HMOX1+巨噬细胞决定了肝细胞癌中的免疫抑制微环境以及免疫治疗的疗效

《Hepatology Communications》：HMOX1+ macrophages determine immunosuppressive microenvironment and immunotherapy efficacy in hepatocellular carcinoma

肝细胞癌（HCC）中HMOX1+巨噬细胞通过分泌CXCL12-CXCR4轴招募Tregs并表达PD-1，形成免疫抑制微环境，导致免疫治疗耐药。抑制HMOX1的Znpp可逆转巨噬细胞极化为M2型，增强抗PD-1疗效。

　　肝细胞癌（HCC）是一种具有显著免疫抑制特性的恶性肿瘤，其治疗选择有限，且预后较差。肿瘤微环境（TME）中的巨噬细胞是影响疾病进展和免疫治疗效果的关键免疫细胞群体之一。本研究旨在识别与HCC进展及免疫治疗抵抗相关的巨噬细胞亚群，从而为开发新的免疫治疗策略提供理论依据和潜在靶点。

在HCC的治疗过程中，免疫检查点抑制剂（ICIs）作为一种新兴疗法，能够恢复免疫系统对癌细胞的识别和攻击能力。然而，HCC对ICIs的客观应答率通常较低，主要受限于HCC的高度异质性和侵袭性。因此，寻找能够预测ICIs疗效的生物标志物以及开发有效的联合治疗策略，成为提高HCC治疗效果的重要方向。巨噬细胞在HCC微环境中展现出双重功能，既可以参与抗肿瘤反应，如吞噬作用和抗原呈递，也可能转化为促进肿瘤进展的肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）。这种功能的可塑性使得巨噬细胞在调节免疫治疗效果中发挥着重要作用，通过影响抗肿瘤免疫与免疫逃逸之间的平衡。

本研究通过多种高通量技术手段，包括单细胞RNA测序（scRNA-seq）、流式细胞术（CyTOF）和空间转录组学（ST）等，系统分析了HCC微环境中巨噬细胞的表达特征及其对免疫治疗的影响。研究发现，HMOX1（血红素加氧酶1）主要在HCC肿瘤内的巨噬细胞中高表达，且其表达水平与患者的预后及免疫治疗效果密切相关。具体而言，HMOX1阳性巨噬细胞的浸润程度越高，患者的总体生存率（OS）越差，同时免疫治疗的疗效也越低。此外，HMOX1阳性巨噬细胞在HCC微环境中表现出免疫抑制功能，其特征包括高表达免疫抑制性标志物如Tim-3、CTLA-4、CD206和CD163，以及低表达M1型巨噬细胞标志物CD86。

进一步分析显示，HMOX1阳性巨噬细胞通过分泌CXCL12（C-X-C趋化因子配体12）促进调节性T细胞（Tregs）的浸润，从而加剧HCC的免疫抑制状态。CXCL12与CXCR4（C-X-C趋化因子受体4）的配体-受体相互作用被认为是HMOX1阳性巨噬细胞影响Tregs迁移的重要机制。在体外实验中，抑制HMOX1的表达可以逆转TAMs向M2型极化的趋势，减少Tregs的招募，从而改善免疫治疗效果。在体内实验中，使用HMOX1抑制剂Znpp可以显著增强抗PD-1抗体的治疗效果，同时提高M1型巨噬细胞和CD8+ T细胞的浸润水平。

本研究还揭示了HMOX1在巨噬细胞极化中的分子机制。通过基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）分析，发现HMOX1阳性巨噬细胞的基因表达主要与免疫反应激活、受体介导的内吞作用以及细胞结构组成等过程相关。同时，KEGG分析表明，HMOX1阳性巨噬细胞抑制了TNF和NF-κB等炎症相关信号通路，而激活了PPAR（过氧化物酶体增殖物激活受体）信号通路，后者与M2型巨噬细胞的极化密切相关。这些发现进一步支持了HMOX1在调控巨噬细胞功能和TME免疫状态中的核心作用。

值得注意的是，HMOX1在HCC中的表达不仅限于肿瘤细胞，而是主要集中在巨噬细胞中，这与既往研究主要关注HMOX1在肿瘤细胞中的作用有所不同。HMOX1阳性巨噬细胞的特征性表达及其在TME中的功能特性，为HCC的免疫治疗提供了新的视角。研究还发现，HMOX1阳性巨噬细胞的浸润程度与CD8+ T细胞的耗竭状态相关，CD8+ T细胞表面PD-1的高表达可能反映了其功能受损。这些发现表明，HMOX1阳性巨噬细胞可能通过多种机制，包括免疫抑制性细胞因子的分泌和细胞间相互作用，促进HCC的免疫逃逸。

为了进一步验证这些发现，研究者利用了多个临床数据集，包括来自The Cancer Genome Atlas（TCGA）的肝癌数据以及自行收集的147例HCC患者组织微阵列。结果显示，HMOX1阳性巨噬细胞的浸润程度与患者的不良预后显著相关，同时其表达水平在肿瘤组织和周围组织中无明显差异，提示其主要作用在于肿瘤内部的免疫调节。此外，HMOX1阳性巨噬细胞的浸润水平与CD8+ T细胞的耗竭程度呈负相关，这为HCC免疫治疗的靶向策略提供了新的方向。

研究还探讨了HMOX1在巨噬细胞极化中的调控作用。通过体外实验，发现HMOX1的抑制可以显著改变巨噬细胞的极化状态，使其更倾向于M1型，从而增强抗肿瘤免疫反应。体内实验进一步验证了这一假设，Znpp的使用显著提高了抗PD-1抗体的疗效，同时促进了M1型巨噬细胞和CD8+ T细胞的浸润。这些结果表明，HMOX1可能是一个重要的治疗靶点，其抑制有助于重塑HCC的免疫微环境，提高免疫治疗的敏感性。

本研究的发现不仅加深了我们对HCC免疫微环境的理解，也为开发新的免疫治疗策略提供了科学依据。HMOX1阳性巨噬细胞作为HCC治疗中的关键调节者，其表达水平和功能状态可以作为预测免疫治疗效果的潜在生物标志物。此外，针对HMOX1的靶向治疗可能成为增强抗PD-1免疫治疗效果的有效手段。研究者还指出，尽管这些发现具有重要意义，但仍需进一步研究以明确HMOX1阳性巨噬细胞在TME中的具体作用机制，并在更大规模的临床研究中验证其作为生物标志物的可靠性。

综上所述，本研究通过系统分析HCC微环境中巨噬细胞的表达特征及其对免疫治疗的影响，揭示了HMOX1在调控巨噬细胞功能和TME免疫状态中的关键作用。研究结果表明，HMOX1阳性巨噬细胞不仅与HCC的不良预后相关，还可能通过促进Tregs的浸润和CD8+ T细胞的耗竭，削弱免疫治疗的效果。因此，抑制HMOX1可能有助于逆转巨噬细胞的免疫抑制功能，提高HCC患者的治疗效果。这些发现为HCC的免疫治疗提供了新的思路和潜在的靶点，具有重要的临床转化价值。