Rola autofagii i nekrozy indukowanych terapią w leczeniu nowotworów
Streszczenie:
Stres metaboliczny i terapeutyczny aktywuje kilka szlaków transdukcji sygnału, które regulują śmierć i przeżycie komórek nowotworowych. Mimo, iż dekady badań ujawniły mechanizmy regulujące apoptozę oraz pozwoliły na rozwój nowoczesnych metod diagnostycznych i terapeutycznych stosowanych w leczeniu nowotworów, dopiero niedawno temu regulacja i znaczenie procesów autofagii i nekrozy komórek nowotworowych stały się przedmiotem badań. Nekroza jest nieodwracalną, zapalną formą śmierci komórki, w odróżnieniu od autofagii, która jest procesem odwracalnym, mogącym doprowadzić zarówno do śmierci, jak i przeżycia komórek nowotworowych. Artykuł ten opisuje ostatnie postępy w zrozumieniu regulacji autofagii i nekrozy oraz ich powiązania z terapią nowotworów. Wyszczególnione zostały aktualnie dostępne metody pomiaru poziomu autofagii i nekrozy. Badany jest obecnie wpływ autofagii i nekrozy komórek nowotworowych na system odpornościowy gospodarza. Opisane są również podejścia terapeutyczne celujące w procesy autofagii i nekrozy w terapii nowotworów.
Wstęp:
Stres metaboliczny i stres terapeutyczny mogą równocześnie wywoływać ciąg odpowiedzi adaptacyjnych i sygnałów samobójczych w komórkach nowotworowych. Wypadkowa tych sygnałów adaptacji i śmierci determinuje ostateczny los komórki - jej przetrwanie lub śmierć. Badania komórek nowotworowych in vitro pozwoliły badaczom na podział odpowiedzi na stres komórkowy, według kryteriów morfologicznych i biochemicznych na co najmniej trzy różne sposoby śmierci komórki: apoptozę, nekrozę i autofagię. Podczas gdy apoptoza i nekroza są nieodwracalnymi procesami śmierci komórki, autofagia - proces, w którym komórka „zjada się sama”, może prowadzić do jej śmierci, bądź też paradoksalnie pozwolić komórce na jej uniknęcie. Dziesiątki lat badań pozwoliły na odkrycie molekularnych podstaw apoptozy, umożliwiając powstanie terapii, które celują w maszynerię tego procesu (np. białka z rodziny Bcl-2), jak i w mechanizmy oporności na apoptozę. Ponieważ liczba znanych nam defektów szlaków kontrolujących apoptozę w guzach ludzi stale wzrasta, zrozumienie znaczenia alternatywnych losów komórki, autofagii i nekrozy staje się coraz ważniejsze. Chociaż trudno docenić znaczenie różnic pomiędzy apoptozą, autofagią i nekrozą w skomplikowanym środowisku ludzkich guzów nowotworowych, istnieją przynajmniej trzy powody, dzięki którym zrozumienie różnic między tymi procesami jest ważne w leczeniu raka:
krytyczne czynniki regulacyjne tych procesów mogą służyć jako cele dla nowej terapeutyki przeciwnowotworowej
pomiar poziomu obumierania komórek mógłby posłużyć za zastępczy biologiczny marker efektywności w testach klinicznych związanych z nowotworami
apoptoza, autofagia i nekroza wywołują odmienne odpowiedzi ze strony układu odpornościowego
Lepsze zrozumienie regulacji, metod pomiaru oraz immunologicznych konsekwencji autofagii i nekrozy mogłoby przyspieszyć rozwój strategii terapeutycznych, które zmaksymalizują nieodwracalną śmierć komórek nowotworowych i długotrwałą odporność na te komórki. Ostatecznie, testy kliniczne będą musiały określić efektywność tego celowania w mechanizmy śmierci i przetrwania komórki w przedłużeniu życia u pacjentów.
