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【目的】
头颈癌尤其是头颈部鳞状细胞癌(Head and neck squamous cell carcinomas， HNSCC)是全球第七大常见癌症。目前，HNSCC的发病机制尚不明确。充分了解HNSCC患者肿瘤免疫微环境是寻找HNSCC创新抗癌疗法的基础。本研究旨在探讨HNSCC患者多胺代谢尤其是肿瘤免疫微环境中癌细胞多胺代谢对巨噬细胞功能的影响，为深入了解HNSCC发生发展过程中免疫系统失调和免疫逃逸机制，改善患者治疗、预后提供重要依据。
【方法】
本研究首先采用生物信息学及统计学方法分析TCGA数据集中519例HNSCC患者多胺代谢限速酶(ARG1、ODC1、SRM和SMOX)和巨噬细胞功能标志物(CD11b、CD68、CD206、NOS2、CD163和CD73)基因的mRNA表达谱；采用免疫组织化学技术检测255例HNSCC患者组织多胺代谢限速酶(ODC1和SMOX)和巨噬细胞功能标志物(CD11b、CD206、NOS2和CD73)表达。从而揭示多胺代谢及巨噬细胞功能蛋白质表达在HNSCC中的意义和关系。其次，采用多胺代谢产物亚精胺(SPD)和多胺代谢相关酶抑制剂二氟甲基鸟氨酸(Difluoromethylornithine，DFMO)干预体外共培养HNSCC细胞和THP-1细胞后，流式细胞术、Westernblotting和ELISA等方法检测多胺代谢阻断剂及亚精胺对共培养体系中巨噬细胞功能的影响。最后，本研究采用细胞模型、NLRP3炎症模型和MUC诱导的小鼠腹膜炎模型揭示SPD对巨噬细胞功能的调控机制。
【结果】
HNSCC患者癌组织ODC1、SRM、SMOX、CD11b、CD68、CD206和CD73mRNA表达均显著高于癌旁组织(P＜0.001，t=4.580；P=0.0083，t=2.773；P＜0.001，t=6.510；P=0.0028，t=3.170；P=0.0025，t=3.219；P=0.0016，t=3.356；P＜0.001，t=4.465)；HNSCC患者癌组织与癌旁组织ARG1、NOS2和CD163mRNA表达之间无显著差异(P＞0.05)。HNSCC患者ARG1、ODC1、SRM、CD11b、CD68、CD206、CD163和CD73mRNA表达均与患者临床病理特征无关(P＞0.05)；病理分期为III-IV期HNSCC患者SMOXmRNA表达显著高于病理分期为I-II期HNSCC患者(P=0.0165，t=2.418)；组织分级为G3和G4级HNSCC患者的NOS2mRNA表达显著高于组织分级为G1和G2级HNSCC患者(P=0.0299，t=2.195)。
HNSCC患者癌组织ODC1、SMOX、CD11b、CD206、NOS2和CD73表达显著高于癌旁正常组织(P＜0.001，t=8.202；P＜0.001，t=11.33；P＜0.001，t=10.40；P＜0.001，t=16.11；P＜0.001，t=12.60；P＜0.001，t=4.367)；病理分期III-IV期HNSCC患者ODC1、SMOX、CD206、NOS2表达显著高于I和II期HNSCC患者(P=0.0212，t=2.424；P=0.0021，t=3.118；P=0.0033，t=3.306；P=0.0184，t=2.409)；T3-T4期HNSCC患者NOS2和CD73表达显著高于T1-T2期HNSCC患者(P=0.0272，t=2.252；P=0.0018，t=3.240)；组织分级G3-G4级HNSCC患者NOS2表达显著高于组织分级G1-G2级HNSCC患者(P=0.0324，t=2.179)。
