Macrófagos em formação de metástases
Macrófagos foram mostrados para promover extravasamento de CTC e formação de micrometástases teciduais em ratos39,48. Nas metástases tumorais, uma população de macrófagos associados à metástase (MAMs) pode ser encontrada. Em um estudo utilizando um modelo de camundongo FVB de metástase pulmonar de câncer de mama PyMT49, foi mostrado que estas células são recrutadas a partir de monócitos inflamatórios circulantes por CCL2 que secretam células tumorais48. Destaca-se, por estudos de transferência adotiva, que esta população de monócitos demonstrou preferir o local da metástase ao local do tumor primário48. Além disso, um estudo de expressão gênica de TAMs invasivos isolados in vivo do modelo de camundongos PyMT revelou que esta população fenotípica única de macrófagos diferentes é enriquecida em genes relacionados ao desenvolvimento embrionário e tecidual, sugerindo que os TAMs podem estar recapitulando algumas funções tróficas de desenvolvimento para promover a progressão tumoral. Uma via altamente enriquecida e validada foi a via de sinalização de Wnt, particularmente Wnt7b, que é conhecida por ser upregulada em tumores mamários humanos associados a doenças avançadas50.
Medio condicionado de macrófagos humanos in vitro diferenciados e M1 polarizados foi mostrado para downregular a expressão alfa do receptor de estrogênio pela linha celular do câncer de mama MCF-7 através da ativação da proteína quinase ativada mitogênica (MAPK), c-terminal Src kinase (c-Src), e proteína quinase C (PKC). Este processo de desregulação tem demonstrado promover a resistência endócrina das células cancerosas da mama, uma característica muito importante de 30% dos tumores metastáticos21. Em outro modelo de camundongo com câncer de mama, os TAMs mostraram pouca atividade tumoricida, provavelmente devido à diminuição da expressão de óxido nítrico sintase induzível (iNOS) e da produção de óxido nítrico (NO)51. Um estudo com o câncer mamário metastático 4T1 de camundongos Balb/c estabelecido em camundongos com deficiência de CD1 (camundongos sem células T assassinas naturais, NKT, que produzem IL-13) revelou que após a remoção de tumores primários os camundongos sobreviveram indefinidamente, ao contrário dos camundongos Balb/c do tipo selvagem. Esta vantagem de sobrevivência, apesar de igual doença metastática no momento da cirurgia, foi devida a três mecanismos de vigilância imunológica: geração de macrófagos M1 expressando iNOS, células tumoricidas a 4T1; diminuição rápida das MDSCs que suprimem células T produzindo arginase; e produção de linfócitos ativados. Ratos com deficiência de CD1 não possuem células NKT que produzem IL-13, uma citocina importante para a polarização de macrófagos M2. Nesses ratos, a vigilância imunológica eficaz contra a doença metastática estabelecida foi alcançada através de macrófagos e linfócitos tumoricidas M1 e redução do número de células MDSC após a remoção do tumor primário da mama2. Outro estudo com o modelo ortotópico 4T1 em camundongos imunocompetentes Balb/c revelou que a co-injeção de células 4T1 e macrófagos M2 derivados da medula óssea em almofadas de gordura mamária leva a um aumento do crescimento sólido do tumor e metástases pulmonares. Macrófagos M2 aumentam a proliferação de células cancerígenas, linfangiogênese angiogênica e infiltração de monócitos sanguíneos52. O potencial angiogénico dos TAMs em tumores mamários foi ainda confirmado no CSF-1 nulo e no CSF-1 superexpressor modelos de ratos PyMT53.
Tal como os macrófagos residentes no desenvolvimento fisiológico mamário apoiam o nicho de células estaminais mamárias54 , os TAMs podem também promover fenótipos de células estaminais do cancro da mama em células murinas do cancro da mama, contribuindo assim para tumores mais invasivos55-57. Também de relevância no câncer de mama humano poderia ser a capacidade observada in vitro dos TAMs de se diferenciarem em células osteoclasto semelhantes em condições que imitam o microambiente ósseo (por exemplo, presença de M-CSF, células estromais derivadas do osso e 1,25-dihidroxivitamina D3)58. Entretanto, até o momento não está claro se isso realmente acontece in vivo. Também não está claro se os macrófagos da medula óssea residentes ou os monócitos invasores do osso circulante ou ambos estão sujeitos a estas alterações fenotípicas pela ação das células cancerosas da mama.
