，而淋巴结是否转移及不同TNM分期间比较，差异有统计学意义(P＜0.05)，结直肠癌患者不同TNM分期肿瘤组织培养液中IL-6水平比较，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表2。

3 讨论

IL-1β和IL-6作为一类多效性促炎性细胞因子在慢性炎症和肿瘤发生发展中发挥重要作用。IL-1β和IL-6的表达谱相当广泛，许多细胞如上皮细胞、肿瘤细胞等都能分泌该类因子，IL-1β和IL-6的表达在人类乳腺癌、结肠癌、肺癌、头颈部肿瘤和黑色素瘤等中均有增加，二者参与了肿瘤的形成、侵袭、播散，其高表达预示肿瘤患者的不良预后［5-7］。IL-1β主要由活化的巨噬细胞和淋巴细胞合成并分泌，在肿瘤免疫中发挥着重要作用，其通过诱导多种促进转移相关的因子如基质金属蛋白酶、内皮黏附分子、血管内皮细胞生长因子、炎症趋化因子和生长因子基因的表达而促进肿瘤生长和转移［5，7，8］。IL-1β表达水平可判断病变的发展进程，IL-1β的表达增高可增加实体恶性肿瘤的风险。临床实验显示，IL-1β在结直肠癌细胞中的表达明显增高，且与淋巴结转移及TNM分期增加呈正相关;IL-1β在外周血中表达水平也显著增高，暗示IL-1β在结直肠癌的发展与转归有重要作用［9］。IL-6主要由巨噬细胞、T细胞、B细胞等多种组织细胞产生的细胞因子，是参与机体对肿瘤免疫的重要介导因子，其作为多种肿瘤包括结直肠癌的生长因子或旁分泌生长因子促进癌细胞的增殖、分裂并延长细胞的生存，与细胞的恶性转化及肿瘤的进展密切相关［5-7］。肿瘤分化程度越低其IL-6表达量就越多;肿瘤分化程度越高其IL-6的表达量越少，而在外周血中IL-6表达水平呈现显著增高，暗示结直肠癌组织分泌的IL-6量与肿瘤细胞本身的分化程度有关［6，7，9］。

表2 肿瘤IL-1β、IL-6表达与CRC患者的关系pg/ml，±s

表2 肿瘤IL-1β、IL-6表达与CRC患者的关系pg/ml，±s

注:与淋巴结无转移比较，*P＜0.05;与Ⅰ～Ⅱ期比较，#P＜0.05

参数 IL-1βIL-6性别男(n=15) 1 810±254 3 597±331女(n=14) 2 238±470 3 341±349年龄(岁)≤60(n=12) 2 701±492 3 266±314＞60(n=17) 1 534±223 3 620±342肿瘤大小(cm3)＜5(n=15) 1 879±339 3 556±398≥5(n=14) 2 165±400 3 386±258肿瘤部位结肠(n=12) 2 045±424 3 304±34直肠(n=17) 1 997±339 3 594±327肿瘤分化高分化、中度分化(n=19) 1 876±304 3 634±34低分化(n=10) 2 329±510 3 119±306淋巴结转移无(n=14) 1 230±192 3 832±351有(n=15) 2 751±388* 3 140±306肿瘤分期Ⅰ～Ⅱ(n=13) 1 286±199 4 101±336Ⅲ～Ⅳ(n=16) 2 610±389# 2 964±244#

IL-1β和IL-6都具有免疫调节作用，可诱导免疫细胞的增殖、分化，对机体的天然免疫和获得性免疫都具有重要的调节作用，如高浓度的IL-6和TGF-β能促进Th17细胞分化发育，而IL-1β在初始T细胞表达IL-17过程中则是最有效的诱导剂;Th17细胞及其特征细胞因子IL-17又是一类促炎性因子，能加速炎性反应，它们介导的炎性反应能诱导结直肠腺瘤和结肠癌的发生，其中IL-17通过诱导促炎性因子包括IL-1β和IL-6和趋化因子的释放来介导局部炎性反应，使慢性炎性反应得以持续存在［10-12］;在IL-6含量少的情况下，高浓度的TGF-β反而能诱导Treg细胞的分化发育，而Treg细胞和其特征因子TGF-β是重要的免疫调节者，在控制黏膜炎性反应和自身免疫性疾病的过程中发挥关键性作用，如它能调节IL-1β的产生从而控制炎性反应;而高水平的TGF-β则参与了肿瘤细胞的浸润，播散及远处转移［13］。结直肠癌组织中的Treg细胞能抑制CD+4T细胞对肿瘤相关抗原的免疫应答，从而促进肿瘤的发展，并与疾病的进展呈正相关［13］。但王建升等［11］报道随着肿瘤的发展，TGF-β的表达有降低的趋势。尽管本研究没有检测TGF-β在结直肠癌进展中的浓度变化，但可以推测低浓度的TGF-β不能抑制IL-1β、IL-6、IL-17等细胞因子介导的炎性反应，以致肿瘤微环境中的慢性炎性反应得不到有效控制，从而造成慢性炎性反应的持续存在。然而，究竟什么因素会造成肿瘤进展中IL-1β和IL-6的变化仍值得进一步探讨。另外，高浓度的IL-6还具有直接的免疫抑制作用，抑制机体免疫系统抗肿瘤免疫作用的发挥，使肿瘤与宿主间的相互关系变得复杂化，如IL-6可抑制中性粒细胞浸润，促进单个核细胞聚集，从急性炎症转入慢性炎症;IL-6又能损伤自然杀伤细胞的功能，使其无法行使杀肿瘤作用，从而使肿瘤发展［7，14］。

