摘要：本研究揭示了肝星狀細胞通過分泌IL33激活mTOR/PPARγ/DGAT通路，誘導成熟低密度中性粒細胞脂滴異常積累的新機制。
在腫瘤轉移的漫長征程中，播散腫瘤細胞（DTCs）需要在遠處器官找到適宜的"土壤"才能生存和增殖。肝臟作為結直腸癌最常見的轉移靶器官，其獨特的代謝微環境如何影響免疫細胞功能，進而調控腫瘤細胞命運，一直是癌癥研究領域的重要謎題。特別值得注意的是，中性粒細胞作為免疫系統的"先頭部隊"，在腫瘤發生發展過程中扮演著雙重角色，但其在肝轉移微環境中的代謝適應機制尚不明確。
以往研究多聚焦于腫瘤細胞自身的代謝特性，而忽視了腫瘤微環境中免疫細胞的代謝重編程。特別是在葡萄糖相對匱乏的組織環境中，中性粒細胞如何調整其能量代謝模式維持功能，成為理解腫瘤免疫逃逸機制的關鍵。近年研究發現，低密度中性粒細胞（LDNs）在多種病理狀態下呈現獨特功能特征，但其在結直腸癌肝轉移中的代謝特性及調控機制仍有待揭示。
針對這一科學問題，上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院的研究團隊在《Cellular & Molecular Immunology》發表了創新性研究成果。研究人員通過臨床樣本分析、體外實驗和小鼠模型，系統揭示了肝星狀細胞（HSCs）激活后通過IL33-mTOR-PPARγ信號軸調控中性粒細胞脂質代謝的新機制，為理解器官特異性轉移提供了全新視角。
圖1 IL33誘導成熟低密度中性粒細胞形成脂滴驅動結直腸癌肝轉移
研究團隊運用多項關鍵技術方法：從結直腸癌患者和小鼠模型分離高密度/低密度中性粒細胞的技術、原代肝星狀細胞分離培養、脂質組學分析、流式細胞術檢測細胞表型和功能、體外細胞共培養體系（包括Transwell共培養）、免疫熒光染色、蛋白質印跡分析基因表達、小鼠肝轉移模型構建以及免疫治療聯合干預實驗。
脂質儲存隨腫瘤進展增加
研究發現結直腸癌患者外周血中成熟低密度中性粒細胞（M-LDNs）的脂質含量顯著高于高密度中性粒細胞（HDNs），且隨腫瘤分期進展而增加。小鼠模型驗證了這一現象，肝轉移階段M-LDNs中性脂質含量進一步升高，而腹水中M-LDNs脂質積累尤為顯著。基因表達分析顯示M-LDNs中脂質攝取和合成相關基因轉錄水平上調，提示腫瘤微環境誘導了中性粒細胞的代謝重編程。
腫瘤細胞誘導中性粒細胞脂質積累
腫瘤細胞條件培養基（CM）處理可誘導HDNs轉化為具有脂質積累特征的M-LDNs。值得注意的是，腫瘤細胞主要促進中性脂質而非氧化脂質積累。代謝模式分析顯示，腫瘤教育的HDNs（teHDNs）與M-LDNs具有相似的代謝特征，糖酵解相關基因多數上調，而膽固醇代謝基因下調。
肝星狀細胞促進脂滴形成
肝轉移微環境中浸潤的M-LDNs脂質含量顯著高于血液中的M-LDNs。機制研究發現，腫瘤激活的肝星狀細胞（aHSCs）通過分泌CXCL2等趨化因子招募中性粒細胞，并通過直接接觸或條件培養基誘導其脂質積累。共培養實驗表明，aHSCs與teHDNs協同促進結直腸癌類器官增殖，且這一效應依賴于細胞間直接相互作用。
甘油三酯合成機制解析
脂質組學分析揭示aHSCs主要誘導teHDNs中甘油三酯（TGs）和膽固醇酯（CEs）含量增加，而不改變總脂質含量。進一步機制研究表明，DGAT1/2依賴性脂滴形成對維持中性粒細胞存活和功能至關重要。抑制DGAT1/2可導致線粒體功能障礙和活性氧（ROS）積累，進而誘導細胞死亡。
IL33的關鍵調控作用
