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Nat Commun丨CD36介导的肿瘤细胞与巨噬细胞之间的代谢相互作用影响了肝转移

 智汇基因 2023-09-27 发布于广东

具有高表达CD36的肿瘤细胞以一种独特的方式在肿瘤细胞内部引发转移能力。在本研究中,作者评估了肿瘤细胞外微环境中的CD36是否会影响肝转移。将具有高转移潜能的LLC细胞注射到Cd36敲除小鼠和其野生型同胞中。如图1a-d所示,与野生型小鼠相比,Cd36敲除小鼠中肝脏的转移肿瘤形成大大受到抑制。为了确认CD36缺陷的保护作用,作者评估了不同类型的肿瘤细胞在肝转移中的表现,包括小鼠B16F10黑色素瘤细胞、Hepa1-6肝癌细胞和CT26结肠癌细胞。与LLC细胞的观察结果相似,当小鼠中缺乏CD36时,所有这些不同类型的细胞在肝转移的形成上都显示出减少。

2.CD36在与转移相关的巨噬细胞(MAMs)中的表达对肝转移起着作用

作者使用流式细胞术评估了未患肿瘤的小鼠肝脏中不同细胞群体中CD36的表达。在小鼠肝脏中,CD36在巨噬细胞(CD45 + CD11b + GR1 − F4/80 + )中表达水平最高,在肝细胞中表达水平适中,在其他免疫细胞中,包括中性粒细胞(CD45 + CD11b + GR1 + )、B细胞(CD45 + CD3 − CD19 + )、T细胞(CD45 + CD3 + CD19 − NK1.1 − )、NK细胞(CD45 + CD3 − NK1.1 + CD19 − )和NKT细胞(CD45 + CD3 + NK1.1 + CD19 − )中表达水平较低。通过分析外周血单个核细胞(PBMCs)和肝脏的单细胞测序数据,作者验证了PBMCs中单核细胞和肝脏免疫细胞中巨噬细胞中CD36的最高水平。同源性地,巨噬细胞在脾脏免疫细胞中表达CD36的水平最高。此外,在转移性肝肿瘤中,CD36的表达主要局限于MAMs。


3.CD36表达在MAMs中上调

针对TME,巨噬细胞经历代谢重编程,随后影响其功能表型。从转移性肝肿瘤中分离出的MAMs含有明显更多的脂滴,而从正常肝脏中分离出的原始巨噬细胞则较少。体外实验中,肿瘤细胞刺激的BMDMs表现出典型的脂负荷表型。脂质分析显示,与未与肿瘤细胞共培养的BMDMs相比,共培养的BMDMs中甘油三酯(TG)和甘油二酯(DG)的水平显著增加。因此,肿瘤刺激的BMDMs显示出比对照组更强的线粒体呼吸。重要的是,肿瘤相关的MAMs和BMDMs比其正常对照组具有更高的长链脂肪酸(LCFAs)摄取能力。在膜脂肪酸转运蛋白中,CD36是巨噬细胞上表达最丰富的一种。如预期,与原始巨噬细胞相比,肿瘤相关的MAMs和BMDMs中CD36的表达增加。 其他脂肪酸转运蛋白的表达,如Fatp1-6,被肿瘤细胞保持不变或减少。


4.肿瘤细胞释放的细胞外囊泡携带的脂质为巨噬细胞提供能量

最近的研究表明,脂肪酸优先分配到肿瘤细胞中,表明循环脂肪酸对巨噬细胞的可及性有限。作者通过脂质脉冲追踪实验来测试肿瘤细胞是否将其储存的脂质转移给巨噬细胞。肿瘤细胞在与巨噬细胞共培养之前,预先与荧光标记的长链脂肪酸(BODIPY-C)共孵育。流式细胞术分析显示,荧光信号在巨噬细胞中稳定增加,但在肿瘤细胞中随着共培养的时间而逐渐减少,无论是肿瘤细胞还是巨噬细胞类型。最初仅存在于肿瘤细胞中的标记脂质在直接或间接共培养后被检测到进入巨噬细胞,并形成类似脂滴的结构。共培养后,荧光标记的长链脂肪酸主要定位于脂滴中,随着时间的推移似乎重新分布到巨噬细胞的线粒体中。为了获得从肿瘤细胞到肝脏MAMs的体内脂质转运的证据,作者将预先装载了BODIPY-C的肿瘤细胞经脾内注射到小鼠体内。通过分析肝脏中的孤立细胞,作者发现肿瘤细胞到达后,MAMs中的荧光信号增加了。综上所述,这些结果表明肿瘤源性脂质可以被转运到巨噬细胞中进行氧化。

5.CD36参与了肿瘤引起的巨噬细胞脂质变化

肿瘤浸润免疫细胞亚群中CD36表达的模式与这些细胞对肿瘤源性脂质摄取的模式相关,提出了CD36在介导富含脂质的囊泡摄取中的可能性。CD36可以与磷脂酰丝氨酸相互作用,并介导囊泡的吞噬 。在这里,作者发现,在体内,肿瘤源性细胞外囊泡转移至CD36缺乏的巨噬细胞的效率较低。在分离的免疫细胞中,它们摄取肿瘤源性脂质的能力与CD36的表达呈正相关。值得注意的是,当体外缺乏CD36时,巨噬细胞对肿瘤源性脂质的内吞显著减少。

6.肿瘤源性脂质通过CD36促使巨噬细胞向M2型极化

作者询问了肿瘤来源的脂质是否会促进巨噬细胞向肿瘤促进表型的转化。肝转移小鼠的GC-MS分析显示肿瘤微环境中富含长链脂肪酸(LCFAs),通常是饱和和单不饱和的长链脂肪酸。与此一致,与肿瘤共培养的巨噬细胞显示出饱和和单不饱和的长链脂肪酸水平升高。因此,作者评估了硬脂酸(SA,18:0)和油酸对巨噬细胞功能的影响。SA或OA处理增强了巨噬细胞M2活化,OA处理组观察到更大的变化。OA处理的骨髓源巨噬细胞与CD8 + T细胞的GzmB和IFNγ表达显著减弱,表明LCFAs诱导了巨噬细胞的免疫抑制表型。与体外观察类似,膳食脂肪补充增加了M2标记物的表达,并加速了小鼠肝转移的发展。在喂养富含油酸(OA)的橄榄油饮食(OD)的小鼠中观察到了肝转移加重的趋势,而在喂养猪油饮食(LD)的小鼠中则没有。因此,这些数据表明,肿瘤细胞来源的脂肪酸,尤其是单不饱和长链脂肪酸,会导致巨噬细胞向M2型表型激活。

7.CD36重塑了肝脏免疫微环境

作者希望进一步了解CD36在肝脏肿瘤微环境中的功能。免疫细胞分析结果显示,正常的WT和Cd36 −/− 肝脏之间没有明显差异,除了Cd36 −/− 肝脏中B细胞的增加。在肿瘤细胞植入后,MAMs是第12天主要浸润的细胞群体,而髓源性抑制细胞(MDSCs)是第18天主要成分,但T细胞、B细胞和NK细胞的频率随时间减少。与WT小鼠相比,Cd36 −/− 小鼠在第12天和第18天的MAMs百分比显著降低,而第18天的B细胞比例增加。免疫组织化学染色显示Cd36 −/− 小鼠转移灶中的MAMs减少。肝转移肿瘤的免疫荧光染色显示,WT小鼠中F4/80 + /CD206 + 双阳性巨噬细胞亚群比Cd36 −/− 小鼠更丰富。流式细胞术分析还显示Cd36 −/− 小鼠的MAMs中CD206表达下调,CD80表达增加

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