Repere
- •
-
Exercitiul fizic aerobic reduce incidența și creșterea tumorilor la mai multe modele de șoareci
- •
-
Exercitiile aerobice cresc infiltrarea celulelor NK, controland astfel cresterea tumorii
- •
-
Epinefrina mobilizează celulele imunitatii natural killer NK și β-blocada blochează suprimarea tumorii
- •
-
IL-6 derivate din mușchi induse de exercițiile aerobice sunt implicate în redistribuirea celulelor imunitare NK
rezumat
Exercitiile fizice aerobice regulate reduc riscul aparitiei cancerului si recurentei bolii. Cu toate acestea, mecanismele care stau la baza acestei protecții rămân să fie elucidate. In acest studiu, soareci purtatori de tumori, randomizati la alergare voluntara pe roti, au aratat o reducere de peste 60% a incidentei tumorii si reducere a cresterii tumoralr in cinci modele tumorale diferite. Analiza microvector a evidențiat o reglare a căilor asociate cu funcția imună indusă de formare. Infiltrarea celulelor NK a fost semnificativ crescută în cazul tumorilor de la șoarecii care au alergat, în timp ce epuizarea celulelor NK a amplificat creșterea tumorală și a diminuat efectele benefice ale exercițiilor fizice. Analizele mecanice au arătat că celulele NK au fost mobilizate prin epinefrină, iar blocarea semnalizării β-adrenergice a blocat inhibarea tumorii dependentă de antrenament. Mai mult, epinefrina a indus o mobilizare selectivă a celulelor NK sensibile la IL-6 și anticorpii blocanți ai IL-6 au blocat supresia tumorală indusă de antrenament, infiltrarea celulelor NK intratumorale și activarea celulelor NK. Împreună, aceste rezultate leagă exercitiul fizic aerobic, epinefrina și IL-6 la mobilizarea și redistribuirea celulelor NK și, în final, la controlul creșterii tumorii.
Abstract grafic
Introducere
Datele epidemiologice arată că exercițiul fizic aerobic regulat protejează împotriva dezvoltării anumitor tipuri de cancer și reduce riscul de reapariție a bolii ( Brown et al., 2012 ; Christensen și colab., 2014 ), determinând cercetări ample privind intervențiile de exerciții la pacienții cu cancer ( Jones și Alfano, 2013 ). Într-o serie de diagnostice de cancer, s-a demonstrat că efortul fizic îmbunătățește capacitatea funcțională și rezultatele raportate de pacienti ( Mishra et al., 2012 ). Cu toate acestea, exercițiul fizic poate suprima în mod direct creșterea tumorală, așa cum sugerează scăderea riscului de recurență a bolii la pacienții cu cancer activ ( Ballard-Barbash et al., 2012 ). Se cunosc puține mecanisme care stau la baza acestei protecții, dar au fost sugerate ca mediatori posibili schimbări de comportament corporal, niveluri ale hormonilor sexuali, inflamații sistemice și funcții ale celulelor imunitare mediate de exerciții ( McTiernan, 2008 ).
Exercițiile de antrenament constau în perioade acute de efort fizic, urmate de perioade de recuperare. În timpul acestor perioade acute de exerciții fizice, concentrațiile plasmatice de hormoni de stres și miocinele derivate din mușchi cresc dramatic ( Catoire și Kersten, 2015 ). Myokinele pot avea efecte antiproliferative directe asupra celulelor canceroase, așa cum s-a arătat pentru oncostatina M pe celulele cancerului de sân sensibile la hormoni ( Hojman și colab., 2011 ) și SPARC în cancerul de colon ( Aoi și colab., 2013 ). Cu toate acestea, în timpul exercițiului fizic aerobic, se observă și o mobilizare acută a celulelor imune în circulație ( Pedersen și Hoffman-Goetz, 2000 ; Bigley et al., 2014 ). Celulele sistemului imunitar joacă roluri duble în cancer. Sistemul imunitar are o capacitate puternică de combatere a cancerului, dar inflamația cronică a fost, de asemenea, legată de tumorigeneza în mai multe condiții ( Vivier et al., 2012 , Imai et al., 2000 ; Grivennikov et al., 2010 ). Pe partea de protecție, celulele imune citotoxice infiltrative au fost demonstrate ca factori de prognostic pozitiv pentru evoluția bolii și supraviețuirea globală la mai multe tipuri de cancer ( Fridman et al., 2012 ; Remark et al., 2013 ). Astfel, mobilizarea celulelor imune citotoxice în timpul exercițiilor fizice ar putea reprezenta un mecanism de apărare indirectă împotriva creșterii cancerului.
Rezultate si discutii
Voluntara alergare pe roata – exercitiul fizic aerobic reduce semnificativ incidenta si cresterea tumorii
În primul rând, am evaluat efectul alergarii pe roata înainte și / sau în timpul provocării tumorii într-un model melanom subcutanat B16F10 la șoareci femele ( Figura 1 A). Patru săptămâni de alergare pe roată înainte de inocularea celulelor tumorale au redus creșterea tumorii cu 61% (p <0,01, figura 1 B). În cazul femelelor adulte (3 luni, p <0,05, figura 1 C) și șoarecilor batrani (18 luni, p <0,001, figura S1 A) s-au verificat reduceri similare ale volumului tumorii de 67% și 53%. alergarea a redus și dramatic metastazele pulmonare după injectarea intravenoasă (iv) a celulelor melanom B16F10 (p <0,001, Figurile 1 D și 1 E).
