系统性与局部慢性炎症及激素分布促进老年女性乳腺癌的肿瘤容许微环境形成

《Nature Aging》：Systemic and local chronic inflammation and hormone disposition promote a tumor-permissive environment for breast cancer in older women

　　

雌激素受体阳性（ER+）乳腺癌是最常见的乳腺癌亚型，是一种年龄相关疾病。全身性及肿瘤微环境（TME）激素信号如何与慢性炎症相交织，以及这种交织如何塑造衰老相关的肿瘤生物学，目前尚不完全清楚。在此，研究人员利用老年ER+肿瘤大鼠模型，明确了肿瘤发育及免疫特征的年龄相关差异。与此同时，对ER+/HER2?乳腺癌患者样本及年龄匹配对照者的分析表明，老年患者中呈雌酮（E1）主导的全身雌激素模式，且肿瘤HSD17B7表达增加，与局部E1向雌二醇（E2）转化增强一致。在老年女性来源的患者衍生类器官（PDO）中，HSD17B7的药理学抑制降低了雌激素转化及增殖相关转录程序。老年患者肿瘤还表现出趋化因子富集，包括CCL2，与免疫抑制性巨噬细胞特征相关。靶向雌激素信号及趋化因子通路在离体（ex vivo）条件下减弱了巨噬细胞极化。这些发现支持一个模型，即将年龄相关的激素与炎症变化与ER+乳腺癌中肿瘤容许微环境（tumor-permissive microenvironment）的特征联系起来。

研究背景方面，乳腺癌尤其是最常见的雌激素受体阳性（ER⁺）亚型是一种年龄依赖性疾病，绝经后循环雌二醇（E2）水平降低但ER⁺肿瘤比例随年龄增长而升高。既往研究多关注积累突变的作用，而局部与全身环境对肿瘤发育生长的影响知之甚少，且老年患者在临床与基因组研究中代表性不足，限制了年龄知情（age-informed）的生物学见解。衰老伴随持续性低度炎症即慢性炎症反应（chronic inflammation）或称炎性衰老（inflammaging），其与癌症风险有强流行病学联系，但衰老宿主特定炎症程序如何在局部肿瘤微环境（TME）中转化为功能改变仍不明确。因此研究人员开展本研究，旨在探讨年龄相关的全身变化与局部乳腺TME改变的关联，聚焦激素信号与炎症，整合衰老模型与人类数据集，识别与免疫学改变的TME特征相关的年龄相关雌激素分布与炎症谱差异。

为开展研究，研究人员使用的主要关键技术方法包括：采用Fischer 344（F344）大鼠建立DMBA/MPA化学致癌模型模拟绝经后ER⁺乳腺癌；构建两个人类样本队列即来自Pitt Biospecimen Core（PBC）的115例ER⁺/HER2^?乳腺癌患者匹配血浆、肿瘤及癌旁组织队列，以及来自Komen Tissue Bank的89例非癌正常乳腺组织与匹配血浆捐赠者队列；运用全外显子测序、批量RNA测序（bulk RNA-seq）、单核RNA测序（snRNA-seq）及单细胞RNA测序（scRNA-seq）进行多组学分析；通过液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）定量雌激素E1与E2；利用患者衍生类器官（PDO）进行药理学抑制实验；采用多重免疫荧光（mIHC）与空间转录组学分析免疫细胞空间分布；通过外周血单核细胞（PBMC）来源的巨噬细胞极化实验验证微环境因子作用。

研究结果部分保留原文小标题并简述如下：

Aged environment promotes tumors in older F344 rats in the DMBA/MPA carcinogen model。研究人员通过对年轻与老年未暴露于致癌物的F344大鼠表征雌激素水平、月经周期与年龄相关炎症，发现老年大鼠处于绝经后状态且循环炎症因子升高。在DMBA/MPA致癌模型中，老年大鼠肿瘤数量显著更多，首次癌变时间更短，但肿瘤生长更慢、Ki-67⁺细胞与有丝分裂更少，而肿瘤ER表达更高尽管循环E2更低，表明老年大鼠肿瘤发生处于不同的全身与免疫背景下。

Aged circulating environment in humans is characterized by E1 predominance with chemokine-enriched chronic inflammation。研究人员分析人类队列血浆雌激素显示绝经后女性E1为主导循环雌激素，ER⁺/HER2^?乳腺癌患者绝经后循环E2及E2:E1比高于非癌捐赠者。炎症因子检测发现CCL2、CCL3、CCL4、CXCL9等趋化因子随年龄显著增加，老年组复合循环趋化因子评分最高，证实全身呈E1主导伴趋化因子富集的慢性炎症。

