综述:脂质代谢重编程塑造肿瘤微环境中的免疫格局

时间:2026年4月9日
来源:Cellular & Molecular Immunology

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这篇综述系统阐述了肿瘤微环境(TME)中脂质代谢重编程如何深刻影响免疫细胞功能,从而驱动肿瘤免疫逃逸。文章详述了肿瘤细胞、CD8+T细胞、自然杀伤(NK)细胞、肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)等关键细胞的代谢重编程模式,揭示了脂肪酸、胆固醇、甘油三酯和磷脂代谢的核心作用,并探讨了靶向这些通路以增强癌症免疫治疗的潜力。

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在肿瘤这场复杂的“代谢战争”中,癌细胞并非孤军奋战。它们会巧妙地重塑自身的“能源工厂”——脂质代谢,并以此作为武器,反过来“教唆”和“腐蚀”周围的免疫大军,将原本充满敌意的肿瘤微环境(TME)改造成一个对自己有利的“免疫荒漠”。这篇综述就像一份详尽的战场报告,揭示了脂质如何成为这场战役中的核心指挥官。
脂质代谢重编程在肿瘤微环境中的核心地位
脂质不仅是细胞膜的“砖瓦”和能量的“燃料”,更是强效的信号分子。在TME中,癌细胞、免疫细胞和基质细胞的脂质代谢都发生了深刻的重编程。这种重编程由内在的致癌信号和外在的缺氧、营养匮乏等压力共同驱动,其核心代谢轴心包括脂肪酸、胆固醇、甘油三酯和膜磷脂。
肿瘤细胞的“脂质生存法则”
癌细胞通过上调脂肪酸转运蛋白CD36大肆“掠夺”外源性脂肪酸,并通过激活固醇调节元件结合蛋白(SREBPs)来启动强大的内源性脂质合成机器,如ATP-柠檬酸裂解酶(ACLY)、脂肪酸合酶(FASN)和3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGCR)。过量的脂质被储存在“能量仓库”——脂滴中,这些脂滴不仅能提供备用能源,还能“招募”E3泛素连接酶MDM2来降解p53等肿瘤抑制蛋白,为癌细胞的增殖和存活扫清障碍。
  • 脂肪酸的“双面性”: 单不饱和脂肪酸(MUFAs)能缓解内质网应激,帮助癌细胞在转移播散过程中存活。而多不饱和脂肪酸(PUFAs)的代谢则是一把双刃剑,一方面其参与合成的膜磷脂能增加细胞膜流动性,促进侵袭和迁移;另一方面,过多的PUFAs容易发生脂质过氧化,触发铁死亡。为此,癌细胞会通过上调二酰基甘油O-酰基转移酶(DGATs)将PUFAs“锁进”脂滴,或通过长链脂酰辅酶A合成酶4(ACSL4)、溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶1(LPCAT1)等酶对膜磷脂进行“重塑”,降低其过氧化敏感性,从而狡猾地逃避死亡。
  • 胆固醇的“多重角色”: 癌细胞积极积累胆固醇,用以加固细胞膜上的“指挥中心”——脂筏,从而持续激活表皮生长因子受体(EGFR)等促生长信号。胆固醇合成途径的中间产物,如甲羟戊酸途径产生的香叶基香叶基焦磷酸(GGPP),还能通过蛋白质异戊烯化来抑制细胞焦亡。更有趣的是,癌细胞会根据转移目的地(器官趋向性)选择不同的胆固醇获取策略:依赖低密度脂蛋白受体(LDLR)摄取外源性胆固醇有利于肝转移,而依赖自身合成产生抗氧化剂7-脱氢胆固醇(7-DHC),则有助于抵抗肺转移过程中的氧化应激。
免疫细胞的“代谢劫持”与功能扭曲
TME通过脂质代谢对不同类型的免疫细胞进行“定向改造”,总体目标是抑制抗肿瘤免疫,扶植免疫抑制力量。