Apoi, impactul alergarii asupra creșterii tumorii a fost evaluat în trei modele suplimentare. Șoareci masculi de la Institutul de Cercetări Medicale Navale (RMN) au fost injectați cu dietilnitrozamină (DEN) la vârsta de 4 săptămâni, fapt care este cunoscut că provoacă tumori hepatice în decurs de 10 luni. Aici,alergarea a redus incidenta tumorii ca doar 31% din soareci au dezvoltat tumori, comparativ cu 75% din soareci de control ( Figura 1 F). Mai mult, alergarea a redus sarcina tumorală per șoarece (p <0,05, Figura 1 G). Într-un model de carcinom pulmonar Lewis (LLC) la șoareci femele, au scăzut volumul tumorilor cu 58% (p <0,01, Figura S1B ) și greutatea tumorii cu 56% (p <0,05, Figura S1C) și în Tg ),la Șoareci transgenici EPv, care dezvoltă spontan melanom, alergarea a avut tendința de a întârzia formarea leziunilor maligne (p = 0,08, figura S1D ).
-
Figura 1.
alergarea reduce incidența și creșterea tumorilor
(A) Design experimental.
(B) Volumul tumoral al tumorilor B16 subcutanate la șoareci femele C57BL / 6 de vârstă de 3 luni (n = 12, ANOVA bidirecțional cu testul post-hoc al lui Tukey).
(C) Volumul tumoral al tumorilor B16F10 subcutanate la șoareci C57BL / 6 (CON n = 11, EX n = 12, Testul t Studenți).
(D) Numărul de tumori pe plămân la șoareci injectați iv cu 1 x 105 celule B16F10 (CON = 9, EX = 10, testul t Studenți).
(E) Imagini reprezentative ale tumorilor B16 în plămânii șoarecilor după injecția iv.
(F) RMN de șoareci masculi NMRI injectați cu DEN (25 mg / kg greutate corporală). Săgețile roșii indică o tumoare hepatică la un șoarece de control.
(G) Obligația tumorală evaluată prin RMN (n = 16 pentru ambele grupuri, ANOVA bidirecțională cu teste multiple t post hoc). $: Luna a 11- a : EX = 16, CON = 14. A se vedea, de asemenea, Figura S1 . Mijloace ± SEM. * P <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001.
Distanța medie alergata pe roată a fost de 4,1 km / șoarece / zi pentru șoarecii femele inoculate B16 și 6,8 km / șoarece / zi pentru șoarecii masculi DEN injectați. Prezența tumorilor B16 nu a determinat scăderea în greutate sau cașexia ( Figura S1 E). În contrast, prezența tumorilor LLC a indus o pierdere medie în greutate de -1,27 ± 1,74 g în grupul de control care purta tumori. Această pierdere în greutate a fost complet împiedicată la șoarecii purtători de tumori (p <0,05, figurile S1E și S1G).
Luate impreuna, gasim reduceri semnificative ale incidentei tumorii si cresterii cu alergarea voluntara pe 5 modele de tumori diferite. Întârzierea progresiei melanomului B16 a necesitat o perioadă de pre-antrenament de 4 săptămâni înainte de inocularea tumorii. În această perioadă, șoarecii au fost obișnuiți să alerge pe roți și sistemul imunitar a fost inițiat pentru provocarea tumorii, sugerând că atunci când se utilizează modele de tumori transplantabile cu creștere rapidă, o parte din efectul de exercițiu ar putea fi uciderea celulelor canceroase la locul de inoculare . Dimpotrivă, inițierea alergării după provocarea tumorii în modelele DEN induse și Tg (Grm1) Epv cu creștere lentă a fost suficientă pentru a controla incidența și progresia tumorii.
Reducerea dependenței de formare a creșterii tumorale este asociată cu inducerea căilor imunologice
Pentru a identifica căile diferențiate în tumorile de la șoarecii care rulează, am efectuat analiza microarray pe tumori B16 din Figura 1 C ( Tabelul S1 ). Din cele 92 căi ontologice genetice (GO), majoritatea (52%) a fost legată de căile imunologice și inflamatorii ( Figura 2 A). Analiza qPCR a confirmat creșterea expresiei atât a citokinelor pro-cât și a celor anti-inflamatorii ( Figura 2 B), precum și a markerilor sistemului imunitar celular innascut și adaptiv în tumorile B16 de la șoareci care lucrează ( Figura 2 C). De asemenea, în tumorile LLC, citokinele pro-inflamatorii (IL-1α și iNOS) și markerii pentru celulele NK și T au fost reglate în sus /crescute cu alergarea ( figurile 2 D și 2E).
-
Figura 2.
alergarea este asociată cu inducerea căilor imunitare și inflamatorii
(A-E) (A) Distribuția căilor GO potentate (n = 5). A se vedea și tabelul S1 . Analiza qPCR a citokinelor inflamatorii și a markerilor celulelor imune (C) în tumorile B16 din figura 1 C (CON = 12, EX = 11, testul multiplu t) și (D) citokinele inflamatorii și markerii celulelor imune Lewis tumori pulmonare (CON = 9, EX = 10, t test multiple).
(F-I) (F) Volumul tumoral al tumorilor B16F10 subcutanate și (G) ziua terminării tumorilor excizate. Analiza qPCR a citokinelor inflamatorii (H) și a markerilor celulelor imune (1) din tumorile din Figura 2 F (n = 10, t test multiple). Bare negre = CON, bare gri = EX. Mijloace ± SEM. * P <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001.
Pentru a exclude că aceste diferențe în căile imune au fost pur și simplu legate de dimensiunea tumorii, am repetat evaluarea acum pe baza tumorilor B16 cu volum identic (aproximativ 150 mm 3 , Figura 2 F). Astfel, tumorile au fost excizate în medie cu 2 zile mai devreme în grupul martor ( Figura 2 G). În aceste tumori de dimensiuni similare, a fost verificată upregularea/cresterea citokinelor proinflamatorii (IL-1α și iNOS) și a markerilor celulelor imune cu exerciții fizice ( figurile 2 H și 21).