ARG1与NOS2mRNA表达呈显著负相关(P＜0.05)；ODC1与CD11b、CD68、CD206、NOS2、CD163和CD73mRNA表达均呈显著负相关(P＜0.05)；SRM与CD11b和NOS2表达均呈显著负相关(P＜0.05)；SRM与CD73mRNA表达均呈显著正相关(P＜0.05)；SMOX与CD11b、NOS2和CD163mRNA表达均呈显著负相关(P＜0.05)，与CD73mRNA表达均呈显著正相关(P＜0.05)。CD11b与ODC1、SMOX表达呈负相关(P＜0.05)；CD206与SMOX表达呈负相关(P＜0.05)。
SPD促进SCC154和THP-1共培养体系TNF-α表达，而抑制FaDu和THP-1共培养体系TNF-α和IL-10表达。DFMO促进SCC154和THP-1共培养体系、CAL27和THP-1共培养体系TNF-α表达，而抑制FaDu和THP-1共培养体系TNF-α表达。DFMO促进CAL27和THP-1共培养体系IL-10表达，而抑制SCC154和THP-1共培养体系IL-10表达。SPD抑制SCC154和THP-1共培养体系CD11b+THP-1细胞数量(P=0.0042，t=15.35)，而促进CD11b+CD73+THP-1细胞数量及CD11b+THP-1细胞CD73表达(P=0.0167，t=3.957；P=0.0005，t=10.12)；DFMO促进SCC154和THP-1共培养体系与FaDu和THP-1共培养体系CD11b+THP-1细胞数量(P=0.0278，t=5.875；P=0.0334，t=5.336)。
SPD抑制人PMA诱导的THP-1细胞和小鼠骨髓来源巨噬细胞CD73和CD11b表达。在尼日利亚菌素(Nigericin，NIG)诱导巨噬细胞炎症反应过程中，随着SPD作用浓度的增加，ROS和IL-1β产生被显著抑制。SPD诱导自噬并通过下调Cleavedcaspase-1和ASC表达抑制NIG诱导的NLRP3炎症小体。此外，SPD在体内抑制MUC诱导的腹膜炎。
【结论】
HNSCC患者多胺代谢活跃，其代谢物SPD可抑制肿瘤免疫微环境中巨噬细胞的功能。
头颈癌尤其是头颈部鳞状细胞癌(Head and neck squamous cell carcinomas， HNSCC)是全球第七大常见癌症。目前，HNSCC的发病机制尚不明确。充分了解HNSCC患者肿瘤免疫微环境是寻找HNSCC创新抗癌疗法的基础。本研究旨在探讨HNSCC患者多胺代谢尤其是肿瘤免疫微环境中癌细胞多胺代谢对巨噬细胞功能的影响，为深入了解HNSCC发生发展过程中免疫系统失调和免疫逃逸机制，改善患者治疗、预后提供重要依据。
【方法】
本研究首先采用生物信息学及统计学方法分析TCGA数据集中519例HNSCC患者多胺代谢限速酶(ARG1、ODC1、SRM和SMOX)和巨噬细胞功能标志物(CD11b、CD68、CD206、NOS2、CD163和CD73)基因的mRNA表达谱；采用免疫组织化学技术检测255例HNSCC患者组织多胺代谢限速酶(ODC1和SMOX)和巨噬细胞功能标志物(CD11b、CD206、NOS2和CD73)表达。从而揭示多胺代谢及巨噬细胞功能蛋白质表达在HNSCC中的意义和关系。其次，采用多胺代谢产物亚精胺(SPD)和多胺代谢相关酶抑制剂二氟甲基鸟氨酸(Difluoromethylornithine，DFMO)干预体外共培养HNSCC细胞和THP-1细胞后，流式细胞术、Westernblotting和ELISA等方法检测多胺代谢阻断剂及亚精胺对共培养体系中巨噬细胞功能的影响。最后，本研究采用细胞模型、NLRP3炎症模型和MUC诱导的小鼠腹膜炎模型揭示SPD对巨噬细胞功能的调控机制。
【结果】
