位于癌细胞和巨噬细胞间的交互机制推动胰腺癌恶病质

背景介绍

胰腺癌目前是美国第三大癌症相关死亡原因，并有望在未来十年内成为第二大癌症死亡原因。不幸的是，超过80%的胰腺癌患者在被诊断出时已处于晚期，治疗选择非常有限，其中大多数患者会出现癌症恶病质（Cachexia）。癌症恶病质是一种严重的综合征，表现为不可控制的体重减轻、食欲不振和肌肉萎缩。在美国，目前尚无批准的针对癌症恶病质的治疗方法。因此，寻找潜在的治疗靶点和开发有效的治疗方案成为了迫切需要解决的问题。

研究团队与来源

本文发表于2024年5月13日的《Cancer Cell》上，由Mingyang Liu、Yu Ren、Zhijun Zhou等研究人员撰写。作者分别来自于多个研究机构，如University of Oklahoma Health Sciences Center，Yale School of Medicine，Johns Hopkins University School of Medicine等。这些研究人员通过联合研究，深入探讨了胰腺癌细胞与免疫微环境之间的交互机制。

研究流程与实验设计

总体概述

在这项研究中，作者探索了巨噬细胞在胰腺癌诱导的肌肉萎缩中的关键作用，以及巨噬细胞和癌细胞之间的相互作用，具体分析了巨噬细胞通过CCL5/TRAF6/NF-κB信号通路促进癌细胞TWEAK（TNF-like weak inducer of apoptosis）分泌，从而导致肌肉萎缩的机制。

具体流程

1. 关联分析 研究者首先通过分析TCGA数据库多个癌症类型中的免疫细胞比例和癌症恶病质的关联，发现巨噬细胞与癌症恶病质的高发病率和体重减轻显著相关。

2. 巨噬细胞耗竭实验 研究者采用两种小鼠模型（CCR2 knockout 和 Clodronate处理）进行巨噬细胞耗竭实验。研究结果表明，巨噬细胞耗竭显著减弱了肿瘤诱导的肌肉萎缩。

3. 巨噬细胞对肌肉萎缩的促进作用 研究表明，巨噬细胞在与胰腺癌细胞共同培养时显著增加了癌细胞TWEAK分泌，且TWEAK通过激活MuRF1启动的肌肉重塑，促进了肌肉萎缩。

4. 巨噬细胞来源的CCL5上调TWEAK的机制 实验表明，在胰腺癌细胞的非接触共培养条件下，巨噬细胞中CCL5水平显著上调。巨噬细胞分泌的CCL5通过激活NF-κB（p65）信号通路，促进了TWEAK的转录和分泌。

5. 胰腺癌细胞招募巨噬细胞的机制 进一步研究发现，胰腺癌细胞通过CCL2/CCR2轴招募并重新编程巨噬细胞，这一机制在不同恶病质潜力的胰腺癌细胞系中进行了验证。

6. 非自主性TWEAK激活的机制 研究者通过过表达和敲除TWEAK的实验，验证了TWEAK在癌症诱导的肌肉萎缩中的关键作用。此外，TRAF6的k63型泛素化在TWEAK非自主性激活中也起到了重要作用。

数据分析

所有实验数据通过皮尔逊相关性检验、t检验和log-rank检验进行统计分析。蛋白质表达水平通过Western blot和免疫组化染色等方法进行检测。

主要结果

1. 巨噬细胞耗竭抑制肌肉萎缩 通过CCR2基因敲除和Clodronate处理两种方法耗竭巨噬细胞，结果显示小鼠模型中的体重减轻显著减少，肌肉萎缩标志物MuRF1和Atrogin-1的表达水平降低。

2. 巨噬细胞促进癌细胞TWEAK分泌 巨噬细胞通过CCL5/NF-κB信号通路促进胰腺癌细胞TWEAK分泌，TWEAK激活MuRF1导致肌肉萎缩。

3. CCL2驱动巨噬细胞招募 胰腺癌细胞通过CCL2/CCR2轴招募和重新编程巨噬细胞，形成正反馈环路，进一步促进TWEAK分泌和肌肉萎缩。

4. TRAF6在TWEAK非自主性激活中的作用 巨噬细胞通过CCL5信号通路激活TRAF6的k63型泛素化，从而激活NF-κB信号通路，驱动TWEAK分泌。

研究结论与价值

这项研究揭示了胰腺癌细胞通过与巨噬细胞的相互作用，非自主性激活TWEAK分泌，从而导致肌肉萎缩的机制。研究结果表明，巨噬细胞耗竭和TWEAK抑制是胰腺癌恶病质的潜在治疗靶点。该研究不仅加深了我们对癌症恶病质分子机制的理解，还为未来的治疗方案提供了新的方向。

研究亮点

1. 新型信号通路： 研究首次揭示CCL5通过TRAF6/NF-κB通路上调TWEAK分泌，提供了癌症恶病质的新型分子机制。

2. 潜在治疗靶点： 巨噬细胞耗竭和TWEAK抑制作为胰腺癌恶病质的潜在治疗靶点，具有重要的应用价值。

3. 多层次的数据验证： 研究不仅在细胞水平和小鼠模型中进行了验证，还通过人类胰腺癌患者的临床样本进行了验证，使结果更加可靠和广泛适用。