研究背景
癌症是全球重大健康挑战，每年导致近千万人死亡。其核心临床难题包括肿瘤异质性、免疫抑制性微环境以及治疗抵抗。近年来，免疫代谢重编程成为前沿研究领域，揭示了代谢物如何调控免疫反应。其中，衣康酸——一种主要由巨噬细胞合成的免疫代谢物——成为连接代谢应激与抗肿瘤免疫的关键分子枢纽。本综述旨在系统回顾衣康酸从工业化学品到关键免疫代谢物的演变历程，全面阐明其在肿瘤微环境中的双重角色，为癌症治疗提供新视角。
衣康酸及其衍生物的研究历史
衣康酸的研究轨迹反映了其从工业化学品向免疫代谢物的转变。该分子于1836年首次从柠檬酸热解产物中分离。20世纪，通过土曲霉等菌株的发酵实现了其工业化生产，使其成为树脂、塑料等的重要工业中间体。其生物学意义在20世纪70年代初显现，研究显示它能抑制细菌异柠檬酸裂解酶，具有抗菌特性。近年来，其免疫代谢调节功能被揭示：2013年研究发现免疫应答基因1（Irg1）编码顺乌头酸脱羧酶（Acod1），在活化巨噬细胞中催化衣康酸生成。随后，《自然》杂志的研究阐明了衣康酸调节炎症细胞因子和免疫应答的机制。在肿瘤学领域，2018年首次提出衣康酸通过调节代谢促进腹膜肿瘤生长，此后其在肿瘤中的作用逐渐受到关注。
衣康酸是一种含有α,β-不饱和烯烃的五碳二羧酸，其强亲电特性使其能通过迈克尔加成共价修饰蛋白质半胱氨酸残基，从而调控靶蛋白功能。由于其高极性导致的膜通透性差，研究人员开发了细胞可渗透的衍生物，主要包括衣康酸二甲酯（DI）、4-辛基衣康酸（4-OI）和4-乙基衣康酸（4-EI）。其中，4-OI可在细胞内转化为衣康酸，具有更大的药物开发潜力。
肿瘤微环境中的衣康酸与多种细胞
肿瘤微环境是一个由肿瘤细胞、免疫细胞等组成的复杂生态系统，其特征是激烈的代谢竞争和独特代谢物的积累。
肿瘤相关巨噬细胞
衣康酸是三羧酸循环衍生的新兴免疫调节代谢物，主要由活化的巨噬细胞合成和分泌。浸润肿瘤组织或积聚在实体TME中的巨噬细胞被定义为肿瘤相关巨噬细胞。单细胞测序数据显示，在人类TME中，巨噬细胞的Acod1表达最高。研究表明，肿瘤细胞或肿瘤源性分泌因子通过激活NF-κB诱导巨噬细胞中Acod1表达。在获得性耐药机制中，放疗抵抗的研究发现巨噬细胞中NF-κB信号快速激活，增强了P65与Acod1启动子区域的结合，从而放大了衣康酸分泌。在免疫检查点阻断耐药中，CD8+T细胞来源的IFNγ通过JAK-STAT1通路上调巨噬细胞Acod1。
巨噬细胞具有高可塑性，可在微环境调控下极化为M1/M2亚型。研究表明，衣康酸通过多种机制抑制M1极化，这种抗炎特性可能加剧肿瘤。多项研究发现，巨噬细胞特异性缺失Acod1可通过增强ICB疗效抑制肿瘤进展并改善小鼠生存。诱导M2极化是衣康酸加剧肿瘤进展的关键机制。然而，最近研究也揭示衣康酸及其衍生物可抑制M2巨噬细胞活化。例如，外源性衣康酸预处理通过抑制JAK1-STAT6信号通路阻断IL-4诱导的M2样极化。因此，对巨噬细胞可塑性的调控赋予了衣康酸促肿瘤和抗肿瘤的双重潜力。
肿瘤细胞
TAMs与肿瘤细胞之间的代谢相互依赖严重影响肿瘤侵袭和转移。由TAMs线粒体基质中Acod1合成的衣康酸，需要依次穿越三个膜屏障才能递送至肿瘤细胞：线粒体内膜、巨噬细胞质膜和肿瘤细胞质膜。衣康酸从巨噬细胞向肿瘤细胞的摄取，最近研究提出溶质载体家族13成员3（SLC13A3）是肿瘤细胞中衣康酸摄取的主要转运蛋白。SLC13A3在多种恶性肿瘤中呈现肿瘤选择性过表达，并与临床预后呈负相关。
