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巨噬细胞极化机制尚未完全明晰,且 Mg2+在巨噬细胞中的作用不明。研究人员开展了关于 Mg2+ 对巨噬细胞极化影响的研究。结果发现 Mg2+通过特定通道影响巨噬细胞极化和肿瘤发展,该成果有助于深入理解肿瘤进展机制。
在生命的微观世界里,巨噬细胞就像一群 “百变卫士”,它们的极化状态对免疫功能和肿瘤发展有着至关重要的影响。然而,长久以来,巨噬细胞极化的机制如同隐藏在迷雾中的秘密,让科研人员难以完全洞悉。同时,Mg
2+作为细胞内重要的阳离子,在巨噬细胞中的具体作用也尚不明确。为了揭开这些神秘的面纱,来自美国得克萨斯大学健康科学中心圣安东尼奥分校(University of Texas Health San Antonio)的研究人员踏上了探索之旅。
此次研究意义重大,若能明确巨噬细胞极化的调控因素,有望开发出预防感染、治疗炎症性疾病和癌症的新策略。而对 Mg2+在巨噬细胞中作用的研究,也能为相关疾病的治疗提供新的方向。最终,该研究成果发表在《npj Precision Oncology》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在细胞实验方面,利用从 C57BL/6 小鼠股骨分离的骨髓来源巨噬细胞(BMDMs)进行体外培养。通过 RNA 测序(RNA-seq)分析不同 Mg2+浓度下基因表达的差异;运用蛋白质免疫印迹(Western blotting)检测蛋白表达水平;借助流式细胞术(Flow cytometry)分析细胞表面标志物,以确定巨噬细胞的极化状态。在动物实验中,使用裸鼠构建肿瘤模型,观察不同饮食(Mg2+补充或缺乏)对肿瘤生长的影响 。
研究结果如下:
- Mg2+摄入对肿瘤生长和 M1 巨噬细胞的影响:通过给裸鼠喂食 Mg2+补充或缺乏的饮食,并接种 Cal27 细胞构建肿瘤模型。研究发现,Mg2+缺乏饮食的裸鼠肿瘤生长更快,M1 阳性细胞减少,而 M2 细胞数量无明显变化。这表明 Mg2+转运在调节免疫反应和肿瘤发展中起着关键作用。
- Mg2+进入通道的鉴定与特征:对原代巨噬细胞的研究显示,TRPM7 是幼稚巨噬细胞中 Mg2+进入的重要通道之一,但可能存在其他未知通道。在 M1 巨噬细胞中,存在一种依赖细胞外 Mg2+的新型 Mg2+进入通道,它对激活 iNOS/NFκB 通路和细胞生物能量学至关重要;而在 M2 巨噬细胞中,Mg2+主要通过 TRPM7 通道进入 。
- Mg2+对 M1 和 M2 巨噬细胞极化的影响:在 M1 巨噬细胞中,高浓度的 Mg2+促进细胞增殖和 M1 表型的发展,增加促炎细胞因子的释放;而在 M2 巨噬细胞中,1mM 的 Mg2+最有利于其极化,过高或过低的 Mg2+浓度都会抑制 M2 表型的发展 。
- Mg2+与线粒体生物能量学的关系:研究发现,不同巨噬细胞表型的线粒体 Mg2+水平存在显著差异。高浓度的 Mg2+可增加 M1 细胞的基础和最大呼吸,而 M2 细胞在高 Mg2+水平下最大呼吸和基础呼吸水平无明显增加,表明 Mg2+进入线粒体对调节巨噬细胞的代谢编程和表型可塑性至关重要。
- TRPM7 对 M2 表型和肿瘤生长的影响:沉默 TRPM7 会导致 M2 细胞中经典 M2 蛋白标记物表达降低,抗炎细胞因子释放减少,肿瘤生长受抑制;而激活 TRPM7 的激动剂 Naltriben 可促进 M2 表型极化和肿瘤生长 。
研究结论表明,Mg2+通过不同的通道进入巨噬细胞,对 M1 和 M2 表型的极化和功能起着关键的调节作用。M1 巨噬细胞需要高浓度的 Mg2+来维持其促炎功能,抑制肿瘤发展;而 M2 巨噬细胞则依赖较低浓度的 Mg2+通过 TRPM7 通道进入,促进抗炎表型和肿瘤生长。此外,激活 TRPM7 可诱导 M2 表型极化和肿瘤进展。
该研究的重要意义在于,首次明确了 Mg2+在巨噬细胞极化中的关键作用,揭示了不同 Mg2+通道在 M1 和 M2 巨噬细胞中的独特功能,为理解肿瘤进展机制提供了新的视角。未来,有望基于这些发现开发出针对肿瘤和免疫相关疾病的新型治疗策略,通过调节 Mg2+通道或巨噬细胞极化状态,实现更精准、有效的治疗。