糖酵解性结膜黑色素瘤细胞分泌的乳酸在斑马鱼异种移植中驱动血管生成
学术背景
结膜黑色素瘤（Conjunctival Melanoma, COM）是一种罕见但具有潜在致命性的眼部癌症，尤其是在发生转移后，治疗选择非常有限。尽管目前对原发性结膜黑色素瘤的治疗手段相对有效，但一旦发生转移，患者的生存率显著下降，大多数患者的生存期不到10年。因此，深入了解结膜黑色素瘤如何从原发部位扩散形成转移，对于开发新的治疗策略至关重要。
先前的研究表明，原发性结膜黑色素瘤表达血管内皮生长因子（Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF），并且可能招募促肿瘤的M2型巨噬细胞。然而，由于缺乏合适的模型，血管生成（Angiogenesis）在结膜黑色素瘤转移扩散中的具体作用仍不明确。血管生成是肿瘤生长、扩散和转移的关键过程，通常被认为是肿瘤转移的前兆。大多数实体肿瘤需要血管系统来提供足够的氧气、营养物质，并处理废物，因此血管生成过程对于维持肿瘤细胞的增殖至关重要。
此外，肿瘤微环境中的免疫细胞，尤其是巨噬细胞，被认为是调节血管生成的重要来源。巨噬细胞在肿瘤中被称为肿瘤相关巨噬细胞（Tumor-Associated Macrophages, TAMs），通常分为M1和M2两种亚型。M1型巨噬细胞具有抗肿瘤或促炎性作用，而M2型巨噬细胞则被认为具有促肿瘤或抗炎性作用。M2型巨噬细胞通过分泌VEGF、TGF-β等促血管生成因子参与肿瘤血管生成。
尽管M2型巨噬细胞在葡萄膜和皮肤黑色素瘤中与肿瘤血管生成增加有关，但它们在结膜黑色素瘤中的作用仍存在争议。一些研究表明，巨噬细胞的存在与结膜黑色素瘤的预后无关，而另一些研究则报告了缺乏炎症细胞与不良预后之间的关联。
论文来源
这篇论文由来自荷兰莱顿大学（Leiden University）的Jie Yin、Gabriel Forn-Cuní、Akshaya Mahalakshmi Surendran、Bruno Lopes-Bastos、Niki Pouliopoulou、Martine J. Jager、Sylvia E. Le Dévédec、Quanchi Chen和B. Ewa Snaar-Jagalska共同撰写。论文于2024年6月6日在线发表在《Angiogenesis》期刊上，DOI为10.1007/s10456-024-09930-y。
研究流程与结果
研究流程
细胞培养与处理
研究使用了两种结膜黑色素瘤细胞系（CRMM1和CRMM2）以及两种乳腺癌细胞系（4T1和67NR）。这些细胞在特定的培养基中培养，并通过慢病毒转导标记为远红色荧光，以便在斑马鱼模型中追踪。斑马鱼模型与移植
研究使用了转基因斑马鱼胚胎，这些胚胎的血管和巨噬细胞被荧光标记。结膜黑色素瘤细胞被注射到斑马鱼的卵黄周隙（Perivitelline Space, PVS）中，随后通过共聚焦显微镜观察血管生成和巨噬细胞招募的动态过程。巨噬细胞消融与糖酵解抑制
为了研究巨噬细胞在血管生成中的作用，研究使用了NSFB硝基还原酶（NTR）/甲硝唑（MTZ）系统来消融斑马鱼胚胎中的巨噬细胞。此外，研究还通过2-脱氧-D-葡萄糖（2DG）和GSK2837808A抑制糖酵解，观察其对血管生成的影响。乳酸测定与巨噬细胞极化
研究通过乳酸测定试剂盒测量了细胞培养上清液中的乳酸水平，并通过qPCR分析了巨噬细胞的极化标志物和促血管生成因子的表达。
主要结果
结膜黑色素瘤细胞诱导血管生成和巨噬细胞招募
研究发现，结膜黑色素瘤细胞在斑马鱼模型中诱导了强烈的血管生成反应，并招募了大量巨噬细胞。通过时间推移成像，研究观察到巨噬细胞在注射后2小时内迅速聚集到移植细胞的位置，并在24小时内与癌细胞共定位。血管生成反应依赖于巨噬细胞
通过化学消融巨噬细胞，研究发现结膜黑色素瘤细胞诱导的血管生成反应显著减弱。这表明巨噬细胞在结膜黑色素瘤细胞诱导的血管生成中起着关键作用。乳酸驱动的巨噬细胞极化和血管生成
研究发现，结膜黑色素瘤细胞通过糖酵解产生乳酸，乳酸能够招募并极化巨噬细胞，使其向M2型极化。这些M2型巨噬细胞在肿瘤微环境中分泌VEGF、TGF-β和IL-10等促血管生成因子，从而诱导血管生成。糖酵解抑制减弱血管生成
通过抑制糖酵解，研究发现结膜黑色素瘤细胞分泌的乳酸水平显著降低，巨噬细胞的招募和极化也受到抑制，最终导致血管生成反应的减弱。
结论与意义
这项研究揭示了结膜黑色素瘤细胞通过糖酵解产生乳酸，招募并极化巨噬细胞，进而驱动血管生成的机制。这一发现为理解结膜黑色素瘤的转移扩散提供了新的视角，并为开发针对糖酵解和巨噬细胞极化的治疗策略提供了理论基础。
研究亮点
- 新颖的斑马鱼模型：研究使用了转基因斑马鱼模型，通过荧光标记的血管和巨噬细胞，实时观察了肿瘤细胞、巨噬细胞和血管生成之间的动态相互作用。
- 乳酸驱动的巨噬细胞极化：研究首次在斑马鱼模型中证实了乳酸作为巨噬细胞招募和极化的关键信号分子，揭示了其在肿瘤血管生成中的重要作用。
- 糖酵解抑制的潜在治疗价值：研究表明，抑制糖酵解可以显著减弱结膜黑色素瘤细胞诱导的血管生成，这为开发新的治疗策略提供了实验依据。
其他有价值的信息
研究还发现，结膜黑色素瘤细胞在斑马鱼移植模型中保持了高糖酵解特性，并且乳酸分泌水平与高度转移性的乳腺癌细胞系4T1相当。这一发现进一步支持了乳酸在肿瘤微环境中的重要作用。
总结
这项研究通过斑马鱼模型深入探讨了结膜黑色素瘤细胞如何通过糖酵解产生乳酸，招募并极化巨噬细胞，进而驱动血管生成的机制。这一发现不仅增进了对结膜黑色素瘤转移扩散机制的理解，还为开发新的治疗策略提供了重要的实验依据。