S-炔丙基半胱氨酸通过CSE/H2S介导的血管与免疫重编程机制，重塑肝细胞癌微环境并增强抗PD-1疗法的效果

摘要

背景

肝细胞癌的特征是异常的血管生成以及免疫抑制性的肿瘤微环境，这两者都会限制对PD-1阻断治疗的持久反应。同时针对血管功能障碍和免疫抑制的策略可能会提高治疗效果。

方法

通过表面等离子体共振技术检测S-炔丙基半胱氨酸与半胱硫醚-γ-裂解酶之间的相互作用。在人类脐静脉内皮细胞中，研究了NF-κB p65和STAT3的磷酸化情况、VEGFA的表达水平、细胞外H₂S的产生量、CSE的酶活性以及管状结构的形成情况。在HepG2细胞和活化的Jurkat细胞共培养系统中，分析了PD-L1的表达情况、T细胞的表型以及颗粒酶B的分泌情况。通过ChIP-qPCR技术检测RELA和STAT3位点的H3K27me3富集程度。在HCC小鼠模型中，分别评估单独使用抗PD-1药物或与SPRC联合使用时的抗肿瘤效果。进一步分析肿瘤组织中的肿瘤内H₂S水平、CSE的酶活性、NF-κB/STAT3的激活状态、VEGFA和PD-L1的表达水平、与CD31相关的血管密度、免疫细胞的浸润情况、代谢组的改变以及氧化应激状态。

结果

SPRC以纳摩尔级的亲和力与重组CSE结合，进而增强CSE介导的H₂S生成和酶活性。在内皮细胞中，SPRC可降低NF-κB p65和STAT3的磷酸化水平，减少VEGFA的表达，并抑制管状结构的形成，而这些效应在CSE被敲低后会减弱。在共培养系统中，SPRC能降低HepG2细胞上的PD-L1表达，同时促进更具细胞毒性的T细胞表型的形成，表现为CD8α水平上升、FoxP3水平下降以及颗粒酶B的分泌增加。 rescue实验表明，即使有SPRC的作用，持续活性的STAT3仍能恢复PD-L1的表达；而p65过表达则可以逆转SPRC对VEGFA表达和内皮管状结构形成的抑制作用。SPRC还能增加RELA和STAT3启动子区域的H3K27me3富集程度。在体内实验中，SPRC能够提升PD-1阻断治疗的抗肿瘤效果，增加肿瘤内的CD8⁺ T细胞浸润，减少调节性T细胞的数量，并降低与CD31相关的血管密度。从机制上来看，SPRC与抗PD-1药物联用可提高肿瘤内的H₂S水平及CSE的酶活性，抑制NF-κB p65和STAT3的磷酸化，同时降低肿瘤组织中VEGFA和PD-L1的表达水平。代谢组分析进一步表明，以氨基酸为核心的代谢途径，尤其是精氨酸-鸟氨酸-瓜氨酸轴，与免疫和血管的重塑过程相关，同时MDA水平降低，SOD活性升高。

结论

SPRC能够激活一个与CSE/H₂S相关的功能通路，该通路可抑制NF-κB/STAT3信号通路，阻止血管生成，减轻PD-L1带来的免疫抑制效应，从而提升PD-1阻断治疗在HCC中的效果。这些研究结果表明，SPRC有望成为针对HCC肿瘤微环境的免疫疗法的辅助策略。