Artykuł ten skupi się na:
regulacji autofagii i nekrozy,
obecnych metodach pomiaru poziomu autofagii i nekrozy,
wpływie autofagii i nekrozy komórek nowotworowych na układ odpornościowy
przykładowych strategiach, by farmakologicznie manipulować procesami autofagii i nekrozy dla osiągnięcia pożytku terapeutycznego
Autofagia może prowadzić do śmierci lub przetrwania komórki
Autofagię można podzielić na makroautofagię, mikroautofagię oraz autofagię, w której pośredniczą chaperony. Artykuł ten skupi się na makroautofagii (tutaj dalej określanej jako autofagia), ponieważ jej znaczenie w stosunku do nowotworów zostało najlepiej poznane. Autofagia jest procesem wieloetapowym, który obejmuje oddzielenie (przy pomocy pęcherzyka) białek cytoplazmatycznych i organelli takich jak mitochondria. Powstały pęcherzyk o podwójnej błonie jest zwany autofagosomem. Autofagosomy łączą się z lizosomami, następnie poprzez działanie enzymów zależnych od kwasów następuje degradacja zawartości autofagosomu.
Autofagia została zaobserwowana w komórkach nowotworowych narażonych na różnorodne typy stresu metabolicznego i terapeutycznego. Do krótkiej i niekompletnej listy perturbacji, które mogą wywołać autofagię, zalicza się:
przerwanie dróg sygnałowych czynników wzrostowych,
aktywację sygnalizacji kinazy białkowej aktywowanej przez mitogeny,
inhibicję degradacji przeprowadzanej przez proteosomy,
akumulację wapnia wewnątrz komórki,
czynniki stresowe dla siateczki śródplazmatycznej
Mimo, iż liczba aktywowanych przez stres dróg sygnałowych związanych z autofagią wydaje się szybko wzrastać, bezpośrednie biochemiczne powiązania pomiędzy tymi sygnałami stresu i znanymi genami ssaków, które sterują skomplikowanymi zmianami strukturalnymi związanymi z autofagią, nie zostały w pełni scharakteryzowane.
Jedno z ostatnich doniesień sugeruje, że akumulacja reaktywnych form tlenu (która może być wspólnym efektem wielu odpowiedzi komórkowych na stres) może bezpośrednio aktywować autofagię.
Badacze odkryli, że nagromadzenie RFT (jako następstwo wyczerpania składników odżywczych) prowadzi do inaktywacji proteazy cysteinowej ATG4, powodując gromadzenie się ATG8 - prekursora fosfoetanolaminy - potrzebnego do zapoczątkowania procesu tworzenia autofagosomu.
Dalsze scharakteryzowanie zależności pomiędzy sygnałami stresowymi oraz maszynerią autofagii może odsłonić potencjalne cele dla nowych leków przeciwnowotworowych.
Raz aktywowana ciągła autofagia, która pozbawia komórkę organelli i ważnych białek, może doprowadzić do śmierci komórki niezależnej od kaspaz. Jednak, w komórkach podlegających ciągłej autofagii, można zaobserwować cechy procesu apoptozy (aktywacja kaspaz), nekrotyczną śmierć komórek, obrzmienie organelli oraz rozerwanie błony komórkowej. Podkreśla to trudność w określeniu dominującego procesu powodującego śmierć komórki w populacji komórek guza. Poza transformacją w inne nieodwracalne procesy prowadzące do śmierci komórki, autofagia może zostać aktywowana jako proces przejściowy w komórkach rakowych i może paradoksalnie przyczynić się do przetrwania komórki. Autofagia umożliwia przetrwanie działając jako mechanizm wewnątrzkomórkowy, poprzez który komórki pozbywają się uszkodzonych organelli i białek oraz przetwarzają makrocząsteczki, by utrzymać prawidłowy stan energetyczny. Używając linii komórkowych niezdolnych do przejścia w apoptozę, wielu badaczy zgłosiło, że autofagia wywołana przez niedobór czynnika wzrostu, niedobór tlenu lub niedostateczną angiogenezę guza pozwoliła komórkom przetrwać te czynniki stresowe. Pozbawienie komórek genów niezbędnych do procesu autofagii, w obliczu powyższych czynników stresowych, nasiliło obumieranie komórek. W każdym z tych przypadków, autofagia była „regulowana w dół” gdy czynnik stresowy został usunięty. Dostarczyło to dowodu, że inaczej niż przy apoptozie i nekrozie lub starzeniu się komórek, autofagia jest zjawiskiem odwracalnym. Obecnie prowadzone badania są skupione wokół identyfikacji krytycznych regulatorów, kontrolujących „regulację w dół” autofagii. Inhibicja tych regulatorów może nasilić obumieranie komórek w procesie autofagii i przeistoczyć odpowiedź „przetrwania” komórki w proces obumierania.
