基质因子脯氨酸-甘氨酸-脯氨酸将结直肠癌中的中性粒细胞性炎症与组织重塑联系起来

《European Journal of Pharmacology》：The Matrikine Proline-Glycine-Proline Links Neutrophilic Inflammation and Tissue Remodeling in Colorectal Cancer

　　慢性炎症和细胞外基质降解促进结直肠癌（CRC）进展。来自88例CRC患者的肿瘤和血清样本显示PGP表达升高。增加PGP生成的蛋白酶（PE、MMP-9）和减少PGP分解（LTA4H）维持肿瘤中的PGP水平。PGP升高与中性粒细胞浸润和肿瘤相关细胞因子相关。血清PGP水平与肿瘤T分期相关；肿瘤PGP预测无病生存期降低。互补肽RTR在体外抑制PGP驱动的趋化性。研究结果强调PGP是CRC中潜在的生物标志物和治疗靶点。**引言**结直肠癌（CRC）是全球第三大常见癌症，也是癌症相关死亡的第二大原因，2020年全球估计新发病例193万例（Global Burden of Disease Cancer等，2017；Sung等，2021）。尽管筛查方法和治疗手段的改进已使总体发病率和死亡率有所下降，但预计到2030年，全球CRC负担将增加60%（Arnold等，2017）。慢性炎症是结直肠癌发展的重要危险因素，被认为是结直肠癌发生和疾病进展的关键驱动因素（Burgos-Molina等，2024；Schmitt和Greten，2021）。然而，驱动炎症相关癌变和CRC进展的机制仍知之甚少。细胞外基质（ECM）由细胞外胶原蛋白、蛋白聚糖和糖蛋白组成的复杂动态网络，通过释放具有生物活性的基质来源介质以及调节免疫细胞的募集和激活，主动调节局部组织炎症和全身炎症反应（Bissell和Hines，2011；Hahn等，2015；Patel和Snelgrove，2018；Winkler等，2020）。肿瘤允许性ECM重塑已被证明可促进肿瘤细胞迁移，并日益被认为是肿瘤进展和转移发展的关键组成部分（Winkler等，2020）。已有研究表明，肿瘤相关巨噬细胞和某些结直肠癌细胞产生白细胞介素-8（IL-8）（Amalinei，2024；Hou等，2024；Xu等，2014），其通过募集中性粒细胞等免疫细胞，促进炎症性肿瘤微环境（Bazzichetto等，2022）。中性粒细胞负荷增加会提高基质金属蛋白酶（MMPs）水平，这些蛋白酶会损伤组织，暴露周围的胶原蛋白。脯氨酸-甘氨酸-脯氨酸（PGP）是一种炎症性基质因子，由细胞外胶原基质在组织损伤反应下降解形成（Weathington等，2006）。它通过作用于中性粒细胞上的CXCR1和CXCR2受体，发挥中性粒细胞趋化因子的功能。胶原蛋白分解为PGP的过程是多步骤的，涉及MMP-9对胶原蛋白的初始分解，随后由丝氨酸蛋白酶脯氨酰内肽酶（PE）进一步裂解为PGP（Gaggar等，2008）。PGP被白三烯A₄水解酶（LTA₄H）降解（Snelgrove等，2010），而PGP的持续存在是MMP-9/PE与LTA₄H相对活性的函数。据报道，在慢性阻塞性肺疾病（COPD）（Abdul Roda等，2015）和囊性纤维化（CF）（Gaggar等，2008）等中性粒细胞驱动的炎症性疾病中，PGP肽水平升高。Koelink等人（Koelink等，2014）报道，在炎症性肠病（IBD）中，胶原蛋白水解和中性粒细胞浸润均广泛存在。通过L-精氨酸-苏氨酸-精氨酸（RTR）（一种特异性PGP抑制剂）中和PGP，可减少葡聚糖硫酸钠（DSS）处理小鼠肠道中的中性粒细胞浸润，并消除结肠炎活性，表明PGP引导的中性粒细胞浸润在肠道炎症中的重要性。除作为中性粒细胞趋化因子外，PGP还对其他细胞类型产生深远影响，包括CXCR2依赖性内皮通透性增加（Hahn等，2015）、促炎介质表达（Payne等，2017）、上皮增殖、新生血管形成和伤口愈合（Kwon等，2017；Patel等，2018）。总之，这些研究表明PGP三肽可能在肠黏膜的肿瘤转化中发挥作用。作为细胞外基质重塑的下游产物，能够将胶原蛋白降解与免疫激活联系起来，PGP代表了组织重塑、慢性炎症和结直肠癌进展之间潜在的机制联系（Bekaert等，2017；Koelink等，2014；Lazennec等，2024；Weathington等，2006）。鉴于其在CXCR1/2介导的中性粒细胞募集中的既定作用，以及支持PGP-CXCR2轴参与炎症驱动的肿瘤进展的新兴证据，PGP是CRC中一个有吸引力的候选生物标志物和潜在治疗靶点。本研究的目的是确定CRC患者中PGP三肽是否升高，这些肽是否与肿瘤相关炎症有关，以及它们是否与已建立的肿瘤临床病理参数相关。