乳腺癌細(xì)胞通常被大量的脂肪細(xì)胞包圍，為癌前病變細(xì)胞提供一個獨(dú)特的微環(huán)境。脂肪細(xì)胞對乳腺癌脂質(zhì)代謝有重塑作用，游離脂肪酸(FFA)和脂滴可使乳腺癌細(xì)胞更具侵襲性。鐵死亡是一種非細(xì)胞凋亡、細(xì)胞壞死、細(xì)胞自噬的新型的細(xì)胞程序性死亡方式，參與了包括三陰性乳腺癌（TNBC）在內(nèi)的多種癌癥的發(fā)生、發(fā)展和治療靶點(diǎn)。有研究發(fā)現(xiàn)，多不飽和脂肪酸(PUFAs)可誘導(dǎo)脂質(zhì)雙分子層過氧化，外源性單不飽和脂肪酸(MUFAs)可抑制鐵死亡。然而，目前乳腺脂肪細(xì)胞對TNBC鐵死亡的影響尚不清楚。
 

2022年6月，復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院胡夕春教授、王碧蕓教授、陳光亮教授團(tuán)隊在Journal of Hematology & Oncology（IF=23.168）期刊在線發(fā)表題為“Mammary adipocytes protect triple‑negative breast cancer cells from ferroptosis”的文章。本研究通過體內(nèi)外實驗發(fā)現(xiàn)了脂肪細(xì)胞可以分泌特定的脂肪酸誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生鐵死亡抵抗，且該過程依賴于脂肪酸合成酶ACSL3，證實了與腫瘤周圍脂肪細(xì)胞共培養(yǎng)的乳腺癌細(xì)胞顯示出對鐵死亡的抵抗。此外，研究團(tuán)隊還通過動物模型驗證了脂肪細(xì)胞對三陰性乳腺癌的鐵死亡保護(hù)。（麥特繪譜為本研究提供脂質(zhì)組學(xué)檢測分析）
 

研究人員首先建立乳腺脂肪細(xì)胞-乳腺癌細(xì)胞共培養(yǎng)體系，72h后發(fā)現(xiàn)共培養(yǎng)組的脂滴明顯多于常規(guī)培養(yǎng)組。研究人員選擇磺胺吡啶(SAS)作為鐵死亡誘導(dǎo)劑，通過BODIPY™581/591C11染色檢測脂質(zhì)過氧化水平發(fā)現(xiàn)，TNBC細(xì)胞系BT-549和MDA-MB-231中，SAS誘導(dǎo)鐵死亡發(fā)生均會導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)-ROS升高。

圖1. 脂肪細(xì)胞-乳腺癌細(xì)胞共培養(yǎng)體系

通過流式細(xì)胞術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)，與正常培養(yǎng)的細(xì)胞相比，共培養(yǎng)的細(xì)胞顯著抑制脂質(zhì)過氧化，并在使用鐵死亡抑制劑ferrostatin-1的同時得到一定程度的逆轉(zhuǎn)。透射電子顯微鏡(TEM)也發(fā)現(xiàn)，與共培養(yǎng)細(xì)胞相比，SAS處理后的正常培養(yǎng)細(xì)胞線粒體過氧化現(xiàn)象明顯增加，此外，SAS處理后共培養(yǎng)細(xì)胞的抑制率顯著降低，克隆數(shù)顯著增加，ferrostatin-1也能部分恢復(fù)生長抑制。研究人員還引入了凋亡抑制劑Z-VAD-FMK和自噬抑制劑3-MA，發(fā)現(xiàn)與ferrostatin-1相比，它們不能恢復(fù)SAS處理的細(xì)胞活力。這些結(jié)果提示脂肪細(xì)胞對乳腺癌細(xì)胞鐵死亡有抑制作用。

圖2. 乳腺脂肪細(xì)胞保護(hù)乳腺癌細(xì)胞免于鐵死亡

隨后，研究人員對共培養(yǎng)和正常培養(yǎng)的MDA-MB-231細(xì)胞系進(jìn)行脂質(zhì)組學(xué)分析，結(jié)果顯示共培養(yǎng)細(xì)胞中88種代謝物上調(diào)，12種代謝物下調(diào)。與正常培養(yǎng)的細(xì)胞相比，共培養(yǎng)細(xì)胞的磷脂生物合成途徑有很大的提高。這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步說明，脂肪細(xì)胞通過磷脂生物合成相關(guān)代謝物抑制鐵死亡，而含酸磷脂在鐵死亡中起著至關(guān)重要的作用。此外，共培養(yǎng)的細(xì)胞系中非酯化脂肪酸(NEFA)水平顯著高于正常培養(yǎng)的細(xì)胞系。