通過細胞因子篩選發現，aHSCs分泌的IL33是調控中性粒細胞脂質積累的關鍵因子。IL33通過其受體IL1RL1激活PI3K/AKT/mTOR信號通路，進而上調PPARγ和DGAT1/2表達。功能實驗表明，IL33處理可增強teHDNs的免疫抑制功能，抑制CD8+ T細胞增殖，這一效應可被mTOR抑制劑或PPARγ抑制劑逆轉。
mTOR/PPARγ信號通路機制
研究發現IL33通過激活mTOR信號通路促進PPARγ核轉位，進而轉錄調控DGAT1/2表達。葡萄糖可用性對該通路具有重要調節作用，無糖條件可削弱IL33誘導的脂滴形成和免疫抑制功能，表明糖代謝與脂代謝在中性粒細胞功能調控中存在交叉對話。
脂質傳遞喚醒休眠腫瘤細胞
研究發現脂質富集的M-LDNs可通過傳遞脂質成分喚醒化療誘導的休眠腫瘤細胞。機制上，腫瘤細胞攝取中性粒細胞來源的脂質后，通過增強脂肪酸β-氧化提供能量，同時促進膜磷脂水解產生類二十烷酸（eicosanoids），雙重作用驅動細胞周期重啟。脂質組學分析顯示休眠腫瘤細胞攝取脂質后，游離脂肪酸（FFAs）、神經酰胺（Cers）和類二十烷酸水平顯著升高，而磷脂含量下降。
動物模型驗證
小鼠肝纖維化模型證實HSCs激活可促進結直腸癌肝轉移發生，伴隨肝浸潤M-LDNs脂質積累增加和CD8+ T細胞功能抑制。體內給予IL33可加重肝轉移負荷，而抗IL33中和抗體能有效抑制轉移形成。重要的是，抗IL33治療與抗PD-L1免疫檢查點抑制劑聯合使用可協同增強抗腫瘤免疫應答，顯著延長荷瘤小鼠生存期。
研究結論深刻揭示了肝臟轉移微環境中基質細胞與免疫細胞代謝互作的新機制。肝星狀細胞激活后分泌IL33，通過mTOR/PPARγ信號通路上調中性粒細胞DGAT1/2表達，驅動甘油三酯合成和脂滴形成。脂質富集的中性粒細胞不僅通過脂滴儲存緩解脂毒性、延長自身存活，還通過脂質傳遞為休眠腫瘤細胞提供能量底物和生物活性脂質，雙重作用共同促進轉移定植。
該研究的創新性在于首次闡明了器官特異性微環境通過代謝重編程調控免疫細胞功能的新機制，提出了"代謝免疫檢查點"的新概念。研究發現DGAT1/2依賴性脂滴形成是維持中性粒細胞免疫抑制功能的關鍵，為聯合靶向IL33和免疫檢查點的肝轉移治療策略提供了理論依據。同時，研究提示監測循環M-LDNs脂質含量可能成為結直腸癌肝轉移的潛在生物標志物。
圖2 浸潤轉移性肝臟的低密度中性粒細胞具有更多脂滴，且該過程會因肝星狀細胞的誘導而進一步增強
值得注意的是，該研究也存在一定局限性。LX2細胞系與原代HSCs的功能差異可能影響機制闡釋的完整性，IL33受體在多種免疫細胞的廣泛表達提示需關注靶向治療的可能脫靶效應。未來研究需要開發更接近體內狀態的HSCs模型，并深入解析不同亞群HSCs的異質性功能。
從轉化醫學視角，該研究為結直腸癌肝轉移的聯合治療提供了新思路。基于中性粒細胞脂質代謝與免疫功能的緊密關聯，靶向IL33-DGAT軸可能增強現有免疫治療效果。同時，監測患者外周血M-LDNs脂質動態變化有望為肝轉移風險預測和治療反應評估提供新指標。
本研究通過多維度實驗證據，系統闡明了肝星狀細胞-中性粒細胞代謝軸在結直腸癌肝轉移中的關鍵作用，不僅深化了對腫瘤微環境代謝免疫調控的理解，也為肝轉移的防治提供了新的靶點和策略。該研究成果凸顯了靶向腫瘤微環境代謝重編程在癌癥治療中的廣闊前景，為未來開展基于代謝調控的免疫治療聯合策略奠定了重要基礎。
參考資料
[1] IL33-induced lipid droplet formation in mature low-density neutrophils drives colorectal cancer liver metastasis
