IL33诱导成熟低密度中性粒细胞脂滴形成驱动结直肠癌肝转移的机制与治疗新策略

本研究针对结直肠癌肝转移过程中肿瘤微环境如何调控中性粒细胞代谢重编程这一关键科学问题，揭示了肝星状细胞通过分泌IL33激活mTOR/PPARγ/DGAT通路，诱导成熟低密度中性粒细胞脂滴异常积累的新机制。研究发现脂质富集的中性粒细胞通过传递脂质激活休眠肿瘤细胞的脂肪酸β-氧化和类二十烷酸合成，从而驱动转移灶形成。该成果不仅阐明了器官特异性微环境调控免疫代谢的新机制，更为联合靶向IL33与免疫检查点抑制剂的肝转移治疗策略提供了理论依据。

在肿瘤转移的漫长征程中，播散肿瘤细胞（DTCs）需要在远处器官找到适宜的"土壤"才能生存和增殖。肝脏作为结直肠癌最常见的转移靶器官，其独特的代谢微环境如何影响免疫细胞功能，进而调控肿瘤细胞命运，一直是癌症研究领域的重要谜题。特别值得注意的是，中性粒细胞作为免疫系统的"先头部队"，在肿瘤发生发展过程中扮演着双重角色，但其在肝转移微环境中的代谢适应机制尚不明确。

以往研究多聚焦于肿瘤细胞自身的代谢特性，而忽视了肿瘤微环境中免疫细胞的代谢重编程。特别是在葡萄糖相对匮乏的组织环境中，中性粒细胞如何调整其能量代谢模式维持功能，成为理解肿瘤免疫逃逸机制的关键。近年研究发现，低密度中性粒细胞（LDNs）在多种病理状态下呈现独特功能特征，但其在结直肠癌肝转移中的代谢特性及调控机制仍有待揭示。

针对这一科学问题，上海交通大学医学院附属瑞金医院的研究团队在《Cellular & Molecular Immunology》发表了创新性研究成果。研究人员通过临床样本分析、体外实验和小鼠模型，系统揭示了肝星状细胞（HSCs）激活后通过IL33-mTOR-PPARγ信号轴调控中性粒细胞脂质代谢的新机制，为理解器官特异性转移提供了全新视角。

研究团队运用多项关键技术方法：从结直肠癌患者和小鼠模型分离高密度/低密度中性粒细胞的技术、原代肝星状细胞分离培养、脂质组学分析、流式细胞术检测细胞表型和功能、体外细胞共培养体系（包括Transwell共培养）、免疫荧光染色、蛋白质印迹分析基因表达、小鼠肝转移模型构建以及免疫治疗联合干预实验。

脂质储存随肿瘤进展增加

研究发现结直肠癌患者外周血中成熟低密度中性粒细胞（M-LDNs）的脂质含量显著高于高密度中性粒细胞（HDNs），且随肿瘤分期进展而增加。小鼠模型验证了这一现象，肝转移阶段M-LDNs中性脂质含量进一步升高，而腹水中M-LDNs脂质积累尤为显著。基因表达分析显示M-LDNs中脂质摄取和合成相关基因转录水平上调，提示肿瘤微环境诱导了中性粒细胞的代谢重编程。

肿瘤细胞诱导中性粒细胞脂质积累

肿瘤细胞条件培养基（CM）处理可诱导HDNs转化为具有脂质积累特征的M-LDNs。值得注意的是，肿瘤细胞主要促进中性脂质而非氧化脂质积累。代谢模式分析显示，肿瘤教育的HDNs（teHDNs）与M-LDNs具有相似的代谢特征，糖酵解相关基因多数上调，而胆固醇代谢基因下调。

肝星状细胞促进脂滴形成

肝转移微环境中浸润的M-LDNs脂质含量显著高于血液中的M-LDNs。机制研究发现，肿瘤激活的肝星状细胞（aHSCs）通过分泌CXCL2等趋化因子招募中性粒细胞，并通过直接接触或条件培养基诱导其脂质积累。共培养实验表明，aHSCs与teHDNs协同促进结直肠癌类器官增殖，且这一效应依赖于细胞间直接相互作用。

