PGE2-HIF1αの相互誘導は、腫瘍微小環境におけるマクロファージの遊走、表現型変化、免疫抑制能を制御する

PGE2-HIF1α reciprocal induction regulates migration, phenotypic alteration and immunosuppressive capacity of macrophages in tumor microenvironment.

• Jayasree Saha
• Debanjan Sarkar
• Anik Pramanik
• Krishna Mahanti
• Arghya Adhikary
• Sankar Bhattacharyya

抄録

背景:

腫瘍が宿主の抗腫瘍免疫機能を回避するために炎症がどのような役割を果たしているのか、またそのメカニズムについてはほとんど知られていない。本研究では、マウスモデルを用いて、腫瘍の初期から末期にかけての腫瘍微小環境における免疫応答と局所炎症、特に腫瘍誘発免疫抑制の原因となるプロ炎症性および免疫修飾成分、腫瘍関連マクロファージ(TAM)に焦点を当てています。

BACKGROUND: Very little is known about the role inflammation and mechanism(s) that enables the tumor to evade host's anti-tumor immune function during very initial days of tumor establishment. Our study focuses on the immune response and local inflammation specially the pro-inflammatory and immune modifier components that are responsible for tumor-induced immune-suppression, tumor-associated macrophages (TAM) at tumor microenvironment in mouse model from very early to late phase of tumor progression.

方法:

1×10匹のホヤ板腫瘍、スイスアルビノのEAC、バルブcマウスのSarcoma-180（S-180）を腹腔内接種し、コントロール（0日目、腫瘍なし）、初期（3日目）、初期（7日目）、後期（14日目）、末期（21日目）にグループ分けした。共焦点顕微鏡、フローサイトメトリー、ELISA、q-RT PCR、ウェスタンブロットを用いて、T細胞活性、腫瘍ニッチマクロファージ、炎症性シグネチャーを調べた。

METHODS: 1 × 10 Ascites tumor, EAC in Swiss albino or Sarcoma-180 (S-180) in Balb c mice strain were inoculated intra-peritonially and grouped into Control (0 day or no tumor), initial phase (3 day tumor), early (7 Day), Late (14 day) and terminal (21 day tumor) sets. T cell activity, tumor niche macrophage, inflammatory signatures were studied using Confocal microscopy, flowcytometry, ELISA, q-RT PCR and Western blot.

結果:

我々は、腫瘍形成の非常に初期の段階で、活性化/記憶T細胞の割合が高く、腫瘍部位へのT細胞浸潤が増加していることを観察した。しかし、最終段階では腫瘍部位のT細胞の細胞死と機能抑制が増加した。M2表現型に偏ったTAMの浸潤の増加が観察された。これらのTAMでは、ケモカイン受容体の発現が増加していることが確認された。HIF-1α阻害剤とプロスタグランジン受容体拮抗剤を用いて、これらの因子がTAMsの機能変化に重要な役割を果たしていることを明らかにした。また、HIF-1α阻害薬とプロスタグランジン受容体阻害薬を用いて、TAMs の炎症性遺伝子発現、マクロファージの遊走、T 細胞抑制能を低下させることを明らかにした。また、PGE2は、腫瘍の初期段階では比較的低酸素環境下でHIF-1αの活性化を誘導できることを示した。

RESULTS: We observed increased T cell infiltration at a very early stage of tumorigenesis in the tumor site with elevated percentage of activated/memory T cells. But increased cellular death and functional suppression of tumor site T cells during final stages. We observed increased infiltration of TAMs with skewed M2 phenotype. Increased chemokine receptor expression could be noted on these TAMs. Using HIF-1α inhibitor and prostaglandin receptor antagonists we demonstrated crucial role of these factor in functional alteration in TAMs. HIF-1α inhibition and also by prostaglandin receptor inhibition reduced signature pro-inflammatory gene expression, migration of macrophages and T cell suppression capacity of TAMs. We also demonstrated that PGE2 can induce HIF-1α activation in relatively less hypoxic microenvironment during early stages of tumor.

結論:

これらの知見は、プロスタグランジンを媒介とした初期のHIF-1α活性化と、その後に誘発される低酸素によるHIF-1α活性化との間に強い関連性があることを示唆している。

CONCLUSION: Altogether, these findings strongly suggest link between prostaglandin mediated early HIF-1α activation and subsequent hypoxia induced HIF-1α activation that further enhances prostaglandin synthesis driving the recruitment and functional alteration of tumor site macrophages.

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