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Como o Microambiente Tumoral Molda o Comportamento dos Macrófagos

Explorando o papel dos macrófagos no câncer e a interação deles com o microambiente tumoral.

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Macrófagos associados a tumores (TAMs) são um tipo de célula branca que aparece bastante em tumores sólidos. Eles têm um papel importante em como os tumores crescem e se espalham. Em geral, quanto mais TAMs tem em um tumor, piores são os resultados para os pacientes. Essa conexão rola porque os macrófagos costumam ajudar os tumores em vez de lutar contra eles.

Macrófagos são células especializadas que mudam seu comportamento dependendo do ambiente. Em tecido saudável, eles ajudam a manter o equilíbrio e a reparar danos. Mas, na inflamação crônica causada pelos tumores, os TAMs podem liberar fatores que promovem o crescimento do tumor e a disseminação das células cancerígenas. Eles também podem reprimir o sistema imunológico, dificultando a luta do corpo contra o tumor.

A Importância dos Ritmos Circadianos nos Macrófagos

Cada célula do nosso corpo tem um ritmo circadiano, um relógio interno natural que ajuda a regular vários processos, incluindo as respostas imunológicas. Esses ritmos seguem um ciclo de 24 horas e afetam como as células se comportam em diferentes momentos do dia. Isso significa que a força da resposta imunológica pode mudar dependendo da hora em que o corpo é exposto a certos estímulos.

Os macrófagos não são exceção. A capacidade deles de secretar substâncias e consumir resíduos varia ao longo do dia. Essa variação pode influenciar a resposta imunológica como um todo e, potencialmente, a progressão de doenças como o câncer.

Como o Microambiente Tumoral Afeta os Macrófagos

O microambiente tumoral (TME) se refere às condições ao redor do tumor. Esse ambiente pode incluir fatores como baixos níveis de oxigênio, acidez e a presença de substâncias inflamatórias. Essas condições influenciam muito como os macrófagos se comportam.

Por exemplo, os tumores costumam ter baixos níveis de oxigênio, conhecidos como hipóxia. Quando os macrófagos encontram essas condições, eles podem mudar a forma como agem, o que pode apoiar ainda mais o crescimento do tumor. Da mesma forma, o ambiente ácido dos tumores também pode alterar o comportamento dos macrófagos, levando-os a agir de forma a apoiar o tumor em vez de destruí-lo.

O Ambiente Ácido e o Comportamento dos Macrófagos

Uma condição bem conhecida no TME é a acidez. Os tumores geralmente têm um pH mais baixo em comparação com os tecidos normais. Pesquisas mostram que ambientes ácidos podem mudar a forma como os macrófagos operam. Quando expostos a condições ácidas, os macrófagos podem assumir um fenótipo pro-resolução, o que significa que eles mudam para promover a cura e a reparação do tecido. Essa mudança pode levar a um aumento do crescimento do tumor e à supressão do sistema imunológico.

Estudos descobriram que o pH ácido pode realçar certas características dos macrófagos, tornando-os mais favoráveis aos tumores. Curiosamente, esse efeito não é uniforme entre todos os tipos de macrófagos. Por exemplo, macrófagos pró-inflamatórios, que geralmente estão associados a lutar contra os tumores, se comportam de maneira diferente quando expostos a condições ácidas.

O Papel dos Ritmos Circadianos nos Macrófagos Associados a Tumores

Pesquisas sugerem que os ritmos circadianos dos macrófagos também podem ser alterados no TME. Isso significa que os ciclos diários naturais que controlam como os macrófagos funcionam podem ficar bagunçados. Essa bagunça pode afetar o quanto os macrófagos respondem aos tumores e pode levar a diferentes graus de supressão imunológica.

Os ritmos circadianos podem ser afetados por muitos fatores, incluindo a hora do dia, a presença de substâncias inflamatórias e condições ambientais como acidez. A interrupção desses ritmos pode resultar em macrófagos menos eficazes em suas funções, contribuindo para resultados piores para pacientes com câncer.

