In the tumor microenvironment, the infiltration of cells of the immune system, such as macrophages, may promote or inhibit the development of cancer. Differential activation of macrophages is critically supported by intracellular metabolic changes. M1 proinflammatory macrophages are highly glycolytic and present flux through the phosphate pentose pathway (PPP), which support their proliferative and cytotoxic functions. On the other hand, anti-inflammatory M2 macrophages depend on oxidative metabolism. TAMs (tumor-associated macrophages) play a dominant role as orchestrators of cancer-related inflammation, but little is known about their metabolism. In previous studies, our group observed that lipoxins, pro-resolutive mediators, induce a change in the M2-like profile of TAMs to a M1-like profile, increasing ROS and NO production and impairing tumor progression. Therefore, the purpose of this study was to elucidate the profile and metabolic requirements of TAMs and analyze the effects of lipoxin on its metabolic pathways. To obtain TAMs, human monocytes-derived macrophages were stimulated with MV3 (human melanoma cell line) conditioned medium. These TAMs, unlike the classic M2 macrophages (IL-4 stimulation), presented high glycolytic activity, consuming and secreting high levels of glucose and lactate, respectively. In addition, these cells exhibited high activity of the mTOR / Akt pathway and increased expression of GLUT-1 and the hexokinase-2 enzyme, in addition to high mitochondrial respiration and low absorption of exogenous fatty acids. We also observed that inhibition of the glycolytic pathway, but not the inhibition of oxidative phosphorylation or PPP, led to a decrease in the percentage of cells positive for M2 markers in TAMs. On the other hand, when PPP was inhibited, lipoxin was unable to restore the cytotoxic properties of TAMs on tumor cells, such as ROS and NO production. Taken together, our data suggest that TAMs, although generally considered M2-like macrophages, differently from these, rely on glycolytic metabolism to maintain their phenotype and functions. We also show that the effect of lipoxin, modifying the functional and phenotypic profile of TAMs, seems to involve a redirection of the metabolism of these cells, diverting the flow to the PPP pathway and thus increasing its anti-tumor activity.
No microambiente tumoral, a infiltração de células do sistema imunológico, como os macrófagos, pode promover ou inibir o desenvolvimento do câncer. A ativação diferencial de macrófagos é sustentada criticamente por alterações metabólicas intracelulares. Os macrófagos pró-inflamatórios M1 têm um perfil altamente glicolítico e apresentam um alto fluxo pela a via pentoses fosfato (PPP), apoiando suas funções citotóxicas. Por outro lado, os macrófagos M2 anti-inflamatórios dependem do metabolismo oxidativo. Os TAMs (macrófagos associados a tumores; do inglês tumor associated macrophages) desempenham um papel dominante como orquestradores da inflamação relacionada ao câncer, mas pouco se sabe sobre seu metabolismo. Em estudos anteriores, nosso grupo observou que as lipoxinas, mediadores pró-resolutivos, induzem a mudança do perfil de M2-like dos TAMs para um perfil semelhante ao M1, aumentando a produção de ROS e NO, prejudicando a progressão do tumor. Portanto, o objetivo deste estudo foi elucidar o perfil e as exigências metabólicas de TAMs, e analisar os efeitos da lipoxina sobre o metabolismo destas células. Para obtenção dos TAMs, macrófagos derivados de monócitos humanos foram estimulados e diferenciados à TAM com o meio condicionado de células tumorais MV3 (linhagem celular de melanoma humano). Estes TAMs, diferentemente dos macrófagos M2 clássicos (diferenciados pelo tratamento com IL-4), apresentaram alta atividade glicolítica, consumindo e secretando altos níveis de glicose e lactato, respectivamente. Além disso, essas células exibiram alta atividade da via mTOR / Akt e aumento na expressão de GLUT-1 e da enzima hexoquinase-2, além de apresentaram alta respiração mitocondrial e baixa absorção de ácidos graxos exógenos. Observamos ainda que a inibição da via glicolítica, mas não a inibição da fosforilação oxidativa ou da PPP, levou à diminuição da porcentagem de células positivas para marcadores M2 nos TAMs. Por outro lado, quando a PPP foi inibida, a lipoxina foi incapaz de restaurar as propriedades citotóxicas dos TAMs sobre as células tumorais, tais como a produção de ROS e NO. Em conjunto, nossos dados sugerem que os TAMs, embora se apresentem com perfil semelhante ao de macrófagos M2, diferentemente destes, dependem do metabolismo glicolítico para manter seu fenótipo e suportar suas funções. Mostramos ainda que o efeito da lipoxina, modificando o perfil funcional e fenotípico dos TAMs parece envolver um redirecionamento do metabolismo dessas células, desviando o fluxo para a via das PPP e assim aumentando sua atividade anti-tumoral.