W zwierzęcym modelu terapii nowotworów, inhibicja autofagii (indukowanej terapią) przez krótkie RNA o strukturze spinki do włosów (przeciwko genowi ATG5) lub przez chlorochinę (lek przeciwmalaryczny) nasilała śmierć komórek i regresję guza. Guz był wywołany przez mutację genu Myc, przy czym śmierć komórek była przeprowadzana przy pomocy aktywowanego białka p53 lub chemoterapii alkilującej. Chociaż dla chlorochiny zostały zaproponowane liczne inne mechanizmy działania przeciwnowotworowego, badania in vitro przy niskich, mikromolarnych stężeniach uzyskiwanych w tkance pacjenta pokazały, iż chlorochina powoduje zależną od dawki akumulację dużych pęcherzyków autofagicznych. Powoduje to nasilenie obumierania komórek indukowanego przez terapię alkilującą - do podobnego stopnia jak wyłączenie genu ATG5. Te i inne badania sugerują, że autofagia może wzmagać oporność na terapię uszkadzającą DNA. Regulacja autofagii indukowanej przez uszkodzenia DNA może się różnić od regulacji autofagii aktywowanej w odpowiedzi na niedostateczny stan bioenergetyczny lub inhibicję szlaku sygnałowego czynnika wzrostu. Pomimo iż zmiany w ekspresji genów są związane z obiema formami autofagii, demonstracja faktu, że RFT indukowane przez stan głodu mogą bezpośrednio osłabić zależną od ATG-4 inhibicję autofagii umożliwia postawienie tezy, że autofagia spowodowana przez kryzys bioenergetyczny może być aktywowana w szybszy, energetycznie wydajny sposób poprzez wykorzystanie podstawowej, podlegającej chronicznej ekspresji maszynerii. Ponieważ autofagia jest odwracalną odpowiedzią na uszkodzenia (w odróżnieniu od apoptozy czy nekrozy), nie jest zaskoczeniem, że prawie wszystkie metody terapeutyczne stosowane obecnie w leczeniu raka, łącznie z:
cytotoksyczną chemoterapią
napromieniowaniem
inhibitorami kinaz zakłócającymi drogi sygnałowe czynników wzrostu
terapią hormonalną,
mogą aktywować ten proces.
Łączenie terapii polegających na indukcji autofagii z inhibitorami tego procesu jest obecnie testowane przedklinicznie i klinicznie w niektórych typach nowotworów złośliwych.
Nekroza jako forma programowanej śmierci komórki
Gdy mówi się o martwiczej śmierci komórki, ważne jest rozróżnienie martwicy tkanki od molekularnie zdefiniowanej martwiczej śmierci komórki. Patologiczna martwica tkanki obserwowana pod mikroskopem może być końcowym efektem apoptozy, autofagii lub martwiczej śmierci komórki. W naturalnie występującej tkance guza, martwica występuje, gdy tempo umieralności komórek przewyższa tempo, w jakim komórki żywe są zdolne pozbyć się komórek martwych. Poza tym jest ona spowodowana przez wszystkie trzy formy śmierci komórek. W tym artykule, termin nekroza odnosi się do procesów molekularnych prowadzących do formy śmierci komórki różnej od apoptozy i autofagii.
Martwicza śmierć komórki jest często określana jako niezaplanowana śmierć komórki, co sugeruje, że w organizmie wielokomórkowym jest to proces nieregulowany. Uszkodzenie błony komórkowej charakterystyczne dla martwiczej śmierci komórki prowadzi do wycieku białek wewnątrzkomórkowych, które powodują odpowiedź układu odpornościowego na powstałe uszkodzenie. Ta szybka odpowiedź zapalna i wzmocnienie sygnału o uszkodzeniu różni się od komórek ulegających apoptozie, które są „po cichu” usuwane przez makrofagi tkankowe. Tak więc, nekroza była rozpatrywana jako ściśle patologiczna forma śmierci komórki, która nie jest procesem zaprogramowanym fizjologicznie.