  • CD8+T细胞的“能量枯竭”与“功能障碍”: 本应是“杀手”的CD8+T细胞,在TME中却常陷入“耗竭”状态。持续的抗原刺激和代谢压力会“锁死”乙酰辅酶A羧化酶1(ACC1),阻断脂肪酸氧化(FAO),导致细胞能量危机。同时,它们表面的CD36会上调,大量摄入PUFAs,反而将自己推向脂质过氧化和铁死亡的深渊。此外,胆固醇代谢紊乱也是一大痛点:过量的胆固醇会引发内质网应激,诱导耗竭表型;而肿瘤来源的氧化固醇或某些信号(如成纤维细胞生长因子21, FGF21)又会导致胆固醇缺乏,破坏T细胞受体(TCR)信号簇的形成,使T细胞“失明”。磷脂代谢异常,如磷脂合成不足,也会削弱其功能。
  • 自然杀伤(NK)细胞的“代谢瘫痪”: NK细胞在TME中失去了“代谢灵活性”。高脂环境诱导其高表达CD36和脂肪酸结合蛋白(FABPs),激活过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs)信号,将代谢模式转向脂质储存和FAO,同时抑制了糖酵解和氧化磷酸化(OXPHOS)这两个关键产能途径,导致功能“瘫痪”。这种瘫痪甚至会被“写入”表观遗传,形成长期抑制。此外,膜脂质成分的改变(如鞘磷脂合成不足)会破坏免疫突触的形成,让NK细胞“有劲使不出”。
  • 肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)的“助纣为虐”: 与抗肿瘤免疫细胞相反,M2样TAMs是脂质代谢的“受益者”。它们通过CD36大量吞噬肿瘤细胞释放的脂肪酸,并通过FAO和OXPHOS高效产能,这不仅支持其生存,还驱动其向抗炎、促瘤的表型分化。这个过程由信号转导和转录激活因子6(STAT6)和PPARγ共同指挥。脂肪酸结合蛋白5(FABP5)等分子负责将脂肪酸“护送”至PPARγ,从而上调程序性死亡配体1(PD-L1)等免疫抑制分子的表达。胆固醇代谢也参与其中:巨噬细胞通过ATP结合盒转运体A1(ABCA1)将胆固醇排出细胞,这一过程能维持其免疫抑制功能;而在胶质母细胞瘤等环境中,巨噬细胞吞噬髓鞘碎片导致的胆固醇及其前体堆积,会从代谢和表观遗传层面“关闭”其炎症和抗原提呈能力。
  • 其他免疫细胞的“角色扮演”: 调节性T细胞(Tregs)同样依赖CD36摄取脂肪酸和SREBP驱动的脂质合成来维持其抑制功能和稳定性。髓源性抑制细胞(MDSCs)则利用PPARα驱动的FAO来上调其免疫抑制分子程序。有趣的是,发生铁死亡的MDSCs和中性粒细胞,其死亡过程中释放的前列腺素E2(PGE2)和氧化脂质,反而能强力抑制CD8+T细胞的功能。
细胞间的“代谢对话”与免疫抑制生态位的固化
肿瘤微环境中的代谢重编程不是各自为政。癌细胞重塑的脂质代谢会通过分泌脂肪酸、胆固醇、氧化固醇、前列腺素等生物活性脂质,或通过外泌体等载体,向免疫细胞和癌症相关成纤维细胞(CAFs)发送指令。反过来,重编程后的免疫细胞和基质细胞又通过提供营养、分泌免疫抑制因子等方式支持肿瘤生长。例如,CD8+T细胞自身合成的油酸会刺激脂质运载蛋白-2(LCN2)分泌,招募MDSCs;TAMs在代谢重编程后能分泌糖皮质激素,直接诱导CD8+T细胞耗竭。这种复杂的代谢对话,最终固化和强化了整个肿瘤的免疫抑制生态位。
总结与展望:靶向脂质代谢的免疫治疗新策略
综上所述,脂质代谢重编程是连接肿瘤恶性进展与免疫逃逸的核心枢纽。针对不同细胞中特定的脂质代谢节点(如CD36、ACLY、FASN、HMGCR、ACSL4、PPARs等)开发抑制剂,或与现有的免疫检查点阻断疗法联用,有望打破这种代谢介导的免疫抑制,为癌症治疗开辟新的途径。未来,结合多组学技术深入绘制TME的脂质代谢图谱,将推动更精准、有效的联合治疗策略的诞生。

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