《Free Radical Biology and Medicine》：IL-17D promotes ferroptosis resistance in lung cancer via activating PPARγ pathway
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铁死亡是一种铁依赖的脂质过氧化细胞死亡形式，其耐药机制与IL-17D表达相关。本研究证实IL-17D高表达与肺癌细胞铁死亡耐药及患者不良预后显著相关，机制涉及IL-17D通过增强NFY复合物结合位点可及性促进抗铁死亡基因表达，降低脂质过氧化水平，并激活PPARγ通路上调ATP水平。阻断PPARγ可逆转IL-17D诱导的耐药。
杜伟|冯晓凡|刘亚茹|李雪颖|欧阳玉清|张浩科|刘子禾|卢晓娜|蔡思宇|于春燕|刘千瑞|邓伟民
天津免疫学研究所，免疫学系，天津细胞与分子免疫学重点实验室，中国教育部疾病与微环境重点实验室，天津医科大学，天津300070，中国
摘要
尽管靶向治疗和免疫治疗在显著提高非小细胞肺癌（NSCLC）患者的生存率方面取得了重要进展，但肿瘤异质性和治疗耐药性等挑战依然存在。铁死亡（Ferroptosis）是一种由脂质过氧化驱动的独特铁依赖性程序性细胞死亡形式，已成为癌症治疗的有希望的目标。白细胞介素-17D（IL-17D）属于IL-17细胞因子家族，参与调节肿瘤微环境中的免疫细胞反应。然而，其在铁死亡中的作用尚不清楚。在本研究中，我们发现肺癌细胞系中高水平的IL-17D表达与铁死亡耐药性显著相关，并预示着肺癌患者的不良预后。机制上，IL-17D过表达通过增强核转录因子Y（NFY）复合体的结合位点可及性，促进铁死亡耐药相关基因的表达，并降低细胞内脂质过氧化水平。值得注意的是，在铁死亡诱导剂处理下，IL-17D显著上调过氧化物酶体增殖激活受体γ（PPARγ）的表达，促进细胞脂滴积累，并提高肺癌细胞中的ATP水平。重要的是，药理学抑制PPARγ通路可以逆转IL-17D诱导的铁死亡耐药性。总体而言，这些发现揭示了IL-17D通过PPARγ依赖的脂质代谢重编程调节铁死亡的新机制，突显了IL-17D-PPARγ轴作为克服肺癌铁死亡耐药性的有希望的治疗靶点。
引言
肺癌是全球最常见的恶性肿瘤之一，也是全球癌症相关死亡的主要原因。非小细胞肺癌（NSCLC）占所有病例的85%，分为肺腺癌（LUAD）、肺鳞状细胞癌（LUSC）和大细胞癌（LCC）[1]。目前NSCLC的治疗方法主要包括手术、化疗、靶向治疗和新辅助治疗，这些方法显著提高了患者的生存率[2]。然而，NSCLC的治疗仍面临挑战，包括晚期诊断、肿瘤异质性、治疗耐受性和治疗后复发。因此，识别新的治疗靶点并开发创新的抗肿瘤策略仍然至关重要。
铁死亡是一种由脂质过氧化和铁依赖机制驱动的独特细胞死亡形式[3]。这一过程涉及由抗氧化剂、铁水平和脂质动态失衡引起的复杂生物过程[4]。谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）是一种关键的抗氧化酶，可以直接中和膜双层中的脂质过氧化物，防止脂质活性氧（ROS）的致命积累[5]，[6]。溶质载体家族7成员11（SLC7A11）是半胱氨酸/谷氨酸转运系统（Xc
-系统）的一个亚单位，有助于半胱氨酸的摄取以促进谷胱甘肽的合成[7]，[8]，[9]。这些机制保护细胞免受氧化应激引起的损伤，并防止脂质过氧化相关的细胞死亡[5]，[10]。铁死亡依赖于两种关键酶：酰基辅酶A合成酶长链家族成员4（ACSL4）和溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶3（LPCAT3）[11]，[12]，[13]。这些酶共同促进含有多不饱和脂肪酸的磷脂（PUFA-PLs）融入细胞膜，其随后的过氧化成为主要的执行信号[14]。相反，ACSL3介导的单不饱和脂肪酸（MUFAs）转化为酰基辅酶A酯，促进它们整合到膜磷脂中[15]，生成的MUFA-PLs通过竞争性抑制PUFA-PL的过氧化而作为铁死亡的内源性抑制剂[16]，[17]。