Stale pojawiające się dowody sugerują, że podobnie jak przy apoptozie, wyewoluowały specyficzne geny, które regulują martwiczą śmierć komórki. Trudność sprawiało scharakteryzowanie niezbędnych regulatorów nekrozy przy nieobecności apoptozy. Większość literatury o nekrozie opisuje doświadczenia wykonane na liniach komórkowych narażonych na aktywację receptora śmierci lub na neuronach narażonych na niedokrwienie lub ekscytotoksyczność spowodowaną glutaminianem. Ponieważ te zabiegi mogą również spowodować apoptozę, równoczesne poddawanie komórek działaniu inhibitorów pan-kaspaz (czyli wszystkich rodzajów kaspaz) kieruje komórki do nekrozy. Dzięki badaniom genetycznym zidentyfikowano adaptory receptorów śmierci, włączając w to:
RIPK1 (receptor-interacting protein kinase = kinaza białkowa współdziałająca z receptorem)
TRAF2 (tumor necrosis factor receptor-associated factor = czynnik powiązany z receptorem czynnika martwicy nowotworu),
jako niezbędne regulatory nekrozy indukowanej przez receptor.
Komórki z niedostatkiem RIPK1 i TRAF2 są chronione przed nekrozą gdy są poddawane działaniu ligandów Fas (receptora śmierci), inhibitorów kaspaz lub nadtlenku wodoru. Aktywacja RIPK1 prowadzi do jej przemieszczenia do wewnętrznej błony mitochondrium, zakłócając powiązanie pomiędzy cyklofiliną D a translokatorem nukleotydu adenozyny, czego rezultatem jest wyczerpanie ATP i akumulacja RFT.
Wraz z doświadczeniami przeprowadzonymi w obecności inhibitorów kaspaz, jako modelowe układy do badania procesu nekrozy posłużyły komórki pozbawione zdolności przechodzenia w apoptozę. Gdy komórki pozbawione pro-apoptotycznych genów Bax i Bak są poddawane działaniu chemioterapii alkilującej, rozwija się kryzys metaboliczny związany z wyczerpaniem NAD+ i następnie ATP. Kluczowym mediatorem tego procesu jest PARP (poly(ADP-ribose) polymerase = polimeraza poli-ADP-rybozy), białko jądrowe, którego aktywacja przez uszkodzenia DNA powoduje szybkie wyczerpanie rezerw NAD+ (niezbędnego kofaktora dla tlenowej glikolizy = przemianie Glc w mleczan w obecności tlenu). Powoduje to przejściowe zahamowanie glikolizy, a komórki zależne od ATP produkowanego podczas glikolizy (jak komórki nowotworowe) giną poprzez nekrozę. Może to wyjaśniać, dlaczego intensywna chemioterapia alkilująca jest selektywna dla komórek nowotworowych. Nekroza zależna od PARP jest również związana z niezależną od receptora TNF aktywacją:
RIPK1
TRAF2
efektorowej kinazy N-terminalnej c-Jun
Kryzys bioenergetyczny spowodowany przez wyczerpanie NAD+ i ATP, występujący w komórkach glikolitycznych, powiązany jest z nagromadzeniem się RFT i jonów wapnia wewnątrz komórki. Czynniki te wspólnie aktywują zakeżne od wapnia cytozolowe proteazy zwane kalpainami. Aktywowane kalpainy „rozcinają” kanały wapniowe, umożliwiając wyciek jonów Ca2+ i zwiększają przepuszczalność lizosomów, przez co następuje wyciek egzekucyjnych katepsyn. Wysokie stężenie jonów wapnia wewnątrz komórki oraz obecność RFT aktywują również fosfolipazę A2. Następuje proteoliza i peroksydacja lipidów, prowadząc do zwiększenia przepuszczalności błony na szeroką skalę i nieodwracalnej nekrozy.
