肿瘤微环境相关氧化应激下 SIRT1 的 “双面” 作用：抑制肿瘤还是促进免疫逃逸？

这篇研究发现，SIRT1 可经非传统途径分泌至肿瘤微环境（TME）抑制肿瘤生长。但 TME 应激会使 SIRT1 甲基化增加，阻碍其分泌。分泌的 SIRT1 能下调 M2 巨噬细胞中 PD-L1 表达，减少 CD8+ T 细胞耗竭。该研究为肿瘤免疫逃逸机制提供新见解。

　　

研究背景

乳腺癌是全球女性中最常见的癌症，尽管在预防、诊断和治疗方面取得了进展，但其发病率仍在上升，死亡率下降趋势也有所放缓，急需新的潜在治疗靶点。肿瘤微环境（TME）在乳腺癌的进展和治疗反应中起着关键作用，其中的应激刺激可诱导肿瘤细胞功能改变，促进肿瘤生长和转移。

Sirtuin-1（SIRT1）是一种重要的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸依赖的蛋白质去乙酰化酶，在转录、自噬、衰老、炎症和肿瘤发生等过程中发挥关键作用。SIRT1 的细胞定位似乎决定了它在癌症中的作用，且在人类血浆中可检测到 SIRT1，但其分泌机制和在肿瘤微环境中的作用尚不清楚。

研究结果

1. SIRT1 的分泌及对肿瘤生长的抑制作用：研究人员通过免疫沉淀（IP）和酶联免疫吸附测定（ELISA）证实了 SIRT1 可从细胞中分泌出来。进一步研究发现，SIRT1 的 N 端片段（氨基酸 1 - 254，Δ1）可能主要介导其分泌，且 SIRT1 不通过外泌体分泌。通过生物信息学分析和实验验证，确定了氨基酸 233 - 238 区域对 SIRT1 与质膜的相互作用和跨膜转运至关重要。在小鼠乳腺癌模型中，外源性给予野生型（WT）SIRT1 可诱导肿瘤缩小，而缺失关键分泌区域或去乙酰化酶活性的突变体则不能，表明细胞外 SIRT1 蛋白能抑制肿瘤生长，且与 SIRT1 的酶活性相关。
2. STXBP1 促进 SIRT1 的膜转位：蛋白质的非传统分泌需要特定的膜转位机制。研究人员通过共免疫沉淀和液相色谱 - 串联质谱分析，发现 Syntaxin 结合蛋白 1（STXBP1）与 SIRT1 相互作用，且在 SIRT1 分泌过程中起重要作用。进一步的实验表明，STXBP1 与 SIRT1 在膜上存在多个相互作用区域，这些区域的突变会影响两者的结合。敲低 STXBP1 可显著减少 SIRT1 的分泌，导致 SIRT1 在细胞膜上积累，说明 STXBP1 有助于 SIRT1 的膜转位。
3. TME 应激增加 SIRT1 甲基化并抑制其分泌：在 TME 的应激条件下，如缺氧、营养剥夺和活性氧（ROS）积累，SIRT1 会发生甲基化。研究发现，组蛋白 - 赖氨酸 N - 甲基转移酶 SETD7（Set7/9）可甲基化 SIRT1 的氨基酸 233 - 238 区域的赖氨酸残基。过表达 Set7/9 可减少 SIRT1 的分泌，增加其甲基化水平；而敲低 Set7/9 或使用其甲基转移酶缺陷形式 H297A 则可促进 SIRT1 的分泌。在缺氧、血清饥饿和 H₂O₂刺激等 TME 应激条件下，SIRT1 与 Set7/9 的相互作用增强，甲基化水平升高，分泌减少，且这种现象可被自由基清除剂 N - 乙酰半胱氨酸（NAC）抑制，表明 ROS 可能是调节 SIRT1 与 Set7/9 相互作用的潜在信号。
4. 分泌的 SIRT1 被 M2 巨噬细胞内化并下调 PD-L1 表达：在小鼠肿瘤模型中，过表达 SIRT1 的肿瘤生长较慢，且肺转移较少。进一步研究发现，SIRT1 分泌缺陷的肿瘤（DEL、H355A 和 DEL H355A）生长更快，且肺转移增加，但这些肿瘤的生长优势并非源于癌细胞的内在增殖能力，而是与 SIRT1 的分泌及其与免疫细胞的相互作用有关。肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）在 TME 中起着重要作用，研究人员发现，在 SIRT1 分泌缺陷的肿瘤中，PD-L1⁺ M2 巨噬细胞的比例增加。体外实验表明，分泌的 SIRT1 可被 M2 巨噬细胞内化，下调 PD-L1 的表达，且这种下调作用依赖于 SIRT1 的催化活性。机制研究发现，SIRT1 可结合到 PD-L1 基因（CD274）启动子的 STAT3 结合位点，抑制其转录，从而降低 PD-L1 的表达水平。
5. M2 巨噬细胞通过 PD-1/PD-L1 相互作用使 CD8⁺ T 细胞耗竭：PD-L1⁺ M2 巨噬细胞可通过 PD-1/PD-L1 相互作用增加 PD-1⁺ CD8⁺细胞的比例，发挥免疫抑制作用。研究人员通过流式细胞术分析发现，在 SIRT1 分泌缺陷的肿瘤中，PD-1⁺CD8⁺ T 细胞的比例更高，且 CD8⁺ T 细胞的功能下降，表现为细胞毒性效应分子（如颗粒酶 B 和穿孔素）和抗肿瘤免疫反应相关细胞因子（如 IFN-γ 和肿瘤坏死因子 - α）的表达降低。在 DEL 和 WT 4T1 肿瘤模型中，阻断 PD-1/PD-L1 或给予 SIRT1 蛋白可有效抑制肿瘤生长，恢复肿瘤大小至 WT 组水平，表明 PD-1/PD-L1 通路和 SIRT1 在调节肿瘤免疫逃逸中起着关键作用。

研究讨论

本研究证实 SIRT1 可通过非传统途径分泌到细胞外微环境，其中细胞穿透肽（CPPs）和 STXBP1 在这一过程中发挥重要作用。TME 应激条件下，Set7/9 介导的 SIRT1 甲基化抑制其分泌，导致肿瘤浸润的 M2 巨噬细胞无法获得足够的 SIRT1，进而使 PD-L1 表达上调，通过 PD-1/PD-L1 相互作用介导 CD8⁺ T 细胞耗竭，促进肿瘤生长和免疫逃逸。此前许多研究报道了 SIRT1 在细胞内的促肿瘤作用，但本研究揭示了肿瘤可通过抑制 SIRT1 分泌来促进自身进展。

研究局限性

本研究主要聚焦于分泌的 SIRT1 对 M2 巨噬细胞和 CD8⁺ T 细胞的影响，未探讨其对其他基质细胞的作用。此外，虽然阐明了 SIRT1 内化的关键步骤，但完整的内化机制仍有待进一步研究。