HNSCC患者癌组织ODC1、SRM、SMOX、CD11b、CD68、CD206和CD73mRNA表达均显著高于癌旁组织(P＜0.001，t=4.580；P=0.0083，t=2.773；P＜0.001，t=6.510；P=0.0028，t=3.170；P=0.0025，t=3.219；P=0.0016，t=3.356；P＜0.001，t=4.465)；HNSCC患者癌组织与癌旁组织ARG1、NOS2和CD163mRNA表达之间无显著差异(P＞0.05)。HNSCC患者ARG1、ODC1、SRM、CD11b、CD68、CD206、CD163和CD73mRNA表达均与患者临床病理特征无关(P＞0.05)；病理分期为III-IV期HNSCC患者SMOXmRNA表达显著高于病理分期为I-II期HNSCC患者(P=0.0165，t=2.418)；组织分级为G3和G4级HNSCC患者的NOS2mRNA表达显著高于组织分级为G1和G2级HNSCC患者(P=0.0299，t=2.195)。
HNSCC患者癌组织ODC1、SMOX、CD11b、CD206、NOS2和CD73表达显著高于癌旁正常组织(P＜0.001，t=8.202；P＜0.001，t=11.33；P＜0.001，t=10.40；P＜0.001，t=16.11；P＜0.001，t=12.60；P＜0.001，t=4.367)；病理分期III-IV期HNSCC患者ODC1、SMOX、CD206、NOS2表达显著高于I和II期HNSCC患者(P=0.0212，t=2.424；P=0.0021，t=3.118；P=0.0033，t=3.306；P=0.0184，t=2.409)；T3-T4期HNSCC患者NOS2和CD73表达显著高于T1-T2期HNSCC患者(P=0.0272，t=2.252；P=0.0018，t=3.240)；组织分级G3-G4级HNSCC患者NOS2表达显著高于组织分级G1-G2级HNSCC患者(P=0.0324，t=2.179)。
ARG1与NOS2mRNA表达呈显著负相关(P＜0.05)；ODC1与CD11b、CD68、CD206、NOS2、CD163和CD73mRNA表达均呈显著负相关(P＜0.05)；SRM与CD11b和NOS2表达均呈显著负相关(P＜0.05)；SRM与CD73mRNA表达均呈显著正相关(P＜0.05)；SMOX与CD11b、NOS2和CD163mRNA表达均呈显著负相关(P＜0.05)，与CD73mRNA表达均呈显著正相关(P＜0.05)。CD11b与ODC1、SMOX表达呈负相关(P＜0.05)；CD206与SMOX表达呈负相关(P＜0.05)。
SPD促进SCC154和THP-1共培养体系TNF-α表达，而抑制FaDu和THP-1共培养体系TNF-α和IL-10表达。DFMO促进SCC154和THP-1共培养体系、CAL27和THP-1共培养体系TNF-α表达，而抑制FaDu和THP-1共培养体系TNF-α表达。DFMO促进CAL27和THP-1共培养体系IL-10表达，而抑制SCC154和THP-1共培养体系IL-10表达。SPD抑制SCC154和THP-1共培养体系CD11b+THP-1细胞数量(P=0.0042，t=15.35)，而促进CD11b+CD73+THP-1细胞数量及CD11b+THP-1细胞CD73表达(P=0.0167，t=3.957；P=0.0005，t=10.12)；DFMO促进SCC154和THP-1共培养体系与FaDu和THP-1共培养体系CD11b+THP-1细胞数量(P=0.0278，t=5.875；P=0.0334，t=5.336)。
SPD抑制人PMA诱导的THP-1细胞和小鼠骨髓来源巨噬细胞CD73和CD11b表达。在尼日利亚菌素(Nigericin，NIG)诱导巨噬细胞炎症反应过程中，随着SPD作用浓度的增加，ROS和IL-1β产生被显著抑制。SPD诱导自噬并通过下调Cleavedcaspase-1和ASC表达抑制NIG诱导的NLRP3炎症小体。此外，SPD在体内抑制MUC诱导的腹膜炎。
【结论】
HNSCC患者多胺代谢活跃，其代谢物SPD可抑制肿瘤免疫微环境中巨噬细胞的功能。