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【编辑推荐】为阐明肥大细胞（MCs）与肠道微环境的互作机制，研究人员利用健康小鼠结肠类器官及 AOM/DSS 诱导的腺瘤类器官，与骨髓源肥大细胞（BMMCs）共培养。发现 MCs 通过 IL-33/ST2 轴激活后释放 TNF-α，调控肠组织稳态与肿瘤细胞增殖，为肠癌微环境研究提供新模型。
结直肠癌（CRC）的发生发展与肠道微环境中免疫细胞的相互作用一直是研究热点。肥大细胞（Mast Cells, MCs）作为胃肠道黏膜中重要的免疫细胞，其在肠道稳态维持与肿瘤进展中的角色却存在争议 —— 既有研究提示其促进肿瘤血管生成，也有报道指出其高密度与患者预后改善相关。这种矛盾性源于 MCs 的 “可塑性”，但其在不同微环境下的具体调控机制尚不明确。此外，传统研究受限于肠道 MCs 分离困难，缺乏能模拟体内复杂互作的体外模型，导致其直接作用机制的解析进展缓慢。
为突破这一瓶颈，意大利乌迪内大学（University of Udine）的研究团队开展了一项关键研究。他们利用类器官（Organoids）技术，构建了健康小鼠结肠类器官（HO）与 AOM/DSS 诱导的腺瘤类器官（TO），并与骨髓源肥大细胞（BMMCs）进行共培养，系统探究 MCs 与肠道上皮细胞在生理与病理状态下的双向串扰。该研究成果发表在《Cancer Immunology, Immunotherapy》，为揭示 MCs 在肠道中的双重角色提供了新视角。
研究采用的核心技术包括：
- 类器官培养与共培养体系：建立健康与肿瘤状态的结肠类器官模型，与 BMMCs 以 100,000 细胞 / 基质胶穹隆的比例共培养，模拟体内黏膜 - 免疫界面。
- 分子与细胞生物学检测：通过 qPCR 检测基因表达（如 lgr5、muc2、chgA），流式细胞术分析细胞表面标志物（CD107a），ELISA 定量细胞因子（TNF-α、IL-33）。
- 功能阻断实验：使用抗 ST2 抗体阻断 IL-33 信号，抗 TNF-α 抗体中和细胞因子，结合 TNF-α 敲除 BMMCs（TNF-α-/- BMMCs）验证通路机制。
- 增殖与代谢分析：CellTiterGlo 检测类器官活力，Seahorse 分析 BMMCs 代谢状态（糖酵解、ATP 生成）。
研究结果
1. 肿瘤类器官诱导肥大细胞活化
与健康类器官（HO）共培养时，BMMCs 维持未活化表型，黏膜型蛋白酶（mcpt2）与结缔组织型蛋白酶（mcpt4）表达不变；而与肿瘤类器官（TO）共培养后，mcpt2/mcpt4 显著上调，糖酵解水平与 ATP 生成增加，表面活化标志物 CD107a 表达升高，提示 TO 通过微环境信号驱动 MCs 向活化表型极化。TO 条件培养基可诱导 BMMCs 释放大量 TNF-α，而 HO 仅引起基础水平释放，表明肿瘤微环境特异性激活 MCs 的细胞因子分泌。
2. 肥大细胞调控肠道结构与分化
在健康微环境中，MCs 通过下调干细胞标志物 lgr5，上调杯状细胞标志物 muc2、肠内分泌细胞标志物 chgA 及紧密连接蛋白 claudin 4（cldn4），促进 HO 的分化与屏障功能成熟。免疫荧光显示，活化 MCs 诱导 ZO-1 与 Ezrin 的极性分布改变，提示其参与肠道上皮的结构重塑。
3. 肥大细胞通过 TNF-α 抑制肿瘤类器官增殖
在肿瘤微环境中，MCs 对 TO 的作用呈现相反趋势：lgr5、Paneth 细胞标志物 lyz1 及 chgA 表达下调，Ki67 阳性增殖细胞比例降低，MC38-GFP 肿瘤细胞共培养实验进一步验证了增殖抑制效应。机制研究表明，这种抑制依赖 MCs 释放的 TNF-α—— 阻断 TNF-α 信号或使用 TNF-α-/- BMMCs 可完全逆转 TO 的增殖抑制及基因表达改变，提示 TNF-α 是 MCs 发挥抗肿瘤效应的关键介质。
4. IL-33/ST2 轴维持肥大细胞与肿瘤的互作
TO 的 IL-33 基因表达水平是 HO 的 50 倍，其分泌的 IL-33 通过结合 MCs 表面 ST2 受体，维持 TNF-α 的持续释放。阻断 ST2 信号可显著减少 TO 条件培养基诱导的 TNF-α 分泌，并部分恢复 TO 中 lgr5、chgA、lyz1 的表达，表明 IL-33/ST2 轴是肿瘤微环境中 MCs 活化的核心驱动通路。
结论与讨论
本研究通过类器官 - 肥大细胞共培养模型，首次系统揭示了 MCs 在肠道中的双重角色：在健康状态下，MCs 通过促进上皮分化与屏障功能维持稳态；在炎症驱动的肿瘤早期，MCs 通过 IL-33/ST2 轴活化并释放 TNF-α，抑制肿瘤细胞增殖与干细胞特性。值得注意的是，这种抗肿瘤效应具有阶段特异性 —— 生物信息学分析显示，人类 CRC 早期（T1 期）MCs 密度与 lgr5 表达呈负相关，而晚期效应尚不明确，提示 MCs 可能在肿瘤起始阶段发挥保护作用。
该研究不仅为 MCs 在肠道疾病中的矛盾性作用提供了机制解释，更建立了可模拟体内微环境的新型体外模型，为靶向 MCs 或其相关通路（如 IL-33/ST2、TNF-α）的药物开发提供了实验基础。未来研究可进一步探索 MCs 在肿瘤进展后期的表型转换机制，及其与其他免疫细胞（如 T 细胞、巨噬细胞）的协同作用，为结直肠癌的免疫治疗策略提供更全面的理论支持。