Formarea reglează creșterea tumorilor prin infiltrarea celulelor NK intratumorale
Apoi am măsurat frecvențele celulelor imune în tumori prin citometrie în flux după 6 săptămâni de alergare. În modelul B16 subcutanat, tumori de la șoareci care au alergat au prezentat o infiltrare semnificativ crescută a celulelor NK (p <0,001, figurile 3A, 3C și 3D), precum și celule T CD3 și celule dendritice (p <0,05, figura 3A) . De remarcat, poarta CD3 include celule CD3 + CD4 – CD8 și, astfel, include celule precum delta gamma și celule NKT. În modelul iv B16, alergarea, de asemenea, a crescut infiltrarea celulelor NK în tumorile pulmonare (p <0,05, Figura 3 B), dar fără creșterea numărului de subtipuri de celule imune. Nivelul de infiltrare a celulelor NK se corelează invers cu sarcina tumorală (p <0,01, figurile S2A și S2B). Evaluarea histologică a arătat că exercițiul fizic aerobic a crescut atât nr celulele NK1.1 + , CD8 + și CD4 + , cât și numărul absolut al celulelor CD8 + și CD4 + fiind mai mare decât cel al celulelor NK ( Figurile 3 E și S2 C). La șoarecii de control, celulele NK au fost rareori detectabile. Infiltrarea celulelor B nu s-a schimbat semnificativ cu exercițiile fizice ( Figura S2 D). La șoarecii care nu suferă de tumori, la 6 săptămâni de funcționare au crescut frecvențele celulelor NK din măduva osoasă (p <0,05), splinei (p <0,01) și, într-o măsură mai mică, celulele mononucleare din sângele periferic (PBMC) (p = , Figura 3 F), indicând o creștere generală a bazinului bazal al celulelor NK cu exerciții fizice. La șoarecii cu tumori, alergatul nu a modificat frecvența celulelor NK în aceste organe ( Figura 3 G), dar acești șoareci au prezentat o acumulare pronunțată de celule NK în tumorile lor ( Figura 3 C). Numerele de celule T nu au crescut în sânge, măduva osoasă sau splină cu șase săptămâni de alergare la șoareci purtători de tumori sau fără tumori ( Figurile S3A și S3B).
-
Figura 3.
Antrenamentul controlează creșterea tumorii prin infiltrarea celulelor NK intratumorale
(A) Frecvența celulelor imune în tumori subcutanate B16 de la șoareci CON și EX (Criterii de evaluare: celule T totale [CD3 + ], celule CD8 T [CD3 + CD8 + ], celule T CD4 + CD4 + [CD3 – CD19 + ], celulele NK [CD3 – NK1.1 + ], DC [CD11b + GR-1 – CD11c + ], MDSC [CD11b + GR-1b + ] t).
(B) Frecvența celulelor imune în plămân din Figura 1 D (n = 8, teste multiple t).
(C) celule NK pe total celule B16 în tumori subcutanate B16 (CON = 8, EX = 9, Student t test).
(D) Panouri de citometrie de flux ale celulelor NK1.1 + care infiltrează tumori.
(E) Analiza histologică a secțiunilor tumorale colorate pentru NK1.1 sau CD8 în roșu.
(F și G) Frecvența celulelor NK în măduva osoasă, sânge și splină din șoareci purtători de tumori (F) și nesupuși de tumori (G).
(H) Volumul tumoral al tumorilor B16 subcutanate la șoareci athymic (CON = 9, EX = 11, Student t test).
(I) Volumul tumoral al tumorilor B16 subcutanate la șoareci C57BL / C după epuizarea celulelor NK (n = 12, ANOVA bidirecțional cu testul Bonferroni post hoc). A se vedea, de asemenea, Figura S3 .
(J) uciderea mediată de celulele NK a celulelor YAC-1 sensibile la celulele NK (linie întreagă) și a celulelor tumorale B16F10 (linie punctată).
(K) qPCR analize ale expresiei mRNA a liganzilor receptorului de activare a celulelor NK, citokinelor, chemokinelor și factorilor angiogenici (CON = 10, EX = 11, testare multiplă). Bare negre = control, bare gri = EX. Mijloace ± SEM. * P <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001.
Apoi am evaluat răspunsul la alergarea la șoareci athymic, care nu au celule T funcționale, dar păstrează celulele NK. La acești șoareci, o reducere de 66% a volumului tumorii B16 a persistat cu 6 săptămâni de alergare (p <0,05, Figura 3 H), arătând că celulele T nu au fost responsabile de efectul supresiv al funcționării asupra creșterii tumorii. Cu toate acestea, șoarecii niti atimici, în general, au avut tumori mai mari decât șoarecii imunodeficienți de tip sălbatic (WT) ( figurile S3 C și S3D), indicând faptul că celulele T ,în afara situației de exercițiu fizic, joacă un rol în controlul creșterii tumorilor. Pentru a documenta în continuare rolul celulelor NK, celulele NK circulante au fost epuizate prin administrarea de anticorpi anti-asialo-GM1 ( Figurile S3E și S3F). Reducerea totală a celulelor NK a eliminat complet efectul supresiv al funcționării asupra volumului tumorii, și ambele grupuri tratate cu anti-asialo-GM1 (control și exercițiu, respectiv) au prezentat o creștere a creșterii tumorilor în comparație cu șoarecii tratați cu IgG izotip (p <0,001, I).
