CXCR3毒性通路介导炎症微环境塑造在亚硝胺致消化道肿瘤中的作用及维生素E靶向干预研究

Nitrosamines are widespread carcinogens in the environment, its food contamination is closely related to the digestive tract tumor, but the carcinogenic effect to human remains unclear. Traditional studies are limited to intracellular genotoxicity of nitrosamines inducing somatic mutation, but extracellular effect exerted by immune cells in the tissue microenvironment can directly determine cancer fate. Our preliminary study suggested that the CXCR3 specific chemokines CXCL9/10/11 were dramatically elevated in nitrosamine-induced esophageal carcinogenesis, and CXCR3+ immune cells infiltration was increased. Hence we hypothesized that CXCR3-mediated immune cell chemotaxis and the shaping of inflammatory microenvironment play a critical role in nitrosamines-induced gastrointestinal tumorigenesis. In this project, we plan to perform multi-level studies with rats, mice, CXCR3-knockout mice models, and establish the human cells 3D co-culture system as well as zebrafish model, aiming to investigate the CXCR3 toxicity pathway and its interaction with genetoxicity of nitrosamine, and the role of which in the formation of tumor microenvironment, also to establish quantitative models for hazard characterization; Based on above studies, we will further explore the targeted intervention with Vitamin E. Thereby, we prospect to provide fundamental data for the food safety risk assessment of nitosamines and nitrates based on toxicity pathways, as well as scientific support for the probing of strategies for digestive tract cancer prevention and reducing the health hazards caused by foodborne nitrosamines in China.

亚硝胺是环境中广泛存在的化学致癌物，其食品污染与消化道肿瘤密切相关，但对人体致癌效应仍不明确。传统研究限于亚硝胺诱发细胞内遗传毒性及体细胞突变，但组织微环境中免疫细胞产生的细胞外作用直接影响癌症命运。初步研究发现，亚硝胺致食管癌过程中CXCR3特异趋化因子CXCL9/10/11显著升高，CXCR3+免疫细胞渗透相应增加。因此我们认为CXCR3介导免疫细胞趋化和炎症微环境塑造对亚硝胺诱发消化道肿瘤起关键作用。本项目拟利用大鼠、小鼠、CXCR3基因敲除小鼠模型，并建立人源性细胞体外3D共培养和斑马鱼模型，多层面研究CXCR3毒性通路与亚硝胺遗传毒性之间的交互影响及在肿瘤微环境形成中的作用，建立危害特征定量描述模型；在此基础上探讨维生素E靶向干预作用。从而为基于毒性通路的亚硝胺和亚硝酸盐食品安全风险评估提供研究基础，也为探索消化道肿瘤预防策略、降低我国食源性亚硝胺污染导致的健康危害提供科学支持。

本项目针对膳食中重要的食品污染物亚硝胺和我国消化道肿瘤高发的公共卫生问题，拟在多层面研究CXCR3毒性通路与亚硝胺诱发消化道肿瘤过程中的作用，并在此基础上探讨维生素E的靶向干预作用。从而为基于毒性通路的亚硝胺和亚硝酸盐食品安全风险评估提供研究基础，也为探索消化道肿瘤预防策略、降低我国食源性亚硝胺污染导致的健康危害提供科学支持。. 本项目主要研究内容和重要结果包括：1）发现了巨噬细胞与T细脃的相互作用并介导食管上皮肿瘤细胞免疫逃逸的机制。亚硝基胺暴露可诱发趋化因子为特征的早期致癌信号，促使微环境中巨噬细胞趋化和M2型分化，从而通过PD-1介导肿瘤杀伤T细胞耗竭及肿瘤细胞免疫逃逸。2）发现CXCR3介导的炎症微环境塑造在亚硝胺致癌过程中发挥了至关重要的作用。亚硝胺诱发小鼠前胃肿瘤微环境中，CXCR3信号通路的激活对于T细胞的分裂增殖并发挥肿瘤杀伤功能具有抑制效应，而这一效应对于肿瘤细胞的生存和免疫逃避具有重要影响。3）研究发现了不同类型生育酚对CXCR3毒性通路及亚硝胺致癌效应的干预作用。以CXCR3毒性通路为切入点，我们深入研究了不同类型维生素E（α-、γ-、δ-生育酚）对于亚硝胺致癌效应的干预作用，并发现膳食补充δ-生育酚在动物模型中对食管癌的预防作用显著优于α-生育酚。同时，我们研究建立了生物样本中不同类型维生素E及代谢产物的同步检测技术。. 上述研究发现为研究利用维生素E调节生理或病理条件下机体反应和肿瘤预防作提供了重要科学依据，同时为精准分析不同类型生育酚的相互影响规律、评价机体维生素E营养水平提供了关键技术支持。本项目通过建立多种体内和体外模型，利用现代毒理学技术系统研究免疫细胞与肿瘤细胞及细胞外基质成分等的相互影响，对化学物致癌机制研究的思路和方法提出了创新。本项目在研究遗传损伤与炎症反应交互作用的基础上寻找靶向预防策略，也为维生素E对消化道肿瘤的化学预防作用提供了更加完整、有序的科学证据。.