虽然目前共识认为Acod1表达主要发生在髓系细胞，但新证据揭示了更广泛的细胞分布。关于肿瘤细胞中衣康酸产生的研究很少。早期研究报告肿瘤细胞中衣康酸水平检测不到或极低。然而，对ICB耐药与敏感前列腺癌细胞的代谢组学分析发现，衣康酸是耐药细胞中升高最显著的代谢物。有趣的是，一项胶质瘤研究提出Acod1在癌细胞中主要定位于细胞质。
其他免疫细胞
作为抗肿瘤免疫的最终执行者，CD8+T细胞的浸润程度和功能状态是评估预后和免疫治疗反应的关键决定因素。巨噬细胞（髓系细胞）来源的衣康酸调节CD8+T细胞功能的多个方面，包括增殖、肿瘤浸润和细胞溶解活性。有研究提出髓系衍生抑制细胞分泌衣康酸，随后被CD8+T细胞内化以抑制其功能。相反，证据支持衣康酸重塑TAMs炎症特征的自主动机，从而影响其招募CD8+T细胞进入肿瘤的能力。
树突状细胞作为专业的抗原呈递细胞，是连接先天和适应性免疫的关键枢纽。衣康酸是一种关键的免疫调节剂，最近研究报告了其对DCs功能的调节作用。衣康酸及其衍生物4-OI抑制DCs的成熟和功能，从而加速肿瘤进展。肿瘤浸润中性粒细胞被确定为与癌症不良预后最强烈相关的免疫细胞群体。新研究显示，在小鼠和人类原发性/转移性乳腺癌的TINs中Acod1表达升高，TINs中的Acod1水平显著超过巨噬细胞或癌细胞。增加的衣康酸使TINs能在TME中存活，进一步加剧肿瘤进展。
衣康酸及其衍生物在训练免疫和免疫耐受中的作用
衣康酸及其衍生物是关键的免疫代谢调节剂，在训练免疫和免疫耐受中扮演复杂而重要的角色。诱导训练免疫可以重塑肿瘤微环境。例如，将训练免疫与检查点阻断疗法结合可以动员自然杀伤细胞，改变髓系细胞功能，并最终激活T细胞，从而克服实体瘤中的免疫抑制状态。使用siRNA-LNP递送系统靶向并抑制Acod1表达是增强mRNA癌症疫苗疗效的一种有前景的策略。相反，一项在抗感染免疫背景下的研究提出，衣康酸衍生物DI具有诱导训练免疫的功能。该研究表明DI表现出短期抗炎作用。从长远来看，它重塑糖酵解和线粒体能量代谢，引发持续的表观遗传和代谢变化，增强细胞对病原体相关配体的反应性。
衣康酸及其衍生物在癌症中的机制
Acod1/衣康酸：癌症治疗中的“敌人”
放疗抵抗
放疗作为癌症治疗的“三大手段”之一，每年帮助数百万患者延长生存。近年来，放疗抵抗和“远位效应”成为癌症复发和远处转移的主要因素。研究表明，辐射诱导的衣康酸在TME中积聚，这与放疗抵抗显著相关。过量的衣康酸可以通过稳定NRF2蛋白减轻肿瘤细胞系中的氧化应激，从而促进其放疗抵抗。此外，衣康酸可以抑制CD8+T细胞的浸润和激活，从而抑制放疗的免疫效应。
免疫逃逸
衣康酸不仅是放疗抵抗的介质，也是使肿瘤实现免疫逃逸的关键驱动因素。研究表明，抗PD-1治疗后衣康酸水平升高是一种适应性反应，这种代谢物通过促进免疫逃逸和加速肿瘤进展来介导获得性耐药。巨噬细胞特异性敲除Acod1的小鼠模型显示，该基因的缺失增强了抗PD-1疗法的疗效并提高了生存率。其机制涉及衣康酸损害DCs的抗原呈递和交叉启动能力，从而削弱CD8+T细胞介导的抗肿瘤免疫反应。同样，另一项研究提出衣康酸衍生物4-OI通过激活KEAP1/NRF2通路抑制DCs的成熟。受衣康酸影响的细胞不止DCs。肿瘤细胞内的衣康酸可以通过多种途径介导免疫逃逸。在化学诱导的皮肤癌模型中，进入肿瘤细胞的衣康酸可以直接烷基化PD-L1，从而抑制其泛素化介导的降解，提高PD-L1蛋白水平，进而促进肿瘤免疫逃逸。此外，有研究提出衣康酸通过激活NRF2-SLC7A11轴赋予肿瘤细胞对铁死亡的抵抗力，这限制了ICB的疗效。
