芳香烃受体核转运蛋白通过调控肠道微生物群，限制了抗结直肠癌调控性中性粒细胞的募集和功能

背景

尽管中性粒细胞在肿瘤中的作用和机制已被广泛研究，但芳香烃受体核转运蛋白 (ARNT)对中性粒细胞的确切影响尚不清楚。在本研究中，我们研究了ARNT在结肠炎相关结直肠癌中CD11b+Gr1+中性粒细胞功能中的作用。

简介       

2023年3月1日，来自中国北京微生物与流行病学研究所的Yujing Bi及其团队在J Exp Clin Cancer Res (IF: 12.658)杂志上发表了名为Aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator limits the recruitment and function of regulatory neutrophils against colorectal cancer by regulating the gut microbiota的研究[1]。

主要结果

中性粒细胞中的ARNT表达

为了评估ARNT对中性粒细胞发育和功能的影响，我们通过生存力染色排除死亡细胞后，测定了从BM到外周血或脾脏的高纯度人群中通过骨髓发育的ARNT-mRNA表达。数据显示，在成熟中性粒细胞发育分化之前，造血干细胞 (HSCs)、多能祖细胞 (MPPs)、普通髓系祖细胞 (CMPs)和粒细胞-单核细胞祖细胞 (GMPs)中ARNT-mRNA的表达没有显著变化，但释放到血液和脾脏中的BMs中成熟中性粒细胞的ARNT-mRNA表达显著增加 (图1A)。此外，在体外骨髓中性粒细胞培养体系中，CD11b+Gr1+中性粒细胞的ARNT-mRNA表达逐渐增强 (图1B-C)。这些结果提示ARNT可能参与中性粒细胞的发育和功能调控。

图1. 结直肠癌的发生与中性粒细胞水平和ARNT表达有关

阻断CXCR2限制了Arnt-/-小鼠中性粒细胞的募集和NET的形成

最近的研究表明，趋化因子受体CXCR2除了在中性粒细胞的聚集中起关键作用外，还在中性粒细胞NET的形成中起关键作用。虽然在生理条件和病理性肿瘤浸润中性粒细胞下，ARNT的缺失显著促进了CXCR2在BMs和脾脏中性粒细胞中的表达，但CXCR2是否能介导ARNT缺乏症对中性粒细胞功能的调控？为了确定这一点，我们进一步评估了CXCR2在ANRT缺失中性粒细胞中的调控作用。为了直接检测生理条件下ARNT对中性粒细胞的调控效应，我们使用了体外BM中性粒细胞培养系统。结果表明，Arnt-/-显著促进了CD11b+Gr1+细胞的百分比、NET的形成和中性粒细胞的免疫抑制活性，并改变了中性粒细胞的细胞因子的产生。然而，阻断CXCR2可显著恢复CD11b+Gr1+细胞百分比、NET形成和细胞因子分泌，但不能恢复中性粒细胞的免疫抑制活性 (图4A-E)。这些数据表明，CXCR2是Arnt-/-指导中性粒细胞扩增、NET形成和细胞因子产生所必需的，但不是其免疫抑制活性所必需的。

图4. 阻断CXCR2显著恢复了Arnt−/−诱导的结直肠癌中性粒细胞募集和NET的形成

ARNT的药理学靶向调控结直肠癌中中性粒细胞与肠道微生物群的耦合

接下来，我们试图应用药理学方法靶向中性粒细胞中的ARNT，并确定其对中性粒细胞功能和结直肠癌发生的影响，以测试我们是否可以重复从基因靶向ARNT中重现我们的发现。如图7A所示，我们通过抑制ARNT上游的AHR效应，将ARNT信号通路的有效抑制剂GNF351应用于小鼠。与ARNT基因缺失后的结果一致，我们观察到，与对照组相比，抑制ARNT显著增强了结直肠癌的发生率和生长 (图7B-C)，并增加了CD11b+Gr1+细胞的百分比 (图7D)、NET形成 (图7E)和中性粒细胞的活性抑制 (图7F)。有趣的是，在诱导结直肠癌的过程中，除GNF351处理外，还对正常WT结直肠癌小鼠的粪便每周灌胃1次进行干预治疗。我们观察到，虽然GNF351治疗仍然会导致更高的结直肠癌发病率和生长 (图7B-C)，但这些影响可以通过灌胃正常WT小鼠的粪便来恢复 (图7G-I)。这些数据表明，ARNT介导的中性粒细胞募集和功能结合肠道微生物群调控可能有助于小鼠结直肠癌的发展。

图7. 在抗结直肠癌治疗中，ARNT驱动中性粒细胞募集、功能和肠道微生物群

结论及展望

综上所述，我们发现ARNT调控了结肠炎相关结直肠癌病理微环境中调控性中性粒细胞的募集和功能活动，并调控肠道微生物群的改变。在中性粒细胞中，ARNT缺乏表现出与AHR缺乏相似的效应。CXCR2信号通路在ARNT诱导的中性粒细胞的募集和功能调控中是必需的，这赋予了对结直肠肿瘤发生的保护作用。我们的研究结果明确了转录因子ARNT在调控中性粒细胞募集和功能以及肠道微生物群方面的新作用，这对未来肠道微生物群和免疫疗法在结直肠癌中的结合具有指导意义。

原文链接

https://jeccr.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13046-023-02627-y#Abs1

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

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