Apoi, am investigat dacă au fost afectate citotoxicitatea celulelor NK, dar determinate pe bază de celule, celulele NK de la șoarecii de control și de șoareci au fost la fel de eficiențte în uciderea celulelor YAC-1 și B16 sensibile la NK ( Figura 3 J). Pentru a exclude faptul că uciderea celulelor canceroase a fost mediată de contaminarea cu celule T, fracțiunea NK-epuizat (conținut de celule NK de 2%) a fost utilizată ca un control negativ și nu a arătat uciderea celulelor YAC-1 sau B16. În contrast, în tumorile de la șoarecii alergeni, am constatat creșterea expresiei mRNA a liganzilor receptorului de activare a celulelor NK (H60a, MULT1, Clr-b), precum și a citokinelor (IL-2, IL-15, IFNy) chemokine (CCL3, CXCL10, CX3CL1, Chemerin) legate de activarea celulelor NK și chemotaxie ( Figura 3 K). Nu s-au observat modificări ale expresiei markerilor angiogenezei (adică CD31 și VEGF-A) ( Figura 3 K).
Luate împreună, aceste date indică un rol predominant al celulelor NK în controlul dependenței de formare a creșterii tumorii. Celulele NK reprezintă o componentă critică a apărării imune înnăscute, recunoscând celulele transformate independent de anticorpi sau restrângerea complexului de histocompatibilitate majoră ( Vivier et al., 2012 ; Brodin și colab., 2012 ), în timp ce celulele T sunt celule efectoare citotoxice din răspunsul imun adaptiv. Ambele tipuri de celule imunitare sunt cunoscute a fi reglementate prin exerciții fizice. În timpul exercițiului, limfocitele circulante cresc în număr și frecvență și apoi scad sub nivelurile de pre-exerciții ( Pedersen și Hoffman-Goetz, 2000 ). Dintre aceste limfocite, celulele NK sunt celulele cele mai sensibile la mobilizarea dependentă de exerciții, urmate de celule T CD8, celule T CD4 și, în cele din urmă, celule B care răspund prost la exercițiu ( Walsh și colab., 2011 ). Astfel, importanța celulelor NK în controlul dependenței de formare a creșterii tumorale urmează reacția lor superioară la exercițiu.
In plus fata de mobilizarea celulelor NK in timpul exercitiilor, am descoperit nivele crescute de exprimare a liganzilor receptorului de activare legat de celulele NK, citokine stimulatoare si chemokine chemoattractante in tumorile soarecilor care sugereaza ca exercitiile functioneaza atat asupra mobilizarii celulelor NK , și pe micromediul tumoral pentru a genera mediul de activare a celulelor NK. Celulele NK sunt reglate de o multitudine de interacțiuni receptor-ligand activatoare și inhibitoare. Aici, vom arăta că liganzii pentru receptorul activator NKG2D, MULT1 și H60a, precum și Clr-b, un ligand pentru NKR-P1B, care s-a dovedit important în educația celulelor NK, au fost reglați în sus/crescuti în tumori de la șoareci care alearga Chen și colab., 2015 ; Rahim și colab., 2015 ). Anterior, s-a arătat că celulele B16F10 nu exprimă Clr-b ( Carlyle și colab., 2004 ). Metodologia utilizată în acest studiu nu a permis identificarea exactă a faptului dacă expresia Clr-b a fost atribuită celulelor tumorale, infiltrarea celulelor imune sau a altor celule din micromediul tumoral. Mai mult, am constatat o expresie crescută a receptorului de activare NKp46 cu alergarea . S-a demonstrat că NKp46 mediază controlul metastazei B16, care se corelează bine cu rezultatele obținute ( Glasner et al., 2012 ).
Celulele NK sensibile la IL-6 sunt recrutate prin exerciții prin semnalizarea β-adrenergică
Exercitiul fizic s-a dovedit a mobiliza celulele NK prin epinefrină (EPI) ( Bigley și colab., 2014 ; Dimitrov și colab., 2010 ). La grupul EX, ponderea EPI serică a fost de 561,2 ± 157,4 pg / ml în grupul CON și 1,169,3 ± 340,2 pg / ml în grupul EX (p <0,001, Figura 4 A) la cinci ore în perioada întunecată, când ciclul a fost la cel mai înalt nivel. Pentru a imita acest răspuns de alergare acută, am injectat doze mici și mari de EPI (0,5 mg / kg și respectiv 2 mg / kg) și am constatat o reducere atât a volumului splinei ( Figura 4 B) cât și a numărului de celule NK din splină ( Figura 4 C). Blocarea mobilizării celulelor NK de către propranolol în timpul alergarii a blocat complet efectul alergarii asupra volumului tumorii ( Figura 4 D) și a abolit infiltrarea crescută a celulelor NK în tumorile de la șoareci care alearga ( Figura 4 E). Administrarea de propranolol nu a modificat modificările dependente de formare în greutatea corporală și expresia musculară a factorului sensibil la exerciții, PGC-1α ( Figurile S4A și S4B). Pentru a confirma rolul EPI, am mimat intensificarea intensității EPI asociată exercițiilor prin injectarea zilnică de EPI cu doze mici (0,5 mg / kg) la șoareci care nu alearga. Aceasta a dus la o reducere de 61% a volumului tumorii (p <0,01, Figura 4 F) și a avut tendința de a crește infiltrarea tumorală a celulelor NK comparativ cu martorii netratați (p = 0,059, Figura 4 G). Această infiltrare crescută, totuși, nu se potrivește cu efectul văzut de funcționarea în monoterapie. În plus față de blocarea infiltrării celulelor NK, administrarea de propranolol a avut tendința de a bloca infiltrarea celulelor CD3 + , CD4 + și CD8 + , în timp ce injecția EPI a avut tendința de a imita mobilizarea indusă de exercițiu a acestor celule ( figurile S4C și S4D) .
-
Figura 4.
Celulele NK sensibile la IL-6 sunt mobilizate prin semnalizarea β-adrenergică
(A) epinefrină serică și noradrenfrină (CON = 12, EX = 10, teste Student t).
(B) Greutatea splinei la 30 min după injecția cu epinefrină la 0,5 mg / kg (EPI scăzut, n = 7) și 2 mg / kg (EPI înaltă, n = 8;
(C) Numărul de celule NK din splină (n = 6, testul t Student).
