Toll-like receptor-mediated regulation of IL-32 in multiple myeloma cells

Abstract

Myelomatose, eller beinmargskreft, skyldes ukontrollert vekst av maligne plasmaceller i beinmargen. Pasienter med myelomatose er spesielt utsatt for infeksjoner, som også er en utbredt dødsårsak hos disse pasientene. Interleukin-32 (IL-32) er et pro-inflammatorisk cytokin assosiert med visse infeksjoner, kreftformer og inflammatoriske sykdommer. IL-32 er blitt vist å være et pro-tumorigent cytokin i myelomatose, men lite er kjent om IL-32 sin rolle i myelomatose. Data fra vår forskningsgruppe viste at IL-32 er uttrykt i en gruppe av myelompasienter med redusert overlevelse. Disse pasientene har plasmaceller med en gensignatur assosiert med immunaktivering og økt uttrykk av Toll-liknende reseptorer (TLRer). Målet med dette studiet var å undersøke hvordan ekspresjon av IL-32 i myelomceller reguleres i respons til aktivering av TLRer. Vi viste at myelomcellelinjer uttrykker flere TLRer, og at IL-32 også er uttrykt i noen av cellelinjene. Videre stimulerte vi myelomcellelinjer med et panel av TLR-agonister for å representere et bredt spekter av infeksjoner. Ved stimulering kunne IL-32-ekspresjon induseres i cellelinjer som fra før av manglet eller hadde lavt uttrykk av IL-32. IL-32 kan skilles ut fra celler, men TLR-aktivering økte ikke utskillelsen av IL-32. Vi fant at induksjon av IL-32-uttrykk i respons til TLR-aktivering kunne svekkes av inhibitorer rettet mot NF-kB-signalisering, noe som antyder en sentral rolle for denne signalveien i TLR-indusert uttrykk av IL-32. TLR-aktivering har tidligere blitt vist å fremme proliferasjon og overlevelse av myelomceller. TLR-indusert proliferasjon så ikke ut til å være mediert av IL-32, men dette må undersøkes nærmere. IL-32 er vist å være regulert av det oksygen-sansende enzymet ADO. Vi fant derimot ikke bevis for at IL-32 er regulert av ADO i en cellelinje med konstitutiv IL-32-ekspresjon, men dette må undersøkes nærmere. Kort oppsummert gir funnene fra dette studiet innsikt i hvordan IL-32-uttrykk er regulert i myelomceller, og demonstrerer en rolle for IL-32 i sansing av mikrobielle molekyler i myelomcellelinjer.

Multiple myeloma (MM) is a malignancy of antibody-producing plasma cells in the bone marrow. Myeloma patients are particularly susceptible to infections, and infections are a major cause of both morbidity and death among myeloma patients. Interleukin-32 (IL-32), a pro-inflammatory cytokine associated with certain infections, cancers and inflammatory diseases, has been described as a pro-tumorigenic cytokine in MM. Still, the role of IL-32 in myeloma is poorly characterized. Data from our group showed that IL-32 is expressed by a subset of myeloma patients with reduced survival. These patients have plasma cells characterized by an immune activation gene signature and increased expression of Toll-like receptors (TLRs). The aim of this study was to investigate how expression of IL-32 is regulated in response to activation of TLRs. We found that MM cell lines express a range of TLRs at low or moderate levels, and that IL-32 is expressed in some myeloma cell lines. We further stimulated MM cell lines with a panel of TLR agonists to represent a wide range of infections. Upon stimulation, IL-32 expression could be induced in initially non/low-expressing myeloma cell lines. IL-32 can be secreted from cells, but TLR-activation did not increase the secretion of IL-32. We found that the induction of IL-32 in response to stimulation with TLR agonists could be completely abolished by inhibitors of NF-kB-signaling, suggesting a central role of this pathway in TLR-induced expression of IL-32. TLR-activation has previously been shown to promote myeloma cell proliferation and survival. TLR-induced proliferation did not seem to be mediated by IL-32, but this needs to be further investigated. Finally, IL-32 has been shown to be regulated by the novel oxygen sensor ADO. We were not able to demonstrate ADO-mediated regulation of IL-32 in a constitutively IL-32-expressing cell line, but more investigation is needed. Together, the findings of this study provide insight into how IL-32 expression is regulated in myeloma cells and demonstrate a role of IL-32 upon TLR-mediated sensing of microbial patterns in myeloma cell lines.