Związek pomiędzy nekrozą, autofagią a apoptozą
W odróżnieniu od apoptozy, nekroza następująca po stresie metabolicznym lub terapeutycznym jest spowodowana kryzysem bioenergetycznym, który prowadzi do szybkiej śmierci komórki. Komórki guza mogą uchronić się przed tą najwcześniejszą formą śmierci indukowanej terapią, dostosowując się do zmniejszającego się poziomu ATP poprzez działanie kompleksu sensorów energetycznych LKB1/AMPK. Kompleks ten został zaproponowany jako główny regulator autofagii dzięki jego zdolności do:
hamowania sygnalizacji mTOR (mammalian target of rapamycin = ssaczy cel rapamycyny)
aktywacji supresorów nowotworowych, jak p27 i p53
Jednym z docelowych genów indukowanych po aktywacji p53 jest gen modulatora autofagii związanej z uszkodzeniami, kodujący lizosomalne białko błonowe niezbędne do przebiegu autofagii indukowanej przez p53. Poza bezpośrednią transkrypcją genów białek związanych z autofagią, p53 może pośrednio aktywować autofagię poprzez opartą na sprzężeniu zwrotnym inhibicją mTOR. Często, po aktywacji p53, apoptoza i autofagia mogą wystąpić w różnych komórkach tego samego guza. Nadal niejasne jest, jakie czynniki determinują dominującą drogę śmierci komórki po aktywacji p53. W jednym z modeli guzów (wywołanych mutacją Akt), ograniczenie dostępności składników odżywczych i niedotlenienie aktywowały preferencyjnie apoptozę. W komórkach genetycznie niezdolnych do przejścia w apoptozę, aktywowana była autofagia, która chroniła komórki przed kryzysem bioenergetycznym i śmiercią. Autofagia jest często obserwowana w komórkach podlegających nekrozie. Odkrycia te sugerują, że w obrębie jednego guza mogą występować równocześnie nekroza, autofagia i apoptoza. Względne efekty tych trzech procesów mogą wpływać na drogę rozwoju lub regresji guza, a także na odpowiedź ustroju gospodarza.
Pomiar poziomu autofagii i nekrozy
Markery apoptozy (np. specyficzne produkty proteolizy przeprowadzanej przez kaspazę-3) mogą być oznaczane w krwi pacjentów poddanych cytotoksycznej chemoterapii i mogą służyć do przewidzenia szans przeżycia tych pacjentów. Jednak obecnie istnieje niewiele specyficznych metod wykrycia procesów autofagii i nekrozy in vivo. Mikroskopia elektronowa dostarcza największej ilości informacji o morfologii komórek nowotworowych i służy jako „złoty standard” do rozróżnienia apoptozy od autofagii i nekrozy. Komórki apoptotyczne charakteryzuje jądro pyknotyczne (=skurczone) z bezładnie skondensowaną chromatyną oraz występowanie pęcherzyków. Autofagia charakteryzuje się wakuolizacją cytoplazmy i nienaruszeniem błony cytoplazmatycznej i jądrowej. Liczba pęcherzyków autofagicznych o podwójnej błonie w komórce oraz procent komórek ze zwiększoną liczbą autofagosomów mogą zostać użyte do określenia poziomu autofagii przy użyciu mikroskopii elektronowej. Gdy taka analiza zostanie przeprowadzona przez badacza z doświadczenem naukowym w analizie autofagii przy użyciu mikroskopii elektronowej, jest ona wiarygodną i specyficzną metodą obrazowania zmian w autofagii. Jednak metodologia ta jest droga i żmudna. Poza tym, specjalne utrwalenie i przygotowanie preparatu oraz mały rozmiar próbki wymagany do analizy metodą mikroskopii elektronowej stanowią przeszkody w użyciu tej metodologii do badania próbek klinicznych, takich jak wycięte guzy lub „ślepe” bioptaty. Inne metody wykrywania autofagii to np. użycie słabo zasadowych barwników, jak monodansylokadaweryny lub oranżu akrydynowego, które kumulują się w kwaśnym środowisku autofagosomu/lizosomu. Pomiar fluorescencji może dostarczyć obiektywnego pomiaru zawartości tych kompartentów komórkowych. Poza trudnością z ustaleniem stosunku sygnał-zakłócenie i powtarzalnych metod barwienia, barwniki gromadzące się w lizosomach nie są specyficzne dla autofagosomów. Obecnie, „złotym standardem” dla molekularnie definiowanej detekcji autofagii jest oparta na przeciwciałach detekcja genu autofagii LC3. LC3 ulega konstytutywnej ekspresji na niskim poziomie w większości komórek, jest zlokalizowany w cytoplazmie. LC3 zostaje rozcięte z utworzeniem LC3-I i LC3-II. LC3-II jest zlokalizowane w błonie autofagosomu i dlatego służy jako specyficzny marker autofagii. Chociaż technika immunoblottingu (Western blotting) w odniesieniu do LC3 bywała używana do wyciągnięcia wniosków o autofagii w komórkach, dynamiczne zmiany tego procesu i jego wpływ na obróbkę LC3 może prowadzić do mylnych wniosków płynących z wyników doświadczalnych. Jeden z ostatnich artykułów na temat interpretacji immunoblottingu LC3 sugeruje, że wniosek, czy badana interwencja indukuje, czy hamuje autofagię może zostać wyciągnięty poprzez uwzględnienie próby, w której badana interwencja jest połączona z inhibitorami funkcji lizosomów.