甘油三酯合成机制解析

脂质组学分析揭示aHSCs主要诱导teHDNs中甘油三酯（TGs）和胆固醇酯（CEs）含量增加，而不改变总脂质含量。进一步机制研究表明，DGAT1/2依赖性脂滴形成对维持中性粒细胞存活和功能至关重要。抑制DGAT1/2可导致线粒体功能障碍和活性氧（ROS）积累，进而诱导细胞死亡。

IL33的关键调控作用

通过细胞因子筛选发现，aHSCs分泌的IL33是调控中性粒细胞脂质积累的关键因子。IL33通过其受体IL1RL1激活PI3K/AKT/mTOR信号通路，进而上调PPARγ和DGAT1/2表达。功能实验表明，IL33处理可增强teHDNs的免疫抑制功能，抑制CD8⁺ T细胞增殖，这一效应可被mTOR抑制剂或PPARγ抑制剂逆转。

mTOR/PPARγ信号通路机制

研究发现IL33通过激活mTOR信号通路促进PPARγ核转位，进而转录调控DGAT1/2表达。葡萄糖可用性对该通路具有重要调节作用，无糖条件可削弱IL33诱导的脂滴形成和免疫抑制功能，表明糖代谢与脂代谢在中性粒细胞功能调控中存在交叉对话。

脂质传递唤醒休眠肿瘤细胞

研究发现脂质富集的M-LDNs可通过传递脂质成分唤醒化疗诱导的休眠肿瘤细胞。机制上，肿瘤细胞摄取中性粒细胞来源的脂质后，通过增强脂肪酸β-氧化提供能量，同时促进膜磷脂水解产生类二十烷酸（eicosanoids），双重作用驱动细胞周期重启。脂质组学分析显示休眠肿瘤细胞摄取脂质后，游离脂肪酸（FFAs）、神经酰胺（Cers）和类二十烷酸水平显著升高，而磷脂含量下降。

动物模型验证

小鼠肝纤维化模型证实HSCs激活可促进结直肠癌肝转移发生，伴随肝浸润M-LDNs脂质积累增加和CD8⁺ T细胞功能抑制。体内给予IL33可加重肝转移负荷，而抗IL33中和抗体能有效抑制转移形成。重要的是，抗IL33治疗与抗PD-L1免疫检查点抑制剂联合使用可协同增强抗肿瘤免疫应答，显著延长荷瘤小鼠生存期。

研究结论深刻揭示了肝脏转移微环境中基质细胞与免疫细胞代谢互作的新机制。肝星状细胞激活后分泌IL33，通过mTOR/PPARγ信号通路上调中性粒细胞DGAT1/2表达，驱动甘油三酯合成和脂滴形成。脂质富集的中性粒细胞不仅通过脂滴储存缓解脂毒性、延长自身存活，还通过脂质传递为休眠肿瘤细胞提供能量底物和生物活性脂质，双重作用共同促进转移定植。

该研究的创新性在于首次阐明了器官特异性微环境通过代谢重编程调控免疫细胞功能的新机制，提出了"代谢免疫检查点"的新概念。研究发现DGAT1/2依赖性脂滴形成是维持中性粒细胞免疫抑制功能的关键，为联合靶向IL33和免疫检查点的肝转移治疗策略提供了理论依据。同时，研究提示监测循环M-LDNs脂质含量可能成为结直肠癌肝转移的潜在生物标志物。

值得注意的是，该研究也存在一定局限性。LX2细胞系与原代HSCs的功能差异可能影响机制阐释的完整性，IL33受体在多种免疫细胞的广泛表达提示需关注靶向治疗的可能脱靶效应。未来研究需要开发更接近体内状态的HSCs模型，并深入解析不同亚群HSCs的异质性功能。

从转化医学视角，该研究为结直肠癌肝转移的联合治疗提供了新思路。基于中性粒细胞脂质代谢与免疫功能的紧密关联，靶向IL33-DGAT轴可能增强现有免疫治疗效果。同时，监测患者外周血M-LDNs脂质动态变化有望为肝转移风险预测和治疗反应评估提供新指标。

本研究通过多维度实验证据，系统阐明了肝星状细胞-中性粒细胞代谢轴在结直肠癌肝转移中的关键作用，不仅深化了对肿瘤微环境代谢免疫调控的理解，也为肝转移的防治提供了新的靶点和策略。该研究成果凸显了靶向肿瘤微环境代谢重编程在癌症治疗中的广阔前景，为未来开展基于代谢调控的免疫治疗联合策略奠定了重要基础。