圖3. 脂質(zhì)組學(xué)分析

引入外源性甘油、油酸(MUFA)和硬脂酸(PUFA)后，與對照組相比，外源性油酸組顯著抑制了脂質(zhì)-ROS水平。細(xì)胞活力測試和克隆形成也顯示了類似的結(jié)果。既往研究表明，外源性MUFA可以通過纖維肉瘤細(xì)胞和黑色素瘤細(xì)胞�；�輔酶A合成酶長鏈家族成員3 (ACSL3)依賴的方式降低質(zhì)膜脂對致命氧化的敏感性。因此，研究人員使用shRNA對ACSL3敲低的細(xì)胞系進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)sh-ACSL3的脂質(zhì)-ROS水平在脂肪細(xì)胞共培養(yǎng)組和外源性MUFA組中對BT-549和MDA-MB-231細(xì)胞系鐵死亡的保護(hù)作用相反。

最后，在體內(nèi)研究中，研究人員將MDA-MB-231細(xì)胞接種于裸鼠左腹股溝脂肪墊(FP)和右背部皮下(SC)。然后，小鼠接受SAS治療。結(jié)果顯示，整個給藥期間，處理組和對照組小鼠體重?zé)o顯著差異，耐受良好。與體外實驗結(jié)果一致，鐵死亡誘導(dǎo)劑SAS在SC組而非FP組中顯著降低了腫瘤生長，表明脂肪細(xì)胞對鐵死亡具有保護(hù)作用。

圖4. 脂肪細(xì)胞在ACSL3存在的情況下，通過油酸保護(hù)乳腺癌細(xì)胞免于鐵死亡

此外，研究人員通過油紅色染色發(fā)現(xiàn)FP腫瘤中脂質(zhì)增加，通過TEM發(fā)現(xiàn)SC腫瘤中線粒體損傷增加，SC腫瘤中谷胱甘肽過氧化物酶4 (GPX4)和可溶性載體家族7成員11 (SLC7A11)水平降低，這進(jìn)一步證明了上述發(fā)現(xiàn)。有趣的是，此前的研究發(fā)現(xiàn)，淋巴結(jié)可以通過產(chǎn)生MUFA來保護(hù)黑色素瘤細(xì)胞免于鐵死亡，從而增加腫瘤轉(zhuǎn)移，在一定程度上與本研究結(jié)果相一致。

綜上，本研究通過脂質(zhì)組學(xué)、脂肪細(xì)胞-癌細(xì)胞共培養(yǎng)體系和體內(nèi)細(xì)胞接種實驗，發(fā)現(xiàn)脂肪細(xì)胞在ACSL3存在的情況下，通過脂代謝物MUFA保護(hù)乳腺癌細(xì)胞免于鐵死亡。相信隨著未來越來越多的臨床試驗在癌癥患者中開展，這些發(fā)現(xiàn)或可為腫瘤治療提供新思路。

原文文獻(xiàn)

Mammary adipocytes protect triple-negative breast cancer cells from ferroptosis. Journal of Hematology & Oncology. 2022.

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上述研究由麥特繪譜提供脂質(zhì)組學(xué)檢測分析，近年來部分脂質(zhì)組學(xué)客戶案例如下：

①​

●香港大學(xué)：SCD1/FADS2 fatty acid desaturases equipoise lipid metabolic activity and redox-driven ferroptosis in ascites-derived ovarian cancer cells

● Theranostics 2022    IF=11.6

● 研究內(nèi)容：SCD1/FADS2脂肪酸去飽和酶控制卵巢癌細(xì)胞腹膜轉(zhuǎn)移機(jī)制

②

●云南大學(xué)：mmBCFA C17iso ensures endoplasmic reticulum integrity for lipid droplet growth

● Journal of Cell Biology 2021   IF=10.539

● 研究內(nèi)容：支鏈脂肪酸維護(hù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)調(diào)控脂滴增長

③

● 云南大學(xué)：S100A11 Promotes Liver Steatosis via FOXO1-Mediated Autophagy and Lipogenesis

● Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology 2020    IF=7.076

● 研究內(nèi)容：S100A11通過FOXO1介導(dǎo)的自噬和脂肪生成促進(jìn)肝臟脂肪變性

 

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