CCL2, também designada como proteína quimiotrativa monocitária 1 (MCP-1) é produzida por macrófagos, fibroblastos, células endoteliais e células cancerosas. Estudos de superexpressão e anticorpos neutralizantes tanto em células humanas de mama (MDA-MB231 em camundongos nus)59,60 quanto de próstata (células humanas PC3 em camundongos SCID)61 modelos de câncer mostraram que o CCL2 derivado de células cancerígenas, ao aumentar o recrutamento de macrófagos, promove metástases cancerígenas no osso. Além disso, ao recrutar e activar osteoclastos, alimentando assim o “ciclo vicioso”, os macrófagos promovem o número e crescimento de metástases ósseas de ambos os tipos de cancro.
Células derivadas da medula óssea, particularmente os macrófagos são conhecidos por serem importantes no desenvolvimento, crescimento e manutenção da próstata. Por exemplo, em um estudo de regeneração da próstata com modulação androgênica, foi demonstrado que os macrófagos foram recrutados para a próstata regeneradora, pelo fator de estimulação da colônia de macrófagos (M-CSF), Regulated on Activation Normal T-cell Expressed and Secreted (RANTES), e pela proteína inflamatória dos macrófagos 1α (MIP-1α) expressa pelo tecido regenerador. As células epiteliais normais e anormais da próstata sintetizam localmente o M-CSF que recruta e induz a diferenciação dos macrófagos. Foi demonstrado que o número de macrófagos correlacionou-se com a atividade proliferativa das células epiteliais da próstata, contribuindo assim para a regeneração dos epiteliais da próstata. Isto é possivelmente relevante em condições patológicas do tecido da próstata como hiperplasia benigna da próstata, atrofia inflamatória proliferativa e câncer de próstata62. Além disso, alguns estudos mostraram que algumas linhas de células cancerosas da próstata63 e cânceres metastáticos da próstata apresentam alta expressão de M-CSF e alta infiltração de TAM64, enquanto ratos com deficiência de M-CSF tinham níveis mais baixos de macrófagos na próstata65.
Em um modelo de tumor de próstata AT-1 de rato ortotópico, foi demonstrado que os TAMs promovem o crescimento tumoral e vascular, já que a redução de TAM por CLO-LIP levou a uma redução significativa no crescimento tumoral, angiogênese e arteriogênese. A expressão de fatores angiogênicos como angiopoietina 2, CCL2, fator de crescimento fibroblasto 2 (FGF-2), MMP-9, TGF-β, IL-1β foi encontrada não-preparada em tumores AT-1 in vivo em comparação com células AT-1 cultivadas in vitro, sugerindo que elas foram produzidas por células saudáveis presentes na massa tumoral. Utilizando imunohistoquímica, verificou-se que a MMP-9 e a IL-1β foram expressas apenas em células semelhantes a macrófagos, confirmando assim a atividade pró-angiogênica dos TAMs3,
Em um modelo de camundongo de câncer de próstata humano, postulou-se que a IL-6, um forte quimiotraçante para monócitos e macrófagos secretados pelas células do câncer de próstata PC-3 promovia a agressividade do câncer formado, recrutando mais TAMs para o local do tumor. A TNF-α produzida por esses TAMs estimulou as células do câncer de próstata a produzir IL-6 adicional capaz de atrair mais macrófagos, mantendo assim o ciclo vicioso indispensável para o crescimento do tumor e metástase. No mesmo modelo de camundongo, o esgotamento ou silenciamento do TAM IL-6 nas células tumorais levou a uma diminuição significativa do tamanho das lesões ósseas, lise óssea e incidência de metástases linfonodais66. Uma descoberta semelhante e mais recente envolvendo IL-6 e câncer de próstata foi o estudo de Lee e colegas67, que demonstraram que a superexpressão de BMP-6 nas células humanas do câncer de próstata leva ao surgimento de câncer de próstata resistente à castração em camundongos. A resistência à castração demonstrou ser mediada pela IL-6 secretada por macrófagos infiltrantes do tumor. Neste modelo, a IL-6 ativou o caminho PI3K levando à upregulação da expressão do receptor androgênico nas células do câncer de próstata67. Com o modelo celular PC-3 intratibial do crescimento de metástases intra-ósseas do câncer de próstata em ratos nus e ratos nus deficientes em catepsina K (CTSK), o crescimento da lesão