(D și E) (D) Volumul tumoral al tumorilor B16 subcutanate după tratamentul cu propranolol (n = 11) și infiltrarea celulelor NK în tumorile de la (D) (n = 8, ambele ANOVA cu Bonferroni post hoc Test). A se vedea, de asemenea, Figura S4 .
(F și G) (F) Volumul tumoral al tumorilor B16 subcutanate de la șoareci injectați zilnic cu doze mici de 0,5 mg / kg epinefrină (n = 11) și (G) Infiltrarea celulelor NK în tumorile din (F) , atât ANOVA cu o singură direcție, cât și testul post-hoc al lui Tukey).
(HI) (H) Panourile cu citometrie de flux ale celulelor NK splenice gp130 pozitive (de fund) splenice în control (CON) sau epinefrină (EPI, 0,5 mg / kg 30 min înainte de eșantionare) I) exprimarea medie a IL-6Ra și gp130 (n = 6, testul t Students).
(J și K) (J) Volumul tumoral al tumorilor B16 subcutanate (CON = 12, anti-IL6 = 10) și infiltrarea celulelor NK (n = 8, ambele sensuri ANOVA cu testul Bonferroni post hoc) tumori subcutanate B16 ale șoarecilor care primesc anticorpi anti-IL-6 sau tratament salin. Bare negre = control, bare gri = EX, gri deschis = injecții de epinefrină zilnică (0,5 mg / kg). Mijloace ± SEM. * P <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001.
Plasma IL-6 crește dramatic în timpul exercițiilorfizice aerobice datorită eliberării din mușchii contractanți și ar putea fi factorul exercițiu suplimentar, implicat în managementul tumorilor ( Pedersen și Febbraio, 2012 ). În modelul nostru, serul IL-6 a crescut de la 4,3 ± 3,5 pg / ml (interval: 1,6-12,4 pg / ml, n = 12) în grupul CON la 29,3 ± 32,6 pg / ml (interval: 5,7-106,5 pg / ml , n = 10, p <0,05) în timpul alergarii. În splină, 24,8% ± 8,4% din celulele NK au exprimat IL-6Ra și 63,4% ± 7,9% gp130 ( Figurile 4H și 4I). După injectarea EPI, fracția celulelor NK splenice IL-6Ra pozitive a scăzut la 12,4% ± 5,3%, sugerând o mobilizare dependentă de EPI a celulelor NK sensibile la IL-6. Blocarea IL-6 indusă de antrenament prin anticorpi anti-IL-6 a diminuat inhibarea indusă de efort a creșterii tumorale ( Figura 4 J) și a inhibat infiltrarea celulelor NK în tumori ( Figura 4 K). În contrast, injecțiile zilnice de 100 ng IL-6, care au crescut IL-6 seric de la 2,7 ± 0,9 pg / ml la 301,1 ± 130,3 pg / ml și 263,8 ± 950 pg / ml la 30 și, respectiv, 60 min, nu au imitat reducerea indusă de sport a creșterii tumorale ( Figura S4 E) sau infiltrarea crescută a celulelor NK ( Figura S4 E). Astfel, cu această concentrație a IL-6, redistribuirea celulelor NK observate în timpul funcționării nu a putut fi imită, sugerând că creșterea infiltrației celulelor NK depinde de mobilizarea indusă de exerciții concurente a celulelor imune. Atât alergarea cât și injecțiile IL-6 au scăzut frecvența celulelor NK imature (CD11b – , CD27 – ) (p <0,05, Figura S4 E) și au tendința de a crește frecvența celulelor NK citotoxice (CD11b – , CD27 + 0,11). In contrast, tratamentul cu anticorpi anti-IL-6 a blocat cresterea indusa de antrenament a celulelor NK citotoxice (CD11b – , CD27 + , p <0,05), dar a crescut frecventa productiei de citokine (CD11b + , CD27 – , p <0,05) NK celule ( figura S4H ).
Volumul epinefrinei în timpul exercițiului fizic poate mobiliza celulele NK în fluxul sanguin prin activarea receptorilor lor beta-adrenergici, crescând frecvența celulelor NK, dar nu și citotoxicitatea lor ( Dimitrov și colab., 2010 ). Studiile timpurii sugerează că o creștere relativ mică a nivelului de epinefrină este suficientă pentru a mobiliza celulele NK. Astfel, pentru a obține schimbările fiziologice, pe care le observăm în cadrul tumorilor, trebuie să existe stimuli suplimentari. În acest scop, am observat o mobilizare selectivă a celulelor NK IL-6Ra pozitive după injecția cu epinefrină. În susținerea în continuare a rolului IL-6 în redistribuirea și activarea celulelor NK, s-a arătat că perfuzia IL-6 umană recombinantă simulează limfopenia acută și tranzitorie observată în timpul recuperării de la exercițiu ( Steensberg și colab., 2003 ) de celule NK umane cu IL-6 sa dovedit a crește expresia moleculelor de adeziune ( Rabinowich și colab., 1993 ).
