SRT通过抑制MIF/CD74信号通路促使小胶质细胞M1表型转化——非小细胞肺癌脑转移瘤放疗增敏的新机制

Brain metastasis is the most common metastatic site in non-small cell lung cancer, stereotactic radiotherapy (SRT) is the main treatment of brain metastasis, but the prognosis is very poor. Therefore, it is urgent problem to find a new target for radiotherapy sensitization. Previous studies found that M1 microglia could change the tumor microenvironment by inducing T cell infiltration, turning the "cold tumor" to a "hot tumor", enhancing the therapeutic effect. Our previous studies have found that microglia cells were activated by hyperfractionated irradiation in vivo and in vitro, which showed the coexistence of M1 and M2 phenotypes of microglia. We then analyzed brain metastasis tissues of NSCLC by RNA transcriptome sequencing, and it was found that macrophage migration inhibitory factor (MIF) expression was increased in primary diseases samples with brain metastasis, and MIF could affect microglia by combinating to CD74 on the surface of microglia, which could inhibit the convertion of microglia phenotype from M2 to M1. After SRT, the expression of HIF-1α/MIF was decreased in NSCLC cell line xenograft tumor in nude mice. It is suggested that MIF is the target gene of HIF-1α. Therefore, the project intends to verify that: SRT could affect the expression of HIF-1α/MIF, thereby inhibitting the MIF/CD74 signaling, promoting the phenotypic transformation of M1 microglia and enhancing the sensitivity of NSCLC brain metastases to radiotherapy, attempting to provide a new treatment strategy for radiosensitization of NSCLC brain metastasis.

脑转移是非小细胞肺癌最常见的转移部位，立体定向放疗（SRT）是主要治疗手段，但疗效仍不理想，因此寻找放疗增敏新靶点是热点问题。既往研究发现M1型小胶质细胞可诱导肿瘤内T细胞浸润，使其从“冷肿瘤”变为“热肿瘤”，增强放疗敏感性。我们前期研究发现大分割照射可激活小胶质细胞，M1和M2表型共存；同时我们对肺癌脑转移患者原发灶组织进行RNA转录组测序，发现巨噬细胞移动抑制因子（MIF）表达上调，文献显示：MIF可以和小胶质细胞表面的CD74结合阻碍小胶质细胞向M1型转化，而且我们的前期研究显示SRT后NSCLC皮下移植瘤模型内HIF-1α/MIF表达下调，有资料间接提示MIF是HIF-1α的靶基因，因此本项目拟在体内外验证如下假设：SRT可通过调控HIF-1α/MIF的表达，抑制MIF/CD74信号传导，促进M1型小胶质细胞转化，增强放疗敏感性，为NSCLC脑转移瘤的放疗增敏提供新的治疗策略。

背景：放疗增敏是肺癌脑转移患者临床迫切需要解决的问题。对非小细胞肺癌伴或不伴脑转移患者的肺原发灶组织进行转录组测序，我们发现巨噬细胞移动抑制因子（MIF）是差异表达的基因。而MIF是巨噬细胞表面的膜受体CD74的配体，在多种肿瘤中发挥免疫调节抗肿瘤效应。因此本课题旨在探讨MIF/CD74信号通路在肺癌脑转移瘤放射治疗中的作用以及相关机制。. 主要研究内容：.1.MIF在NSCLC患者脑转移瘤组织中的表达明显高于癌旁组织。.2.细胞实验中，证实下调Lewis细胞MIF表达可使敲低CD74的BV2细胞M1型标记物CD86（和iNOS）表达显著增加，M2表型标记物Arg-1（和YM-1、CD206）表达显著降低，且吞噬、迁移能力增强，且促使Lewis细胞难以形成克隆集落，凋亡增加，增殖被抑制。. 进一步发现加入PI3K/AKT抑制剂可使照射激活的沉默CD74的BV2细胞向M1表型转化，迁移能力增强，并抑制BV2细胞的凋亡，促进增殖，表明MIF/CD74轴可能是通过激活PI3K/AKT通路调节BV2细胞表型转化。. 共培养试验证实抑制Lewis细胞HIF-1α表达可使敲低CD74的BV2细胞M1标记物表达上升，M2标记物表达降低，吞噬能力增强，且抑制Lewis细胞形成克隆、增殖，增加凋亡。.3.体内动物实验中，证实放疗后脑转移瘤内微血管密度降低，周细胞覆盖率增加，使血管正常化，从而改善乏氧。抑制MIF/CD74轴可使得巨噬细胞由M2向M1表型转化，提高脑转移瘤CD8+T/CD4+T和CD8+IFN-γ/CD4+FOXP3细胞比例，增强全脑照射对肿瘤生长的抑制作用，延长生存时间。而巨噬细胞脂质体清除剂使用后的结果提示敲低MIF联合全脑照射所产生的促进T细胞浸润、抑制脑转移瘤的效果可能是由巨噬细胞介导的。精氨酸试剂盒检测结果提示全脑照射或敲低MIF可能通过减少巨噬细胞来增加组织中的精氨酸含量。.结论：SRT使肺癌细胞乏氧改善，HIF-1α表达下调，抑制MIF的分泌，与小胶质细胞CD74受体结合减少，通过调节PI3K/AKT通路促进M2型小胶质细胞向M1型转化，迁移、吞噬能力增加，增加微环境中精氨酸含量，改善肿瘤内浸润淋巴细胞的比例，发挥放疗增敏的效应。因此，HIF-1α/MIF/CD74轴可作为放射治疗的靶点，为非小细胞肺癌脑转移瘤的治疗提供新的研究依据和理论基础。