放疗对肿瘤相关巨噬细胞功能极化的影响及机制

Radiotherapy is an important and effective method to treat malignant tumor and is widely used in tumor therapy clinically. Radiotherapy can directly kill tumor cells, but also directly affect the functional activation and differentiation of immune cells. Studies have shown that TAMs can accelerate tumor progression, and have been used as an important target for tumor immunotherapy. Macrophages have strong inducibility and can exhibit different phenotypes and functions in different microenvironments, so how radiotherapy can change phenotypes and functions of TAMs and reprogramme it into the anti-tumoral M1-like macrophages? What is the mechanisms of reprogramming? The combination of radiotherapy with immunotherapy which is targeted on TAMs for the treatment of tumors will have a promising future. Therefore, it is of great significance to explore the effects of radiotherapy on the functional polarization of TAMs and its mechanisms.

放疗是治疗恶性肿瘤的重要且有效的手段，在临床上被广泛应用于肿瘤治疗。放疗在直接杀死肿瘤细胞的同时，也可以对机体免疫细胞的功能活化及分化产生直接影响。研究已经证实肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages，TAMs）可加快肿瘤进程，并且已经被作为重要的靶点用于肿瘤的免疫治疗。巨噬细胞具有较强的可诱导性，在不同的微环境中可表现出不同的表型及功能，那么放疗能否引起巨噬细胞包括TAMs表型及功能变化从而实现对TAMs的重编程使其成为抑制肿瘤的M1巨噬细胞呢，以及放疗影响TAMs重编程的相关机制如何呢？将肿瘤放疗与靶向TAMs的生物治疗联合应用于肿瘤治疗将会有非常重要的前景。因此，探讨放疗对肿瘤相关巨噬细胞功能极化的影响及其相关机制将具有十分重要的意义。

放疗是治疗恶性肿瘤的重要且有效的手段，在临床上被广泛应用于肿瘤治疗。放疗在直接杀死肿瘤细胞的同时，也可以对机体免疫细胞的功能活化及分化产生直接影响。研究已经证实肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages，TAMs）可加快肿瘤进程，并且已经被作为重要的靶点用于肿瘤的免疫治疗。巨噬细胞具有较强的可诱导性，在不同的微环境中可表现出不同的表型及功能，那么放疗能否引起巨噬细胞包括TAMs表型及功能变化从而实现对TAMs的重编程使其成为抑制肿瘤的M1巨噬细胞呢？为此，我们构建了小鼠肿瘤放疗模型，利用流式细胞术及RNAseq等方法观察放疗前后肿瘤相关巨噬细胞的表型及功能。我们的结果显示TAMs与乳腺癌、黑色素瘤及肺癌进展成正相关，在小鼠4T1乳腺癌荷瘤模型、Lewis肺癌、B16F10黑色素瘤及MMTV-PyMT自发乳腺癌转基因小鼠中TAMs与肿瘤进程成正相关，通过使用CCR2中和性抗体和小鼠连体实验（parabiosis），我们发现TAMs来源于外周循环的CCR2+单核细胞，阻断TAMs来源后肿瘤荷载显著减小，肿瘤进程显著延长，荷瘤率显著减低。这些现象说明单核细胞经CCR2途径被募集进入肿瘤组织分化为TAMs进而参与肿瘤进程。随后，为了探讨放疗对TAMs功能及表型的影响，我们首先对辐射剂量进行了摸索，在设置的0.2Gy、2 Gy、10 Gy及20 Gy四组小鼠肿瘤放疗模型中，发现10 Gy辐射后iNOS+TAMs的数量及TNF-α和IFN-γ分泌显著升高，并伴随MDSCs凋亡增加且数量减少，CD8+T细胞升高，Treg细胞显著降低。这些现象是否由TAMs介导呢？我们使用了巨噬细胞清除剂-氯磷酸二钠脂质体，发现TAMs被清除后放疗效果显著降低，MDSCs、CD8+T及Treg变化相对不明显。进一步探讨机制发现，放疗引起免疫微环境重塑进而引起TAMs的再极化，特别是糖代水平。将肿瘤放疗与靶向TAMs的生物治疗联合应用于肿瘤治疗将会有非常重要的前景。因此，探讨放疗对肿瘤相关巨噬细胞功能极化的影响及其相关机制将具有十分重要的意义。