我们假设，在CRC患者的肿瘤样本中，PGP水平以及参与其生成的胶原降解级联反应（MMP-9、PE）不同组分的活性将升高，而PGP降解酶LTA₄H的活性相应降低。最后，我们分析了治疗前血清PGP水平，以确定PGP是否可以作为CRC患者的潜在预后生物标志物。**章节片段****患者招募**本研究共纳入88例新诊断的CRC患者，所有受试者均为中国汉族人。根据美国癌症联合委员会（AJCC）系统（Weiser，2018）对患者进行分期。患者随后接受前期部分结肠切除术，然后根据疾病分期进行进一步治疗。研究队列仅由既往未经治疗的患者组成，没有患者接受新辅助化疗、放疗、免疫治疗或靶向治疗。**PGP水平在CRC患者肿瘤样本中升高**为了验证我们的假设，即CRC患者肿瘤微环境中PGP水平升高，我们分析了88对新鲜冷冻人结直肠肿瘤组织和邻近非肿瘤结肠组织中PGP的表达水平。临床和病理数据总结于表1。结肠组织匀浆中PGP的测量显示，肿瘤组织中的PGP水平显著高于匹配的邻近正常结肠（3.58 vs. 1.12 ng/mg蛋白）。**讨论**在本研究中，我们评估了CRC患者的PGP水平，并研究了参与生成趋化因子PGP的蛋白水解级联反应的不同组分在CRC患者肿瘤样本中是否发生改变。首先，我们证明了与邻近结肠相比，肿瘤样本中PGP水平和中性粒细胞浸润增加。相应地，我们注意到将胶原蛋白裂解为PGP所需的关键蛋白酶（MMP-9和PE）的存在增加，而PGP降解酶LTA₄H缺失。**结论**我们的数据表明，促炎性基质因子PGP在CRC患者的肿瘤和血清中水平升高。这与肿瘤内中性粒细胞浸润增加和相关的ECM降解相关。PGP水平升高与更大的肿瘤侵袭和更短的无病生存期相关，支持进一步评估PGP作为潜在预后生物标志物。最后，我们的研究结果支持进一步研究PGP-RTR轴作为潜在治疗靶点。**研究局限性**我们的研究有几个局限性。首先，尽管我们有一个强大的队列，但这是一项来自单一中心的横断面研究，可能存在与诊断、治疗或监测策略相关的未被识别的偏倚。其次，几乎所有受试者均为中国汉族背景，因此这些结果需要在更多样化代表性的大型数据集中进行验证以确保普遍性。第三，尽管血清PGP水平在CRC患者中升高，但……**CRediT作者贡献声明****Shuiling Jin：** 项目管理，正式分析，数据管理，概念化。**Liting Zhou：** 调查研究，正式分析，数据管理。**Zhi Li：** 撰写-审阅与编辑，监督，资源，项目管理，调查研究，资金获取，正式分析，概念化。**Lanling Weng：** 调查研究，正式分析，数据管理。**Xiangyang Lou：** 方法学，调查研究，正式分析。**Jindong Li：** 方法学，调查研究，正式分析，数据管理。**伦理声明**已从所有参与者或其法定代表人处获得参与研究和发表文章的书面知情同意。参与者的隐私权已得到遵守。本研究包括器官或组织捐献者。本研究包含人类生物材料，已获得捐献者或其近亲属或法定代表人同意用于本研究及文章发表。本研究使用的样本并非来自处决……**伦理声明**本研究按照《赫尔辛基宣言》和所有适用的机构指南和法规进行。该研究已获得河南省肿瘤医院伦理委员会批准（批准号：2021-KY-0121-001）。**利益冲突声明**作者声明，他们没有已知的可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。**数据可用性**可应要求提供重新分析本文报告数据所需的任何其他信息。**利益冲突声明**? 作者声明以下财务利益/个人关系可能被视为潜在的利益冲突：Zhi Li博士报告获得了中国河南省医学科技项目的财务支持。如果有其他作者，他们声明没有已知的可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。**致谢**这些研究部分由河南省医学科技项目资助（SB201901104、182102310127 至 ZL）。感谢J Edwin Blalock博士、Derek Russell博士和Camilla Margaroli博士的批判性见解，以及沈洋博士协助编辑图片。我们感谢所有为本研究做出贡献的患者。Weijie Zhao|Xin Xu|Jian Cao|Shengnan Sang|Liting Zhou|Lanling Weng|Xiangyang Lou|Jindong Li|Qi Zhao|Hong Zong|Jie Ma|Renyin Chen|Awalpreet Chadha|Karin M. Hardiman|Peiwen Wang|Shuiling Jin|Amit Gaggar|Zhi Li