Totuși, rolul IL-6 în cancer este complex. Concentrațiile plasmatice cronice crescute ale IL-6 au fost asociate cu un rezultat slab al bolii în cadrul mai multor diagnostice de cancer, în timp ce creșterea expresiei IL-6 în cadrul tumorilor este un marker prognostic pozitiv pentru supraviețuirea globală și fără boală ( Dethlefsen et al., 2013 ; Mauer și colab., 2015 ). În special pentru modelul hepatic indus de DEN, folosit în acest studiu, Naugler și colegii au arătat că șoarecii IL-6 KO au fost rezistenți la formarea tumorii induse de DEN ( Naugler et al., 2007 ). Spre deosebire de aceste modele, plasma IL-6 afișează un răspuns dinamic în timpul exercițiilor fizice. Extensia IL-6 indusă de exercițiu poate semnala direct celulelor care exprimă IL-6Rα sau prin calea sa alternativă, semnalizarea trans-IL-6 ( Kraakman și colab., 2015 ; Scheller și colab., 2014 ). Se arată că aproximativ 25% din celulele NK splenice exprimă IL-6Ra și sunt astfel sensibile direct la semnalizarea clasică IL-6. În ceea ce privește semnalizarea trans-IL-6, IL-6 leagă receptorul IL-6 solubil și apoi acest complex se leagă la gp130 legat de membrană. Concentrația receptorului IL-6 solubil este de aproximativ 40 ng / ml, astfel că există o capacitate tampon mare pentru legarea IL-6, când IL-6 crește ca urmare a funcționării roții. Astfel, creșterea sistemică a IL-6 în timpul alergarii poate semnala fie direct prin semnalizarea clasică IL-6, fie prin trans-semnalizare la celulele NK. În figura 2 , am arătat o creștere de 2,3- până la 3,0 ori a expresiei IL-6 în tumorile șoarecilor care circulă, dar urmând importanța semnalizării clasice a IL-6 și semnalizării trans-IL-6, acest lucru sugerează : cresterea nivelurilor IL-6 induse de exercitiu fizic sistemice joaca un rol mai mare decat concentratia intratumorala a IL-6 in redistribuirea si activarea celulelor NK.
Pentru a susține în continuare rolul benefic al IL-6 exclusiv din exerciții fizice, nu am găsit nici un efect benefic de protecție a injectării IL-6 în monoterapie asupra creșterii tumorii sau a infiltrației celulelor NK intratumorale, subliniind dependența de mobilizarea anterioară a deplasării de către celulele NK . IL-6 și exercițiul fizic au demonstrat anterior că , cresc vascularizația tumorală ( Taniguchi și Karin, 2014 ), dar nu am găsit nici un efect al IL-6 sau care rulează pe nivelurile de expresie ale mRNA CD31 și VEGF-A, creșteri ale capilarii în analizele noastre histologice (datele nu sunt prezentate).
În concluzie, alergarea voluntară inhibă debutul și progresia tumorii pe o serie de modele de tumori și locații anatomice. Acest lucru survine printr-o reglementare directă a traficului de celule NK, implicând o mobilizare dependentă de epinefrină a celulelor NK la circulație și o redistribuire dependentă de IL-6 la tumori. Relevanța clinică a celulelor T infiltrate este evidentă ( Fridman et al., 2012 ), în timp ce potențialul celulelor NK care infiltraază tumora este încă dezagregat ( Remark et al., 2013 ). Celulele NK fac parte din răspunsul imun primar timpuriu și pot activa alte celule imune prin secreția de IFNy ( Gross et al., 2013 ). Astfel, o acțiune cheie a celulelor NK este de a elibera „scânteia” inițială care activează alte tipuri de celule ale sistemului imunitar. În prezent, atenția clinică este generarea unui mediu intratumoral inflamator, printre altele prin terapia blocată a imunodepunctului ( Topalian și colab., 2015 ). Studiul prezent indică faptul că exercițiul fiziv ar putea produce astfel de adaptări intratumorale terapeutice cu creșterea infiltrării celulelor imune și generarea unui mediu intratumoral inflamator.
Proceduri experimentale
Toate metodele și intervențiile sunt descrise în detaliu în Procedurile Experimentale Suplimentare .
Studii și intervenții la animale
Studiile au fost conforme cu ghidul ARRIVE și aprobate de Inspecția daneză pentru animale de cercetare. Exercițiile au fost furnizate de roți de alergare (cu diametrul de 12 cm). Șoarecii au fost inoculați subcutanat cu 2 x 105 celule melanom B16F10 sau celule Lewis Lung (celule obținute din ATCC) sau iv prin vena cozii cu 1 x 105 celule B16F10. Pentru tumori hepatice induse de DEN, șoareci masculi RMN de 23 de zile, obținuți din Harlan, au fost injectați intraperitoneal (ip) cu DEN (25 mg / kg greutate corporală). Șoarecii Tg (Grm1) EPv au fost obținuți de la Universitatea din Graz, după 2 săptămâni de aclimatizare, roțile de alergare fiind plasate în cuștile de acasă.
Tratamentul anti-asialo
Pentru a epuiza celulele NK, șoarecii au primit anticorpi anti-Asialo GM1 (1 mg / ml, EBioScience) sau anticorpi izotip ca martor (IgG de iepure, 0,5 mg / ml, Southern Biotech) la fiecare a doua zi de la 1 săptămână înainte de inocularea B16. La cinci zile după inocularea celulelor tumorale, a fost evaluat conținutul de celule NK.
Propranolol / studiu de epinefrină
Șoareci C57BL / 6 vechi de șase săptămâni au fost randomizați în apă potabilă conținând 0,5 g / l propranolol sau nimic. Administrarea de propranolol a început cu o săptămână înainte de inocularea B16. Un grup suplimentar a primit zilnic (de luni până vineri) injecții de epinefrină (0,5 mg / kg, 200 pl ip) de la o săptămână înainte de inocularea B16. Pentru efectul acut al epinefrinei, șoarecii au fost injectați cu epinefrină de 0,5 mg / kg sau 2 mg / kg și sacrificați după 30 de minute, unde s-au colectat sânge, splină și țesut muscular.
Studiu anti-IL-6 / IL-6
Șoareci C57BL / 6 vechi de șase săptămâni au fost randomizați în grupuri, primind ip injecții de anticorpi anti-IL-6 (100 pg / șoarece, sisteme de cercetare și dezvoltare, # AB-406-NA) Inocularea B16. Un grup suplimentar a primit injecții de IL-6 (100 ng / șoarece, sisteme de cercetare și dezvoltare, # 406-ML-025 / CF) zilnic (de luni până vineri) de la 1 săptămână înainte de inocularea B16.
