MAL调控的巨噬细胞极化促进口腔鳞癌发展的机制研究

Oral squamous cell carcinoma (OSCC) is a severe threat to human health. The development of OSCC is not only depending on tumor cells, but also closely related to the aberrant functions of immune cells, especially for macrophages and the changes of their complex intracellular signal transductions in tumor microenvironment. Our previous researches showed that MAL (myelin and lymphocyte-associated protein) was an important candidate tumor suppressor gene in OSCC. The preliminary experimental results showed that MAL knockout mice were more susceptible to oral squamous cell carcinoma than control groups and MAL deficiency promoted the developmend and progression of tumor. It was also found that MAL knockout induced macrophages to M2 polarization and increased the phosphorylation of mTOR and STAT6 in bone marrow derived macrophages. Therefore, we supposed that MAL promoted macrophages to M2 polarization through mTOR-STAT6 axis in OSCC. This study would use flow cytometry to analyze the phenotypic changes in MAL deficiency macrophages during OSCC. Then we clarified the regulatory mechanisms by full chimeras and double knockout mice. In summary, the research could provide an experimental basis for clinical treatment and diagnosis new strategies of OSCC.

口腔鳞癌严重威胁人类健康与生命，其发展不仅依赖于肿瘤细胞自身的直接作用，肿瘤微环境中免疫细胞尤其巨噬细胞的功能异常与细胞内复杂的信号转导变化也对疾病进程有着重要影响。课题组前期研究证实，髓鞘淋巴相关蛋白（MAL）是一种抑制口腔鳞癌发展的重要分子，成功诱导MAL基因敲除小鼠口腔鳞癌模型后，发现MAL缺失增加小鼠对口腔鳞癌的易感性，并促进肿瘤发展；同时还发现，MAL缺失小鼠骨髓诱导的巨噬细胞向M2型极化，mTOR与转录因子STAT6的磷酸化水平明显升高。由此提出科学假说，MAL通过mTOR-STAT6调控肿瘤微环境中巨噬细胞向M2型极化，影响口腔鳞癌的发生发展。本研究将利用流式细胞术分析MAL缺失后，口腔鳞癌微环境中巨噬细胞表型的变化，并通过完全骨髓嵌合体和基因双敲除小鼠阐明调控机制，为临床诊断和治疗口腔鳞癌新技术的发展提供实验依据。

口腔鳞癌严重威胁人类健康与生命，其发展不仅依赖于肿瘤细胞自身的直接作用，肿瘤微环境中免疫细胞对疾病进程有着重要影响。研究发现，髓鞘淋巴相关蛋白(MAL)在T细胞发育过程中被发现，并被证实是一种肿瘤抑癌基因，但其对肿瘤发展进程的调控机制尚不清楚。本项目利用化学诱导剂4-硝基喹啉1-氧化物(4NQO)诱导WT和MAL-/-小鼠发生口腔鳞癌，并结合临床样本共同阐明MAL在OSCC中的免疫调节作用和机制。研究发现，MAL基因的缺失加速了OSCC的发展进程，并促进了细胞因子的分泌；MAL缺失导致CD4+ T细胞减少，同时促进IFN-γ和IL-4的分泌增加。在分子机制方面，免疫细胞活化需要大量的能量和代谢中间产物来满足生物合成的需求，从而发挥相应的效应功能，其代谢格局与非活化的免疫细胞截然不同，这种代谢重编程与肿瘤细胞的生长极其类似。当免疫细胞由静止状态转为活化状态时，能量产生的主要途径将从低水平的氧化磷酸化转变为高水平的糖酵解和谷氨酰胺代谢，糖酵解功能的完整性对免疫细胞的免疫活性有着十分重要的意义。肿瘤微环境处于低氧状态，会促使缺氧诱导因子-1α（Hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）与缺氧反应元件结合，并诱导相关基因的表达。本研究发现，MAL的缺失促进了HIF-1α的表达，增强了OSCC微环境免疫细胞糖酵解的活性。利用HIF-1α的特异性小分子抑制剂甲氧基雌二醇（2-Methoxyestradiol，2-ME），联合糖酵解抑制剂2-脱氧-D-葡萄糖（2-Deoxy-D-glucose，2-DG）阻断HIF-1α介导的糖酵解可有效恢复CD4+ T细胞功能障碍。此外，临床样本中也证实了MAL和HIF-1α在肿瘤组织中的表达也呈显著负相关。综上，本研究证实MAL通过HIF-1α依赖的糖酵解调控免疫细胞功能，进而影响口腔鳞癌的发展进程，可作为口腔鳞癌诊断和治疗的潜在靶点。目前，包括MAL在内的17个基因已经被计划开发成口腔鳞癌诊断的试剂盒，为无创诊断口腔鳞癌提供新方法，实现早诊断、早治疗的目标。