CD8+T细胞是抗肿瘤免疫的核心效应细胞。TAMs作为TME的关键调节者，其代谢重编程不仅支持其自身的促肿瘤表型，还可以通过竞争性消耗营养、释放代谢物和分泌免疫抑制因子直接干扰CD8sup>+T细胞。TET2是一个潜在的肿瘤抑制基因。最近研究揭示，巨噬细胞内的衣康酸通过抑制TET2影响其吞噬活性，从而抑制CD8+T细胞向肿瘤组织的浸润和杀伤。TAMs产生的衣康酸不仅可以被CD8+T细胞主动摄取，诱导线粒体代谢重编程。吸收的衣康酸抑制琥珀酸脱氢酶活性，从而促进CD8+T细胞中琥珀酸积累。琥珀酸进一步调节H3K4me3-Eomes轴，最终诱导T细胞耗竭基因的高表达。有趣的是，有研究提出CD8+T细胞的增殖也可以受肿瘤细胞调控。耐药癌细胞本身上调Acod1表达以产生衣康酸，但抑制细胞毒性T细胞增殖并不依赖于衣康酸分泌，而是抑制性肽段作用的结果。
TINs在多种恶性肿瘤中异常积聚并促进肿瘤进展。研究表明，富含TIN的TME与ICB治疗抵抗显著相关，靶向干预TIN招募或功能已成为增强免疫治疗疗效的关键策略。单细胞转录组分析显示，Acod1是小鼠TINs中上调最显著的代谢酶；其催化产物衣康酸激活Nrf2抗氧化通路，从而赋予TINs对铁死亡的抵抗，进而维持其在TME中的持续存活和促肿瘤功能。
Acod1/衣康酸：癌症治疗中的“朋友”
抑制肿瘤细胞增殖
癌细胞的标志性特征是通过代谢重编程满足其更高的能量需求，支持其在恶劣微环境中的快速生长、增殖和存活。研究表明，衣康酸通过激活AMPK通路响应代谢应激，伴随糖酵解、TCA循环中间体和脂质代谢物的减少，从而抑制DNA合成并诱导凋亡。醛缩酶是糖酵解途径中的关键酶。其中，ALDOA在多种恶性肿瘤中过表达。衣康酸作为ALDOA的酶抑制剂，通过共价修饰Cys73和Cys339抑制其在糖酵解中的催化活性，而不改变ALDOA蛋白表达水平。体外和体内研究均证实衣康酸通过调节葡萄糖代谢抑制肿瘤细胞增殖。癌细胞表现出抗氧化系统的适应性改变，赋予其强大的抗应激能力。研究表明，4-OI通过调节谷胱甘肽代谢破坏抗氧化系统，从而抑制癌细胞增殖。4-OI处理显著降低细胞内谷胱甘肽水平，同时明显增加活性氧、DNA损伤标记物和细胞衰老标记物的产生。因此，衣康酸通过破坏癌细胞的能量供应和抗氧化系统的双重策略，显示出抑制肿瘤增殖的显著潜力。
诱导多种肿瘤细胞死亡方式
衣康酸及其衍生物被认为具有抗肿瘤潜力的免疫代谢调节剂，其核心机制之一是能够诱导肿瘤细胞多种形式的死亡。癌细胞易受ERK2过度激活的影响，从而导致凋亡或衰老。通过直接烷基化ERK2蛋白的半胱氨酸254，衣康酸处理增强了T185/Y187位点的磷酸化水平，从而激活ERK2信号通路并最终抑制肿瘤细胞生长。一氧化氮在肿瘤发展中起着关键作用，调节多种癌症相关信号通路。不同的NOS亚型产生不同的效果：iNOS过表达促进血管生成和转移，而eNOS过表达产生相反效果并诱导癌细胞凋亡。研究发现DI激活NF-κB通路，通过调节iNOS/eNOS水平触发线粒体凋亡通路。同样，有研究提出DI促进肿瘤细胞凋亡；但其机制研究表明，乳酸脱氢酶A的下调和雷帕霉素机制靶标活性的降低可能介导DI的抗肿瘤作用。
