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乳腺癌是女性发病率和死亡率***高的癌症,肿瘤转移是导致大多数乳腺癌患者死亡的原因之一,大多数乳腺癌转移患者都会采用化疗治疗,但是很多情况下肿瘤都会出现化疗耐药性,虽然已知肿瘤微环境会导致化疗耐药性的产生,但是特定的宿主细胞是否会影响化疗效果仍不太清楚。
来自法国蔚蓝海岸大学的Jean Albrengues和Cedric Gaggioli研究团队在Cancer Cell上发表题为Neutrophil extracellular traps formed during chemotherapy confer treatment resistance via TGF-b activation 的文章,发现化疗会导致中性粒细胞的增多和中性粒细胞胞外陷阱(NET)的形成,从而促进化疗耐药性产生,机制上是化疗促进肿瘤细胞分泌IL-1β,促进NET形成,与NET结合的整合素αvβ1和蛋白酶MMP9联合激活TGF-β,促进肿瘤细胞上皮间质转化,产生化疗耐药性。
为了研究化疗如何影响转移肿瘤微环境,研究人员给小鼠静脉注射乳腺癌细胞,待其转移7天后,用化疗药物处理,随后用流式细胞术检测肺部的细胞变化,结果发现化疗并不会导致无肿瘤对照小鼠肺部变化,但是对于肿瘤肺转移小鼠,化疗会导致肺部中性粒细胞增多。
于是他们猜测肺部中性粒细胞增多可能会影响化疗效果,他们用Ly6G抗体来清除中性粒细胞之后发现,化疗效果得到显著增强。并且由于中性粒细胞的趋化性是由细胞因子受体CXCR2介导的,于是他们用药物抑制CXCR2后发现中性粒细胞的招募现象减弱,化疗效果增强。值得注意的是,单独清除中性粒细胞或抑制CXCR2都不能降低肿瘤转移。
因此,化疗会促进中性粒细胞的招募,从而导致化疗反应的减弱。
中性粒细胞是人类血液中占比***大的白细胞,可以通过吞噬、脱粒(将细胞毒性酶释放到细胞外)或形成中性粒细胞胞外陷阱(NET)来杀死有害微生物,NET是由释放到细胞外的DNA骨架和与之结合的细胞毒性酶组成的。
为了研究中性粒细胞如何影响化疗反应,他们将乳腺癌细胞与新分离的骨髓来源的中性粒细胞共培养,发现乳腺癌细胞对化疗的反应降低了,有趣的是,他们发现当与肿瘤细胞共培养并用化疗药物处理时,中性粒细胞会形成NET,为了研究NET是否会影响化疗反应,他们用PAD4抑制剂或DNase I处理来抑制NET形成,发现可以抑制中性粒细胞介导的化疗耐药性,并且直接添加含有NET的条件培养基也可以使乳腺癌细胞产生化疗耐药性,体内实验也表明,抑制NET可以增强化疗效果。
此外,他们分析了16名乳腺癌转移患者在二线化疗前后的血浆,结果发现,产生化疗耐药性患者的血浆中NET水平显著升高,而具有部分化疗反应的患者血浆中NET水平较低。
那么为什么化疗会促进NET形成呢?他们发现化疗诱导肿瘤细胞死亡,促进释放CXCL1和CXCL5(促进招募中性粒细胞)和ATP(促进NLRP3炎症小体激活和IL-1β分泌),IL-1β促进NET形成。
为什么NET会导致化疗耐药性呢?他们发现NET会激活肿瘤细胞中的TGF-β信号通路,诱导上皮间质转化(EMT)和化疗耐药性。
MMP9是一种与NET结合的蛋白酶,并且可以激活TGF-β(TGF-β是以一种无活性的复合物形式被分泌出来的,需要经过加工才能变成活性形式),抑制化疗效果。此外,与NET结合的整合素ITGαvβ1可以与无活性的TGF-β结合,即肿瘤细胞分泌的无活性的TGF-β先被NET上的ITGαvβ1捕获,随后被NET上的MMP9剪切并激活,导致化疗耐药性。
NET通过激活TGF-β导致化疗耐药性
总的来说,这项研究揭示了NET是导致化疗耐药性产生的重要原因,以及化疗促进NET形成,和NET促进化疗耐药性产生背后的机制,为未来靶向IL-1β-NET-TGF-β轴抑制肿瘤转移患者的化疗耐药性提供了理论基础。
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