腫瘤微環(huán)境對(duì)肥大細(xì)胞在腫瘤生長中作用的影響.pdf

1、腫瘤的生長和發(fā)展有賴于體內(nèi)促腫瘤和抗腫瘤效應(yīng)的精確平衡，這除了與腫瘤細(xì)胞本身有關(guān)外，還涉及到腫瘤細(xì)胞所處的微環(huán)境。腫瘤微環(huán)境是腫瘤在發(fā)生和發(fā)展的過程中所處的內(nèi)環(huán)境，是一個(gè)復(fù)雜的體內(nèi)系統(tǒng)，它除了包括細(xì)胞成分外，還包括細(xì)胞外基質(zhì)、細(xì)胞因子及其它一些蛋白質(zhì)。腫瘤微環(huán)境中的細(xì)胞包括腫瘤細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、免疫和炎癥細(xì)胞等。腫瘤微環(huán)境中的分子，既有腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的，也有非腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的。腫瘤細(xì)胞與腫瘤微環(huán)境中其它成分

2、之間的相互作用是腫瘤發(fā)展的決定因素，決定了腫瘤是發(fā)生轉(zhuǎn)移還是消失，或者成為良性腫瘤。因此在進(jìn)行腫瘤研究時(shí)，關(guān)于腫瘤微環(huán)境問題的探討顯得尤為重要。
　　 越來越多的證據(jù)表明，浸潤到腫瘤微環(huán)境中的髓源性細(xì)胞對(duì)腫瘤的生長和血管形成等起到重要作用，這其中包括肥大細(xì)胞。肥大細(xì)胞是較為古老的免疫細(xì)胞，早在1871年，就被免疫學(xué)者們所認(rèn)識(shí)。肥大細(xì)胞起源于骨髓中的造血干細(xì)胞，發(fā)育成熟在外周組織。通常人們認(rèn)為肥大細(xì)胞主要在抗寄生蟲感染和變態(tài)反應(yīng)中

3、起到重要作用，而關(guān)于其在腫瘤中作用的研究較少，并且存在爭議。肥大細(xì)胞是炎性細(xì)胞，活化后可釋放多種生物活性物質(zhì)，包括：肝素、IL-8、VEGF、PDGF、NGF、SCF和組胺等，這類介質(zhì)被認(rèn)為可產(chǎn)生促腫瘤生長特性；肥大細(xì)胞活化后釋放的另一類介質(zhì)如IL-1、IL-6、TNF-α、纖維蛋白溶酶等則被認(rèn)為具有抗腫瘤生長特性?，F(xiàn)代免疫學(xué)研究認(rèn)為，肥大細(xì)胞可以做為免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞，一方面它可以通過遞呈抗原、促進(jìn)T細(xì)胞激活等效應(yīng)上調(diào)免疫應(yīng)答，另一方面它也

4、可以通過產(chǎn)生IL-10介導(dǎo)負(fù)向免疫調(diào)節(jié)作用。肥大細(xì)胞特性和功能的復(fù)雜性可能正是當(dāng)前腫瘤中肥大細(xì)胞究竟是什么作用存在爭議的原因。本課題旨在探討肥大細(xì)胞在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的真正作用，并對(duì)其部分機(jī)制進(jìn)行初步的探討。
　　 本研究分為以下三部分：
　　 第一部分：肥大細(xì)胞對(duì)腫瘤生長的影響在這一部分的研究中，我們建立了兩種動(dòng)物模型，第一種是指把H22細(xì)胞接種到小鼠右大腿肌肉后形成剛觸摸到腫瘤結(jié)節(jié)的動(dòng)物模型（肌肉接種2×105個(gè)H2

5、2后10-12天）；第二種是指H22細(xì)胞肌肉接種形成1×1cm2大小腫瘤（肌肉接種2×105個(gè)H22后26-28天）的動(dòng)物模型。前者稱為腫瘤初期模型，而后者則稱為腫瘤后期模型。在本研究中，我們把從H22（2×105個(gè)）接種到接種后12天這一段時(shí)間稱為腫瘤發(fā)展的初期，H22接種形成1×1cm2大小腫瘤以后的時(shí)間稱為腫瘤發(fā)展的后期（在這里只是特指而已，與臨床診斷上所指概念并不完全相同）。我們通過兩種策略觀察肥大細(xì)胞在腫瘤中的作用，一種策略是

6、阻斷體內(nèi)肥大細(xì)胞的功能，另一種則是把體外培養(yǎng)的肥大細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞共注射的策略。研究發(fā)現(xiàn)，在腫瘤發(fā)展的初期，肥大細(xì)胞表現(xiàn)出抑制腫瘤生長的特性，這種特性與其趨化CD8+T細(xì)胞有關(guān)；而隨著腫瘤進(jìn)一步發(fā)展到后期，肥大細(xì)胞卻又呈現(xiàn)出促進(jìn)腫瘤生長的特點(diǎn)，這與其產(chǎn)生IL-10增多及趨化Treg細(xì)胞浸潤到腫瘤局部有關(guān)，也可能涉及其促血管生成的特性。究竟是什么原因使肥大細(xì)胞產(chǎn)生了兩種截然相反的功能？腫瘤在發(fā)展過程中會(huì)因?yàn)閼?yīng)激、缺氧、炎癥等因素發(fā)生腫瘤細(xì)胞

