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Cancer Cell | 中性粒细胞外陷阱如何塑造癌症转移的温床

BioArt · 公众号 · 生物 · 2025-01-21 08:42

正文

撰文 | 咸姐

癌症的转移是一个复杂而狡猾的敌人，它悄无声息地在体内扩散，使得治疗变得异常艰难。特别是对于那些腹腔内的癌症，如高级别浆液性卵巢癌（HGSOC），它们如同潜行的刺客，偏好在大网膜这一特殊的器官中建立它们的新领地。大网膜由覆盖在胃的两片脂肪组织构成，它不仅包含脂肪细胞和成纤维细胞，还包含驻留的巨噬细胞，并且被间皮细胞覆盖。这些组成部分提供促进肿瘤生长和侵袭的脂质和细胞因子。然而，大网膜对跨腹腔转移的倾向性有其独特的特征，它不仅拥有强大的液体吸收能力，还蕴含着丰富的脂肪相关淋巴样簇（FALC），这些FALC在正常情况下是免疫防御的前线，但在癌症面前却显得力不从心【1,2】。

在这场与癌症的斗争中，中性粒细胞外陷阱（NET）的角色逐渐浮出水面。它们是由中性粒细胞释放的一种DNA网状结构，原本是机体抵御微生物入侵的有力武器，却在癌症的游戏中被利用，转而成为促进癌症细胞生长和侵袭的帮凶。NET的形成过程由肽酰基精氨酸脱亚氨酶4（PAD4）催化，将组蛋白尾部的甲基精氨酸残基转化为瓜氨酸，导致染色质解凝并释放。研究表明，肿瘤衍生的因子如CXCL1、CXCL2和IL-8等能够诱导中性粒细胞形成NET，这些NET反过来捕获循环中的癌细胞并促进它们的生长和侵袭性【3,4】。尽管NET主要在肿瘤内部被发现，但在卵巢癌模型中的研究发现，在转移之前，中性粒细胞会动员到大网膜的FALC中并形成NET，但它们在癌症转移的早期阶段，即在前转移生态位中的作用，仍然是一个未解之谜。

2025年1月2日，来自美国德州大学MD安德森癌症中心的Honami Naora团队在Cancer Cell上在线发表题为Neutrophil extracellular traps promote pre-metastatic niche formation in the omentum by expanding innate-like B cells that express IL-10的文章，旨在揭开NET在大网膜转移前生态位形成中的作用，特别是它们如何通过招募腹腔内的先天样B细胞，并诱导这些细胞产生IL-10，从而促进调节性T细胞（Treg）的扩张，增强转移潜力。这一发现不仅为我们理解癌症转移的机制提供了新的视角，也为开发新的治疗策略提供了可能，这些策略可能通过抑制NET来预防癌症的转移，为我们在与癌症的斗争中提供了新的武器。

本文研究人员首先利用PAD4基因敲除（Padi4-/-）小鼠模型，这些小鼠无法形成NET，与野生型（Padi4+/+）小鼠进行对比研究。通过囊内（i.b.）注射ID8小鼠卵巢癌细胞构建卵巢癌模型，研究发现，与Padi4-/-小鼠相比，Padi4+/+小鼠的腹膜中B细胞数量显著增加，尤其是在大网膜中。此外，通过药物GSK484抑制NET的形成，研究人员也观察到B细胞在大网膜中的数量显著减少。这些结果表明，NET在转移前大网膜中促进了B细胞的积累。研究人员还发现，在健康小鼠中，大约有一半的大网膜B细胞是CD43+，这些细胞在表达IgM和IgD以及B220的标记上与CD43—的常规B2细胞有所不同。在卵巢癌模型中，与NET缺陷型（Padi4-/-）小鼠相比，NET完整型（Padi4+/+）小鼠的肿瘤荷载组中CD43+ B细胞的数量显著增加，而CD43— B细胞的数量增加则不那么显著。此外，通过药物GSK484抑制NETs后，小鼠模型中CD43+ B细胞在大网膜中的数量显著减少，而CD43— B细胞数量的影响不大。这些结果表明，NET在转移前大网膜中对先天样CD43+ B细胞的选择性增加起着关键作用。与此同时，对无癌症史的对照妇女和早期HGSOC患者的正常网膜组织以CD19和CD43作为标记进行分析，结果显示CD19+ CD43+细胞在患者组织中的表达明显增加，表明这些细胞在早期HGSOC女性未受累网膜中增加，同时伴有NET的形成。

