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Gut | MicroRNA-206通过促进Kupffer细胞M1型极化和CD8 T细胞肝内浸润抑制HCC进展
背景介绍

肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)是最常见的恶性肿瘤之一,深入分析HCC微环境中免疫抑制的潜在机制对于开发新型治疗方式至关重要。库普弗细胞(KCs作为肝脏微环境中的主要吞噬细胞,负责清除门静脉循环中的颗粒物质,既往研究表明在HCC中KCs存在M1和M2等异质性极化类型,其中M1型KCs通过消除肿瘤细胞来抑制早期HCC发生,并且KCs的极化参与募集CD8 T细胞在肝内浸润的过程。

通过将AKT(myr-AKT)和NRas(NRas-V12)等质粒通过高动力尾静脉转染到小鼠肝脏细胞中能够进一步模拟HCC表型。而巨噬细胞的M2型转化同样需要AKT激活。在这项研究中,作者利用AKT/Ras诱导小鼠HCC模型来研究KCs对免疫稳态和HCC的影响,同时探究miRNA如何通过调节免疫微环境影响HCC进展。

美国明尼苏达大学Guisheng Song研究团队发表在Gut的研究“MicroRNA-206 promotes the recruitment of CD8 T cells by driving M1 polarisation of Kupffer cells”发现MicroRNA-206能够通过KLF4-NFKB通路促进KCs的M1型极化,同时能够通过KLF4-CCL2/CCR2轴促进CD8 T细胞肝内浸润,从而抑制HCC进展。

内容简介

1. AKT/Ras信号通路的激活抑制KCsM1型极化

AKT/Ras信号通路在肝细胞中的异常激活被认为是AKT/Ras小鼠模型进展为HCC的关键因素,而目前关于KCs中AKT/Ras信号对HCC进展的影响尚不清楚。q-PCR、免疫荧光染色和流式细胞分析等多种实验发现:AKT/Ras小鼠KCs中M2型标记物表达显著增,而M1型标记物表达显著降低。

2.KCs特异性表达的miR-206缓解AKT/Ras小鼠模型中HCC进展同时促进KCsM1极化

MicroRNA表达谱结果显示:miR-206在AKT/Ras小鼠模型HCC肿瘤中显著下调,并且有研究表明miR-206在人和小鼠HCC肿瘤样本中的表达水平均显著降低。作者意外通过AKT/Ras小鼠HCC模型发现:miR-206降低主要是由于KCs的miR-206表达下降。为进一步研究miR-206在AKT/Ras小鼠KCs中的作用,作者利用前期课题组已建立的小鼠模型:流体动力学注射pT3-CD68p-miR-206上调AKT/Ras小鼠肝脏KCs的miR-206表达模型,以及在AKT/Ras小鼠模型进展为HCC后注射MC-CD68p-miR-206的治疗模型。在两种模型中,与对照组小鼠相比,上调miR-206的表达能够显著抑制HCC肿瘤进展,进而提高实验组小鼠生存率。


免疫荧光染色和流式细胞分析显示:在AKT/Ras/miR-206小鼠肝脏中,M1型KCs显著增加,而M2型KCs显著减少,这点在人和小鼠的肿瘤细胞系中也得到进一步验证。由于在AKT/Ras/miR-206小鼠中未发现HCC,为进一步排除AKT/Ras/miR-206小鼠中KCs的M2-M1转换是由于缺乏肿瘤,而不是miR-206对KCs的M1型极化激活的作用,作者又进一步分析治疗模型中的M1/M2-KCs,结果证实KC特异性表达的miR-206能够显著促进AKT/Ras小鼠KCs中M2-M1转换。

