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作者：荷叶 转载请注明：解螺旋·临床医生科研成长平台 随着人们生活的日益改善，肥胖人群正逐渐增多，肥胖已成为影响人们身体健康的“杀手”。肥胖不仅能导致心脑血管疾病、糖尿病，还与肿瘤发生发展有关。近来，临床流行病学调查显示，肥胖妇女的乳腺癌更容易向肺、肝转移，其预后更差，但是肥胖促进乳腺癌转移的内在机制仍不清楚。 纽约Memorial Sloan Kettering癌症研究中心的Quail等发现，肥胖导致肺中性粒细胞数量增多，进而促进乳腺癌的肺转移。该研究填补了这一领域的空白，研究成果发表在2017年7月的《Nature Cell Biology》上，今天荷叶与大家分享该文章。（回复170906可下载，一周有效） 文章解析 第一步，发现肥胖小鼠肺中性粒细胞浸润数目增多。作者建立高脂饮食诱导的小鼠肥胖模型，ob/ob小鼠肥胖模型，发现肥胖小鼠肺中中性粒细胞（Neu，CD11b+ Gr1+）明显增多，而当肥胖小鼠减肥后，肺中Neu明显减少。 第二步，建立乳腺癌转移模型，发现肥胖小鼠癌细胞肺转移增多，伴有肺Neu数目增加。流式分选出肺中Neu，进行表达谱的检测，发现肥胖小鼠肺Neu的迁移相关基因和激活相关基因高表达。 作者采用原位乳腺癌模型，观察肥胖对乳腺癌生长转移的影响及其中Neu的变化。结果显示，肥胖促进乳腺癌的生长，同时随着乳腺癌的生长，肥胖小鼠肺中Neu数目增加更多，乳腺癌的肺转移灶更多。 进一步，作者尾静脉注射带荧光乳腺癌细胞建立肺转移模型，观察肥胖对肿瘤转移的影响。发现肥胖小鼠乳腺癌的肺转移明显增强，同时伴有肺Neu的增多。 第三步，发现增多的Neu导致乳腺癌的肺转移。为了明确肺中Neu与肺转移的因果关系，以Neu的抗体清楚小鼠的Neu，发现Neu清除后，乳腺癌的肺转移明显减少。 第四步，发现肥胖通过GM-CSF导致肺Neu增多。作者推测可能是由于肥胖者的血清中某个或某些细胞因子使骨髓细胞向Neu分化增多。为了验证这一假设，作者进行体外髓系分化实验，发现无论是肥胖的小鼠还是肥胖人类的血清都能使髓系细胞向Neu分化。
那么到底是什么细胞因子呢？作者通过细胞因子芯片，得到肥胖人类和小鼠共有的8个细胞因子。在体外分化实验中，发现8个因子中GM-CSF促进向Neu分化，而以GM-CSF抗体中和肥胖者血清后，发现髓系细胞向Neu分化明显减少。
GM-CSF是哪里来的呢？作者发现肺组织高表达GM-CSF，分选肺中的各个细胞，发现肺中单核细胞（CD11b+Ly6C+），中性粒细胞（CD11b+Gr1），CD3+T细胞高表达GM-CSF。
在体内拮抗GM-CSF或补充GM-CSF对肿瘤转移是否产生影响呢？研究发现，给予GM-CSF增加小鼠血、肺中的Neu数目，促进乳腺癌的肺转移；拮抗GM-CSF起到相反的作用。
第五步，发现肥胖通过IL5诱导单核细胞GM-CSF的表达。首先检测了脂肪组织8个因子的表达水平，发现肥胖小鼠脂肪组织高表达IL5。rIL5能使肺中Neu的数目增加。进一步将来源于肥胖小鼠和野生小鼠的Neu标记不同颜色，1：1混合，回输给小鼠，同时以抗IL5抗体处理。研究发现，肥胖小鼠骨髓Neu更容易向肥胖小鼠的肺募集，并且这种能力被IL5抗体所阻断。
那么IL5作用于什么细胞呢？通过检测IL5的受体IL5ra来确定。CD3+T细胞尽管分泌GM-CSF，但是其无IL5ra的表达，那么IL5不是通过作用于T细胞发挥作用。研究发现嗜酸性粒细胞（Eosin），Neu和68％的单核细胞（Mo）表达IL5ra，在IL5的刺激下仅单核细胞能增殖并表达GM-CSF，且在肥胖小鼠模型中IL5ra+单核细胞数目亦增多。
第六步，发现减轻体重能减少乳腺癌的肺转移。同时，作者发现减轻体重能减少肺中IL5ra+的Neu和Mo，降低血清中的IL5和GM-CSF的水平。
汇总以上结果可以得到下面的肥胖致乳腺癌肺转移机制示意图：肥胖小鼠的脂肪组织分泌高水平IL5，作用于IL5ra+Mo，使其发生扩增，促进其分泌GM-CSF，GM-CSF作用于Neu，使其向肺组织募集，在肺发生激活，形成有利于癌乳腺转移的微环境，最后导致乳腺癌肺转移。
荷叶点评 1、文章的逻辑思路严密，层层递进，荷叶一气读下来，有种酣畅淋漓的感觉。首先确定研究目标：为什么临床上肥胖乳腺癌患者更容易发生肺转移呢？ 研究思路： ①发现肥胖小鼠肺中Neu增多。 ②增多的Neu是否能促进乳腺癌肺转移？ ③Neu增多的机制是什么？ ④促进向Neu分化的GM-CSF来源于什么细胞呢？ ⑤肥胖的脂肪组织如何导致GM-CSF升高？ ⑥减肥是否减少乳腺癌的肺转移？ 2、在进行各种体内挽救实验时作者仅使用尾静脉转移模型，荷叶觉得原位乳腺癌转移模型更合适（可能是尾静脉转移模型节约研究时间）。 3、IL5作用于单核细胞促进其增殖、分泌GM-CSF的机制没有探讨。 4、肥胖对其他肿瘤的肺转移是否也是通过IL5—GM-CSF—Neu？乳腺癌有什么特异之处，更容易向富含Neu的微环境趋化？ 5、以往研究发现肺定居型巨噬细胞也对GM-CSF应答、扩增，它在肥胖中发挥怎么样的作用？ 6、作者检测了肥胖非荷瘤小鼠肺Neu的表达谱，发现其不同于肿瘤的MDSC，荷叶觉得应该检测荷瘤肥胖小鼠的肺Neu表达谱，观察其从乳腺癌原位生长到发生肺转移过程中的变化。 参考文献 Quail DF, Olson OC, Bhardwaj P, Walsh LA, Akkari L, Quick ML, Chen IC, Wendel N, Ben-Chetrit N, Walker J, Holt PR, Dannenberg AJ, Joyce JA.Obesity alters the lung myeloid cell landscape to enhance breast cancer metastasis through IL5 and GM-CSF.Nat Cell Biol. 2017 Aug;19(8):974-987. doi: 10.1038/ncb3578.
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