那么，NET是如何增加转移前大网膜中的CD43+ B细胞的呢？研究人员首先发现，Padi4+/+小鼠的肿瘤荷载组中，大网膜的B细胞数量的显著增加并非由于其增殖。接着，研究人员利用muMT小鼠（一种缺乏成熟B细胞的小鼠模型）进行实验，发现向这些小鼠腹腔注射CD43+和CD43— B细胞后，NET的存在显著增加了CD43+ B细胞在大网膜中的募集，而对CD43— B细胞的影响不大，表明CD43+ B细胞能更有效地从腹腔募集到转移前大网膜，并且是以NET依赖的方式。此外，研究还发现，NET能够诱导腹腔间皮细胞表达CXCL13，这是一种对B细胞具有趋化作用的化学因子，其表达增加与NET的形成有关。

进一步地，研究人员发现，与Padi4-/-小鼠相比，Padi4+/+小鼠卵巢癌模型中，转移前大网膜中的Tregs/Th1的比例显著上升。而通过给予GSK484药物抑制NET后，小鼠大网膜中Tregs/Th1的比例显著下降，而且这种比例的变化依赖于B细胞的存在。此外，CD43+ B细胞相比于CD43- B细胞在增加Tregs/Th1比例和促进转移方面更为有效，且是以NET依赖的方式。调节性B细胞（Breg）是B细胞的一个亚群，它促进免疫耐受并部分通过产生IL-10来增加Treg/Th1比率。本文研究人员发现，NET可以选择性地在CD43+ B细胞中刺激IL-10的产生，且这个过程主要依赖于NET中的蛋白质组分。通过向小鼠转移野生型或IL-10基因敲除的CD43+ B细胞，研究人员证实CD43+ B细胞来源的IL-10能够增加转移前大网膜中的Treg/Th1比率，并增强转移。深入研究发现，NET刺激CD43+ B细胞中IL-10的产生部分是通过抑制SHP-1向CD22的募集来抑制SHP-1活性实现的。与此同时，研究人员发现，NET能够显著增加CD43+ B细胞中的总活性氧（ROS）和线粒体ROS水平，也能够增加CD43+ B细胞中若干氧化应激反应基因的表达。值得一提的是，NET刺激的CD43+ B细胞中检测到SHP-1的氧化水平上升，而且使用ROS清除剂N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）处理能够显著抑制NET诱导的IL-10产生。NET中的蛋白质组分，如组蛋白和中性粒细胞颗粒蛋白（例如MPO），能够诱导CD43+ B细胞中的ROS产生、蛋白质S-亚硝基化和IL-10的产生，而这些反应能够被NAC所抑制。这些发现表明，NET蛋白至少部分通过增加ROS，氧化并使SHP-1失活，来刺激CD43+ B细胞产生IL-10。

综上所述，本研究表明NET能够刺激转移前大网膜中表达IL-10的先天样CD43+ B细胞的扩增，增加了Treg的数量，从而使这一生态位变得有利于癌症的转移，由此也提示，通过抑制NET可以减少促进转移的先天样B细胞，NET抑制剂对肿瘤免疫微环境的影响值得更深入的研究，具有重要的潜在临床意义。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ccell.2024.12.004

制版人：十一

参考文献

1.Nieman, K.M., Kenny, H.A., et al. (2011). Adipocytes promote ovarian cancer metastasis and provide energy for rapid tumor growth. Nat. Med. 17, 1498–1503.

2.Hagiwara, A., Takahashi, et al. (1993). Milky spots as the implantation site for malignant cells in peritoneal dissemination in mice. Cancer Res. 53, 687–692.

3.Lee, W., Ko, S.Y., et al. (2019). Neutrophils facilitate ovarian cancer premetastatic niche formation in the omentum. J. Exp. Med. 216, 176–194.

4.Brinkmann, V., Reichard, U., Goosmann, C., et al. (2004). Neutrophil extracellular traps kill bacteria. Science 303, 1532-1535.

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