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.2014年9月25日；513(7519):559-63.
doi:10.1038/nature13490。 Epub 2014年7月13日。

肿瘤衍生乳酸对肿瘤相关巨噬细胞的功能极化

奥斯卡·R·科尔吉奥 1, Ngoc-Quynh Chu公司 2, 艾莉森·L·萨博 2, Thach Chu公司 2, 安妮·玛丽·莱伯根 2, 维克拉姆·贾拉姆 2, 尼卡·赛勒斯 2, 卡罗琳·布洛考斯基 2, 斯蒂芬妮·艾森巴思 三, 吉莉安·菲利普斯 4, 加里·克莱恩 5, 安德鲁·菲利普斯 4, 鲁斯兰·梅德日托夫 6
附属公司

肿瘤衍生乳酸对肿瘤相关巨噬细胞的功能极化

奥斯卡·R·科尔吉奥等。 自然. .

摘要

巨噬细胞在维持组织稳态方面发挥着重要作用。为了实现这一功能，巨噬细胞必须能够监测其“客户细胞”的功能状态：即巨噬细胞所在的各种组织中的薄壁细胞。肿瘤具有许多发育异常器官的特征，包括组织结构和细胞组成。与正常组织和器官中的巨噬细胞类似，肿瘤中的巨噬细胞（肿瘤相关巨噬细胞）执行一些关键的稳态功能，使肿瘤得以维持和生长。然而，肿瘤和巨噬细胞之间的通讯信号尚不明确。在这里，我们表明，肿瘤细胞产生的乳酸作为需氧或厌氧糖酵解的副产品，通过诱导血管内皮生长因子的表达和肿瘤相关巨噬细胞的M2样极化，在信号传递中具有关键作用。此外，我们证明乳酸的这种作用是由低氧诱导因子1α（HIF1α）介导的。最后，我们表明巨噬细胞乳酸诱导的精氨酸酶1表达在肿瘤生长中具有重要作用。总之，这些发现确定了巨噬细胞与其客户细胞（包括肿瘤细胞）之间的通信机制。这种通讯最有可能是为了促进正常组织的体内平衡，但也可能与肿瘤有关，以促进肿瘤的生长。

