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# Biología# Inmunología

Cómo el microambiente tumoral moldea el comportamiento de los macrófagos

Explorando el papel de los macrófagos en el cáncer y su interacción con el microambiente tumoral.

― 7 minilectura


Macrófagos y DinámicaMacrófagos y DinámicaTumoralen la progresión del cáncer.Examinando cómo los macrófagos influyen
Tabla de contenidos

Los Macrófagos asociados a tumores (TAMs) son un tipo de glóbulo blanco que se encuentra comúnmente en tumores sólidos. Juegan un papel importante en cómo crecen y se diseminan los tumores. En general, un mayor número de TAMs en un tumor está relacionado con peores resultados para los pacientes. Esta conexión se debe a que los macrófagos a menudo ayudan a los tumores en lugar de luchar contra ellos.

Los macrófagos son células especializadas que pueden cambiar su comportamiento según su entorno. En tejidos sanos, ayudan a mantener el equilibrio y reparar daños. Sin embargo, en la inflamación crónica causada por los tumores, los TAMs pueden liberar factores que promueven el crecimiento del tumor y la propagación de células cancerosas. También pueden suprimir el sistema inmunológico, complicando la capacidad del cuerpo para luchar contra el tumor.

La Importancia de los Ritmos Circadianos en los Macrófagos

Cada célula de nuestro cuerpo tiene un ritmo circadiano, un reloj interno natural que ayuda a regular varios procesos, incluidas las respuestas inmunológicas. Estos ritmos siguen un ciclo de 24 horas y afectan cómo se comportan las células en diferentes momentos del día. Esto significa que la fuerza de la respuesta inmunológica puede cambiar según la hora en que el cuerpo esté expuesto a ciertos estímulos.

Los macrófagos no son la excepción. Su capacidad para secretar sustancias y consumir desechos varía a lo largo del día. Esta variación puede influir en la respuesta inmunológica general y, potencialmente, en la progresión de enfermedades como el cáncer.

Cómo el Microambiente Tumoral Afecta a los Macrófagos

El microambiente tumoral (TME) se refiere a las condiciones que rodean a un tumor. Este entorno puede incluir factores como niveles bajos de oxígeno, acidez y la presencia de sustancias inflamatorias. Estas condiciones influyen significativamente en el comportamiento de los macrófagos.

Por ejemplo, los tumores suelen tener bajos niveles de oxígeno, conocidos como hipoxia. Cuando los macrófagos se encuentran con condiciones hipóxicas, pueden responder cambiando su manera de actuar, lo que puede apoyar aún más el crecimiento tumoral. Del mismo modo, el entorno ácido de los tumores también puede alterar el comportamiento de los macrófagos, llevándolos a hacer cosas que apoyen el tumor en lugar de destruirlo.

El Entorno Ácido y el Comportamiento de los Macrófagos

Una condición bien conocida en el TME es la acidez. Los tumores suelen tener un pH más bajo en comparación con los tejidos normales. Las investigaciones muestran que estos entornos ácidos pueden cambiar cómo operan los macrófagos. Cuando los expuestos a condiciones ácidas, los macrófagos pueden adoptar un fenotipo pro-resolutivo, lo que significa que cambian para promover la sanación y la reparación de tejidos. Este cambio puede llevar a un aumento en el crecimiento tumoral y a la supresión inmunológica.

Los estudios han encontrado que un pH ácido puede mejorar ciertas características de los macrófagos, haciéndolos más solidarios con los tumores. Curiosamente, este efecto no es uniforme en todos los tipos de macrófagos. Por ejemplo, los macrófagos pro-inflamatorios, que generalmente se asocian con la lucha contra los tumores, se comportan de manera diferente cuando se exponen a condiciones ácidas.

El Papel de los Ritmos Circadianos en los Macrófagos Asociados a Tumores

La investigación sugiere que los ritmos circadianos de los macrófagos también pueden alterarse en el TME. Esto significa que los ciclos diarios naturales que controlan cómo funcionan los macrófagos pueden verse alterados. Esta alteración puede afectar cuán bien responden los macrófagos a los tumores y puede conducir a diferentes grados de supresión inmunológica.

Los ritmos circadianos pueden verse afectados por muchos factores, incluida la hora del día, la presencia de sustancias inflamatorias y condiciones ambientales como la acidez. Las interrupciones en estos ritmos pueden llevar a macrófagos menos efectivos en sus funciones, lo que contribuye a peores resultados para los pacientes con cáncer.

El Impacto del Lactato en los Ritmos de los Macrófagos

El lactato es otra sustancia que a menudo se encuentra en altos niveles dentro de los tumores, especialmente donde hay mucha actividad celular. Los niveles elevados de lactato también pueden afectar cómo se comportan los macrófagos. Los estudios indican que el lactato puede inducir un fenotipo pro-resolutivo en los macrófagos, de manera similar al pH ácido.

Cuando el lactato está presente, puede cambiar cómo los macrófagos exhiben sus ritmos circadianos. Por ejemplo, mientras que el lactato puede ayudar a algunos macrófagos a funcionar mejor en contextos específicos, también puede perjudicar su capacidad para mantener la sincronía dentro de sus relojes internos. Esto significa que, mientras algunos macrófagos podrían volverse más activos, otros podrían desincronizarse con el ritmo natural de sus procesos.

