健康与癌变前列腺免疫微境解析：单细胞测序揭示Trem2+巨噬细胞、中性粒细胞亚群及T细胞耗竭在PTEN缺失模型中的动态演变

本研究通过scRNA-seq与多参数流式分析，首次系统描绘了PTEN(i)pe?/?前列腺癌模型（模拟人前列腺癌进展）中免疫细胞的动态变化，发现肿瘤相关中性粒细胞（TANs）、Trem2+肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）和耗竭CD8+ T细胞的关键作用，并揭示MIF/HIF1A信号轴驱动免疫抑制微环境形成，为前列腺癌免疫治疗提供新靶点。

　　

前列腺免疫微环境的细胞组成与稳态特征

在健康小鼠前列腺中，单核吞噬细胞（MNPs）包含树突状细胞（cDC1、cDC2）、单核细胞（经典单核细胞P1、活化单核细胞P2和Ly-6C^?MHCII⁺细胞P3）以及三种组织驻留巨噬细胞亚群：CD11b^?巨噬细胞、Tim4^?巨噬细胞和Tim4⁺巨噬细胞。其中巨噬细胞占髓系细胞的76%，是前列腺中最主要的免疫群体。空间分布上，CD11b^?巨噬细胞表达高水平CX3CR1，形成上皮内网络结构；Tim4⁺巨噬细胞定位于血管周围，高表达Lyve-1、FolR2和CD206，具备高效血液源性配体清除能力；Tim4^?巨噬细胞则分布于间质区域。通过骨髓嵌合实验和CCR2^?/?模型证实，Tim4⁺和CD11b^?巨噬细胞具有低更新速率和自主维持特性，而Tim4^?巨噬细胞部分依赖于单核细胞分化补充。

PTEN缺失模型中免疫景观的动态重构

PTEN^(i)pe?/?模型通过他莫昔芬诱导前列腺上皮细胞特异性PTEN缺失，模拟人类前列腺癌从上皮内瘤变（PIN）到腺癌的渐进过程。scRNA-seq分析显示，肿瘤前列腺中CD45⁺免疫细胞显著浸润，尤以中性粒细胞（Ly6G⁺）和巨噬细胞（F4/80⁺）为主。这种浸润具有叶特异性，主要发生在背侧叶和腹侧叶（DLV），而前叶无明显变化。差异基因表达分析表明，肿瘤相关免疫细胞富集于白细胞趋化和迁移通路，提示肿瘤微环境中免疫细胞招募机制激活。

Trem2⁺肿瘤相关巨噬细胞的异质性及功能特征

在PTEN^(i)pe?/?前列腺中，Tim4^?巨噬细胞亚群扩增8倍，并进一步分化为Trem2^?FolR2⁺、Trem2⁺FolR2⁺、Trem2⁺FolR2^?和Trem2^?FolR2^?亚群。其中Trem2⁺ TAMs高表达免疫抑制相关基因（如Spp1、Gpnmb、Cxcl10），并显示代谢重编程特征（Apoe、Eno1、Gapdh、Ldha）。轨迹分析表明，Trem2⁺ TAMs来源于循环单核细胞和增殖巨噬细胞集群。功能上，这些细胞通过MIF/HIF1A信号轴促进缺氧微环境形成，并高表达组织蛋白酶（Ctsd、Ctss）和基质金属蛋白酶（Mmp9），驱动细胞外基质重塑。临床相关性分析显示，Trem2⁺ TAM特征基因在人类高级别前列腺癌（Gleason评分9-10）中显著富集，且与患者无病生存率降低相关。

肿瘤相关中性粒细胞的多态性及免疫抑制功能

中性粒细胞在PTEN^(i)pe?/?前列腺中呈现成熟表型（多叶核、CD101⁺CXCR2^low），并表达免疫检查点分子PD-L1（Cd274）和炎症介质（S100a9、Il1b、Arg2）。scRNA-seq解析出8个中性粒细胞亚群：N0（干扰素刺激基因特征，高表达Cxcl10、Gbp5、Ifit1）、N2（PIN期主导，表达S100a8/a9、Il1b）、N5（腺癌期主导，表达Ccl6、Hif1a、Tnfrsf23/dcTRAIL-R1）和N7（高线粒体活性）。功能上，N0亚群兼具抗病毒应答和PD-L1介导的免疫抑制潜能；N2亚群富集于中性粒细胞胞外陷阱（NET）形成和VEGF信号通路；N5亚群则与HIF-1信号、efferocytosis和铁死亡相关。体外抑制实验证实，肿瘤来源中性粒细胞可显著抑制CD8⁺ T细胞增殖。

T细胞耗竭与免疫治疗策略探索

PTEN^(i)pe?/?前列腺中，CD8⁺ T细胞显著增加并呈现耗竭表型（PD-1^hiTim3⁺，高表达Pdcd1、Lag3），其转录特征与核糖体生物合成通路激活相关。联合治疗（抗Ly-6G+抗CSF1R+抗PD-1）虽未显著提升CD8⁺ T细胞IFN-γ和TNF-α产生，但证实了中性粒细胞和巨噬细胞在维持免疫抑制微环境中的关键作用。生物信息学分析显示，耗竭T细胞特征与Trem2⁺ TAM特征在人类前列腺癌中显著共表达，提示二者协同促进肿瘤免疫逃逸。

讨论与转化医学意义

本研究首次绘制了前列腺癌演进过程中免疫微环境的单细胞图谱，揭示了Trem2⁺ TAMs和中性粒细胞亚群在驱动免疫抑制中的核心作用。Trem2⁺ TAMs通过MIF/HIF1A轴调控代谢重编程和细胞外基质重塑，而中性粒细胞亚群则呈现功能多态性（从早期抗肿瘤潜能向晚期促肿瘤表型转化）。这些发现为靶向Trem2、MIF或中性粒细胞分化的治疗策略提供了理论基础，并强调针对肿瘤微环境中髓系细胞异质性的联合免疫治疗可能是改善前列腺癌预后的新方向。