摘要：本研究揭示了肝星狀細胞通過分泌IL33激活mTOR/PPARγ/DGAT通路，誘導成熟低密度中性粒細胞脂滴異常積累的新機制。
在腫瘤轉移的漫長征程中，播散腫瘤細胞（DTCs）需要在遠處器官找到適宜的"土壤"才能生存和增殖。肝臟作為結直腸癌最常見的轉移靶器官，其獨特的代謝微環境如何影響免疫細胞功能，進而調控腫瘤細胞命運，一直是癌癥研究領域的重要謎題。特別值得注意的是，中性粒細胞作為免疫系統的"先頭部隊"，在腫瘤發生發展過程中扮演著雙重角色，但其在肝轉移微環境中的代謝適應機制尚不明確。
以往研究多聚焦于腫瘤細胞自身的代謝特性，而忽視了腫瘤微環境中免疫細胞的代謝重編程。特別是在葡萄糖相對匱乏的組織環境中，中性粒細胞如何調整其能量代謝模式維持功能，成為理解腫瘤免疫逃逸機制的關鍵。近年研究發現，低密度中性粒細胞（LDNs）在多種病理狀態下呈現獨特功能特征，但其在結直腸癌肝轉移中的代謝特性及調控機制仍有待揭示。
針對這一科學問題，上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院的研究團隊在《Cellular & Molecular Immunology》發表了創新性研究成果。研究人員通過臨床樣本分析、體外實驗和小鼠模型，系統揭示了肝星狀細胞（HSCs）激活后通過IL33-mTOR-PPARγ信號軸調控中性粒細胞脂質代謝的新機制，為理解器官特異性轉移提供了全新視角。
圖1 IL33誘導成熟低密度中性粒細胞形成脂滴驅動結直腸癌肝轉移
研究團隊運用多項關鍵技術方法：從結直腸癌患者和小鼠模型分離高密度/低密度中性粒細胞的技術、原代肝星狀細胞分離培養、脂質組學分析、流式細胞術檢測細胞表型和功能、體外細胞共培養體系（包括Transwell共培養）、免疫熒光染色、蛋白質印跡分析基因表達、小鼠肝轉移模型構建以及免疫治療聯合干預實驗。
脂質儲存隨腫瘤進展增加
研究發現結直腸癌患者外周血中成熟低密度中性粒細胞（M-LDNs）的脂質含量顯著高于高密度中性粒細胞（HDNs），且隨腫瘤分期進展而增加。小鼠模型驗證了這一現象，肝轉移階段M-LDNs中性脂質含量進一步升高，而腹水中M-LDNs脂質積累尤為顯著。基因表達分析顯示M-LDNs中脂質攝取和合成相關基因轉錄水平上調，提示腫瘤微環境誘導了中性粒細胞的代謝重編程。
腫瘤細胞誘導中性粒細胞脂質積累
腫瘤細胞條件培養基（CM）處理可誘導HDNs轉化為具有脂質積累特征的M-LDNs。值得注意的是，腫瘤細胞主要促進中性脂質而非氧化脂質積累。代謝模式分析顯示，腫瘤教育的HDNs（teHDNs）與M-LDNs具有相似的代謝特征，糖酵解相關基因多數上調，而膽固醇代謝基因下調。
肝星狀細胞促進脂滴形成
肝轉移微環境中浸潤的M-LDNs脂質含量顯著高于血液中的M-LDNs。機制研究發現，腫瘤激活的肝星狀細胞（aHSCs）通過分泌CXCL2等趨化因子招募中性粒細胞，并通過直接接觸或條件培養基誘導其脂質積累。共培養實驗表明，aHSCs與teHDNs協同促進結直腸癌類器官增殖，且這一效應依賴于細胞間直接相互作用。
甘油三酯合成機制解析
脂質組學分析揭示aHSCs主要誘導teHDNs中甘油三酯（TGs）和膽固醇酯（CEs）含量增加，而不改變總脂質含量。進一步機制研究表明，DGAT1/2依賴性脂滴形成對維持中性粒細胞存活和功能至關重要。抑制DGAT1/2可導致線粒體功能障礙和活性氧（ROS）積累，進而誘導細胞死亡。
IL33的關鍵調控作用
