CCR2介导的单核细胞招募通过IL-17通路缓解放疗诱导的肠道毒性及其保护机制研究

《mSystems》：CCR2-driven monocyte recruitment is protective against radiotherapy-induced intestinal toxicity

本研究针对放疗引起的肠道毒性这一临床难题，深入探讨了先天性免疫细胞在肠道损伤修复中的作用机制。研究人员通过建立局部肠道放疗小鼠模型，结合单细胞测序和流式细胞术，发现CCR2驱动的Ly6C+单核细胞招募对维持肠道屏障完整性至关重要。研究表明，该细胞群体通过促进ILC3产生IL-17，显著减轻辐射诱导的肠道通透性增加和体重下降。这一发现为开发针对放疗毒性的新型治疗策略提供了重要理论基础，具有显著的临床转化价值。

　　

放射治疗（RT）是腹部和盆腔癌症治疗的重要手段，超过60%的癌症患者需要接受放疗，其中40%的治愈患者将放疗作为主要治疗方式。然而，放疗在杀伤肿瘤细胞的同时，会对健康组织造成损伤，特别是肠道组织，导致急性或晚期毒性反应。约90%的患者在放疗期间或之后会出现急性肠道毒性，表现为腹泻、腹痛、恶心和直肠出血等症状。这些症状主要源于肠道上皮损伤，进而破坏肠道屏障完整性并引发炎症反应。目前，放疗引起的肠道毒性机制尚不明确，且缺乏有效治疗方法，成为临床亟待解决的重要问题。

为了深入探究放疗诱导肠道毒性的免疫机制，研究人员开发了局部肠道放疗小鼠模型，利用小动物放射研究平台（SARRP）精确输送12 Gy的X射线照射，确保辐射剂量仅限于肠道，避免骨髓和其他主要器官受损。通过该模型，研究人员观察到放疗后小鼠出现急性体重下降和肠道通透性增加，同时肠道上皮结构受损，表明模型成功模拟了放疗诱导的肠道毒性。

研究人员采用单细胞RNA测序（scRNA-seq）和流式细胞术分析发现，放疗后肠道中先天性免疫细胞（包括巨噬细胞、单核细胞、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞）显著增加。特别是巨噬细胞亚群（如巨噬细胞3簇）在放疗后表达大量炎症相关基因，如IL-1β和中性粒细胞趋化因子Cxcl2、Cxcl3。此外，研究人员发现CCR2在单核细胞和巨噬细胞中高表达，提示CCR2可能介导了这些细胞的招募。

为了验证CCR2在肠道毒性中的作用，研究人员使用缺乏炎症趋化因子受体簇（iCCR，包括Ccr1、Ccr2、Ccr3和Ccr5）的小鼠模型。结果显示，iCCR缺失小鼠在放疗后单核细胞和嗜酸性粒细胞招募受阻，巨噬细胞数量减少，但中性粒细胞招募未受影响。值得注意的是，iCCR缺失小鼠表现出更严重的体重下降和肠道通透性增加，表明iCCR驱动的先天性免疫细胞招募对缓解放疗毒性具有保护作用。

进一步研究发现，CCR2缺失小鼠在放疗后单核细胞招募严重受损，巨噬细胞数量减少，同时体重下降和肠道通透性加剧。通过过继转移Ly6C⁺单核细胞到CCR2缺失小鼠中，研究人员发现这些症状显著缓解，表明CCR2介导的单核细胞招募在保护肠道屏障功能中发挥关键作用。

在机制层面，研究人员发现放疗后单核细胞衍生的巨噬细胞产生大量IL-1α和IL-1β，而这些细胞因子在CCR2缺失小鼠中产生减少。IL-1β已知可激活3型先天性淋巴细胞（ILC3）产生IL-17和IL-22，这两种细胞因子在维持肠道屏障完整性中至关重要。实验表明，放疗后CCR2缺失小鼠的ILC3产生IL-17和IL-22的能力下降，而过继转移单核细胞可恢复IL-17的产生。此外，抗IL-17抗体处理的小鼠在放疗后肠道通透性显著增加，进一步证实IL-17在保护肠道屏障中的重要作用。

本研究通过局部肠道放疗模型、scRNA-seq、流式细胞术、免疫组织化学、过继细胞转移和细胞因子检测等技术手段，结合临床样本分析（膀胱癌患者外周血单核细胞和血浆），全面探讨了CCR2驱动单核细胞招募在缓解放疗肠道毒性中的作用及机制。

局部RT诱导小肠急性先天性免疫反应

通过scRNA-seq分析，研究人员发现放疗后肠道免疫环境中巨噬细胞亚群显著扩张，特别是巨噬细胞3簇高表达IL-1β和趋化因子Cxcl2、Cxcl3。流式细胞术进一步证实放疗后中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞数量增加，且临床患者样本中循环单核细胞和CCL2水平升高，表明放疗可诱导先天性免疫细胞从骨髓动员并招募至组织。

无法招募先天性免疫细胞增加对RT诱导肠道毒性的敏感性

iCCR缺失小鼠在放疗后单核细胞、嗜酸性粒细胞和巨噬细胞招募受阻，但中性粒细胞招募未受影响。这些小鼠表现出更严重的体重下降和肠道通透性增加，表明iCCR驱动的免疫细胞招募对保护肠道功能至关重要。

局部RT诱导免疫细胞iCCR表达变化

利用iCCR报告小鼠，研究人员发现放疗后Ly6C⁺单核细胞中CCR2表达显著上调，嗜酸性粒细胞中CCR3表达增加，巨噬细胞中CCR2表达升高，而中性粒细胞中CCR5表达下降。这些结果表明CCR2和CCR3在介导单核细胞和嗜酸性粒细胞招募中发挥关键作用。

CCR2驱动的单核细胞招募对RT诱导毒性具有保护作用

CCR2缺失小鼠在放疗后单核细胞和巨噬细胞招募严重受损，但中性粒细胞和嗜酸性粒细胞招募未受影响。这些小鼠表现出更严重的体重下降和肠道通透性增加，而过继转移Ly6C⁺单核细胞可显著缓解这些症状，证实CCR2介导的单核细胞招募对保护肠道功能至关重要。

过继转移单核细胞可缓解RT诱导的肠道毒性

过继转移Ly6C⁺单核细胞到CCR2缺失或iCCR缺失小鼠中，可显著减轻放疗引起的体重下降和肠道通透性增加，表明单核细胞在保护肠道屏障功能中发挥核心作用。

IL-17参与调节RT后肠道通透性

放疗后单核细胞衍生的巨噬细胞产生IL-1α和IL-1β，激活ILC3产生IL-17和IL-22。CCR2缺失小鼠中ILC3产生IL-17和IL-22的能力下降，而过继转移单核细胞可恢复IL-17产生。抗IL-17抗体处理加重肠道通透性，进一步证实IL-17在维持肠道屏障中的关键作用。

本研究揭示了CCR2驱动的单核细胞招募在缓解放疗诱导肠道毒性中的关键作用。这些单核细胞在肠道内分化为巨噬细胞，产生IL-1β，进而激活ILC3产生IL-17，从而维持肠道屏障完整性。缺乏CCR2或iCCR会导致单核细胞招募受阻，IL-17产生减少，肠道通透性增加，最终加重放疗毒性。这一发现不仅深化了对放疗毒性机制的理解，还为临床开发新型治疗策略提供了重要靶点。通过增强CCR2介导的单核细胞招募或促进ILC3功能，可能有效减轻放疗引起的肠道损伤，改善癌症患者的生活质量和治疗效果。