O Impacto do Lactato nos Ritmos dos Macrófagos

O lactato é outra substância que geralmente está em níveis altos nos tumores, especialmente onde há muita atividade celular. Níveis elevados de lactato podem afetar o comportamento dos macrófagos. Estudos indicam que o lactato pode induzir um fenótipo pro-resolução nos macrófagos, assim como o pH ácido.

Quando o lactato está presente, ele pode mudar como os macrófagos exibem seus ritmos circadianos. Por exemplo, enquanto o lactato pode ajudar alguns macrófagos a funcionarem melhor em contextos específicos, também pode prejudicar a capacidade deles de manter a sincronia dentro de seus relógios internos. Isso significa que, enquanto alguns macrófagos podem ficar mais ativos, outros podem sair de sincronia com o ritmo natural de seus processos.

Heterogeneidade dos Macrófagos e Seus Ritmos Circadianos

Os TAMs não são um grupo uniforme de células. Há uma diversidade considerável em suas características, refletindo a variedade de ambientes em que operam. Essa heterogeneidade significa que diferentes macrófagos podem ter ritmos circadianos variados, o que pode complicar a resposta imunológica geral aos tumores.

Algumas pesquisas indicaram que as diferenças nos ritmos circadianos dos macrófagos podem levar a um estado desordenado dentro da população de macrófagos como um todo. Essa desordem pode dificultar a eficácia geral deles em lutar contra o câncer. A heterogeneidade nas respostas a várias condições ambientais pode ser um fator importante contribuindo para a desordem observada nos TAMs.

Como os Ritmos Circadianos Influenciam o Crescimento Tumoral

O relógio interno dos macrófagos pode influenciar o crescimento do tumor. Estudos mostram que macrófagos com ritmos circadianos intactos conseguem restringir o crescimento do tumor. Quando os pesquisadores interromperam esses ritmos por meio de modificações genéticas, observaram um aumento no tamanho do tumor. Isso sugere que manter ritmos circadianos adequados nos macrófagos é vital para controlar a progressão do tumor.

Além disso, fatores que perturbam os ritmos circadianos, como inflamação crônica ou estressores ambientais, podem levar a respostas piores nos macrófagos. Isso pode aumentar o crescimento do tumor, confirmando que um ritmo circadiano funcionando é essencial para respostas imunológicas eficazes contra os tumores.

A Importância de Estudar os Ritmos Circadianos na Pesquisa do Câncer

Entender como os ritmos circadianos afetam os macrófagos, especialmente no contexto do câncer, pode ter implicações significativas para tratamentos futuros. Reconhecendo que fatores como condições ácidas e níveis de lactato podem bagunçar os ritmos normais, os pesquisadores podem desenvolver estratégias para manipular essas condições para melhorar as respostas imunológicas.

Essas descobertas sugerem que focar no TME para restaurar ritmos circadianos saudáveis pode ser uma abordagem inovadora para aumentar a eficácia dos tratamentos contra o câncer já existentes. Por exemplo, as terapias poderiam ser programadas para coincidir com períodos em que os macrófagos estão mais ativos, levando potencialmente a melhores resultados para os pacientes.

Conclusão

Para concluir, a interação entre macrófagos associados a tumores, o microambiente tumoral e os ritmos circadianos apresenta uma área de pesquisa complexa, mas crítica, na biologia do câncer. À medida que continuamos a desvendar como esses fatores se influenciam, podemos descobrir novas estratégias para aprimorar a resposta imunológica contra os tumores e melhorar os resultados para os pacientes. Entender os comportamentos únicos dos macrófagos no contexto de seus ritmos e das condições que enfrentam pode abrir caminho para terapias direcionadas que podem combater eficazmente o câncer.

Fonte original

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

Resumo: 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 atualização: 2024-07-24 00:00:00

Idioma: English

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

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

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

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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