3. miR-206通过抑制KLF4激活NF-κB通路导致KCsM2-M1极化转换

既往研究表明miRNA能够抑制靶基因表达,而miR-206在KCs中上调Ccl2表达,因此作者推测miR-206可能通过双重抑制机制促进KCs中Ccl2表达。结合单细胞测序数据库,作者进一步发现miR-206在KCs中特异性表达的7个潜在靶基因,其中KLF4是唯一编码转录抑制因子的基因,同时能够通过抑制NF-κB通路活化而调节巨噬细胞的极化。

既往研究发现多个M1标记基因的启动区均包含NF-κB结合位点。因此作者进一步推测miR-206可能通过靶向KLF4-NF-κB轴而促进CCL2分泌,从而引起KCs的M1型极化。研究发现Klf4的3′UTR的miR-206结合位点在人类和小鼠之间是保守的,Klf4Ccl2主要在KCs中表达,萤光素酶检测证实miR-206与小鼠和人类巨噬细胞中Klf4的3′UTR直接结合。既往研究证实KLF4能够增强p65的转录活性,作者进一步研究发现:过表达p65能促进RAW264.7细胞系中M1型标记物的表达,而抑制Klf4表达逆转了p65的促进作用。

作者利用基因编辑技术消除KLF4的3’UTR内的miR-206结合位点,显著降低miR-206抑制Klf4表达的能力。miR-206能够促进RAW264.7细胞和THP-1细胞的M1型极化,而消除miR-206结合位点能够显著抑制miR-206促进M1型极化作用,且KLF4/NF-κB轴在AKT/Ras小鼠的KCs中被抑制,在AKT/Ras/miR-206小鼠模型和治疗模型小鼠的KCs中得到恢复。上述结果表明miR-206能够通过激活KLF4/NF-κB信号轴,促进巨噬细胞M1型极化。

4. miR-206通过促进CCL2分泌促进CD8 T细胞肝脏浸润

既往研究发现M1型KCs是趋化CD8 T细胞的重要成分。作者发现在AKT/Ras小鼠模型肿瘤中CD8 T细胞和CTL(CD8 GrB )浸润均显著减少。

KCs中特异性表达miR-206能够显著诱导M1型标记基因的表达,而相关细胞因子在AKT/Ras/miR-206小鼠血清中也显著升高。既往研究表明CCL2能够通过CCR2调节CD8 T细胞和Tregs,作者结合公共数据库信息推测CCL2-CCR2轴能够募集CD8 T细胞肝内浸润。免疫荧光染色显示:miR-206能够显著促进CD8 T细胞和CTL肝内浸润,而AKT/Ras/miR-206小鼠肝脏内KCs附近CD8 T淋巴细胞出现显著聚集。

5. miR-206通过CCL2/CCR2轴增强CD8 T细胞的扩增和迁移

作者将CD8 T细胞与miR-206培养的RAW264.7细胞进行体外共培养发现:miR-206能够促进CCL2的分泌和CD8 T细胞扩增,CD8 T细胞显著高表达CD69和CD154,同时miR-206通过促进巨噬细胞中CCL2的分泌而趋化CD8 T细胞迁移。

作者又进一步利用sgRNA干扰miR-206表达,抑制其在RAW264.7细胞中诱导CCL2分泌的能力,而miR-206表达下调能够显著抑制其促进CD8 T细胞扩增和迁移的能力,而应用CCL2中和抗体和CCR2拮抗剂也得到同样的结果。这些结果证明在miR-206预防和治疗模型小鼠中,CCL2表达水平与CD8 T细胞肝内浸润密度呈正相关。

研究总结

作者通过系列小鼠动物模型发现在AKT/RAS诱导HCC模型中,miR-206能够通过KLF4/NF-κB信号轴调节KCs极化的新机制,以及通过KLF4-CCL2/CCR2轴调控CD8 T细胞肝内浸润。同时作者进一步提出miR-206能够打破肝脏免疫抑制的可能性,强调miRNAs在维持免疫稳态中的作用,证明miR-206作为一种抗HCC免疫治疗剂的潜在可能。

原文链接

https://gut.bmj.com/content/71/8/1642.long

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