Heterogeneidad de los Macrófagos y Sus Ritmos Circadianos

Los TAMs no son un grupo uniforme de células. Hay una considerable diversidad en sus características, reflejando la variedad de entornos en los que operan. Esta heterogeneidad significa que diferentes macrófagos pueden tener varios ritmos circadianos, lo que puede complicar la respuesta inmunológica general a los tumores.

Algunas investigaciones han indicado que las diferencias en los ritmos circadianos de los macrófagos pueden llevar a un estado desordenado dentro de la población de macrófagos en su conjunto. Este desorden puede obstaculizar su efectividad en la lucha contra el cáncer. La heterogeneidad en las respuestas a diversas condiciones ambientales podría ser un factor significativo que contribuya al desorden observado en los TAMs.

Cómo los Ritmos Circadianos Influyen en el Crecimiento Tumoral

El reloj interno de los macrófagos puede influir en el crecimiento tumoral. Los estudios muestran que los macrófagos con ritmos circadianos intactos pueden frenar el crecimiento tumoral. Cuando los investigadores interrumpieron estos ritmos mediante modificaciones genéticas, observaron un aumento en el tamaño del tumor. Esto sugiere que mantener ritmos circadianos adecuados en los macrófagos es vital para controlar la progresión tumoral.

Además, los factores que interrumpen los ritmos circadianos, como la inflamación crónica o factores de estrés ambiental, pueden llevar a respuestas peores en los macrófagos. Esto puede aumentar el crecimiento tumoral, confirmando que un ritmo circadiano funcionando es esencial para respuestas inmunológicas efectivas contra tumores.

La Importancia de Estudiar los Ritmos Circadianos en la Investigación del Cáncer

Entender cómo los ritmos circadianos afectan a los macrófagos, particularmente en el contexto del cáncer, podría tener implicaciones significativas para futuros tratamientos. Al reconocer que factores como las condiciones ácidas y los niveles de lactato pueden interrumpir los ritmos normales, los investigadores podrían desarrollar estrategias para manipular estas condiciones y mejorar las respuestas inmunológicas.

Estos hallazgos sugieren que orientar el TME para restaurar ritmos circadianos saludables podría ser un enfoque innovador para aumentar la efectividad de los tratamientos actuales contra el cáncer. Por ejemplo, se podrían programar terapias para coincidir con períodos en los que los macrófagos estén más activos, lo que podría llevar a mejores resultados para los pacientes.

Conclusión

En conclusión, la interacción entre los macrófagos asociados a tumores, el microambiente tumoral y los ritmos circadianos presenta un área de investigación compleja pero crítica en la biología del cáncer. A medida que continuamos desentrañando cómo estos factores influyen entre sí, podríamos descubrir nuevas estrategias para mejorar la respuesta inmunológica contra los tumores y mejorar los resultados para los pacientes. Entender los comportamientos únicos de los macrófagos en el contexto de sus ritmos y las condiciones que enfrentan puede allanar el camino para terapias dirigidas que puedan combatir eficazmente el cáncer.

Fuente original

Título: Circadian rhythms of macrophages are altered by the acidic pH of the tumor microenvironment

Resumen: Macrophages are prime therapeutic targets due to their pro-tumorigenic and immunosuppressive functions in tumors, but the varying efficacy of therapeutic approaches targeting macrophages highlights our incomplete understanding of how the tumor microenvironment (TME) can influence regulation of macrophages. The circadian clock is a key internal regulator of macrophage function, but how circadian rhythms of macrophages may be influenced by the tumor microenvironment remains unknown. We found that conditions associated with the TME such as polarizing stimuli, acidic pH, and elevated lactate concentrations can each alter circadian rhythms in macrophages. Circadian rhythms were enhanced in pro-resolution macrophages but suppressed in pro-inflammatory macrophages, and acidic pH had divergent effects on circadian rhythms depending on macrophage phenotype. While cyclic AMP (cAMP) has been reported to play a role in macrophage response to acidic pH, our results indicate that pH-driven changes in circadian rhythms are not mediated solely by the cAMP signaling pathway. Remarkably, clock correlation distance analysis of tumor-associated macrophages (TAMs) revealed evidence of circadian disorder in TAMs. This is the first report providing evidence that circadian rhythms of macrophages are altered within the TME. Our data further suggest that heterogeneity in circadian rhythms at the population level may underlie this circadian disorder. Finally, we sought to determine how circadian regulation of macrophages impacts tumorigenesis, and found that tumor growth was suppressed when macrophages had a functional circadian clock. Our work demonstrates a novel mechanism by which the tumor microenvironment can influence macrophage biology through altering circadian rhythms, and the contribution of circadian rhythms in macrophages to suppressing tumor growth.

Autores: Brian J. Altman, A. M. Knudsen-Clark, D. Mwangi, J. Cazarin, K. Morris, C. Baker, L. M. Hablitz, M. N. McCall, M. Kim

Última actualización: 2024-07-24 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.14.580339

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.14.580339.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

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