インターロイキン-6が媒介するVEGFR2遺伝子のエピジェネティックな制御は、ヒト乳房腫瘍において血管新生の乱れを誘導する

Interleukin-6-mediated epigenetic control of the VEGFR2 gene induces disorganized angiogenesis in human breast tumors.

• Mangala Hegde
• Kanive Parashiva Guruprasad
• Lingadakai Ramachandra
• Kapaettu Satyamoorthy
• Manjunath B Joshi

抄録

腫瘍血管の乱れた血管は、免疫細胞や化学療法薬へのアクセス性を低下させ、その結果、灌流障害を引き起こす。乳房腫瘍-ストロマ間の相互作用においては、インターロイキン-6（IL-6）のようなパラクリン因子がしばしば無秩序な血管新生を促進する。我々は、臨床的に特徴づけられたヒト乳房腫瘍の悪性組織および非悪性組織から分離された筋上皮細胞（CD10+）および内皮細胞（CD31+、CD105+、CD146+、およびCD133-）におけるIL-6と血管内皮増殖因子受容体2（VEGFR2）のシグナル伝達経路との間のクロストークをエピジェネティックなメカニズムが制御していることをここで示す。3D培養における腫瘍内皮（Endo-T）細胞は、腫瘍筋上皮（Epi-T）細胞によって分泌されるIL-6レベルの上昇に応答して、より高いVEGFR2発現レベル、加速された遊走、浸潤、および無秩序なスプラウト形成を示した。正常な内皮細胞（Endo-N）と比較して、Endo-T細胞は、DNAメチルトランスフェラーゼアイソフォームの発現が異なり、IL-6Rやシグナル伝達物質および転写3（STAT3）などのIL-6シグナル伝達中間体のレベルが増加していた。また、IL-6処理後のEndo-N細胞およびEndo-T細胞では、DNAメチル化酵素1（DNMT1）の発現が変化していた。その結果、IL-6 は DNMT1 のプロテアソーム分解を誘導したが、DNMT3A および DNMT3B の分解は誘導せず、プロモーターのメチル化と VEGFR2 の発現・活性化を誘導することが明らかになった。IL-6により誘導されたVEGFR2のアップレギュレーションは、DNMT1の過剰発現により抑制された。ドミナントネガティブな STAT3 変異体をトランスフェクションすると、STAT1 変異体ではなく、VEGFR2 発現が阻害された。これらの結果は、乳房腫瘍の微小環境において、筋上皮細胞から分泌される IL-6 が DNMT1 の安定性に影響を与え、プロモーターのメチル化依存性メカニズムを介して内皮細胞における VEGFR2 の発現を誘導し、無秩序な血管新生を導くことを示唆している。

Disorganized vessels in the tumor vasculature lead to impaired perfusion, resulting in reduced accessibility to immune cells and chemotherapeutic drugs. In the breast tumor-stroma interplay, paracrine factors such as interleukin-6 (IL-6) often facilitate disordered angiogenesis. We show here that epigenetic mechanisms regulate the cross-talk between IL-6 and vascular endothelial growth factor receptor 2 (VEGFR2) signaling pathways in myoepithelial (CD10+) and endothelial (CD31+, CD105+, CD146+, and CD133-) cells isolated from malignant and non-malignant tissues of clinically characterized human breast tumors. Tumor endothelial (Endo-T) cells in 3D cultures exhibited higher VEGFR2 expression levels, accelerated migration, invasion, and disorganized sprout formation in response to elevated IL-6 levels secreted by tumor myoepithelial (Epi-T) cells. Constitutively, compared with normal endothelial (Endo-N) cells, Endo-T cells differentially expressed DNA methyltransferase isoforms and had increased levels of IL-6 signaling intermediates such as IL-6R and signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3). Upon IL-6 treatment, Endo-N and Endo-T cells displayed altered expression of the DNA methyltransferase 1 (DNMT1) isoform. Mechanistic studies revealed that IL-6 induced proteasomal degradation of DNMT1, but not of DNMT3A and DNMT3B and subsequently led to promoter hypomethylation and expression/activation of VEGFR2. IL-6 induced VEGFR2 up-regulation was inhibited by overexpression of DNMT1. Transfection of a dominant-negative STAT3 mutant, but not of STAT1, abrogated VEGFR2 expression. Our results indicate that in the breast tumor microenvironment, IL-6 secreted from myoepithelial cells influences DNMT1 stability, induces the expression of VEGFR2 in endothelial cells via a promoter methylation-dependent mechanism, and leads to disordered angiogenesis.

Published under license by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.