《Archives of Toxicology》:Mycotoxins modulate oxaliplatin-induced phagocytosis of human colon cancer cells through oxidative stress in vitro
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癌细胞的吞噬作用在抗癌免疫反应中具有关键作用。为逃避免疫吞噬,肿瘤细胞表达“别吃我(don't eat me)”信号或抑制“吃我(eat me)”信号。这一逃逸机制可被抗癌药物奥沙利铂(oxaliplatin)克服,后者可诱导“吃我”信号。然而,不仅抗癌疗法可
癌细胞的吞噬作用在抗癌免疫反应中具有关键作用。为逃避免疫吞噬,肿瘤细胞表达“别吃我(don't eat me)”信号或抑制“吃我(eat me)”信号。这一逃逸机制可被抗癌药物奥沙利铂(oxaliplatin)克服,后者可诱导“吃我”信号。然而,不仅抗癌疗法可调节免疫应答,广泛存在的霉菌毒素也能刺激或抑制免疫功能。因此,研究人员提出免疫调节性霉菌毒素是否会影响癌细胞逃避免疫吞噬并调控奥沙利铂诱导的吞噬作用这一问题。研究人员通过荧光染色与流式细胞术,评估未成熟树突状细胞(dendritic cells, DCs,来源于外周血单个核细胞或THP-1单核细胞)对经奥沙利铂(10–100 μM)、交链孢酚(alternariol, AOH,5–20 μM)、脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol, DON,1–4 μM)、赭曲霉毒素A(ochratoxin A, OTA,10–40 μM)或玉米赤霉烯酮(zearalenone, ZEN,10–40 μM)处理的结肠癌细胞的吞噬情况。研究人员通过流式细胞术检测“吃我”信号钙网蛋白(calreticulin, CRT)与磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine, PS),以及“别吃我”信号CD47和程序性死亡配体1(programmed death-ligand 1, PDL1);同时以流式细胞术分析高甘露糖N-糖链(high-mannose N-glycans)这类细胞表面模式,并以荧光探针和丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量检测氧化磷脂。结果表明,OTA、ZEN(>20 μM)与奥沙利铂(>50 μM)可增加癌细胞吞噬,且OTA和ZEN进一步增强奥沙利铂诱导的吞噬刺激。该现象主要与活性氧(reactive oxygen species, ROS)增加及氧化磷脂模式上调相关。研究人员得出结论:霉菌毒素污染可能通过诱导氧化应激(over-)stimulate癌细胞吞噬,从而改变抗癌免疫应答;虽可能改善疗效,但免疫耗竭或耐受性吞噬也可能使其恶化。
研究背景方面,肿瘤进展中癌细胞常通过“别吃我”与“吃我”信号失衡逃避免疫清除;奥沙利铂可诱导免疫原性细胞死亡(immunogenic cell death, ICD)并暴露“吃我”信号。霉菌毒素作为最常见天然食品污染物,具有免疫刺激或免疫抑制潜力,但很少被纳入抗癌免疫治疗背景下的吞噬调控研究。研究人员据此在《Archives of Toxicology》开展研究,探讨AOH、DON、OTA、ZEN是否调节未成熟DCs对结肠癌细胞吞噬及奥沙利铂的诱导效应。
主要关键技术方法上,研究人员使用健康志愿者外周血分离外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMCs)并贴壁获得单核细胞,另用THP-1单核细胞,均以白细胞介素4(interleukin 4, IL-4)和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, GM-CSF)分化为未成熟DCs;结肠癌细胞系为HCT116与SW480。采用CellTiter-Blue(CTB)测活力,CellTracker与CD11c/CD11b染色后流式细胞术定量双阳性事件评估吞噬;流式检测CRT、PS、CD47、PDL1、DC-SIGN结合;DCF-DA测ROS,DPPP测脂质氢过氧化物,TBARS法测MDA;用BLISS模型经Combenefit分析协同/拮抗。
研究结果如下。Combinatory effects of mycotoxins and oxaliplatin on anticancer activity:研究人员通过72 h CTB实验与BLISS模型发现,AOH和ZEN在高浓度下与奥沙利铂呈拮抗,DON多呈相加或低浓度协同,OTA主要相加性降低活力。Mycotoxins alter DC-mediated phagocytosis of colon cancer cells:经24 h预处理癌细胞与未成熟DCs共培养3 h,流式显示OTA与ZEN(40 μM)单用提升HCT116/SW480吞噬,20 μM可增强奥沙利铂诱导吞噬;AOH、DON无显著单用效应,联合时DON可降低奥沙利铂诱导吞噬。The effect of mycotoxins on “eat me” signals of colon cancer cells:Annexin V(AV)与CRT流式显示,奥沙利铂升PS/CRT;OTA、AOH可升AV/CRT但不完全转化为吞噬增强;联合时DON、OTA多抑制奥沙利铂诱导的“吃我”信号。The impact of mycotoxins on “don’t eat me” signals of colon cancer cells:PDL1在HCT116被奥沙利铂/AOH/ZEN上调,CD47近乎全员阳性仅荧光强度小变;ZEN联合奥沙利铂升PDL1,DON/OTA可下调“别吃我”表达,但均不能完全解释吞噬变化。Mycotoxins alter immune-active surface patterns on colon cancer cells:DC-SIGN结合在SW480本底更高,奥沙利铂升SW480结合,DON降DC-SIGN结合;DCF-DA显示OTA、ZEN、奥沙利铂显著升ROS,联合OTA/ZEN进一步升ROS。Correlation between phagocytosis and “eat me”/”don’t eat me” signals:Pearson相关显示,单药时CRT/PS与吞噬正相关,但所有场景中只有ROS(DCF)与吞噬显著相关。Mycotoxins induce oxidation of phospholipids in cancer cells:DPPP氧化物荧光与TBARS-MDA显示,OTA、ZEN、奥沙利铂单用升氧化磷脂,ZEN/OTA增强奥沙利铂效应;氧化磷脂与吞噬强相关。
讨论部分总结:研究人员指出霉菌毒素普遍且受气候变化增加,AOH、DON、OTA、ZEN具免疫调节性;本研究首次显示OTA与ZEN可在体外调节癌细胞被未成熟DCs吞噬,且经典“吃我/别吃我”信号并非唯一决定因素,氧化磷脂与ROS相关表面损伤模式可能是关键。由于人血浆OTA/ZEN为低nM级、本研究浓度超出现实暴露,且体外吞噬不等于体内结局,故临床意义需谨慎。
研究结论部分翻译:霉菌毒素污染可能通过诱导氧化应激(过度)刺激癌细胞吞噬,从而改变抗癌免疫应答。虽然这或许改善治疗结果,但可能的免疫耗竭或耐受性吞噬也可能使结果恶化。