肿瘤相关巨噬细胞参与花生四烯酸12-LOX途径代谢产物诱导的食管癌放射抵抗

One of the major obstacles in improving survival rate for esophageal cancer is its resistance to radiation. Tumor associated macrophages (TAMs) are important inflammatory cells residing in tumor stroma. Our previous studies revealed that arachidonic acid (AA) and its metabolites by lipoxygenase promote TAM infiltration and tumor progression. These findings lead to the theory that TAM may be involved in AA metabolites-induced tumor radioresistance. In this study, we focus on 12-HETE, the main metabolite of AA through 12-LOX pathway. We hypothesize that 12-HETE induces radiation resistance of esophageal cancer directly or indirectly by recruiting TAM, which exhibits tumor-promoting effect or magnifying effect. To systematically explore our hypothesis and related mechanisms on multiple levels such as cell and molecular biology, histopathology and clinical specimen tests, several different techniques will be implemented in our research, including co-culture of esophageal carcinoma cells and TAM, protein chip, near-infrared optical imaging in vivo and validation in clinical samples. The findings of this research will broaden our knowledge on the role of lipids in tumor radiation resistance, enrich the theory for the participation of macrophage in tumor radiation resistance, and provide potential novel targets for radiosensitization.

放射抵抗是制约食管癌患者预后的重要因素。肿瘤相关巨噬细胞(TAM)是肿瘤间质重要的炎症细胞，我们前期分别阐释了花生四烯酸(AA)及其脂氧合酶代谢产物促进TAM浸润和肿瘤进展，由此推测TAM可能参与AA代谢产物诱导肿瘤放射抵抗。选取AA代谢通路中12-LOX途径的主要代谢产物12-HETE，提出“12-HETE直接诱导，或招募TAM通过‘促肿瘤效应’和/或‘放大效应’间接诱导食管癌的放射抵抗”的理论假设。拟通过食管癌细胞-TAM的体外共培养模型、蛋白芯片、近红外光学活体成像及临床样本验证等方法，从细胞分子生物学、组织病理学以及临床标本检测等多个层次系统研究12-HETE对TAM的趋化和参与食管癌放射抵抗的机制。该研究结果将拓宽脂类参与肿瘤放射抵抗的研究视野，丰富巨噬细胞参与放射抵抗的理论，有助于为食管癌治疗提供放射增敏的新靶点。

食管癌是最为常见的消化道恶性肿瘤之一。最新的恶性肿瘤流行病学报告显示，中国食管癌年发病率为21.88/10 万，居各类恶性肿瘤第5 位，年死亡率为15.85/10 万，居第4 位。在我国，95%的食管癌患者为鳞癌，由于早期症状不典型，缺乏早期诊断的特异性肿瘤标志物，多数患者诊断为晚期，不能积极治疗，预后差。因此，5年生存率仅为15%-25%。因此，探索早期诊断的生物标志物和改善预后的治疗策略迫在眉睫。放射治疗是食管鳞癌的主要治疗方式之一，但50%-60%患者由于局部复发或未控而导致放疗失败，放射抵抗是肿瘤局部复发或未控的重要因素，也是目前食管癌综合治疗中亟待解决的问题。. 在食管鳞状细胞癌细胞中，12-LOX过表达能够明显激活细胞生长相关通路，同时促进肿瘤的血管生成。我们发现，在食管鳞癌中，12-LOX的表达水平与血管生成能力及EMT水平以及呈明显的正相关，12-LOX表达高的病人预后较差，预示着12-LOX是食管鳞癌病人预后的独立危险因素。抑制12-LOX表达/相关生长通路的激活能够逆转12-LOX过表达引起的血管生成增加。同时，抑制12-LOX的表达能够使食管鳞癌细胞TGF-β1介导的上皮间质转化过程减弱，从而抑制细胞的侵袭和迁移能力，且抑制效应能被12-HETE或TGF-β1缓解。可见，12-LOX促进食管癌的血管生成能力增加部分通过此生长相关通路；12-LOX/12-HETE促进食管鳞癌细胞侵袭和迁移部分通过TGF-β1介导的上皮间质转化介导。我们的研究结果为食管鳞癌靶向治疗提供了新的潜在研究靶点，也为食管鳞癌的治疗提供了新的预后预测指标。. 同时我们发现，放疗后食管鳞癌细胞12-LOX的表达升高且对肿瘤相关巨噬细胞（TAM）趋化和极化存在影响，招募的TAM对食管肿瘤产生促进作用。我们的实验证明，放疗导致食管癌细胞12-LOX表达升高，并通过AKT/NFκB通路上调CCL5的表达。CCL5对TAM具有趋化作用且能再极化TAM使其偏向M2亚型。在TAM与食管癌细胞共培养中我们发现TAM对食管癌细胞迁移能力有促进作用。在已知的研究，我们第一次阐明12-LOX和TAM及12-LOX和CCL5的关系。同时TAM和12-LOX在促肿瘤中的作用，或能作为治疗的靶点。