Statistici
Pentru compararea exercițiilor și a altor intervenții, s-au efectuat ANOVA cu două sensuri, urmate de teste post-hoc cu corecții Bonferroni. ANOVA cu două căi, cu măsuri repetate, a fost utilizată atunci când efectele factorilor experimentali au fost analizate la momente diferite de timp. În studiile de injectare, a fost efectuat un test ANOVA într-o singură direcție cu testul post-hoc al lui Tukey. Semnificația statistică a nivelurilor de exprimare a ARNm și a proteinei în grupurile CON și EX a fost obținută din teste multiple t cu două ochiuri. Rezultatele sunt prezentate ca mijloace ± SEM. Criteriul pentru semnificație a fost p <0,05.
Contribuțiile autorului
LP, BKP și PH au conceput studiul. LP, MI, BL, JG, BKP, PtS și PH au conceput experimentele. IN și JN au efectuat analiza microarray. RHH și HHJ au efectuat scanările MR și analizele de imagine. JCB a efectuat analiza histologică. MI și BL au efectuat analize FACS și teste citotoxice. LP, MI, GHO, BL, KSP și CD au efectuat experimente. LP, MI și PH au analizat datele. LP și PH au scris lucrarea cu contribuții din partea tuturor autorilor. Toți autori au aprobat versiunea finală a lucrării.
Conflicte de interes
Nici unul dintre autori nu declara conflicte de interese.
Recunoasteri
Anne Boye, Lone Christensen, Lone Peijs, Maria Scheel și Marianne Fregil sunt recunoscute pentru asistența tehnică. Centrul de Inflamație și Metabolism (CIM) este susținut de Fundația pentru Cercetare Națională daneză (DNRF55). Centrul de Cercetare a Activității Fizice (CFAS) este susținut de TrygFonden. Acest studiu a fost susținut și de Consiliul de Cercetare Medicală Daneză, Fundația Novo Nordic, Fundația Lundbeck, Societatea Daneză pentru Cancer și Fundația Aase og Ejnar Danielsen.
Numere de acces
Datele microarray generate în această publicație au fost depuse în GEO-ul NCBI și sunt accesibile prin GEO: GSE62628 (link-ul recenzentului la http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?token=cbgzksoktzerxuz&acc= GSE62628 ).
Informații suplimentare
-
-
Tabelul S1. Termenul GO reglementat diferențiat prin analiza microarray.
Lista completă a termenilor GO reglementați diferențiat în analiza microarray dintre tumori de la șoareci de control și exerciții.
Referințe
-
- Aoi și colab., 2013
- O miocină nouă, proteină secretă, acidă și bogată în cisteină (SPARC), suprimă tumorigeneza colonului prin exerciții regulate
- Gut, 62 (2013), pp. 882-889
-
|
|
- Ballard-Barbash și colab., 2012
- Activitatea fizică, biomarkeri și rezultatele bolii la supraviețuitorii de cancer: o revizuire sistematică
- J. Natl. Cancer Inst., 104 (2012), pp. 815-840
-
|
|
- Bigley și colab., 2014
- Exercițiul acut redă preferențial celulele NK cu un fenotip extrem de diferențiat și sporește citotoxicitatea împotriva limfomului și celulelor țintă ale mielomului multiplu
- Brain Behav. Immun., 39 (2014), pp. 160-171
-
|
|
|
- Brodin și colab., 2012
- Îndepărtarea repertoriului celulelor NK de către clasa MHC I prin îmbogățirea și contracția controlată cantitativ a subseturilor specifice de Ly49
- J. Immunol., 188 (2012), pp. 2218-2226
-
|
|
- Brown și colab., 2012
- Cancer, activitate fizică și exerciții fizice
- Compr. Physiol., 2 (2012), pag. 2775-2809
-
|
- Carlyle și colab., 2004
- Lipsă auto-recunoaștere a Ocil / Clr-b prin inhibitori ai receptorilor de celule NKR-P1 natural killer natural
- Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101 (2004), pag. 3527-3532
-
|
|
- Catoire și Kersten, 2015
- Căutarea factorilor de exercițiu la om
- FASEB J., 29 (2015), pp. 1615-1628
-
|
|
- Chen și colab., 2015
- Investigarea genetică a recunoașterii auto-lipsă independente de MHC de către celulele NK de șoarece utilizând un model in vivo de transplant de măduvă osoasă
- J. Immunol., 194 (2015), pag. 2909-2918
-
|
|
- Christensen și colab., 2014
- Disfuncția musculară la pacienții cu cancer
- Ann. Oncol., 25 (2014), pp. 947-958
-
|
|
- Dethlefsen și colab., 2013
- Rolul IL-6 intratumoral și sistemic în cancerul de sân
- Breast Cancer Res. Treat., 138 (2013), pag. 657-664
-
|
|
- Dimitrov și colab., 2010
- Mobilizarea selectivă a leucocitelor citotoxice prin epinefrină
- J. Immunol., 184 (2010), pp. 503-511
-
|
|
- Fridman și colab., 2012
- Constiția imună a tumorilor umane: impactul asupra rezultatelor clinice
- Nat. Rev. Cancer, 12 (2012), pp. 298-306
-
|
|
- Glasner și colab., 2012
- Recunoașterea și prevenirea metastazelor tumorale de către receptorul NKp46 / NCR1
- J. Immunol., 188 (2012), pp. 2509-2515
-
|
|
- Grivennikov și colab., 2010
- Imunitate, inflamație și cancer
- Cell, 140 (2010), pp. 883-899
-
|
|
|
- Gross și colab., 2013