Piancatelli等［15］报道结直肠癌患者血清中的IL-6水平与患者的临床病理参数无相关性，而肿瘤组织中的IL-6水平仅与肿瘤的部位有关。Esfandi等［14］则报道结直肠癌患者血清和肿瘤组织培养液中的IL-6与结直肠癌的临床分期呈正相关。其他研究者报道结直肠癌患者血清中的IL-6水平与肿瘤大小及肝转移相关［6，7］。IL-6在结直肠癌患者的血清中增多，能反映了疾病的状况，血清IL-6可用来监控疾病进程，但血清中IL-6并不能作为一个惟一的独立预后因子来预测结直肠癌的整体生存［7］。尽管有研究者发现IL-1β在结直肠癌患者的血清和肿瘤组织中呈高表达，但与患者的临床病理参数无相关性［7，15］。我们的结果表明，结直肠癌患者外周血中IL-1β和IL-6水平与患者年龄、性别、肿瘤大小及分化程度无关，仅与淋巴结转移情况及TNM分期(直肠)相关;肿瘤组织培养液中IL-1β水平与淋巴结转移情况及TNM分期相关;肿瘤组织培养液中IL-6水平仅与TNM分期相关。文献报道，肿瘤微环境中的炎性细胞和间质细胞分泌的IL-6通过IL-6/gp130/STAT3信号通路增强与上皮细胞增殖相关的基因表达，抑制与凋亡相关的基因表达，从而促进癌细胞的存活和增殖［5］;肿瘤微环境中的IL-1β通过增强血管的形成而促进肿瘤的浸润和转移［8］。这些研究也可解释我们的结果，即早期肿瘤组织表达高浓度的IL-6，对肿瘤细胞的存活和增殖发挥重要作用，随着肿瘤的发展，IL-1β的表达逐渐增多，形成有利于肿瘤细胞的浸润和转移的微环境。

本研究提示，IL-6在肿瘤发展的早期起作用，而IL-1β则在肿瘤发展的晚期起作用。尽管我们目前对IL-1β和IL-6的功能有了更深刻地认识，但其在肿瘤中的作用了解仍有限，所得的证据多存在相互矛盾之处;IL-1β和IL-6的表达尚随着致病因素、肿瘤的类型和疾病进展阶段的不同而有所差异，对其在肿瘤发生发展中的作用还需要进行深入的研究探讨。不过，我们相信随着对IL-1β和IL-6的研究深入及其机制的阐明，我们将能把这些新发现、新成果更好地用于肿瘤的诊断和治疗。

1 Siegel R，Ward E，Brawley O，et al.Cancer statistics，2011:the impact of eliminating socioeconomic and racial disparities on premature cancer deaths.CA Cancer J Clin，2011，61:212-236.

2 王宁，孙婷婷，郑荣寿，等.中国2009年结直肠癌发病和死亡资料分析.中国肿瘤，2013，22:515-519.

3 Arends MJ.Pathways of colorectal carcinogenesis.Appl Immunohistochem Mol Morphol，2013，21:97-102.

4 Cui G，Florholmen J.Polarization of cytokine profile from Th1 into Th2 along colorectal adenoma-carcinoma sequence:implications for the biotherapeutic target?Inflamm Allergy Drug Targets，2008，7:94-97.

5 Vendramini-Costa DB，Carvalho JE.Molecular link mechanisms between inflammation and cancer.Curr Pharm Des，2012，18:3831-3852.

6 Kinoshita T，Ito H，Miki C.Serum interleukin-6 level reflects the tumor proliferative activity in patients with colorectal carcinoma.Cancer，1999，85:2526-2531.

7 Cui G，Yuan A，Goll R，et al.Serum interleukin-6 levels reflect the disease status of colorectal cancer.J Surg Oncol，2003，83:222-226.

8 Li Y，Wang L，Pappan L，et al.IL-1β promotes stemness and invasiveness of colon cancer cells through Zeb1 activation.Mol Cancer，2012，11:87.

9 Pellegrini P，Berghella AM，Contasta I，et al.The study of a patient＇s immune system may prove to be a useful noninvasive tool for stage classification in colon cancer.Cancer Biother Radiopharm，2006，21:443-467.

10 Cui GL，Yang H，Zhao J，et al.Elevated proinflammatory cytokine IL-17A in the adjacent tissues along the adenoma-carcinoma sequence. Pathol Oncol Res，2015，21:139-146.

11 王建升，张立志，帖彦清，等.结直肠癌进展中肿瘤浸润Th17细胞水平的变化.中国现代医学杂志，2014，24:50-53.

12 王建升，吕元鹏，孟军涛，等.IL-23和IL-17在结直肠癌患者中的表达及意义.中国肿瘤临床，2014，41:580-584.

13 Landskron G，De la Fuente M，Thuwajit P，et al.Chronic inflammation and cytokines in the tumor microenvironment.J Immunol Res，2014，2014:149185.

14 Esfandi F，Mohammadzadeh Ghobadloo S，et al.Interleukin-6 level in patients with colorectal cancer.Cancer Lett，2006，244:76-78.

15 Piancatelli D，Romano P，Sebastiani P，et al.Local expression of cytokines in human colorectal carcinoma:evidence of specific interleukin-6 gene expression.J Immunother，1999，22:25-32.