Age-related HSD17B7 expression linked to E2 enrichment in the local breast TME in patients experiencing postmenopause。研究人员检测组织雌激素发现正常乳腺E2低于E1，而ER⁺肿瘤中E2为优势雌激素且各年龄组相似。血浆至肿瘤的E2:E1比折叠变化在中年与老年患者中显著更高。跨TCGA、METABRIC、SCAN-B数据集分析显示肿瘤中HSD17B7（E1向E2转化酶）随龄一致增加，HSD17B2（E2向E1转化酶）随龄减少，且HSD17B7表达与肿瘤E2:E1比正相关。ER IHC H-score与肿瘤E2水平正相关。POETIC试验数据显示高HSD17B7表达与芳香化酶抑制剂（AI）治疗后Ki-67最大百分比变化相关。

研究人员通过ER⁺乳腺癌细胞系与老年患者PDO处理生理相关E1水平，证实ER⁺ PDO可将E1转化为E2，而HSD17B7小分子抑制剂（compound 10）而非HSD17B1抑制剂CC-156可降低老年ER⁺ PDO的E1向E2转化，并下调GREB1、CCND1、MKI67表达，将细胞周期阻滞于G0/G1期。scRNA-seq显示HSD17B7抑制剂处理后E1条件与fulvestrant处理相似，抑制ER转录与代谢反应，激活氧化磷酸化等应激通路，抑制增殖与细胞周期通路。

Aged breast TME exhibits features of chronic inflammation but is characterized by marked immune dysfunction。研究人员分析组织匀浆炎症因子发现老年ER⁺/HER2^?乳腺癌TME趋化因子如CCL2显著升高。高趋化因子炎症评分肿瘤免疫通路激活最低，显示广泛免疫功能障碍。MICA管道分析MSigDB炎症相关通路显示老年患者关键炎症与免疫激活通路富集最低，TNF-α通过NF-κB、HALLMARK inflammatory response、IL-6–JAK/STAT等在年轻与中年患者富集更高，而活性氧（ROS）与氧化磷酸化在老年富集，表明慢性趋化因子炎症与免疫抑制相关。

ER⁺/HER2^? tumors from older patients are characterized by immunosuppressive macrophages。研究人员通过bulk RNA-seq去卷积与scRNA-seq数据发现单核/巨噬细胞系比例随龄增加，老年患者肿瘤相关巨噬细胞（TAM）免疫激活通路更低而Hedgehog信号等免疫抑制通路独特差异。差异表达基因分析显示老年TAM富集TNF-α与TGF-β信号。mIHC与空间转录组显示老年TME肿瘤与巨噬细胞富集邻域增加，肿瘤与基质CD206⁺ TAM随龄显著升高且与肿瘤ER H-score正相关，免疫抑制巨噬细胞定位于肿瘤巢旁间质，富集IL-4与IL-13信号，分泌SPP1、MDK、PDGF-C等抗炎分子，与CD4⁺、CD8⁺ T细胞共定位最高而淋巴细胞邻域频率最低。

Aged TME linked to immunosuppressive macrophage state。研究人员用E2、CCL2、CXCL9或其组合处理人PBMC来源巨噬细胞，发现E2单独显著增加CD206染色，联合处理促进CD206⁺/PD-L1⁺状态。老年ER⁺ PDO条件培养基含高浓度E2与CCL2、IL-6，可显著增加巨噬细胞CD206与PD-L1阳性及分泌IL-4、IL-10、IL-13、TGF-β。加入carlumab（抗CCL2单抗）或fulvestrant（选择性ER降解剂SERD）可减弱极化，联合处理降低免疫抑制因子并恢复抗肿瘤炎症因子分泌。老年肿瘤基质CD8⁺与CD4⁺ T细胞趋势降低，淋巴细胞富集邻域更少。

讨论部分总结：研究人员指出ER⁺乳腺癌是年龄相关疾病，老年肿瘤生物学与临床管理需特别关注。F344大鼠模型捕获了年龄相关免疫炎症重塑但未完全重现绝经后女性E1主导内分泌环境，老年大鼠肿瘤发生与免疫逃逸及TAM特征相关而非突变负担差异。人类研究发现循环中E1为主而局部TME高ER与高E2并存，HSD17B7介导的E1向E2转化是老年TME雌激素蓄积的关键，抑制HSD17B7在老年PDO中有效而对年轻PDO作用甚微，为局部靶向提供可能。趋化因子尤其是CCL2富集的慢性炎症由全身炎症塑造，驱动免疫抑制TAM积累与T细胞功能障碍，靶向CCL2联合内分泌治疗具协同潜力。研究局限性在于人类队列为观察性横断面、PDO数量有限、需体内验证与临床研究评估转化潜力。综上，该研究揭示了系统性局部激素与炎症微环境为ER⁺乳腺癌创造肿瘤容许环境，提出靶向HSD17B7与CCL2的治疗途径，为年龄特异性治疗提供依据，论文发表于《Nature Aging》。