铁死亡与多种人类疾病的发展密切相关，包括器官损伤、神经退行性疾病、感染性疾病、自身免疫性疾病和肿瘤[18]。它已被确定为多种恶性肿瘤（包括NSCLC、乳腺癌和胰腺癌）中的关键细胞死亡模式[19]，[20]。因此，靶向和诱导铁死亡可能代表一种新的癌症治疗策略。最近的研究表明，某些细胞因子在调节癌细胞的铁死亡中起着关键作用[21]。T细胞来源的干扰素（IFNγ）与花生四烯酸（AA）联合使用，通过刺激ACSL4和改变肿瘤细胞的脂质谱来诱导免疫原性肿瘤铁死亡[22]。白细胞介素-6（IL-6）通过上调KIAA1429来抑制铁死亡并促进子宫内膜癌（EC）细胞的增殖，从而增强m6A介导的DDIT3 mRNA降解[23]。因此，不同的细胞因子对癌细胞中的铁死亡表现出不同的调节作用。识别调节肺癌细胞中铁死亡的关键细胞因子并阐明其具体的功能和机制作用，有助于肺癌的治疗开发。
IL-17D属于IL-17家族，通过诱导促炎细胞因子（如IL-6和IL-8）的产生来调节局部免疫反应[24]。这种细胞因子在多种组织中表达，包括大脑、卵巢、骨骼肌、脂肪组织、心脏和胰腺，并且也有报道在肿瘤中表达[25]，[26]。值得注意的是，IL-17D的过表达通过诱导肿瘤内皮细胞表达MCP-1来抑制免疫原性较差的癌细胞的进展，从而招募自然杀伤（NK）细胞[27]。相反，缺乏IL-17d的小鼠由于CD8+ T细胞活性增强，其高度免疫原性肿瘤的生长受到抑制[28]。这些发现表明IL-17D在塑造肿瘤微环境中起着广泛的调节作用。然而，它对癌细胞命运的直接影响，特别是对铁死亡等调节细胞死亡方式的直接影响，仍知之甚少。
在这里，我们报告肺癌细胞系中高水平的IL-17D表达与铁死亡耐药性显著相关，并预示着患者的不良预后。IL-17D的过表达通过增强这些基因位点的染色质可及性，促进铁死亡耐药相关基因的表达，从而降低细胞内脂质过氧化水平。同时，在铁死亡诱导剂处理下，IL-17D显著上调PPARγ的表达并提高肺癌细胞中的ATP水平。值得注意的是，在IL-17D过表达的肺癌细胞系中阻断PPARγ通路可以逆转IL-17D过表达引起的铁死亡耐药性。因此，靶向IL-17D-PPARγ轴代表了一种克服肺癌铁死亡耐药性的有希望的新治疗策略。
章节片段
细胞培养
人肺上皮细胞系Beas-2B和非小细胞肺癌（NSCLC）细胞系H460、H1299和PC-9从ATCC（美国弗吉尼亚州马纳萨斯）获得。H460、H1299和PC-9细胞在RPMI 1640培养基（江苏凯凯生物技术有限公司）中培养，而Beas-2B细胞在DMEM培养基（江苏凯凯生物技术有限公司）中培养。两种培养基均添加了10%（v/v）胎牛血清（Gibco），并含有80 U/mL的青霉素-链霉素。铁死亡诱导剂
IL-17D在肺癌细胞中高表达，并与LUAD患者的不良预后和铁死亡途径相关
为了识别影响肺癌进展的关键细胞因子，我们使用公开可用的RNA序列数据（登录号GSE32036）分析了肺癌细胞和正常肺上皮细胞系之间96种细胞因子的表达差异。与正常肺上皮细胞系相比，42种细胞因子在肺癌细胞系中显著上调（p < 0.05），其中IL-17D位列上调的前十种细胞因子之一（图S1A和B）。我们进行了免疫组化
讨论
铁死亡是一种最近被认识的调节性细胞死亡（RCD）形式，在形态学、生物化学和遗传学上与凋亡、坏死和自噬不同[38]，[39]。它通过其铁依赖的脂质过氧化机制成为癌症生物学的关键调节因子。面对由于治疗耐药性而逃避传统疗法的侵袭性恶性肿瘤的挑战，触发铁死亡已成为癌症治疗的一个有希望的新途径
CRediT作者贡献声明
李雪颖：验证、概念化。刘亚茹：写作 – 审阅与编辑、正式分析、概念化。冯晓凡：写作 – 审阅与编辑、可视化、验证、监督、软件、资源、项目管理、方法学、调查、正式分析、数据管理、概念化。邓伟民：写作 – 审阅与编辑、资金获取、概念化。杜伟：写作 – 审阅与编辑、原始草稿编写、可视化、验证
伦理批准和参与同意
涉及所有人类肺癌组织的研究已获得天津医科大学肿瘤研究所和医院的伦理委员会批准（批准编号bc2020178）。动物实验按照《中国国家卫生研究院实验室动物护理和使用指南》进行，并获得了天津医科大学动物伦理委员会的批准。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有可能影响本文所述工作的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（对邓伟民的资助编号为82273340，对杜伟的资助编号为81872319）和北京-天津-河北基础研究合作项目（对邓伟民的资助编号为20JCZXJC00140）的支持。