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利益冲突声明

作者信息作者声明没有竞争性的经济利益。欢迎读者对该论文的在线版本发表评论。

数字

扩展数据图1
扩展数据图1。TAM的组织密度和组织学特征
一第19天切除的LLC和B16肿瘤，F4/80染色显示，肿瘤周边和中心的巨噬细胞分布模式相似。b条第19天皮下注射B16和LLC细胞并采集。色斑适用于F4/80（B16）和CD11b（LLC）。c（c）,d日肿瘤内TAM的密度是保守的，并取决于肿瘤类型。有限责任公司(n个=10），B16(n个=10）和CT26(n个=5）皮下注射19天后采集肿瘤。c（c），F4/80的巨噬细胞百分比+CD11b型+通过FACS分析确定。(#,P（P）= 0.0128; *P（P）<0.0001，使用双尾、未配对t吨-测试）。直方图表示平均值±标准偏差，而F类测试显示B16和CT26之间的方差无显著差异，存在显著差异(P（P）=0.0128）。使用Mann-Whitney检验进行的非参数分析显示，LLC和B16肿瘤之间的巨噬细胞百分比存在显著差异(P（P）=0.0007）和CT26和B16肿瘤之间(P（P）= 0.0007).d日，皮下注射后第19天收获的B16和LLC肿瘤的FACS图，并对F4/80和CD11b进行染色。e（电子）、分选的腹腔巨噬细胞（PMΦ）和TAM的细胞学。细胞学是具有代表性的，往往是不同的实验。
扩展数据图2
扩展数据图2。肿瘤条件培养基稳定HIF1α并诱导维格夫和精氨酸1
一正常氧（N；20.0%O）条件下生长的细胞上HIF1α和肌动蛋白的Western blotting2)或缺氧（H；0.1%O2)或用对照DMEM（C）或LLC-肿瘤调节介质（LLC）刺激。b条,c（c）、转染HIF1α氧依赖域的293T细胞的荧光素酶报告子分析-荧光素素酶报告（用于蛋白质稳定）和维格夫启动子-荧光素酶报告子（用于基因表达）。d日,e（电子），通过qPCR进行表达分析Hif1a I.1型,Hif1a I.2型,第1a页和第1b页LLC肿瘤条件培养基刺激的骨髓源性巨噬细胞中的mRNA，f–h，肿瘤调节介质中的活性因子小于3 kDa，且具有热稳定性。骨髓源性巨噬细胞ARG1蛋白的免疫印迹(（f）). 基因qPCR表达分析维格夫骨髓源性巨噬细胞的mRNA(克). 基因qPCR表达分析维格夫和精氨酸1煮沸（100°C）或非煮沸LLC肿瘤条件培养基刺激的骨髓源性巨噬细胞中的mRNA(小时).我,j个，腺苷和低pH值不会诱导维格夫基因。基因qPCR表达分析维格夫骨髓源性巨噬细胞mRNA的刺激如下：对照培养基（DMEM），50ng ml−1脂多糖（LPS）加腺苷激动剂NECA（10μM 5′-N个-乙基羧酰胺腺苷）、LLC肿瘤调节培养基和煮沸LLC肿瘤调控培养基，均为±1μM ZM241385（腺苷A2安培受体抑制剂）(我); 使用无菌HCl滴定巨噬细胞生长培养基至一定pH值(j个). LLC-肿瘤调节培养基的pH值为6.8。如有说明，相对表达直方图表示三个生物复制，显示为平均值±标准偏差。
扩展数据图3
扩展数据图3。剪接异构体PKM2是在产生高浓度乳酸的肿瘤细胞系中表达的主要异构体在体外和体内
a、 b、，基因qPCR表达分析第1页和平方公里野生型小鼠和四种肿瘤细胞系组织中的mRNA，归一化为Actb公司和13a卢比作为家政基因。c（c），通过qPCR进行表达分析第1页和平方公里野生型小鼠和六种肿瘤细胞系组织中的mRNA。qPCR结果归一化为看家基因卢比13a.d日,e（电子）、体内LLC和B16肿瘤中的瘤内乳酸水平与已确定的激活巨噬细胞的浓度相对应在体外.对照（DMEM）或LLC-肿瘤调节培养基中的乳酸浓度（mM）。大多数乳酸存在于<3-kDa的部分中(d日). 平均值体内采用亲水作用色谱法和质谱法测定LLC和B16肿瘤中的乳酸浓度(e（电子）). 所有相对表达直方图表示三个生物重复，显示为平均值±s.e.m.BAT，棕色脂肪组织；WAT，白色脂肪组织。
扩展数据图4
扩展数据图4。乳酸诱导维格夫6小时和精氨酸124小时时骨髓源性巨噬细胞
a、，基因qPCR表达分析维格夫LLC肿瘤条件培养基在0、1、6和24小时刺激骨髓源性巨噬细胞中的mRNA。b条，通过qPCR进行表达分析精氨酸1在常氧条件下培养的骨髓源性巨噬细胞中的mRNA2)，缺氧条件（0.1%O2)并在6小时和24小时内加入25 mM乳酸。c（c），时间进程维格夫和精氨酸1乳酸（25mM）、缺氧（0.1%O）诱导2)骨髓源性巨噬细胞中的乳酸和缺氧。基因qPCR表达分析维格夫和精氨酸1野生型（WT）mRNA或Hif1a型0小时、6小时、24小时和48小时的敲除（KO）骨-骨髓源性巨噬细胞。如有指示，相对表达直方图表示三个生物复制，显示为平均值±标准差。
