tumörrelaterade makrofager (TAMs) är vävnadsinvånare celler som skiljer sig från cirkulerande monocyter i perifert blod. De kan utgöra det stora leukocytiska infiltratet som finns inom stroma av många tumörtyper., Även om makrofager i normala vävnader är inblandade i fagocytos av mikrober och antigen-presentation för att T-celler, TAMs har två motsatta fenotyper,de kan eitherendorse proimmune och tumoricidal processer orpromote tumörtillväxt och metastasering genom att undertrycka immunitet och främja angiogenes.Fenotypen av TAMs regleras av specifika tumörhärledda kemokiner och cytokiner som polariserar makrofager till en proimmune ” M1 ”eller immunsuppressiv/proangiogen” M2 ” fenotyp., Den dichotomousTAMphenotypes kan förklara varför TAMs kan framkalla en dålig prognos vid vissa tumörer inklusive hjärntumörer och bröstcancer och en bättre prognos i andra, såsom mage andcolon cancer och vissa prostata och icke-småcellig lungcancers(Allavena et al., 2008; Bingle m.fl., 2002).Makrofagpolarisering regleras också delvis av intratumoral hypoxi, där infiltrerande myeloida celler ackumuleras och stimuleras för att utsöndra olika immunsuppressiva och proangiogena faktorer (De Palma och Lewis, 2013; Qian och Pollard, 2010).
i detta nummer av Cancercellcasazza et al., Beskriv en neuropilin-1 (Nrp1) – beroende styrmekanism genom vilken makrofager går in i hypoxiska areasto framkalla proangiogena och immunsuppressiva funktioner(Figur 1) (Casazza et al. 2013).Utnyttja eleganta genetiska verktyg för att störa Nrp1 funktion i TAMs i olika musen tumör modeller de visade att Semaphorin3A (Sema3A) förmedlar Nrp-1-beroende signalering av en PlexinA1/PlexinA4/VEGFR1 holoreceptorcomplexthat leder toVEGFR1 aktivering i TAMsand deras efterföljande migration till syrefattiga områden., Särskilt, även om Sema3A-och VEGF-nivåerna båda ökar under hypoxiska förhållanden, var Sema3A, men inte VEGF, tillräcklig för att locka till sig TAMs.De testade detta genom att generera TAMs med en Sema3A-bindande mutant av Nrp1 att fortfarande kunna binda till VEGF. Dessa makrofager misslyckades med att komma in i hypoxiska regioner av tumören på samma sätt som Nrp1-KO TAMs.As så snart TAMs placerades i den hypoxiska miljön förtrycktes Nrp1-uttrycket;detta avslutade Migrationsreaktionen av TAMs till Sema3A.intressant nog underlättades hypoxiberoende Nrp1-förtryck av HIF2a-mediatedaktivering av denf-kB-vägen., Förlust av Nrp1 bytte Sema3A att medla en PlexinA1/PlexinA4-medierad TAM gripande reta VEGFR1-inducerad attraktion och handlar om att locka TAMs i syrefattiga regioner (Figur 1).Som TAMs övergången från ett anti – att en pro-tumoralphenotype på föreningen med syrefattiga miljöer, författarna frågade då hur förlust av Nrp1 i TAMs och deras efterföljande olika positionering inom tumörer skulle påverka tumörens utbredning och förlopp.,
Intratumoral syrebrist ökar uttrycket av VEGF och Sema3A. Sema3A binder till Nrp1/PlexinA1 (pA1)/PlexinA4 (pA4)holoreceptor komplex på TAM yta, vilket resulterar i VEGFR1/Nrp1 beroende av invandring till Sema3A-att uttrycka syrefattiga området. Hypoxi-associerade TAMs erfarenhet stabilisering av HIF2a, som inducerar uttryck av Ikbkb och Ikbkg, vilket slutligen leder till fosforylering av IkB och kärnkraft translokation av NF-kB. NF-kB sedan repressesexpression av Nrp1., I frånvaro av Nrp1 motverkar Sema3A migrationssignaler genom plexina1 / PlexinA4-signalering, vilket behåller och infångar TAMs inom hypoxiska områden. Här är TAMs ”utbildade” för att stödja angiogenes och undertrycka Anti-tumörimmunitet, vilket underlättar Tumörprogression. Sema3A/PlexinA1/PlexinA4 lagring signaler fångar Nrp1-KO TAMs i normoxic områden genom att blockera VEGF-medierad migration till syrefattiga områden. Nrp1-KO TAMs uppnår därför inte en tumör som främjar fenotyp och undertrycker tumörtillväxt genom att stimulera antitumörimmunitet.
