肿瘤组织硬度对巨噬细胞分化和功能的影响

【作者】 张一； 张华锋； 李勇； 唐科； 骆顺群； 黄波；

【机构】 华中科技大学同济医学院；

【摘要】 研究背景:倾向认为肿瘤相关巨噬细胞(TAM)是由多种细胞因子,如IL-4,IL-10,IL-13等诱导下活化为M2型巨噬细胞,起到抑制免疫,促进肿瘤生长的作用。然而随着生物力学的研究发现,细胞不仅受到化学因素的影响,更与物理因素密切相关,其中组织硬度是细胞功能的重要决定因素之一。肿瘤的硬度一般较周围正常组织硬,这种物理环境的改变对巨噬细胞分化和功能的影响尚不清楚。目的:观察不同硬度的聚丙烯酰胺水凝胶(PAHG)基底对巨噬细胞生长分化以及功能的影响,探讨肿瘤组织硬度对巨噬细胞促进肿瘤生长的作用和机制。方法:制备不同硬度的PAHG作为细胞培养的基底,以小鼠骨髓来源巨噬细胞为主要研究对象,分别培养于硬度为150Pa,3.5Kpa,8Kpa的水凝胶上,以传统的塑料培养皿(rigid)作为对照,观察比较不同基底上巨噬细胞的形态和增殖情况;分别用 RT-PCR和流式检测基因和蛋白表达变化;CD3和CD28抗体激活的T细胞与巨噬细胞共培养,流式检测巨噬细胞对T细胞的抑制作用;将不同硬度上的巨噬细胞与5×103H22混合皮下接种小鼠,观察其成瘤能力。结果:150Pa,3.5Kpa,8Kpa,rigid四组巨噬细胞,细胞形态随着基底硬度的增加表现为由圆形展开为扁平形,增殖能力与基底硬度正相关(P<0.05)。随硬度增加,流式检测IL-10表达上调(2.04±0.21)%、(3.85±0.15)%、(4.25±0.22)%、(4.55±0.47)%,而CD80(23.64±2.20)%、(16.38±2.52)%、(12.25±3.72)%、(16.62±2.70)%,CD86(30.50±3.65)%、(18.44±2.75)%、(14.58±3.01)%、(17.95±4.11)%表达下调(P<0.05)。8Kpa上巨噬细胞对T细胞抑制作用强于其他组,四组T细胞激活效率分别为(50.2±3.4)%、(32.1±2.8)%、(23.6±3.7)%、(38.4±4.2)%,P<0.05。小鼠皮下瘤成瘤率分别为16.3%、56.5%、90.2%、80.6%,150pa基底上成瘤率明显降低。结论:不同硬度培养环境中的巨噬细胞从形态,增殖到免疫功能等方面均有差异,与肿瘤硬度接近的基底硬度上的巨噬细胞具有抑制免疫和促进肿瘤生长的作用。更多还原