01?論文概要
2023年2月，南通大學陳罡教授課題組在《Brain, Behavior, and Immunity》上發表了題為“Schwann cell-derived CXCL2 contributes to cancer pain by modulating macrophage infiltration in a mouse breast cancer model”的研究論文，發現小鼠乳腺癌慢性疼痛模型中，在腫瘤應激下施萬細胞大量表達CXCL2誘導巨噬細胞浸潤到坐骨神經中，并伴有機械超敏反應和持續的自發傷害感受。該文在細胞分子水平上豐富了人們對周圍神經系統在腫瘤生長過程中的認識，貫通了巨噬細胞與周圍感覺神經對腫瘤誘導疼痛的過程，為抗癌止痛藥的開發提供新的靶點。
02研究背景介紹
疼痛在癌癥患者中非常普遍，尤其是在疾病的晚期。癌癥疼痛會導致功能不良、日?；顒邮芟蕖埣埠蜕钯|量的整體損害，現有的癌癥疼痛的治療主要是旨在減小腫瘤大小，包括放療、化療和手術，這些療法雖然可有效降低癌癥相關疼痛，但都伴有嚴重的不良副作用，而癌癥疼痛的機制仍不完全清楚。此外，癌痛的緩解通常是用阿片類藥物，然而其緩解癌痛的效果基本是微乎其微，并且由于其不良反應而被避免使用。巨噬細胞（macrophages）在神經性疼痛中的作用已被廣泛研究，最近的研究表明，癌癥患者的神經病理狀況受周圍神經巨噬細胞浸潤的調節[1]。巨噬細胞的募集和擴增可能是由于趨化因子的上調，施萬細胞（Schwann cell）在巨噬細胞介導的疼痛中的作用首先在神經性疼痛模型中得到證實[2]。神經損傷后，施萬細胞可以產生趨化因子、細胞因子和細胞外蛋白以調節神經炎癥和巨噬細胞浸潤。一系列趨化因子及其受體，包括CCL2 / CCR2，CXCL5 / CXCR2和CXCL12 / CXCR4，已被確定為癌痛調節的信號。這些趨化因子可能直接吸引免疫細胞，尤其是巨噬細胞，進而引起炎癥。由于腫瘤細胞與感覺神經之間獨特的相互作用，癌痛的機制與其他慢性疼痛疾病不同，此外腫瘤微環境是由于其多種細胞成分，包括腫瘤細胞、浸潤淋巴細胞、神經膠質細胞及其相互作用產物。而在腫瘤微環境中癌細胞，免疫細胞和神經系統之間的相互作用是如何影響癌痛的發作和持續性的機制也尚不清楚。
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03結果分析與闡述
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已有許多研究表明在腫瘤微環境中，腫瘤細胞和炎癥細胞可以釋放許多作用于施萬細胞的介質，進一步傳播神經炎癥[3]。癌細胞，免疫細胞和神經系統之間的相互作用如何影響癌痛的發作和持續性的機制尚不清楚。在此，作者首先通過 CXCR2 拮抗劑免疫阻斷或CXCL2中和性抗體靶向阻斷CXCL2/CXCR2 信號傳導（圖1 A-J），不僅可以強有力地減弱機械超敏反應和持續的自發傷害感受，還可以防止巨噬細胞在坐骨神經中的募集。坐骨神經施萬細胞中CXCL2的條件性敲低有效抑制癌細胞誘導的機械超敏反應、持續自發傷害感受和坐骨神經巨噬細胞募集，進一步證實了這個結論（圖2 A-E）。這些結果表明，來源于施萬細胞的CXCL2誘導巨噬細胞浸潤周圍神經，這可能與腫瘤誘導持續性自發傷害感受的發展有關。
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圖1 CXCL2/CXCR2信號傳導的拮抗緩解了腫瘤誘導的持續自發傷害感受并減少了巨噬細胞滲入坐骨神經
（圖源：Zhang YH, et al., Brain, Behavior, and Immunity, 2023）
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圖2 坐骨神經施萬細胞中CXCL2條件性敲低減輕了腫瘤誘導的巨噬細胞浸潤和體內持續自發傷害感受
（圖源：Zhang YH, et al., Brain, Behavior, and Immunity, 2023）
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為了尋求腫瘤誘發性疼痛的巨噬細胞起源，作者通過腹膜內注射脂質體氯膦酸鹽（liposome clodronate）來消耗造血巨噬細胞。結果表明，巨噬細胞缺失不僅降低了腫瘤疼痛模型小鼠的機械超敏反應和持續的自發傷害感受時間，而且顯著降低了小鼠坐骨神經中的巨噬細胞數量（圖3 F-I）。這些結果表明，腫瘤疼痛模型小鼠浸潤坐骨神經的巨噬細胞主要來源于外周血液循環，而不是來自坐骨神經常駐巨噬細胞的增殖。
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圖3 巨噬細胞耗竭對神經周圍癌細胞植入誘導的持續自發傷害感受和疼痛樣行為的影響
（圖源：Zhang YH, et al., Brain, Behavior, and Immunity, 2023）
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進一步的機制研究表明，發現隨著CXCL2分泌的增加，施萬細胞中HIF-1α的表達也顯著增加（圖4 A），并且細胞內ROS水平呈下降趨勢（圖4 B-C）。Ref-1是HIF-1α轉錄活性的中樞調節因子[4]。Ref-1在老鼠乳腺癌細胞中的表達顯著高于正常乳腺組織，與施萬細胞共培養后進一步升高（圖4F）。E3330是一種特異性Ref-1抑制劑，可顯著緩解乳腺癌細胞誘導的施萬細胞中CXCL2表達的增加。在神經周圍癌細胞植入后41、43、45和47天腹膜內注射E3330，結果表明，E3330顯著減輕了癌癥誘導的后爪機械超敏反應和持續的自發傷害感受（圖4 H-J）。這些證據都證實乳腺癌細胞釋放的 Ref-1 通過 HIF-1α/ROS 途徑誘導施萬細胞中 CXCL2表達增加。
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圖4 乳腺癌細胞釋放的Ref-1通過HIF-1α/ROS途徑誘導雪旺細胞中CXCL2表達增加
（圖源：Zhang YH, et al., Brain, Behavior, and Immunity, 2023）
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04?結果分析與闡述
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綜上所述，該研究結合細胞生物學、免疫化學、動物行為學及統計學等多種手段，揭示了乳腺癌細胞釋放的Ref-1通過HIF-1α/ROS途徑誘導雪旺細胞中CXCL2表達的增加，從而吸引巨噬細胞到周圍感覺神經來產生腫瘤誘導的疼痛樣行為。不足的是，該研究中的移植模型的局限性在于缺乏原位植入，此外也不能完全排除其他自分泌或旁分泌因子的作用，這些因素可能在癌細胞誘導的巨噬細胞浸潤中發揮作用，并且乳腺癌細胞對坐骨神經神經元及中樞系統的影響也值得繼續深入。
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圖5 總結圖：施萬細胞分泌CXCL2募集巨噬細胞并引起癌痛的機制圖
（圖源：Zhang YH, et al., Brain, Behavior, and Immunity, 2023）
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吉 凱 助 力
本文AAV9病毒由吉凱基因提供，助力高水平的科學研究。
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通訊作者簡介：
陳罡，教授，博士生導師。中國科學院神經科學研究所博士，哈佛大學醫學院、杜克大學醫學中心博士后、杜克大學醫學中心助理教授?，F任南通大學醫學院院長，江蘇特聘教授，江蘇特聘醫學專家。
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參考文獻（reference list）：
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