Wspólnie z immunoblottingiem LC3, stabilna nadekspresja połączonych białek GFP-LC3 (GFP=green fluorescent protein) ułatwiła przebieg badań nad autofagią w komórkach nowotworowych. Konstrukt GFP-LC3 wykazuje rozproszoną fluorescencję przy nieobecności autofagii i fluorescencję punktową, gdy autofagia przebiega. Odłączenie LC3-I i przemieszczenie LC3-II do błon autofagosomu jest najbardziej solidnym z obecnych testów na autofagię. Mimo, iż inne markery molekularne autofagii są badane in vitro, potrzebna jest metoda, która będzie mogła zostać szeroko zastosowana do badania próbek klinicznych i posunie badania w tej dziedzinie do przodu.
Scharakteryzowanie komórki ulegającej nekrozie ma również wiele ograniczeń. Kryteriami morfologicznymi dla komórki nekrotycznej są: obrzmienie organelli i spadek integralności błony cytoplazmatycznej. Brak aktywacji kaspazy-3 odróżnia komórkę nekrotyczną i autofagiczną od apoptotycznej. Wyciek określonych białek wewnątrzkomórkowych i pomiar jego poziomu stał się obiecującym podejściem, aby zdefiniować proces nekrozy. Zewnątrzkomórkowa dehydrogenaza mleczanowa była często używana jako marker nekrozy, aczkolwiek liczne doświadczenia doprowadziły do wykrycia dehydrogenazy mleczanowej w medium (podłożu hodowlanym?) komórek apoptotycznych. Białko HMGB1 (non-histone DNA-binding protein high-mobility group box 1 = niehistonowe białko wiążące się z DNA należące do grupy o wysokiej mobilności; Amfoteryna) jest obecnie najlepszym kandydatem na specyficzny marker nekrozy. HMGB1 jest luźno związane z chromatyną i wiąże się mocniej z chromatyną komórek apoptotycznych, gdy ulega ona kondensacji. Dla kontrastu, w komórkach ulegających nekrozie, aktywacja PARP prowadzi do uwolnienia białka HMGB1 z chromatyny, jego wydalenia poza jądro i ostatecznie do przestrzeni międzykomórkowej, gdzie działa ono jako cytokinina zapalna. Gdy błona komórkowa zostanie ostatecznie rozerwana, zawartość HMGB1 w przestrzeni międzykomórkowej może zostać zmierzona. HMGB1 przyłącza się do receptorów, takich jak RAGE na komórkach nabłonka i receptorów typu Toll na makrofagach. Aktywowane w ten sposób makrofagi wzmacniają sygnał uszkodzenia poprzez uwalnianie HMGB1 - sprowadzając dodatkowe komórki zapalne do obszaru objętego nekrozą. HMGB1 jest wykrywalne w surowicy pacjenta. Testy ELISA w odniesieniu do HMGB1 u pacjentów z ciężką posocznicą pokazały, że w tego typu zapalnych warunkach zwiększony poziom HMGB1 jest prognostykiem niższych szans na przeżycie. Poziom HMGB1 jest wyższy u pacjentów ambulatoryjnych niż u pacjentów krytycznie chorych na posocznicę, jednak znaczenie tego zjawiska nie zostało jeszcze w pełni zbadane. Potrzebne są dodatkowe badania przedkliniczne aby ustalić, w jaki sposób rzetelne testy markerów dla nekrozy powinny być połączone z badaniami klinicznymi nowotworów.
