轉移是乳腺癌發病和死亡的主要原因，約占乳腺癌相關死亡的90%。臨床上，乳腺癌可轉移到不同的繼發部位，包括骨、肺、肝和腦，但很少轉移到腎臟等器官，這種癌細胞優先擴散至特定器官稱為器官轉移特異性。以這種差異為例，研究人員探究了器官特異性轉移傾向背后的機制。2024年9月17日，美國德克薩斯大學MD安德森癌癥中心Raghu Kalluri團隊(周許年、Valerie S. LeBleu、Eliot Flether-Sananikone為共同第一作者)在Nature Cancer雜志發表了文章“Vascular heterogeneity of tight junction Claudins guides organotropic metastasis”， 研究表明不同器官EC連接的異質性可能是與乳腺癌相關的器官親和性的關鍵因素。
WB顯示Ad-Claudin 5組Cldn5顯著過表達
研究結果
1、肺纖維化（LF）或腎纖維化（KF）誘導肺特異性血管重構
為了評估轉移前環境對肺轉移的影響，作者利用4T1乳腺荷瘤小鼠中誘導肺纖維化產生炎癥組織微環境，發現LF增加肺轉移和表面肺結節；隨后又誘導了腎纖維化，發現KF也促進肺轉移和表面肺轉移結節，但不促進腎轉移。此外，與皮膚傷口愈合反應相關的纖維化重塑對肺轉移沒有影響，也不會誘導轉移到其他器官。作者進一步測試了癌細胞植入腎實質后形成腫瘤的能力，發現癌細胞在腎實質形成腫瘤，并伴有肺轉移。為了探索與LF和KF誘導的肺轉移增強相關的潛在機制，作者評估了KF小鼠(LoKF)健康肺(HL)、健康腎(HK)、LF肺、KF腎和肺的整體轉錄組學變化，數據分析表明了KF誘導的肺血管重塑的潛在調節劑的作用。流式細胞術進一步評價肺免疫微環境對LF和KF的反應，發現中性粒細胞可能在輔助肺轉移中起協同作用，但并不固有地決定腎轉移。進一步評估纖維化腎臟分泌的細胞因子和趨化因子對血管重塑和促進轉移的影響，作者使用健康小鼠、皮膚傷口小鼠、LF小鼠和KF小鼠的血清進行了靶向細胞因子陣列。在與血管重構相關的細胞因子中，與HK和HL相比，KF中Ang2的上調差異最大。進一步實驗發現Ang2在與KF相關的肺轉移小鼠的血清中上調，而其影響可能是在LF的背景下局部驅動的。以上表明，Ang2是KF誘導和LF誘導的肺轉移增強的潛在介質。
圖1. Ang2介導纖維化誘導的肺轉移
2、Ang2-FOXO1信號傳導抑制肺上皮細胞中的Claudin 5
接下來，作者進一步評估發現在纖維化誘導的肺轉移中，Ang2破壞肺血管通透性，并且Ang2可以中和逆轉KF誘導的肺轉移增強。Ang2先前通過破壞緊密連接(TJ)完整性與乳腺癌轉移有關，Cldns是TJ細胞間粘附復合物的關鍵結構和功能成分。對關鍵TJ成分的評估顯示，與健康肝臟和HK相比，Cldn5在HL中的表達水平更高。鑒于肺內皮TJs中Cldn5的表達豐富，作者試圖確定Ang2誘導的肺血管通透性增加是否部分是Cldn5下調的結果，正如之前其他研究所支持的那樣，Ang2在小鼠肺內皮細胞中下調Cldn5。為了確定與Ang2介導的Cldn5下調相關的信號事件，作者評估了使用rAng2治療的肺內皮細胞中的FOXO1，發現Ang2通過FOXO1的核富集下調Cldn5。
圖2. Ang2通過FOXO1的核富集下調Cldn5
3、Ang2通過破壞Cldn5 TJ促進肺轉移
為了確定Ang2降低Cldn5在肺轉移中的直接作用，作者進行了挽救實驗，在靜脈輸注4T1癌細胞之前，通過氣管內注射過表達Cldn5的腺病毒(Ad-Cldn5)，在有或沒有給藥rAng2的情況下過量表達Cldn5。體內研究發現rAng2處理后Cldn5+ CD31+面積減少，而氣管內Cldn5過表達阻止了這種減少，表明rAng2治療顯著增加了4T1的肺部定植。然而，在這種情況下，同時過表達Cldn5阻止了4T1肺定植的增加，下調Cldn5增加肺轉移，該研究結果支持了血管內皮細胞中的Claudin 5在肺部轉移過程中扮演著重要的守門人角色。進一步研究發現抑制Cldn2和Cldn10導致腎臟EC TJs的不穩定和血管通透性受損，從而導致非典型的腎臟轉移形成，并隨著炎癥纖維化而增強。以上結果表明，肺中的Cldn5對Ang2介導的血管不穩定和肺轉移非常敏感，并且轉移的器官親和性，至少部分是由內皮TJ組織特異性成分驅動的。
圖3. Cldn5在肺4T1細胞外滲中的關鍵作用
小結
本研究發現Ang2 介導的肺內皮細胞Cldn5的抑制促進了肺轉移，而炎癥纖維化微環境增強了這一過程，并通過抗Ang2阻斷抗體阻止了這一過程，抑制Cldn2和Cldn10足以誘導腎轉移的出現。本研究闡明了器官特異性血管異質性在決定嗜器官的轉移中的影響，并且這一作用不依賴于癌細胞的內在機制。