扩展数据图5
扩展数据图5。乳酸和缺氧均不诱导腹腔巨噬细胞泡沫细胞形态
野生型（WT）或Hif1a型将敲除（KO）的腹腔巨噬细胞置于对照培养基（DMEM）中，或用乳酸（25mM）或低氧（0.1%）刺激24小时。
扩展数据图6
扩展数据图6。抑制单羧酸转运体可消除乳酸的活性
一，通过qPCR对用普通或分馏（<3kDa和>3kDa）对照或LLC-肿瘤调节介质±5 mM CHC（α-氰基-4-羟基肉桂酸）刺激的骨髓源性巨噬细胞的表达进行分析，LLC-癌调节介质是一种单羧酸通道转运抑制剂。b条，乳酸对骨髓源性巨噬细胞的作用需要酸性pH值。通过qPCR对用乳酸、乳酸钙、盐酸加氯化钙或盐酸加乳酸钙刺激6 h的骨髓源性巨噬细胞的表达进行分析。c（c）、乳酸对LLC、B16和CT26肿瘤细胞的影响。刺激6h后LLC、B16和CT26肿瘤细胞的qPCR表达分析(维格夫，左）和24小时(精氨酸1，右侧）。如有说明，相对表达直方图表示三个生物复制，显示为平均值±标准偏差。
扩展数据图7
扩展数据图7。与腹腔巨噬细胞相比，LLC肿瘤的TAM表达独特的TAM相关和M2相关标记物
用qPCR分析FACS分类的腹腔巨噬细胞和LLC-TAM的表达。使用以下任一方法的结果卢比13a或Actb公司作为家政基因。
扩展数据图8
扩展数据图8。TAM标记的一个子集可由乳酸诱导并需要HIF1α
MHCⅡ的qPCR表达分析，Mrc1公司和抄送11c来自以下细胞类型的mRNA：用25 mM乳酸刺激骨髓源巨噬细胞(一); 从带有野生型（WT；C57BL/6J）或其中的巨噬细胞的小鼠中切除的LLC肿瘤TAMHif1a型已被删除(b条). 如有说明，相对表达直方图表示三个生物复制，显示为平均值±标准偏差。
扩展数据图9
扩展数据图9。乳酸被TAM氧化并激活，其特征是诱导Arg1，这对肿瘤生长很重要
a、，当这些巨噬细胞与LLC细胞共同注射时，乳酸刺激骨髓源性巨噬细胞会导致更大的肿瘤。LLC肿瘤的生长速率，其中LLC细胞与骨髓来源的巨噬细胞以1:1共同注射，所述巨噬细胞用任一对照DMEM刺激24小时(n个=15）或25 mM乳酸(n个=12）。使用公式（宽度）计算肿瘤体积2×长度×0.52（参考23）*P（P）=第14天0.0305#P（P）第16天<0.0001，使用双尾、非配对t吨-测试。鉴于F类在第14天的测试中，各组之间的方差没有显著差异，存在显著差异(P（P）=0.0477）组间在第16天的方差。使用Mann-Whitney检验进行的非参数分析显示，两组在第14天和第14天都存在显著差异(P（P）=0.0240）和16(P（P）= 0.0467). 数据表示为平均体积±s.e.m。b条，TAM氧化更多14C-乳酸到CO2骨髓来源的巨噬细胞和培养的LLC细胞。TAM、所有其他肿瘤细胞（AO）、骨髓源性巨噬细胞和LLC细胞（1×106)在含有100μCi的DMEM中培养2小时14C-乳酸。c（c）,d日，删除精氨酸1巨噬细胞减慢LLC和B16肿瘤的生长。c（c），这些图像是野生型（WT）LLC肿瘤的代表性图像精氨酸1KO小鼠。d日、B16肿瘤在WT小鼠体内的生长速度(n个=9）与精氨酸1KO公司(n个=9）巨噬细胞。使用公式（宽度）计算肿瘤体积2×长度×0.52（参考文献23）。数据以平均值±标准误差表示。P（P）在第9天和第10天，使用双尾、非配对t吨-测试。这个F类检验结果显示，两组之间的方差并没有显著差异。
扩展数据图10
扩展数据图10。TAMs比LLC肿瘤的所有其他肿瘤细胞表达更高水平的尿素循环酶
基因qPCR表达分析成本效益1,Otc公司,资产1,Asl公司,精氨酸1,Glul公司和Gpt公司来自第19天LLC肿瘤的FACS分类TAM和所有其他（AO）肿瘤细胞中的mRNA。
图1
图1。TAM表示高水平的维格夫和精氨酸1信使核糖核酸
a、 b、，用定量PCR（qPCR）分析维格夫和精氨酸1第19天LLC肿瘤中FACS分类的腹腔巨噬细胞（PM）、TAM和肿瘤内所有其他细胞（AO）中的mRNA。表达式相对于左侧直方图栏显示。
图2
图2。肿瘤调节介质中的一种可溶性因子诱导维格夫和精氨酸1通过HIF1α
a、 b、，基因qPCR表达分析维格夫(一)和精氨酸1(b条)正常氧（20%O）条件下生长的骨髓源性巨噬细胞中的mRNA2)或缺氧（0.1%O2)（左侧面板）或用对照介质（DMEM）或LLC-肿瘤调节介质（右侧面板）刺激。c–f，通过qPCR进行表达分析维格夫(c、 d日)和精氨酸1(e、 （f）)野生型（WT）和Hif1a型−/−LLC肿瘤条件培养基刺激骨髓来源的巨噬细胞(d、 （f）)或缺氧（0.1%O2) (c、 电子). 直方图条表示三个生物复制的表达水平（相对于左侧直方图条），显示为平均值±s.e.m*P（P）<0.01，使用双尾，未配对t吨-测试。所有实验至少进行了两次。
