肺癌细胞来源的外泌体通过PD-L1促进恶性胸腔积液形成的机制研究

Malignant pleural effusion is a poor prognostic factor for advanced lung cancer, which seriously affects the patient's survival time and quality of life. At present, the poor treatment of malignant pleural effusion is related to the unknown mechanism. Studies have shown that exosomes can inhibit tumor immunity and promote tumor metastasis by altering the microenvironment of metastatic sites. Our previous studies confirmed that repeated injections of exosomes secreted by lung cancer cells in the thoracic cavity can promote the formation of pleural effusions. In addition, we detected lung cancer cell-derived exosomes containing high levels of PD-L1. Therefore, we speculate that exosomes secreted by lung cancer cells may regulate the balance of immune cells in the thoracic cavity through PD-L1, thereby promoting the formation of pleural effusion. This topic will further clarify the role of lung cancer cell-derived exosomes in the growth of thoracic tumors and the formation of pleural effusion and explore whether high levels of PD-L1 contained in the exosomes may participate in this process. The development of this topic will reveal the relevant mechanisms of the formation of malignant pleural effusions from a new perspective, thus providing new ideas for exploring an effective pleural effusion therapy.

恶性胸腔积液是晚期肺癌的不良预后因素，严重影响患者的生存时间及生活质量。目前恶性胸腔积液治疗效果不佳与机制不明有关。研究表明，外泌体能够通过改变转移部位微环境，抑制肿瘤免疫,促进肿瘤转移。我们前期研究证实，胸腔内反复注射肺癌细胞来源的外泌体能够促进胸腔积液形成。此外，我们能检测到肺癌细胞来源的外泌体上含有高水平的PD-L1。因此，我们推测肺癌细胞来源的外泌体可能通过PD-L1调节胸腔内免疫细胞的平衡，从而促进胸腔积液形成。本课题将进一步明确肺癌细胞来源的外泌体在胸腔肿瘤生长及胸水形成中的作用并探讨该外泌体含有的高水平PD-L1是否参与这一过程。本课题的开展将从一新的角度揭示恶性胸腔积液形成的相关机制，从而为探索一种有效的胸腔积液治疗方法提供新思路。

研究背景. 恶性胸腔积液是指原发于胸膜的恶性肿瘤或其他部位的恶性肿瘤转移至胸膜腔引起的积液。肺癌是发生恶性胸腔积液最常见的原因。但是，目前胸腔积液治疗效果不理想，这与机制不清有密切关系。.方法. 构建小鼠胸腔积液模型，探讨肿瘤来源外泌体（TEX)和磷酸盐缓冲液（PBS）胸腔内注射后对小鼠胸腔积液形成的影响，免疫细胞缺陷的裸鼠体内重复实验，确认TEX 促进胸腔积液形成与免疫细胞改变相关性。将抗PD-L1抗体和对照抗体与TEX孵育，确认抗体的阻断效果，检测TEX上PD-L1的水平。体内外研究明确阻断前后对免疫细胞的抑制作用。将阻断PD-L1的TEX注入小鼠胸腔内确认其对胸腔积液形成的作用及免疫细胞数量和功能改变。.实验结果.1.同期分别给予TEX和PBS腔内注射胸腔积液小鼠模型。成像结果显示TEX组的小鼠胸腔内的肿瘤成像强度明显强于PBS组。解剖后，与PBS组相比，TEX组出现更多的肉眼可见的肿瘤组织，胸水的体积更多。TEX组的小鼠胸腔的血管渗透能力更强，TEX组的肿瘤内血管数量明显多于PBS组。CD31表达也更高。与PBS组相比，TEX组内胸膜腔肿瘤细胞悬液的CD8+T细胞的数量和杀伤能力下降。T细胞缺陷的裸鼠体内进行了相同的实验则没有发现二组差异。进一步证实，血管通透性增加与胸腔内活化的间皮细胞影响胸膜血管的紧密连接有一定的相关性。.2.将高表达PD-L1的TEX加入到正常C57BL/6小鼠来源的CD8+T细胞中，显示，TEX处理的CD8+T细胞的增殖能力减弱。阻断PD-L1之后TEX对CD8+T细胞的抑制作用则消失。体内实验中，阻断PD-L1的TEX注入小鼠胸腔内，发现TEX不再抑制CD8+T细胞的数量和功能。小鼠胸腔内注射PD-L1抗体阻断的TEX,胸腔肿瘤的生长及胸腔积液没有变化。.科学意义：. 肺癌细胞来源的外泌体上PD-L1表达水平促进了胸腔积液的形成，未来可以通过将肿瘤来源外泌体上的PD-L1表达作为一个靶点，进行相关干预以降低胸腔积液的发生。同时，我们也发现肺癌细胞来源的外泌体对胸膜血管通透性的影响与间皮细胞活化有一定相关性。该研究为明确恶性胸腔积液形成的病理学新机制提供了依据。