乳腺癌微环境中乳酸诱导肿瘤相关巨噬细胞亚群转变的机制研究

Tumor-associated macrophages (TAM) ,which present mainly M2-like polarization , promote tumor angiogenesis and metastasis in tumor microenvironment . However, there is no systematic research on how the M1 macrophages (anti-tumor effect) switched to M2 macrophages (promote tumor growth). Lactic acid is one of the common features of the tumor microenvironment. Our preliminary data show: under acidic conditions , lactic acid impacted on macrophages to promote angiogenesis and tumor metastasis. More importantly, lactic acid induced the expression of Arg1 and Mrc1 mRNA , which are M2 macrophages markers. Sufficient evidence show that CREB-C/EBP signaling pathway promote TAM switching to M2 macrophages; lactic acid promotes CREB binding to DNA and upregulate the expression of CREB. Our hypothesis is that which will lactate induces M2 macrophages switch via CREB-C/EBP axis promote tumor metastasis and angiogenesis. This research will demonstrate that lactate is an important factor to induce M2 macrophage activation in the tumor microenvironment , and lactic acid -CREB-C/EBP pathway could be good target to inhibit tumor metastasis and angiogenesis.

肿瘤相关巨噬细胞（TAM）主要呈M2型分化，发挥着诱导免疫耐受、促进肿瘤转移和血管生成的作用。然而肿瘤微环境中何种因素、如何诱导TAM向M2型转变这一关键问题知之甚少。乳腺癌组织中高含量的乳酸及酸环境是肿瘤微环境的重要特征。预实验结果显示：酸性条件下，乳酸可通过巨噬细胞发挥促肿瘤转移和血管生成的作用，更重要的是，乳酸促进M2型巨噬细胞标志物Arg1、Mrc1基因的表达，诱导巨噬细胞向M2型分化。文献报道CREB-C/EBP轴的上调促进巨噬细胞向M2型分化；乳酸促进CREB与DNA结合，并上调CREB的表达。因此我们假设：乳酸经由CREB-C/EBP通路诱导巨噬细胞向M2型分化，从而发挥促乳腺癌转移和血管生成的作用；靶向抑制乳酸-CREB-C/EBP通路可以逆转TAM的表型，抑制乳腺癌转移和血管生成。该研究的顺利实施将为靶向抑制乳酸相关通路，逆转M2型TAM的抗肿瘤治疗奠定理论和实验基础。

乳腺癌中大量存在的肿瘤相关巨噬细胞与免疫耐受、促进肿瘤发展密切相关，而肿瘤微环境中诱导巨噬细胞向M2型分化的重要因素尚未被揭晓。在本研究中，我们揭示了肿瘤微环境中大量存在的乳酸与巨噬细胞M2型亚型转换的关系。功能实验证明L-乳酸处理后的巨噬细胞可以通过增加VEGF、HGF、MMP8、MMP9等因子的表达来促进肿瘤的增殖、迁移和管腔形成。这是由于L-乳酸可以上调M2型巨噬细胞分子表达，促进其向M2型转化。我们进一步发现在L-乳酸诱导巨噬细胞向M2型转化的过程中，乳酸受体GPR81表达上调，ERK1/2、STATE3被显著激活。分别使用ERK1/2、STATE3的抑制剂可以抑制L-乳酸诱导巨噬细胞向M2型转化，因而也抑制了其对肿瘤的促进作用，这些结果提示我们ERK1/2、STATE3在L-乳酸诱导巨噬细胞亚型转换过程中有非常重要的作用。本项目进一步证实天然产物Withanolide D抑制了巨噬细胞中经由L-乳酸诱导的ERK1/2、STATE3的激活，进而抑制了其向M2型转换，体内外功能研究显示，Withanolide D显著地抑制乳腺癌的生长、迁移及血管生成。本研究阐述了肿瘤微环境中的乳酸经由ERK1/2、STATE3促进巨噬细胞M2型亚型转换并进一步促血管生成和肿瘤转移的作用，为乳酸经由M2型巨噬细胞诱导肿瘤免疫逃逸研究提供了有力的理论和实验基础；为靶向抑制乳酸-ERK1/2、STATE3通路、或者乳酸代谢通路的抗肿瘤治疗提供有力的理论和实验基础。