作为一种细胞防御机制，自噬通过降解受损细胞器和蛋白质聚集体维持细胞存活。然而，持续或过度激活自噬会产生相反效果，引发自噬依赖性细胞死亡。研究发现4-OI激活NCOA4介导的铁蛋白自噬，导致铁蛋白降解和随后游离铁的积累。这最终通过芬顿反应诱导氧化损伤，消除耐药肿瘤细胞。铜死亡是一种由过量铜离子诱导的新型细胞死亡形式。通过抑制肿瘤细胞糖酵解将代谢流向TCA循环/氧化磷酸化转移，可能增强癌细胞对铜死亡的易感性。研究提出4-OI通过靶向GAPDH抑制有氧糖酵解促进癌细胞铜死亡。总之，衣康酸及其衍生物通过诱导凋亡/衰老、铁死亡和铜死亡展现出抗肿瘤潜力。
调节抗肿瘤免疫微环境
近年来，癌症免疫疗法已迅速发展成为癌症治疗领域。大量证据表明，癌症免疫疗法的疗效与肿瘤免疫原性和TME密切相关。增强肿瘤免疫原性有助于免疫系统识别肿瘤细胞抗原物质，启动“癌症-免疫循环”，从而扩大肿瘤免疫治疗的受益人群。硫柳汞诱导肿瘤细胞中Acod1表达。增加的衣康酸上调TFEB介导的溶酶体生物发生和抗原呈递，这增强了过继性T细胞疗法和抗PD1治疗的体内效果。另一项研究提出Acod1/TFEB通路对于STING调节的巨噬细胞向肿瘤抑制表型转化至关重要。
TAMs可以通过直接接触和分泌介质重塑免疫微环境。来自TAMs的CCL18已被证明可促进癌症进展。研究表明，Acod1的过表达可以抑制巨噬细胞向M2型极化，减少CCL18释放，并调节肿瘤细胞中STAT3磷酸化，在抑制肿瘤增殖、侵袭和迁移中发挥重要作用。此外，其他研究提出4-OI通过阻断癌细胞和巨噬细胞之间的串扰抑制肿瘤转移。其机制涉及抑制巨噬细胞释放的促炎细胞因子介导的HIF-1α通路激活，从而抑制肿瘤血管生成。
靶向Acod1/衣康酸在不同肿瘤模型中的应用
靶向Acod1/衣康ate已成为肿瘤免疫代谢研究领域中一个极具前景的新策略。目前关于Acod1/衣康酸在TME中作用的观点存在分歧：一方面，其介导的免疫代谢重编程可以抑制抗肿瘤免疫反应并促进肿瘤免疫逃逸。另一方面，衣康酸也表现出直接的抗增殖作用并促进多种形式的细胞死亡，表明其在不同肿瘤类型和微环境背景下的功能多样性。当前临床前研究总结如下。
呼吸系统
在呼吸系统肿瘤，特别是鼻咽癌和肺癌中，衣康酸的作用已被研究，有证据表明衣康酸促进这些恶性肿瘤的进展。研究发现，TAMs通过调节Acod1介导的衣康酸产生影响NPC细胞的恶性行为。另一项研究通过给小鼠饮用含4-硝基喹啉-1-氧化物的水建立了头颈鳞状细胞癌模型。该研究表明Acod1敲除显著增强了对抗PD-L1疗法的反应。肺腺癌患者的单细胞数据显示巨噬细胞中Acod1表达显著升高。在Lewis肺癌小鼠模型中，肿瘤Acod1 mRNA水平与对抗PD-L1疗法的反应呈显著负相关。虽然Acod1敲除本身未能诱导肿瘤消退，但其与抗PD-1抗体联合显著延迟了肿瘤生长。除了增强免疫治疗疗效外，巨噬细胞特异性Acod1敲除也影响了放疗敏感性。在Lewis肺癌模型中，Acod1敲除显著增强了放疗的疗效，这在对照组中未观察到。在Lewis肺癌皮下移植模型中，4-OI治疗加剧了肿瘤进展。在H1299肿瘤模型中，每日腹腔注射4-OI持续抑制了放疗敏感性。
消化系统