通過細胞因子篩選發現，aHSCs分泌的IL33是調控中性粒細胞脂質積累的關鍵因子。IL33通過其受體IL1RL1激活PI3K/AKT/mTOR信號通路，進而上調PPARγ和DGAT1/2表達。功能實驗表明，IL33處理可增強teHDNs的免疫抑制功能，抑制CD8+ T細胞增殖，這一效應可被mTOR抑制劑或PPARγ抑制劑逆轉。
mTOR/PPARγ信號通路機制
研究發現IL33通過激活mTOR信號通路促進PPARγ核轉位，進而轉錄調控DGAT1/2表達。葡萄糖可用性對該通路具有重要調節作用，無糖條件可削弱IL33誘導的脂滴形成和免疫抑制功能，表明糖代謝與脂代謝在中性粒細胞功能調控中存在交叉對話。
脂質傳遞喚醒休眠腫瘤細胞
研究發現脂質富集的M-LDNs可通過傳遞脂質成分喚醒化療誘導的休眠腫瘤細胞。機制上，腫瘤細胞攝取中性粒細胞來源的脂質后，通過增強脂肪酸β-氧化提供能量，同時促進膜磷脂水解產生類二十烷酸（eicosanoids），雙重作用驅動細胞周期重啟。脂質組學分析顯示休眠腫瘤細胞攝取脂質后，游離脂肪酸（FFAs）、神經酰胺（Cers）和類二十烷酸水平顯著升高，而磷脂含量下降。
動物模型驗證
小鼠肝纖維化模型證實HSCs激活可促進結直腸癌肝轉移發生，伴隨肝浸潤M-LDNs脂質積累增加和CD8+ T細胞功能抑制。體內給予IL33可加重肝轉移負荷，而抗IL33中和抗體能有效抑制轉移形成。重要的是，抗IL33治療與抗PD-L1免疫檢查點抑制劑聯合使用可協同增強抗腫瘤免疫應答，顯著延長荷瘤小鼠生存期。
研究結論深刻揭示了肝臟轉移微環境中基質細胞與免疫細胞代謝互作的新機制。肝星狀細胞激活后分泌IL33，通過mTOR/PPARγ信號通路上調中性粒細胞DGAT1/2表達，驅動甘油三酯合成和脂滴形成。脂質富集的中性粒細胞不僅通過脂滴儲存緩解脂毒性、延長自身存活，還通過脂質傳遞為休眠腫瘤細胞提供能量底物和生物活性脂質，雙重作用共同促進轉移定植。
該研究的創新性在于首次闡明了器官特異性微環境通過代謝重編程調控免疫細胞功能的新機制，提出了"代謝免疫檢查點"的新概念。研究發現DGAT1/2依賴性脂滴形成是維持中性粒細胞免疫抑制功能的關鍵，為聯合靶向IL33和免疫檢查點的肝轉移治療策略提供了理論依據。同時，研究提示監測循環M-LDNs脂質含量可能成為結直腸癌肝轉移的潛在生物標志物。
圖2 浸潤轉移性肝臟的低密度中性粒細胞具有更多脂滴，且該過程會因肝星狀細胞的誘導而進一步增強
值得注意的是，該研究也存在一定局限性。LX2細胞系與原代HSCs的功能差異可能影響機制闡釋的完整性，IL33受體在多種免疫細胞的廣泛表達提示需關注靶向治療的可能脫靶效應。未來研究需要開發更接近體內狀態的HSCs模型，并深入解析不同亞群HSCs的異質性功能。
從轉化醫學視角，該研究為結直腸癌肝轉移的聯合治療提供了新思路。基于中性粒細胞脂質代謝與免疫功能的緊密關聯，靶向IL33-DGAT軸可能增強現有免疫治療效果。同時，監測患者外周血M-LDNs脂質動態變化有望為肝轉移風險預測和治療反應評估提供新指標。
本研究通過多維度實驗證據，系統闡明了肝星狀細胞-中性粒細胞代謝軸在結直腸癌肝轉移中的關鍵作用，不僅深化了對腫瘤微環境代謝免疫調控的理解，也為肝轉移的防治提供了新的靶點和策略。該研究成果凸顯了靶向腫瘤微環境代謝重編程在癌癥治療中的廣闊前景，為未來開展基于代謝調控的免疫治療聯合策略奠定了重要基礎。
參考資料
[1] IL33-induced lipid droplet formation in mature low-density neutrophils drives colorectal cancer liver metastasis
