羧胺三唑联合糖酵解抑制剂对肿瘤相关巨噬细胞中炎性细胞因子表达的作用及其机制研究

Aerobic glycolysis not only plays important roles in tumor cells growth, but also is greatly favored by macrophages. Lipopolysaccharide can enhance aerobic glycolysis in macrophages, which can promote the biosynthesis of multiple inflammatory cytokines. However, in the tumor microenvironment, whether aerobic glycolysis is enhanced in tumor associated macrophages remains unclear. Novel anticancer drug carboxyamidotriazole can significantly inhibit the inflammatory cytokines expression in tumor associated macrophages. The preliminary experiments show that the aerobic glycolysis can be enhanced in macrophages cultured in tumor cells conditioned medium. Besides, carboxyamidotriazole can inhibit the activity of phosphodiesterase in various tissues or cells homogenates, which may be an explanation for its anti-inflammation action. This study will further explore the mechanism of aerobic glycolysis in tumor associated macrophages and its regulation on inflammatory cytokines expression, as well as the effect of carboxyamidotriazole on phosphodiesterase activity in these cells. Various glycolysis inhibitors will be combined with carboxyamidotriazole to investigate whether the latter's effect on inflammatory cytokines expression in tumor associated macrophages can be enhanced.

有氧糖酵解不仅在肿瘤细胞的生长过程中发挥重要作用，也是巨噬细胞的重要代谢途径之一。脂多糖诱导巨噬细胞活化使有氧糖酵解代谢增加，促进多种炎性细胞因子合成增加，从而发挥其致炎作用。而在肿瘤微环境中，对肿瘤细胞增殖和迁移具有关键影响的肿瘤相关巨噬细胞是否有同样的机理尚未明确。新型抗肿瘤药物羧胺三唑，能够通过抑制肿瘤相关巨噬细胞中炎性介质的表达发挥抗肿瘤作用。申请者初步发现，巨噬细胞在肿瘤细胞的诱导下成为肿瘤相关巨噬细胞时，其糖酵解有所增加；而羧胺三唑对不同组织、细胞匀浆中磷酸二酯酶的活性有显著影响，推测是其抗炎作用的机理之一。本项研究将深入探讨肿瘤相关巨噬细胞中有氧糖酵解的机理，明确有氧糖酵解对其炎性细胞因子表达的影响，揭示羧胺三唑对肿瘤相关巨噬细胞中磷酸二酯酶的调控机制，并尝试通过联合糖酵解抑制剂增强羧胺三唑对肿瘤相关巨噬细胞中炎性介质表达的抑制作用。

能量代谢异常是肿瘤的重要特征之一。在肿瘤微环境中，糖酵解代谢是肿瘤细胞和基质细胞，如成纤维细胞和巨噬细胞的重要代谢方式，并且糖酵解代谢产物乳酸对巨噬细胞分化表型和炎症介质表达有调控作用。小分子药物羧胺三唑（CAI）对多种肿瘤细胞活力有抑制作用，并可影响肿瘤微环境中炎症介质的表达。因此CAI和糖酵解抑制剂均会对肿瘤细胞和肿瘤微环境产生双重影响。在本项研究中，我们发现CAI和糖酵解抑制剂——2-脱氧葡萄糖（2-DG）联合给药对小鼠肺癌、人乳腺癌和肺癌等多种肿瘤细胞的活力有极其显著的协同抑制作用。深入研究发现，CAI可使这些肿瘤细胞摄取葡萄糖和生成乳酸增加。究其原因是CAI可显著抑制肿瘤细胞线粒体有氧呼吸，抑制线粒体能量生成的途径，迫使肿瘤细胞进行糖酵解代谢。因此CAI与2-DG合用可从两个途径抑制肿瘤细胞的能量产生，引起凋亡比例增加和显著的周期阻滞。肿瘤微环境方面，CAI对肿瘤细胞诱导的巨噬细胞的活力也有明显抑制，并且相比正常巨噬细胞有一定的选择性。另外，2-DG的加入也可有益于改善肿瘤微环境，抑制乳酸的释放，从而减少乳酸对肿瘤细胞和巨噬细胞的诱导作用。体内移植瘤模型显示，CAI和2-DG合用能够显著抑制小鼠移植瘤的生长。这些体内外结果表明，CAI和2-DG等糖酵解抑制剂联合应用可能是一种有着重要意义和光明前景的抗肿瘤用药方案。