7、壞死，因此產(chǎn)生大量的內(nèi)源性DAMP分子。本課題組前期的研究即發(fā)現(xiàn)，腫瘤直徑越大釋放到組織中的DAMP分子越多。本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，后期腫瘤中的肥大細(xì)胞其模式識(shí)別受體（TLR2）、協(xié)同刺激受體（4-1BB、B7-H1）及IL-10的表達(dá)均明顯升高，這些說明可能是大量存在的內(nèi)源性DAMP分子使肥大細(xì)胞的功能發(fā)生了改變。本部分的另一組實(shí)驗(yàn)也證明當(dāng)肥大細(xì)胞經(jīng)高濃度腫瘤細(xì)胞壞死源性分子作用后再與H22細(xì)胞共接種小鼠即產(chǎn)生了促瘤生長的特性。由于

8、腫瘤組織內(nèi)肥大細(xì)胞數(shù)量較少，限制了進(jìn)一步的研究，因此我們用體外系統(tǒng)模擬體內(nèi)進(jìn)行了第二部分的研究。
　　 第二部分：腫瘤細(xì)胞壞死源性分子對(duì)肥大細(xì)胞生物學(xué)特點(diǎn)的影響在本課題組前期的研究中，腫瘤細(xì)胞壞死源性分子已被證實(shí)含有HMGB1、HSP70等DAMP分子的代表性物質(zhì)，可以模擬體內(nèi)腫瘤細(xì)胞壞死環(huán)境。因此在本部分研究中，我們用高濃度腫瘤細(xì)胞壞死源性分子刺激BMMCs來模擬體內(nèi)肥大細(xì)胞發(fā)生的部分變化，以進(jìn)一步探討肥大細(xì)胞與腫瘤的關(guān)系。B

9、MMCs受高濃度腫瘤細(xì)胞壞死源性分子刺激后，其與血管生成（VEGF、PDGF）、組織重塑（MMP9）和負(fù)調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答（IL-10、TGF-β）相關(guān)基因的表達(dá)上調(diào)，且模式識(shí)別受體（TLR4、2）和協(xié)同刺激受體分子（CD80、CD86、4-1BB、CTLA-4）的表達(dá)也均上調(diào)；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞壞死源性分子刺激肥大細(xì)胞所引起的IL-10表達(dá)增加涉及TLR4-PI3K-GSK3β-NF-κB信號(hào)途徑。當(dāng)肥大細(xì)胞TLR4和GSK3β分子功能

10、被阻斷后，其促瘤生長的特性則消失。因此當(dāng)我們用腫瘤細(xì)胞壞死源性分子刺激體外培養(yǎng)的BMMCs，發(fā)現(xiàn)其從表面分子到胞內(nèi)信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)都發(fā)生了有利于促瘤生長特性的變化。
　　 第三部分：腫瘤對(duì)小鼠肥大細(xì)胞前體數(shù)量和表型的影響通過第一和第二部分的研究，我們發(fā)現(xiàn)肥大細(xì)胞對(duì)腫瘤的生長產(chǎn)生了影響，而腫瘤反過來對(duì)肥大細(xì)胞也產(chǎn)生了作用。除了這些，腫瘤對(duì)肥大細(xì)胞前體是否也產(chǎn)生了影響呢？因此我們進(jìn)行了第三部分的研究。研究表明荷瘤小鼠中肥大細(xì)胞的動(dòng)員明顯增

11、加，表現(xiàn)為骨髓中粒-單核細(xì)胞前體(GMP)、脾臟中肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞共同前體（BMCP）、瘤周肌肉組織中肥大細(xì)胞前體（MCP）和肥大細(xì)胞的比例均明顯增高，但有趣的是髓外器官階段肥大細(xì)胞前體識(shí)別內(nèi)源性DAMPs分子的模式識(shí)別受體（如TLR2）的表達(dá)并無明顯變化，但瘤周肌肉組織MC和MCP中此類受體陽性的細(xì)胞比例卻明顯增高。這說明腫瘤對(duì)肥大細(xì)胞的影響從產(chǎn)生前體的骨髓階段即開始，首先引起肥大細(xì)胞前體數(shù)量的增加，增多的肥大細(xì)胞在外周組織腫瘤

12、微環(huán)境中受到足夠強(qiáng)危險(xiǎn)信號(hào)的刺激后，其表面相應(yīng)受體的表達(dá)上調(diào)，這種馴化的結(jié)果最終使肥大細(xì)胞發(fā)生了從抑瘤生長到促瘤生長特性的轉(zhuǎn)變。
　　 本研究證明在腫瘤發(fā)展的初期，肥大細(xì)胞通過趨化CD8+T細(xì)胞抑制了腫瘤的生長；隨著腫瘤的進(jìn)一步發(fā)展，腫瘤微環(huán)境中出現(xiàn)的大量內(nèi)源性DAMP分子改變了肥大細(xì)胞的特性，肥大細(xì)胞一方面IL-10表達(dá)上調(diào)，另一方面趨化Treg細(xì)胞浸潤到腫瘤局部，從而促進(jìn)了腫瘤的生長。因此肥大細(xì)胞在腫瘤中的作用具有可塑性，準(zhǔn)