来自死亡巨噬细胞的含铁细胞外囊泡被发现参与了石棉致癌过程 - 名古屋大学

没有直接接触石棉的间皮细胞是如何发生癌变的?

名古屋大学11月4日宣布，它发现细胞外囊泡(EVs：外泌体、微血管等)可以运输致癌物铁，并在石棉致癌中起作用。 这项研究是由该大学医学研究生院的伊藤文也、Izumi Liangtori和Shinya Toyokuni领导的研究小组与该大学心血管医学系的Katsuhiro Kato和Toyoaki Murohara领导的研究小组合作进行的。 研究成果已发表在《氧化还原生物学》电子版上。

石棉仍然在世界各地大量使用，并被广泛认为是一种致癌物，构成恶性间皮瘤和肺癌的风险。 对石棉纤维的致癌机制的研究从两个方面进行。 一个是石棉纤维通过被间皮细胞吸收并直接作用于它们的细胞核而导致致癌，另一个是石棉通过其引起的炎症而间接导致间皮癌。 研究小组在设计这项研究时假设后一种分子机制的贡献。

去年，该研究小组确定了一种致癌环境，在石棉暴露形成的炎症环境(肉芽肿)内，石棉被巨噬细胞吞噬。 在复制这种炎症环境的实验系统中，他们发现了抑癌基因p16INK4a的缺失，尽管间皮细胞没有直接接触石棉。 然而，致癌物是如何从肉芽肿中的石棉传播到间皮细胞的问题仍未得到解答。 在这项研究中，研究小组专注于接触青石棉(蓝石棉)--一种高度致癌的石棉--产生的EVs，假设EVs可能通过传递生物活性物质参与石棉致癌。

石棉 < 巨噬细胞 < 铁锈病 < 细胞外囊泡的分泌

我们首先利用小鼠腹腔注射青石棉的模型，研究了肉芽肿中存在的铁中毒依赖性EVs(FedEVs)，这是一种防御反应。 荧光免疫染色的结果显示，石棉纤维存在于CD68阳性的巨噬细胞中，但不存在于SMA阳性的肌成纤维细胞或间皮素阳性的间皮细胞中。 值得注意的是，在肌成纤维细胞和间皮细胞中发现了CD63的表达，这是一种EV的标志，呈强颗粒状。

接下来，我们通过建立两个细胞系来测试间皮细胞对FedEVs的摄取：THP1巨噬细胞(定期表达GFP-CD63)和HT1080纤维肉瘤细胞(铁素体阳性)，并从这些细胞收集GFP标记的EVs。 将FedEVs加入MeT-5A间皮细胞培养物中，发现在加入后6-9小时内被内吞完全吸收。 特别是，来自受体间皮细胞的内源性CD63和来自巨噬细胞的GFP-CD63在加入24小时后被发现在细胞膜上强烈地共同定位(内体、晚期内体到溶酶体样模式)。

细胞外液泡中有助于致癌的主要分子是 "铁蛋白"。

通过LC-MS对FedEV中的蛋白质进行综合分析，发现FedEV含有高水平的铁蛋白(FtL和FtH)。 特别是，只有在暴露于铁或铁和石棉纤维的FedEV中，铁蛋白(一种细胞外囊泡中的铁储存蛋白)的增加可能在铁超载的发病机制中很重要。

还分析了FedEV暴露对间皮细胞造成的DNA损伤：发现暴露于FedEV 24小时后，受体间皮细胞的细胞核中DNA氧化损伤(8-OHdG)和DNA双链断裂(γH2AX)有所增加。 此外，CD63、铁蛋白和DNA双链断裂被发现在肉芽肿附近的间皮细胞中共存。

本研究表明，作为EVs的一种新的病理参与，EVs可能有助于致癌。 可以期待对EVs在致癌作用的进一步研究。 同时，石棉致癌机制的一部分，即FedEV将内化的铁蛋白和催化的Fe(II)捐赠给间皮细胞，已经被发现。 这一机制可能是预防癌症的一个潜在目标。 研究人员说："对FedEV进行更详细的分析可能会导致它被用作间皮瘤患者的生物标志物。