Reakcja układu immunologicznego na apoptozę, autofagię i nekrozę
Podczas gdy obecność limfocytów wnikających w guzy wskazuje na większe szanse przeżycia w przypadku niektórych nowotworach, znaczenie makrofagów związanych z guzami nie jest tak dobrze poznane. Mimo że makrofagi wydzielają czynniki wzrostu, które promują angiogenezę, wzrost komórek guza i ich proliferację, makrofagi tkankowe, jako profesjonalne komórki prezentujące antygeny, są ogniwem pomiędzy odpornością wrodzoną i adaptacyjną - mogą bezpośrednio przyczyniać się do śmierci komórek guza poprzez wytwarzanie NO i RFT.
Komórki apoptotyczne są usuwane zarówno przez fagocyty „profesjonalne” (makrofagi tkankowe) oraz „nieprofesjonalne” (sąsiadujące komórki guza). Opisane zostały liczne sygnały molekularne obecne na powierzchni komórek apoptotycznych, które są rozpoznawane przez fagocyty. Wystawienie na powierzchnię błony komórek apoptotycznych:
fosfolipidu - fosfatydyloseryny,
kalretikuliny - białka normalnie zlokalizowanego w retikulum endoplazmatycznym,
zostało dobrze scharakteryzowane. Podczas gdy rozpoznanie fosfatydyloseryny przez fagocyty hamuje ekspresję pro-zapalnych cytokin, rozpoznanie kalretikuliny może prowadzić do wzmożonej produkcji cytokin pro-zapalnych. Mierzonym dla dużych populacji końcowym efektem pochłonięcia komórek apoptotycznych jest inhibicja mediatorów pro-zapalnych. W większości przypadków, apoptoza jest więc formą śmierci komórki z wyciszeniem aktywności układu immunologicznego. Dla kontrastu, komórki nowotworu piersi poddane działaniu Tamoxifenu, które ulegały autofagii były wciąż efektywnie fagocytowane zarówno przez profesjonalne, jak i nieprofesjonalne makrofagi. Pomimo, że i fosfatydyloseryna, i kalretikulina zostały wystawione na powierzchnię komórek autofagicznych, pochłonięcie przez makrofagi nastąpiło poprzez mechanizm zależny od kalretikuliny - spowodowało to ekspresję cytokin pro-zapalnych. Potrzebne są dalsze badania, aby ustalić znaczenie in vivo tych zjawisk.
Nekroza jest zawsze zapalną formą śmierci komórki, w przeciwieństwie do apoptozy i autofagii, w których równowaga sygnałów przeciw- i pro-zapalnych determinuje odpowiedź układu immunologicznego. Pozakomórkowe białko HMGB1 może przyłączyć się do receptorów RAGE lub typu Toll, znajdujących się na powierzchni makrofagów, stymulując wydzielanie cytokin pro-zapalnych. Przyłączenie HMGB1 do receptora RAGE jest niewystarczające do aktywacji makrofagów, zamiast tego następuje zwiększenie produkcji cytokin pro-zapalnych w makrofagach aktywowanych poprzez inne czynniki, jak np. kompleksy DNA-białko. Indukowana przez nekrozę rekrutacja makrofagów i następująca po tym produkcja czynników angiogennych i wzrostowych może być wyjaśnieniem, dlaczego nowotwory powstają często w miejscach chronicznych zapaleń. Badacze sugerują, że zapalenie wywołane przez martwicę guza może promować dalszy wzrost guza. Jednak w kontekście terapii antynowotworowej skierowanej przeciwko guzom już istniejącym, sygnały uszkodzeń związane z nekrozą, jak HMGB1, mogą także być zdolne do inicjacji odporności przeciwko guzowi. HMGB1 jest efektywnym czynnikiem wspomagającym układ odpornościowy, który promuje migrację i dojrzewanie komórek dendrytycznych, selekcję klonalną oraz ekspansję i przetrwanie naiwnych (= które nie zetknęły się jeszcze z antygenem) limfocytów T. Badania in vivo sugerują, że immunizacja (szczepienie) przy pomocy HMGB1 może zwiększyć odporność na guzy w przypadku guzów apoptotycznych, które są nie są zbyt immunogeniczne. Powiązanie pomiędzy nekrozą a adaptacyjną odpornością może być wytłumaczeniem, dlaczego chemioterapia alkilująca może powodować remisje (brak aktywnego procesu chorobowego) i zupełne wyleczenie w agresywnych, złośliwych chłoniakach z dobrze scharakteryzowanymi defektami apoptotycznymi.