óssea mostrou-se dependente da catepsina K (CTSK). O crescimento da lesão óssea foi significativamente reduzido na ausência da CTSK derivada do hospedeiro. Além disso, foi demonstrado que os macrófagos residentes na medula óssea, e não os osteoclastos, são as principais fontes da CTSK. Além disso, observou-se que a abundância de macrófagos era maior nos tumores ósseos de ratos do tipo selvagem e correlacionada com o crescimento acelerado do tumor. Também foi comprovado que os níveis de CCL2 aumentaram com níveis de CTSK derivados de macrófagos e que a superexpressão de CTSK se correlacionou com o aumento da expressão de macrófagos e da catepsina B e COX-2 derivada do tumor, ambos implicados na osteoclastogênese e na agressividade tumoral. Ratos com deficiência de CTSK portadores de tumores apresentaram níveis mais baixos de expressão de VEGF e angiogênese deficiente. Em conjunto, esses resultados sugerem que a CTSK derivada de macrófagos e osteoclastogênese contribui para a colonização e crescimento de tumores de próstata no osso68. Um estudo do câncer de próstata humano demonstrou que amostras clínicas de tumores da próstata raramente são livres de TAM64,69. Além disso, foi demonstrado que a interação macrófago/prostate de células cancerosas causa resistência a moduladores seletivos de receptores androgênicos (SARMs). Neste eixo de interação, a IL-1β derivada de macrófagos causou a rejeição do complexo nuclear do corepressor do receptor androgênico, neutralizando assim os efeitos do SARM69,
O papel dos TAMs no osteossarcoma, um câncer ósseo primário, é controverso ou pelo menos dependente do estágio do tumor. Assim como os osteoclastos, nos estágios iniciais do desenvolvimento tumoral os macrófagos tornam a medula óssea um ambiente nutritivo para as células do osteossarcoma, aumentando o crescimento do tumor localizado. Nos estágios iniciais do desenvolvimento do osteossarcoma, essas células parecem realmente prevenir a migração das células tumorais para longe do osso, evitando assim a metástase. Entretanto, conforme o volume do tumor aumenta, os fatores secretados pelas células cancerígenas podem diminuir o número de osteoclastos e a atividade na lesão abaixo de um limiar necessário para manter o nicho osteoclástico. Consequentemente, a invasão das células cancerígenas e a formação de metástases é suportada em vez de um maior crescimento do tumor primário. Da mesma forma, com o aumento da quantidade de fatores secretados do tumor, os macrófagos M1 residentes no local do tumor primário podem ser desviados para o fenótipo M2, que potencializa ainda mais a formação de metástases. A proporção de macrófagos M1 para M2 pode regular o potencial do osteossarcoma para metástase, alterando o microambiente tumoral para um que seja metástase permissivo, uma vez atingido um número limite de qualquer um dos fenótipos70. Um estudo de biópsias pré-quimioterápicas de osteossarcoma humano de alto grau revelou que os TAMs neste tipo de câncer são uma população heterogênea de macrófagos M1 e M2. O número total de macrófagos foi associado com boa sobrevivência, mas a polarização do M2 não foi. Observou-se que 20% dos genes superexpressos em pacientes sem metástases dentro de 5 anos após o diagnóstico foram associados a macrófagos. Particularmente, os marcadores CD14 e HLA-DRA (M1) foram independentemente associados à sobrevida livre de metástases. O benefício da sobrevida com números elevados de TAM poderia ser parcialmente devido a uma melhor resposta à quimioterapia. A morte de células tumorais pela quimioterapia resulta na liberação de sinais de perigo endógenos que se ligam aos receptores de reconhecimento de padrões nos TAMs e podem distorcer sua polarização de M2 para M1, facilitando assim a liberação de células tumorais moribundas e inibindo o crescimento de células tumorais metastáticas71. Além disso, um novo modelo de osteossarcoma de camundongo propôs um papel para os TAMs na angiogênese e linfangiogênese, onde a inibição do M-CSF, como em outros modelos tumorais (por exemplo, mama), enquanto inibindo o recrutamento de macrófagos diminuiu a vascularização tumoral, diminuindo assim o crescimento tumoral e as metástases72,