氧化苦参碱联合黄芪甲苷调节免疫:实现低毒高效抗三阴性乳腺癌
氧化苦参碱联合黄芪甲苷调节免疫:实现低毒高效抗三阴性乳腺癌
乳腺癌是全球女性发病率最高的恶性肿瘤,临床放化疗可能会导致严重的副作用,而手术切除则有很高的复发率,因此要达到最佳治疗效果非常具有挑战性。三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer, TNBC)是侵袭性最强的乳腺癌亚型,虽然目前肿瘤免疫疗法是临床上治疗肿瘤很有前景的方法,但是,由于TNBC中存在免疫抑制微环境,靶向PD 1/PD-L1抑制剂对其疗效有限,而且,TNBC缺乏有效的药物治疗特异性靶点。因此,治疗TNBC迫切需要创新的治疗策略。
前期研究发现,氧化苦参碱(Oxymatrine, Om)可通过调控上皮-间质转化过程和纤维化相关蛋白的积累,从而抑制癌症相关成纤维细胞(Cancer associated fibroblasts, CAFs)的活化,减少肿瘤间质增殖;黄芪甲苷(Astragaloside IV,As)具有潜在的增强肿瘤浸润淋巴细胞(tumor infiltrating lymphocytes,TILs)抗肿瘤活性的作用,然而,Om和As对TNBC的潜在联合作用及其机制仍不确定。
日前,一篇发表在《International Immunopharmacology》杂志,名为“Combination of oxymatrine (Om) and astragaloside IV (As) enhances the infiltration and function of TILs in triple-negative breast cancer (TNBC)”的论文探讨了氧化苦参碱(Om)和黄芪甲苷Ⅳ(As)联用可增强TNBC中TILs的浸润和功能。
Om在体外抑制CAFs活化并增强T细胞浸润
经5 ng/mL TGF-β1处理NIH3T3细胞,建立CAFs的细胞模型,观察Om对CAFs的影响。结果显示,Om对CAFs增殖呈剂量依赖性的抑制作用(图2A);对CAFs 关键细胞标志物α-SMA在NIH3T3中的表达升高呈抑制作用(图2B-C)。此外,较低浓度的Om能明显减少TGF-β1在NIH3T3细胞中的FAP表达(图2D)。进一步通过流式细胞术检测发现,在没有Om的情况下,T细胞穿过成纤维细胞迁移到下腔的能力明显增强,表明Om的处理能使CAFs失活(图2E-F)。
As增强T细胞的功能活性
利用Transwell小室建立CTLL - 2细胞与4T1细胞的共培养体系,评估As对T细胞线粒体功能的影响。TEM图像显示,共培养条件下CTLL - 2中线粒体形态不规则,线粒体内嵴数量减少,表明T细胞中线粒体受损。经As处理后,线粒体体积和线粒体内嵴数量显著增加。
此外,在As处理组中,可观察到线粒体融合,表明受损的线粒体有改善(图3A-C)。进一步地,通过线粒体压力测试,评估CTLL - 2在不同处理条件下的呼吸能力(图3D )。共培养体系下CTLL- 2的基础OCR明显降低,而As处理后CTLL - 2的基础OCR显著增加,并呈剂量依赖性(图3E )。通过FCCP测定线粒体解偶联后的最大呼吸,在共培养组中细胞OCR显著降低,而在As组中趋势相反(图3F)。ELISA结果显示,经As处理后,T细胞中IFN -γ的释放增加(图3G )。不同浓度的As处理可增加与4T1共培养的CTLL - 2细胞中Granzyme B 的表达(图3H )。As处理CTLL - 2细胞后,4T1细胞的凋亡率增加(图3I - L)。这些结果表明,As可通过调节线粒体活性增强TILs的肿瘤杀伤能力。
Om与As联用对体外CAFs和T细胞的影响
首先利用CAFs和CTLL-2细胞模型筛选出Om-As的最佳比例。结果显示,Om-As与TGF-β1的比例为2:1时,可抑制TGF-β1诱导的NIH3T3细胞的增殖(图4A),而显著促进CTLL-2细胞的增殖(图4B)。Trans-CAFs迁移实验结果显示,Om-As(2:1)可显著增加与单层CAFs共培养下室中CTLL-2细胞的数量(图4C)。同时,细胞凋亡分析证实,与经Om-As(2:1)处理的CTLL-2共培养的4 T1细胞凋亡率增加(图4D-G)。
Om-As体内抗乳腺癌药效研究
通过将4 T1-luc细胞接种到小鼠的乳腺脂肪垫内建立原位乳腺癌模型,注射48h后,将小鼠分为不同剂量的Om-As处理组,以评估Om-As的抗肿瘤功效(图5A)。给药后第10天,处死小鼠提取肿瘤组织并称重,与对照组相比,Om-As组的抗肿瘤效果呈上升趋势(图4B)。与生理盐水组(图4D - H)相比,Om - As治疗组的肿瘤重量、肿瘤体积和肿瘤指数均显著降低。H & E染色显示,Om-As治疗后肿瘤细胞核面积明显缩小,肿瘤组织大面积坏死(图6A)。与所有治疗组相比,未治疗组的Ki67增殖标记蛋白表达量较高(图6B)。TUNEL荧光检测证实,Om-As组诱导了大量肿瘤细胞凋亡,这与肿瘤抑制率数据一致(图6C)。上述结果表明,Om和As联合治疗不仅取得了显著的抗肿瘤效果,且无明显的不良反应。
Om-As改善TILs瘤内浸润
为探究Om - As抗TNBC机制,收集了4T1 - luc肿瘤组织进行流式分析。结果显示,与生理盐水组相比,Om-As(低剂量和高剂量)组均不同程度地增加了CD4+T和CD8+T细胞的数量(图7A-F)。此外,Om-As组高剂量组显著提高了CD4/CD8比值(图7G-H),改善了肿瘤免疫抑制微环境。
Om-As可抑制CAFs并改善体内TILs的功能
共聚焦免疫荧光显示,生理盐水组α-SMA蛋白表达量显著增加,表明肿瘤内CAFs大量存在,而瘤内CD8 + T细胞浸润程度较低。经Om-As处理后,α-SMA表达减少,瘤内CD8 + T细胞浸润增强(图8A)。Masson染色表明Om-As处理可减少CAFs的胶原沉积,从而抑制其活化(图8B)。与生理盐水组相比,Om-As增加了肿瘤内IFN-γ和Granzyme B的表达(图8C-D)。总体而言,Om - As通过抑制CAFs增加TILs的浸润,增强其抗TNBC作用。
结论
Om和As-都可以提高TILs的功能水平,但作用方式不同,二者联合可增强TILs的浸润和功能,从而改善乳腺癌免疫抑制的肿瘤微环境。该研究可为开发低毒高效的抗肿瘤辅助药物提供理论支持。
本文原文来自《International Immunopharmacology》