嗜酸性粒细胞分泌趋化因子CCL6调控肿瘤转移的作用及机制研究

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背景转移是恶性肿瘤的特征,肿瘤相关死亡率90%以上是由肿瘤转移导致。对于临床上出现了转移的肿瘤患者,治疗的效果往往有限。大量的研究已经认识到,肿瘤细胞与微环境组分之间的相互作用可能决定了肿瘤转移的命运。多种免疫细胞以及局部的炎症组分在肿瘤转移中发挥重要作用,例如中性粒细胞、自然杀伤细胞(NK)、调节性T细胞(Treg)、单核/巨噬细胞和血小板等,参与调控肿瘤的发生、侵袭、进展和转移,各自发挥抗肿瘤免疫的有利作用,或支持肿瘤免疫逃逸的不利作用。深入研究免疫细胞及相关炎症组分在肿瘤转移中的作用和机制,有助于为防治肿瘤转移提供更好的方向。然而在既往的研究中,嗜酸性粒细胞及其参与的过敏性炎症在肿瘤转移中的作用存在争议。嗜酸性粒细胞是一种具有免疫调节作用的多功能白细胞,通过表达多种细胞表面受体和分泌性介质等方式参与先天性和适应性免疫反应。嗜酸性粒细胞介导多种疾病的病理过程,例如寄生虫感染和过敏性哮喘,后者异常的免疫反应在临床研究中被认为与肿瘤生物学相关。临床上已在多种类型的肿瘤中发现肿瘤相关性组织嗜酸性粒细胞增多(TATE),该现象和肿瘤患者的预后密切相关,提示嗜酸性粒细胞可能参与了肿瘤的发生和进展。近几年的基础研究多聚焦于嗜酸性粒细胞在抗肿瘤发生、进展中的有利作用,表明嗜酸性粒细胞通过胞内蛋白颗粒的杀伤作用可以促进肿瘤细胞死亡,或通过间接募集杀伤性CD8+T细胞等介导抗肿瘤免疫。事实上,在肿瘤发生、发展和转移的每个环节中,嗜酸性粒细胞作为多功能白细胞,可以根据其所处的不同微环境,发挥截然不同的作用。这可能是在部分基础研究中,嗜酸性粒细胞表现出促进原发肿瘤进展的原因。总之,嗜酸性粒细胞在肿瘤中的作用仍不明确,且目前关于嗜酸性粒细胞及相关炎症组分在肿瘤转移中的作用和机制的研究仍亟待研究。目的本研究旨在探究,以嗜酸性粒细胞浸润为特征的炎症反应或嗜酸性粒细胞增多与肿瘤转移的关系,明确嗜酸性粒细胞在肿瘤细胞转移中的作用,寻找发挥作用的关键炎症组分,并阐明相关机制。方法1.构建肺部嗜酸性粒细胞浸润的哮喘气道炎症模型,以及伴随嗜酸性粒细胞增多的结肠炎模型,在此基础上构建肿瘤转移模型,研究炎症中嗜酸性粒细胞浸润与肿瘤细胞定植转移的关系。2.利用嗜酸性粒细胞增多的Cd3δ-Il-5转基因(Il-5 Tg)小鼠和嗜酸性粒细胞缺失(Eos-null)小鼠构建转移模型,分析转移表型,明确长期嗜酸性粒细胞增多对肿瘤转移的作用。3.分离、纯化小鼠原代嗜酸性粒细胞,通过体外共培养实验研究其对肿瘤细胞生长、凋亡、增殖、上皮间质转化以及迁移的作用。向转移模型小鼠过继嗜酸性粒细胞,明确嗜酸性粒细胞在肿瘤细胞定植转移过程中的直接作用。4.流式细胞术分析肿瘤微环境中各类免疫细胞构成,明确嗜酸性粒细胞是否调控微环境中的CD8+T细胞等免疫细胞。5.筛选嗜酸性粒细胞下游效应分子,根据筛选结果,构建了CC趋化因子配体6(Ccl6)基因敲除(Ccl6-/-)小鼠,进一步在体外迁移实验和体内肿瘤转移模型中明确嗜酸性粒细胞分泌的CCL6在肿瘤转移中的作用及机制。6.通过慢病毒包装sh RNA构建CCL6的受体——CC趋化因子受体1(Ccr1)敲降的肿瘤细胞系,或利用CCR1拮抗剂BX471在体内和体外进行肿瘤迁移和转移表型的验证,明确阻断嗜酸性粒细胞下游CCL6-CCR1通路对肿瘤转移的治疗作用。7.通过收集临床胸腔积液患者胸水样本,免疫荧光和ELISA检测嗜酸性粒细胞以及趋化因子CCL23(CCL6的人同源类似物)水平,探讨可能存在的临床相关性。结果1.哮喘气道炎症模型嗜酸性粒细胞增多或结肠炎模型伴嗜酸性粒细胞浸润与肿瘤细胞定植转移增加有关。2.嗜酸性粒细胞增多的Il-5 Tg小鼠骨转移增加,通过杂交嗜酸性粒细胞缺失的Eos-null小鼠后,骨转移表型缓解。3.体外共培养实验中,嗜酸性粒细胞直接促进肿瘤细胞的迁移,但不影响肿瘤细胞的生长、增殖、凋亡和上皮间质转化。体内过继实验中,嗜酸性粒细胞过继后肿瘤细胞肺定植转移增加。4.嗜酸性粒细胞过继后肺部微环境中的其余免疫细胞构成无明显改变。5.嗜酸性粒细胞分泌CCL6,促进肿瘤细胞迁移和转移形成。Il-5 Tg小鼠在敲除Ccl6基因后骨转移显著减少。6.敲减肿瘤细胞中CCR1或应用CCR1拮抗剂,抑制了体外肿瘤细胞的迁移,并阻断体内肿瘤定植转移。7.在有恶性胸腔积液(MPE)的肺癌患者中,嗜酸性粒细胞被募集到胸腔积液,伴随着CCL6的同源类似物CCL23表达升高。结论以嗜酸性粒细胞浸润为特征的炎症、或嗜酸性粒细胞增多会加剧肿瘤定植转移,抑制嗜酸性粒细胞炎症或阻断嗜酸性粒细胞和/或下游CCL6-CCR1通路,可有效缓解嗜酸性粒细胞升高或嗜酸性粒细胞炎症相关的肿瘤转移。
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