图3
图3。乳酸足以诱导维格夫和精氨酸1通过HIF1α
a、 b、，对照组（DMEM）或LLC-肿瘤条件培养基使用未分离（整体）或<3-kDa或>3-kDa-组分刺激细胞，如下所示。对转染HIF1α氧依赖域（ODD）荧光素酶的293T细胞进行荧光素素酶报告分析，以测定ODD的蛋白质稳定性；去铁胺（DFO）被用作缺氧模拟物(一). 基因qPCR表达分析精氨酸1骨髓源性巨噬细胞的mRNA(b条).c（c），在汇流处培养4天后收集五种肿瘤细胞系的肿瘤调节培养基中的乳酸浓度。d日，通过qPCR进行表达分析维格夫肿瘤条件培养基刺激骨髓源性巨噬细胞的mRNA表达c、e、f、，基因qPCR表达分析维格夫(e（电子）)和精氨酸1(（f）)以乳酸（LA）浓度梯度培养的骨髓源性巨噬细胞中的mRNA。g、 小时，基因qPCR表达分析维格夫和精氨酸1野生型（WT）和Hif1a型−/−骨髓来源的巨噬细胞。b–h，直方图条表示三个生物复制品的表达水平（相对于DMEM中的表达），显示为平均值±标准差*P（P）< 0.0001; **P（P）<0.001，使用双尾、非配对t吨-测试。所有实验都至少进行了两次。NS，不显著；RLA，相对荧光素酶活性。
图4
图4。乳酸使巨噬细胞极化为M2-样状态，这对肿瘤生长至关重要
a–e，通过qPCR分析精氨酸1,菲兹1,氯化镁1和二氧化镁以下细胞类型中的mRNA：TAM和从野生型（WT，C57BL/6J）小鼠切除的LLC肿瘤中的所有其他肿瘤细胞（AO）(一)25 mM乳酸（LA）刺激骨髓源性巨噬细胞(b条)从患有WT或Hif1a型−/−巨噬细胞(c（c）)、WT或Hif1a型−/−用对照培养基（DMEM）或IL-4（10 ng ml）刺激骨髓源性巨噬细胞−1) (d日)以及从WT（BALB/c）或Il4ra公司−/−巨噬细胞(e（电子）).（f），LLC细胞肿瘤中的瘤内乳酸浓度（mM），该细胞已被稳定转染了打乱的短发夹RNA（shRNA）构建物（SCR）或shRNA靶向物平方公里（中央面板）。基因qPCR表达分析精氨酸1从SCR转染和平方公里-击倒肿瘤。来自含有SCR结构的细胞的LLC肿瘤重量（平均值±s.e.m.，2.402±0.310 g；n个=5）或平方公里shRNA结构（平均值±标准偏差，0.8820±0.341 g；n个= 4);P（P）=0.0132，使用双尾、未配对t吨-测试（右侧面板）。这个F类测试表明，比较组之间的方差没有显著差异。克，第19天从带有WT巨噬细胞的小鼠中切除的LLC肿瘤的重量（平均值±s.e.m.，1.74±0.161 g；n个=11）或ARG1缺陷巨噬细胞（平均值±标准偏差，0.965±0.163 g；n个= 13);P（P）<0.0028使用双尾、未配对t吨-测试。这个F类测试表明，比较组之间的方差没有显著差异。a–f，直方图条表示三个生物复制品的表达水平，显示为相对于AO的平均值±标准偏差(a、 c、e、f)或DMEM(b、 d日). *P（P）< 0.05; **P（P）<0.001，使用双尾、非配对t吨-测试。所有实验都至少进行了两次。NS，不显著。
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中的注释

  • 肿瘤细胞通过乳酸劫持巨噬细胞。
    勃朗特五世。 勃朗特五世。 免疫细胞生物学。2014年9月；92(8):647-9. doi:10.1038/icb.2014.67。Epub 2014年8月5日。 免疫细胞生物学。2014 采购管理信息：25091608 没有可用的摘要。

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    1. Grivennikov SI、Greten FR、Karin M.免疫、炎症和癌症。单元格。2010;140:883–899.-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Mantovani A、Allavena P、Sica A、Balkwill F。癌症相关炎症。自然。2008;454:436–444.-公共医学
    1. Qian BZ，Pollard JW。巨噬细胞多样性促进肿瘤进展和转移。单元格。2010;141:39–51.-项目管理咨询公司-公共医学

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