- Cancer imunosupraveghere și immunoeditarea de către celulele ucigașe naturale
- Cancer J., 19 (2013), pp. 483-489
-
|
|
- Hojman și colab., 2011
- Exercițiile induse de mușchi derivate din citokine inhibă creșterea celulelor cancerului mamar
- A.m. J. Physiol. Endocrinol. Metab., 301 (2011), pag. E504-E510
-
|
|
- Imai și colab., 2000
- Activitatea citotoxică naturală a limfocitelor periferice și incidența cancerului: un studiu de urmărire de 11 ani al unei populații generale
- Lancet, 356 (2000), pp. 1795-1799
-
|
|
|
- Jones și Alfano, 2013
- Exercitarea-oncologie de cercetare: trecut, prezent, și viitor
- Acta Oncol., 52 (2013), pp. 195-215
-
|
|
- Kraakman și colab., 2015
- Blocarea semnalizării trans-IL-6 previne recrutarea de macrofage a țesutului adipos indusă de dietă bogată în grăsimi, dar nu îmbunătățește rezistența la insulină
- Cell Metab., 21 (2015), pag. 403-416
-
|
|
|
- Mauer și colab., 2015
- Funcții versatile pentru IL-6 în metabolism și cancer
- Trends Immunol., 36 (2015), pp. 92-101
-
|
|
|
-
- McTiernan, 2008
- Mecanisme care leagă activitatea fizică de cancer
- Nat. Rev. Cancer, 8 (2008), pp. 205-211
-
|
|
- Mishra și colab., 2012
- Exercitarea intervențiilor privind calitatea vieții legate de sănătate pentru persoanele cu cancer în timpul tratamentului activ
- Cochrane Database Syst. Rev., 8 (2012), p. CD008465
-
|
- Naugler și colab., 2007
- Diferența de gen în cancerul hepatic datorită diferențelor de sex în producția de IL-6 dependentă de MyD88
- Science, 317 (2007), pp. 121-124
-
|
|
- Pedersen și Febbraio, 2012
- Mușchi, exercițiu și obezitate: mușchiul scheletic ca organ de secreție
- Nat. Rev. Endocrinol., 8 (2012), pp. 457-465
-
|
|
- Pedersen și Hoffman-Goetz, 2000
- Exercițiul și sistemul imunitar: reglementare, integrare și adaptare
- Physiol. Rev., 80 (2000), pp. 1055-1081
-
|
- Rabinowich și colab., 1993
- Răspunsul celulelor NK umane la modificările IL-6 ale fenotipului suprafeței celulare, aderența la fibronectină și la laminină și secreția alfa / beta a factorului de necroză tumorală
- J. Immunol., 150 (1993), pp. 4844-4855
-
|
- Rahim și colab., 2015
- Sistemul de recunoaștere NKR-P1B: Clr-b de șoarece este un regulator negativ al răspunsurilor imune înnăscute
- Blood, 125 (2015), pp. 2217-2227
-
|
|
- Remark et al., 2013
- Caracteristicile și impactul clinic al mediilor imune în carcinoamele colorectale și renale metastaze pulmonare: influența originii tumorale
- Clin. Cancer Res., 19 (2013), pp. 4079-4091
-
|
|
- Scheller și colab., 2014
- Interleukina-6: de la biologie de bază până la blocarea selectivă a activităților pro-inflamatorii
- Semin. Immunol., 26 (2014), pp. 2-12
-
|
|
|
- Steensberg și colab., 2003
- IL-6 îmbunătățește plasma IL-1ra, IL-10 și cortizolul la om
- A.m. J. Physiol. Endocrinol. Metab., 285 (2003), pag. E433-E437
-
|
|
- Taniguchi și Karin, 2014
- IL-6 și citokinele conexe ca lynchpins critice între inflamație și cancer
- Semin. Immunol., 26 (2014), pp. 54-74
-
|
|
|
- Topalian și colab., 2015
- Blocada imunologică a punctului de control: o abordare numitoră comună a terapiei cancerului
- Cancer Cell, 27 (2015), pag. 450-461
-
|
- Vivier și colab., 2012
- Direcționarea celulelor ucigașe naturale și a celulelor T ucigașe naturale în cancer
- Nat. Rev. Immunol., 12 (2012), pp. 239-252
-
|
|
- Walsh și colab., 2011
- Poziție. Partea întâi: Funcția imună și exercițiul fizic
- Exerc. Immunol. Rev., 17 (2011), pp. 6-63
-
|
Copyright © 2016 Elsevier Inc. Toate drepturile rezervate.
Testarea voluntară suprimă creșterea tumorală prin mobilizarea și redistribuirea celulelor NK dependentă de epinefrină și IL-6
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Informații de corespondență despre autor Pernille Hojman 
Trimiteți-le autorului Pernille Hojman
Informații despre articol
Istoria publicării
Licență utilizator
TRATAMENTE CANCER EFICIENTE, NON - toxice 
Pingback: Despre dieta cancer functie de metabolismul fiecaruia, conform cu dr Wiliam Donald Kelley si Dr Nicola Gonzales | TRATAMENTE CANCER EFICIENTE, NON - toxice
Pingback: Promovarea progreselor în gestionarea cancerului ca o boală metabolică Avem nevoie de sprijinul dumneavoastră | TRATAMENTE CANCER EFICIENTE, NON - toxice
Pingback: cancer ovarian avansat- beneficii ulei de semințe de in, cafeina, postul și exercițiul fizic | TRATAMENTE CANCER EFICIENTE, NON - toxice
Pingback: mai multe despre dieta cancer | TRATAMENTE CANCER EFICIENTE, NON - toxice
Pingback: Beta Glucan 1,3 D pentru stimularea sistemului imunitar | TRATAMENTE CANCER EFICIENTE, NON - toxice
articol original https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1550-4131(16)30003-1