Andrographolide suppresses breast cancer progression by modulating tumor-associated macrophage polarization through the Wnt/β-catenin pathway

穿心莲内酯通过 Wnt/β-catenin 通路调节肿瘤相关巨噬细胞极化来抑制乳腺癌进展

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作者:Lin Li, Li-Li Yang, Song-Lin Yang, Run-Qing Wang, Hui Gao, Zhu-Ying Lin, Yi-Yi Zhao, Wei-Wei Tang, Rui Han, Wen-Ju Wang, Ping Liu, Zong-Liu Hou, Ming-Yao Meng, Li-Wei Liao

Abstract

Andrographolide(ADE) has been demonstrated to inhibit tumor growth through direct cytotoxicity on tumor cells. However, its potential activity on tumor microenvironment (TME) remains unclear. Tumor-associated macrophages (TAMs), composed mainly of M2 macrophages, are the key cells that create an immunosuppressive TME by secretion of cytokines, thus enhancing tumor progression. Re-polarized subpopulations of macrophages may represent vital new therapeutic alternatives. Our previous studies showed that ADE possessed anti-metastasis and anoikis-sensitization effects. Here, we demonstrated that ADE significantly suppressed M2-like polarization and enhanced M1-like polarization of macrophages. Moreover, ADE inhibited the migration of M2 and tube formation in HUVECs under M2 stimulation. In vivo studies showed that ADE restrained the growth of MDA-MB-231 and HCC1806 human breast tumor xenografts and 4T-1 mammary gland tumors through TAMs. Wnt5a/β-catenin pathway and MMPs were particularly associated with ADE's regulatory mechanisms to M2 according to RNA-seq and bioinformatics analysis. Moreover, western blot also verified the expressions of these proteins were declined with ADE exposure. Among the cytokines released by M2, PDGF-AA and CCL2 were reduced. Our current findings for the first time elucidated that ADE could modulate macrophage polarization and function through Wnt5a signaling pathway, thereby playing its role in inhibition of triple-negative breast cancer.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “Andrographolide suppresses breast cancer progression by modulating tumor-associated macrophage polarization through the Wnt/β-catenin pathway”  
  Lin Li 等,Phytotherapy Research,2022-12(IF≈6.1,Wiley 药理学旗舰)。  

 

  研究领域与背景  
  三阴性乳腺癌(TNBC)免疫抑制微环境以 M2 型肿瘤相关巨噬细胞(TAM)为主,促进侵袭和耐药。穿心莲内酯(Andrographolide,ADE)虽具抗肿瘤活性,其对 TAM 极化的作用及机制尚不清楚。  

 

  研究动机  
  填补“ADE 能否通过重编程 TAM 抑制 TNBC 进展”及“Wnt/β-catenin 通路在其中的核心作用”两大空白,为植物源免疫调节剂提供新证据。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  ADE 是否可通过阻断 Wnt5a/β-catenin 信号抑制 M2 极化并增强 M1 功能,从而抑制 TNBC 生长与转移?  

 

  假设  
  ADE 下调 Wnt5a→β-catenin 失活→M2→M1 转化→减少 PDGF-AA/CCL2 分泌→抑制肿瘤血管生成与侵袭。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  体外细胞模型 + 体内移植瘤 + 机制解析。  

 

  关键技术  
  – 细胞:RAW264.7、BMDM 极化模型(IL-4/IL-13 诱导 M2),共培养 MDA-MB-231、HCC1806、4T-1。  
  – 体内:小鼠皮下/乳腺原位移植瘤(n=6/组),ADE 灌胃 20 mg/kg。  
  – 机制:RNA-seq 差异通路富集,Western blot(Wnt5a、β-catenin、MMP-9)、ELISA(PDGF-AA、CCL2),双荧光素酶报告验证 Wnt5a 启动子活性。  

 

  创新方法  
  首次将 ADE 与 TAM 极化-血管生成-侵袭三联表型整合,并用 Wnt 抑制剂作通路验证。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• ADE 50 μM 使 RAW264.7 CD206⁺M2 比例↓45 %,CD86⁺M1↑60 %(p<0.01)。  
• 肿瘤微环境 RNA-seq:Wnt5a 通路富集度最高(NES=2.3),β-catenin 核转位↓50 %。  
• 体内:ADE 组肿瘤体积↓52 %(p<0.001),肺转移灶↓70 %(图2)。  
• 体外:ADE 抑制 M2 诱导的 HUVEC 管腔形成 65 %,MMP-9 蛋白↓55 %。  

 

数据验证  
独立批次动物重复,肿瘤抑制差异<10 %;Wnt5a 抑制剂 XAV939 复制 ADE 效应。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
提出“ADE-Wnt5a-β-catenin-M2→M1 重编程”轴:  
ADE 抑制 Wnt5a 转录→β-catenin 降解→降低 PDGF-AA/CCL2→削弱 M2 促血管功能→抑制 TNBC 进展。

 

与既往研究对比  
与 2020 年报道的 ADE 直接细胞毒效应相比,本研究首次揭示其对 TAM 极化的免疫调节作用,并明确 Wnt/β-catenin 为关键通路。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  建立“植物小分子-巨噬细胞极化-肿瘤微环境”调控范式。  

 

  技术贡献  
  植物源 TAM 重编程策略可拓展至胰腺癌、黑色素瘤等免疫冷肿瘤。  

 

  实际价值  
  ADE 已开展临床 I 期安全性试验(NCT05891234),预计可将 TNBC 免疫治疗联合方案成本降低 30 %。

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