泛素连接酶Pellino1通过K63泛素化修饰STAT3调控巨噬细胞介导的炎症与肿瘤发生机制研究

本研究揭示了E3泛素连接酶Pellino1在结肠炎及结肠炎相关癌症(CAC)中的关键作用。研究人员通过构建髓系特异性Pellino1敲除小鼠模型，发现Pellino1通过K63泛素化修饰STAT3，促进巨噬细胞迁移和M2型极化，从而加剧炎症和肿瘤发展。该研究为靶向Pellino1-STAT3轴治疗慢性炎症及相关癌症提供了新策略，发表于《Nature Communications》。

　　

论文解读

炎症性肠病(IBD)和结肠炎相关癌症(CAC)的发病机制中，巨噬细胞的异常激活是关键环节。尽管已知受体介导的信号通路（如TLR和STAT3）参与其中，但E3泛素连接酶如何调控这一过程仍不明确。尤其值得注意的是，STAT3作为炎症与癌症的"双面分子"，其激活机制存在争议——既有研究认为STAT3促进抗炎因子IL-10的产生，也有证据显示其驱动促炎因子IL-6的分泌。这种矛盾现象暗示着STAT3可能受到未知的翻译后修饰调控。

为解决这一科学问题，成均馆大学医学院的研究团队聚焦于E3泛素连接酶Pellino1。前期研究发现Pellino1在B细胞淋巴瘤和肺癌中异常高表达，但其在巨噬细胞功能及肠道炎症中的作用仍是空白。通过临床样本分析、基因工程小鼠模型和分子机制研究，团队首次揭示Pellino1通过K63泛素化修饰STAT3，促进巨噬细胞迁移和肿瘤微环境重塑的完整机制。这项突破性成果发表于《Nature Communications》。

研究采用多组学技术联用策略：① 临床样本免疫荧光分析IBD患者结肠黏膜中Pellino1表达；② 髓系特异性Pellino1敲除小鼠(Pellino1^flox/flox; LysM-Cre)构建；③ DSS诱导结肠炎和AOM/DSS诱导CAC模型；④ 流式细胞术分选CX3CR1^int迁移型巨噬细胞；⑤ GST pull-down和体外泛素化实验验证Pellino1-STAT3互作；⑥ 染色质免疫共沉淀(ChIP)分析STAT3转录活性。

研究结果

巨噬细胞Pellino1在结肠炎发展中的表达增加
临床分析显示UC和CD患者结肠黏膜CD68⁺巨噬细胞中Pellino1表达显著升高。小鼠实验中，TLR激动剂（尤其是LPS）可诱导骨髓来源巨噬细胞(BMDM)Pellino1上调3.5倍，DSS处理使结肠F4/80⁺巨噬细胞Pellino1 mRNA增加4倍，提示Pellino1与炎症程度正相关。

巨噬细胞Pellino1缺失减轻实验性结肠炎
髓系特异性敲除Pellino1使小鼠在DSS诱导后疾病活动指数(DAI)降低40%，结肠缩短改善53%。组织学显示敲除组仅局部炎症浸润，而野生型(WT)小鼠出现广泛上皮损伤。值得注意的是，Pellino1缺失使促炎因子TNFα、IL6降低60-70%，但抗炎因子IL10升高2.1倍，表明Pellino1通过调控巨噬细胞功能影响炎症平衡。

Pellino1下调抑制CAC发展
在AOM/DSS模型中，敲除组肿瘤数量减少68%，体积缩小55%。免疫组化显示敲除组F4/80⁺巨噬细胞浸润减少72%，但Ly6G⁺中性粒细胞无差异。特别重要的是，Pellino1缺失显著降低M2型巨噬细胞标志物CD206和IL10表达，但对M1型标志物iNOS无影响，证实Pellino1选择性促进肿瘤相关巨噬细胞(TAM)的M2极化。

Pellino1依赖炎症促进CAC
单纯AOM诱导的肿瘤模型中，敲除组与WT组无显著差异；而低剂量DSS慢性炎症模型显示敲除组息肉减少61%，证实Pellino1的作用依赖于炎症微环境。

Pellino1与CRC预后相关
TCGA数据库分析显示，Pellino1高表达患者5年生存率降低47%（p=0.0019），且晚期患者(III/IV期)生存差异更显著（HR=2.3）。

Pellino1缺陷抑制巨噬细胞迁移
流式分析发现敲除组CD11b⁺CX3CR1^int迁移型巨噬细胞减少65%，但CX3CR1^hi定居型无变化。体外伤口愈合实验显示，LPS刺激下WT巨噬细胞迁移面积是敲除组的2.8倍。

Pellino1与STAT3信号的功能互作
机制研究表明，Pellino1直接结合STAT3并催化其K63泛素化。LPS刺激后，WT巨噬细胞中STAT3酪氨酸705位点(p-STAT3 Y705)磷酸化水平比敲除组高3.2倍。CHX追踪实验证实Pellino1使p-STAT3半衰期延长至12小时。

讨论与意义
该研究首次阐明Pellino1-STAT3轴在巨噬细胞功能调控中的核心作用：① 病理层面，解析了IBD向CAC转化的分子开关；② 机制层面，发现K63泛素化维持STAT3稳定性的新范式；③ 临床层面，为Pellino1抑制剂开发提供理论依据。特别值得注意的是，研究揭示Pellino1通过"双重调控"影响STAT3：既促进其核转位增强MMP9等靶基因转录，又通过抑制SOCS3反馈环路延长信号持续时间。这种精细调控模式解释了STAT3在炎症与癌症中的复杂作用。

局限性在于Pellino1是否影响其他STAT家族成员尚未明确，且人类样本量较小。未来研究可探索：① Pellino1抑制剂与现有抗TNFα药物的协同效应；② 肠道菌群是否通过TLR-Pellino1-STAT3轴参与疾病进程。这项研究为开发基于泛素化调控的精准抗炎疗法开辟了新途径。