靶向Acod1/衣康酸在胰腺癌、结直肠癌、肝细胞癌和肝内胆管癌中的作用已得到广泛探索。SLC13A3是肿瘤细胞中的衣康酸转运蛋白，其过表达会损害肿瘤免疫原性。研究发现，在MT3胰腺癌细胞中敲除衣康酸转运蛋白SLC13A3显著抑制了肿瘤进展。髓系特异性敲除Acod1抑制了小鼠体内KPC胰腺癌细胞的生长。将PD-1阻断与Acod1敲除联合显示出进一步减少肿瘤生长的趋势，但未达到统计学显著性。这与胰腺肿瘤对基于T细胞的免疫治疗的抵抗力有关。目前关于衣康酸在结直肠癌中作用的观点不一致。在使用MC38细胞构建的结肠癌小鼠模型中，Acod1敲除显著抑制了肿瘤进展。其机制涉及促进CD8+T细胞浸润和功能、诱导肿瘤细胞铁死亡以及缓解对CD8+T细胞增殖的抑制。然而，其他研究表明衣康酸可以抑制结直肠癌的肝转移。在腹腔注射4-OI三周后，肝转移显著减少。在HCT116细胞建立的结肠癌小鼠模型中，每隔一天皮下注射4-OI增强了伊莱司莫在体内的抗癌效果。
在肝癌领域，衣康酸及其衍生物的作用也得到了研究。有研究建立了短期、中期和长期原位HCC模型，发现与野生型小鼠相比，Acod1敲除小鼠在所有三种模型中肿瘤发生均显著减少。此外，通过给予外源性衣康酸衍生物观察肿瘤进展，他们发现4-OI治疗比接受二甲基亚砜的对照组导致更严重的肿瘤。然而，在另一项研究中，另一种衣康酸衍生物DI显示出对肝癌发生的抑制作用。在HCC诱导后口服两种剂量的DI减少了肿瘤发生率。一项将萤火虫荧光素酶标记的ICC细胞与Acod1过表达或Acod1敲低的M2巨噬细胞共同注射到肝脏的研究发现，Acod1过表达抑制了ICC生长。
皮肤系统
目前观点普遍认为Acod1/衣康酸在皮肤系统中加剧肿瘤进展。皮肤黑色素瘤是全球最危险的皮肤癌症。Acod1敲除已被证明在B16-F10和D4M3A黑色素瘤模型中抑制黑色素瘤进展。另一个关键发现是，外源性补充4-OI消除了Acod1敲除黑色素瘤小鼠中抗PD-1疗法的疗效，但在WT小鼠中没有。这可能归因于WT模型内源性衣康酸产生接近饱和，限制了衣康酸衍生物的额外免疫调节作用。其他靶向Acod1/衣康酸的干预措施包括慢病毒介导的沉默。另一项研究发现，当过继转移4OI处理或对照处理的骨髓源性树突状细胞到小鼠体内后，接着皮下接种B16-OVA细胞并监测肿瘤生长，4OI处理组表现出加速的肿瘤生长。值得注意的是，有研究提出了不同的发现：Acod1敲除和WT小鼠之间的肿瘤增殖率没有差异，表明内源性衣康酸在体内不调节黑色素瘤增殖。然而，外源性衣康酸发挥了抗肿瘤作用：每周两次腹腔注射4-OI显著减少了肿瘤体积和重量。除了黑色素瘤，化学诱导的皮肤癌模型也得到了研究。敲除衣康酸转运蛋白SLC13A3显示出抗癌效果。总之，目前大多数证据支持Acod1/衣康酸促进皮肤恶性肿瘤的进展。
生殖系统
乳腺癌、卵巢癌和前列腺癌是与人类生殖系统功能密切相关的三大激素依赖性恶性肿瘤。在通过皮下接种E0771细胞建立的乳腺癌模型中，与Acod1小鼠相比，Acod1敲除小鼠的肿瘤生长受到显著抑制。有研究证实巨噬细胞Acod1/衣康酸通过调节TET2调节其促进T细胞迁移的作用。对小鼠乳腺肿瘤转录组数据集的重新分析显示，TINs中Acod1的表达显著高于巨噬细胞或癌细胞。值得注意的是，中性粒细胞特异性Acod1缺失减少了乳腺癌模型中的肺转移，但对原发性肿瘤生长影响最小。然而，有研究提出了相反的观点，证明衣康酸抑制他莫昔芬耐药细胞的生长，并增强了与他莫昔芬联合治疗的疗效。
