大脑很久以来都被认为是一个免疫豁免器官,其含有的免疫细胞含量较少,但在一些病例情况下,例如肿瘤,就会导致免疫细胞的异常浸润,其中从血液中迁徙过来的巨噬细胞和位于大脑原位的小胶质细胞作为髓系细胞,在功能和生态位上会存在一些交叉,其在肿瘤进展过程中,功能上会出现怎样动态的变化,调节髓系细胞功能是否能改善患者的预后,都是一些值得研究的问题。
Michael等2020年在iScience上发文Cellular and Molecular Changes of Brain Metastases-Associated Myeloid Cells during Disease Progression and Therapeutic Response通过多种手段,为我们呈现了在脑转移癌进展过程中髓系细胞形态学和分子功能上的变化。
随着对大脑内免疫图景的研究,对传统的有关大脑是免疫豁免器官这一观点提出了挑战,大量转录组的研究表明,小胶质细胞和巨噬细胞在神经退行性疾病和恶性肿瘤中都会产生类似表达模式上的改变。通过谱系追踪的小鼠模型提示肿瘤中小胶质细胞构成的Tam,主要发挥着促炎,宿主免疫,相反,单核起源的巨噬细胞(TAM-MDM)则与免疫抑制,抗原呈递,损伤愈合等功能相关。
1.脑转移癌的免疫微环境细胞构成
肿瘤浸润的早期,星形胶质细胞和小胶质细胞被激活,而星形胶质细胞在转移癌浸润的晚期占到主导作用,表现为GFAP+星形胶质细胞在肿瘤边界形成星形胶质瘢痕。而小胶质细胞随着距离肿瘤细胞的位置,其形态也在发生变化(从静息态的分支样进展为激活样的阿米巴形态),通过染色可以发现MDMs主要在肿瘤中浸润,同时小胶质细胞在肿瘤灶中的浸润会减少。
2.外周的单核起源巨噬细胞参与了肺癌脑转移髓系细胞区隔的构成
随着肿瘤灶的增加,肿瘤灶中髓系细胞比例的构成也会发生区别,其中单核起源巨噬细胞的比重会逐渐增加,可能是肿瘤细胞通过分泌一些白介素和趋化因子,招募了血液中的单核巨噬细胞。
3.肿瘤激活了髓系细胞促炎性的表达模式
作者通过将转移灶中的髓系细胞与对照组中进行分别比较,鉴定出了一系列疾病相关的表达模式变化,并提示这种模式的改变在转移定植的早期就发生了。
4.肿瘤相关髓系细胞收到脑转移灶的改造
基于差异分析,作者认为,抗原呈递过程主要由肿瘤相关的单核起源巨噬细胞来提供。
进一步地,作者通过mIHC的手段,鉴定了补体途径在转移灶中的定位。发现补体抑制因子H在空间上较为接近Iba+的髓系细胞,提示这是一种通过抑制补体的自我保护机制。