Casazza et al., utforskade funktion av Nrp1 på TAMs genom att skapa villkorlig TAM-specificNrp1-knockout (KO) mus. Orthotopic lung-och pankreastumörer,och tumörer från en transgen bröstcancer musmodell, i Nrp1-KO möss växte till endast en bråkdel av storleken av tumörer i wildtype (WT) möss. Nrp-1-brist i TAMs gav tumörer med nästan dubbelt så många TAMs, sannolikt på grund av ökad tumörhypoxi.Överraskande, men TAMs ackumuleras enbart inom normoxikregioner., Dessutom, trots ökningen av TAMs, uppvisade slutstagstumörer minskad kärltäthet och perfusion, vilket tyder på att Nrp1-KO-TAMs försämrades i sina angiogena funktioner jämfört med deras WT-motsvarigheter. Faktum är att isolerade WT-TAMs inducerade mer robust endotelcellmigrering och kapillärbildning jämfört med Nrp1-KO-TAMs. Dessutom utsöndrade Nrp1-KO-TAMs mer kväveoxid, ökade tcellproliferation och var mer cytotoxiska. Intressant, Casazza et al., fann att den förvärvade ” M1 ” tam-fenotypen inte godkändes av bristen på Nrp1 i sig eftersom WT och Nrp1-Komakrofager erhållna från benmärg kunde växla mellan proimmune och immunsuppressiva fenotyper vid lämplig stimulering in vitro. Ytterligare Nrp – 1-brist i TAMs påverkade varken antalet cirkulerande eller inhemska monocyttal eller förändrad proliferation och apoptosisof makrofager utesluter aNrp1-beroende reglering av monocyt / TAM-rekrytering eller differentiering., Snarare visade dessa eleganta studier att blockering av Nrp1 i TAMs var tillräcklig för att hålla cellerna i ett tumörundertryckande tillstånd genom att enbart fånga cellerna i vaskulariserade normoxiktumorområden.
dessa studier stöder begreppet makrofag ”omprogrammering” som ett tillräckligt och genomförbart tillvägagångssätt för att upphäva angiogenes och återställa t-cellmedierad antitumörimmunitet(Coussens et al., 2013). Ytterligare, Casazza et al. ge en ny terapeutisk möjlighet att vända TAMsagainst cancer genom att modulera deras intratumoral plats via hämning av Nrp1.,Ett sådant tillvägagångssätt är fördelaktigt över de som riktar sig till total tam-infiltration, eftersom det utnyttjar tumörens undertryckande förmåga hos TAMs.
dessa studier har också viktiga kliniska tillämpningar. Även om historiskt framgångsrik tumörutrotning hade kopplats till tumörnekros, har olika studier visat att hypoxigenererande läkemedel orsakar amore aggressiv sjukdom delvis genom att ackumulera mer immunsuppressiva medfödda immunceller som underlättar angiogenes, tumörinvasion och metastasering., Nya data stöder uppfattningen att normalisering av tumörvaskulaturen ger fördelaktiga effekter som möjliggör bättre läkemedelsleverans och förbättrad tillströmning av T-celler.En nyligen genomförd studie av Klug et al. visade att lågdosbestrålning och t-cellöverföring normaliserade tumörvaskulaturen och förbättrade rekryteringen CD8+ T-celler och TAMs som uttryckte höga nivåer av M1-markören iNOS(Klug et al., 2013). På samma sätt, Casazza et al. fann att normoxi förbättrad utsöndring av kväveoxid genom TAMs och inducerad CD8+ T cell expansion., Således syresättning av tumören bör också bidra till att omdirigeramakrofagedifferentiering för att underlätta antitumörimmunitet. Dessutom skulle inriktningen på Nrp1 begränsa TAMs till oxygenerade områden även under hypoxi-inducerande terapier, inklusive standard kemo-och strålbehandling.
författarna bekräftar att exponering av TAMs för hypoxi är en förutsättning för deras förvärv av en tumör som främjar fenotyp; huruvida hypoxi direkt reglerar M2 omprogrammering är dock oklart. En nyligen genomförd studie av Laoui et al., föreslår hypoxi spelar en stödjande snarare än en direkt roll vid körning M2 funktioner av TAMs (Laoui et al., 2013). Med proly-4 hydroxylas 2-haplodeficient möss fann denna grupp att minskad tumörhypoxi resulterade i nedreglerad tam uttryck av gener involverade i glykolys, angiogenes och metastaser, och inte i typiska M2 markörer inklusive mannos receptor och arginas. Detta föreslår att rikta Nrp1 / Sema3A-axeln kan synergisera med omprogrammeringsmetoder för att ge bättre TAM-medierade antitumörresponser.,
till stöd för dessa hypoteser har blockad av Nrp1 i prekliniska tumörmodeller varit uppmuntrande, undertryckande både angiogenes och tumörtillväxt, och kliniska prövningar pågår för närvarande(Pan et al., 2007).Som Nrp1 uttrycks i en mängd olika celltyper förutom TAMs, inklusive endothelial cellsand tumorcells, det kommer att vara avgörande för att analysera whetherthe mekanism som föreslås i denna studyis fortfarande påtaglig när Nrp1 aktivitet är i stort sett upphävs i murina tumör modeller och humana tumörer., Huruvida TAMlocation och aktivitet regleras på samma sätt i andra hypoxigenererande patologierbedrar också ytterligare undersökning.Till exempel, i en musmodell av cerebral stroke, upptäcktes mikroglia och makrofager att genomgå M2 polarisering omedelbart efter ischemisk förolämpning, men så småningom genomgick M1-polarisering inducerad av ischemiska neuroner (Huang och Feng, 2013)., De M2 polariserade cellerna befanns ha en skyddande effekt på neuroner medan M1 polariserade celler främjade neuronala förstörelse. därför förhindra microglia och makrofager från att associera med ischemiska områden kan behålla sina neuronala skyddande fenotyper. Om validerad kan manipulering av Nrp1 / Sema3A-axeln bli ett värdefullt medel för sjukdomsom ischemi och stroke för att omdirigera makrofagfunktionen och förbättra patientresultatet.