肥胖与放疗引发的脂肪组织功能障碍将前列腺基质重编程为促肿瘤进展状态

《Cells》：Adipose Dysfunction Caused by Obesity and Radiation Therapy Rewires the Prostate Stroma Toward Tumor Progression

　　

肥胖与慢性脂肪组织功能障碍相关，其特征是氧化应激、炎症、衰老及纤维化，可促进肿瘤进展。在前列腺癌中，前列腺周围脂肪组织（periprostatic adipose tissue）可能直接影响前列腺微环境。放疗广泛用于前列腺癌，但肥胖背景下放疗诱导的脂肪组织功能障碍及其对前列腺微环境的影响仍知之甚少。本研究探讨肥胖及照射后肥胖脂肪微环境对前列腺基质重塑以及介导前列腺癌进展的前列腺成纤维细胞活化的影响。研究人员采用高脂饮食肥胖模型联合局部脂肪照射，并在体外使用肥胖及照射后肥胖脂肪细胞开展实验。肥胖及照射后肥胖小鼠的前列腺表现为上皮增生、基质活化标志物升高、氧化损伤及衰老。值得注意的是，放疗维持而非进一步升高肥胖诱导的前列腺病理改变。肥胖及照射后肥胖脂肪细胞的条件培养基诱导基质活化标志物、衰老、细胞外H2O2产生、促存活信号及炎症。仅在肥胖基础上叠加放疗时，纤维化相关特征及CD4+ T细胞浸润增强。功能上，前列腺肌成纤维细胞或衰老成纤维细胞促进前列腺癌细胞迁移，诱导上皮-间质转化（epithelial-to-mesenchymal transition, EMT）并上调促肿瘤通路。细胞因子谱分析发现肌成纤维细胞分泌CXCL10与CXCL11升高，药理抑制CXCR3显著减少前列腺癌细胞迁移，提示该信号轴参与活化成纤维细胞驱动的促肿瘤串扰。综上，肥胖相关脂肪组织功能障碍将前列腺微环境重编程为促肿瘤状态，而放疗维持而非显著放大这些病理改变，明确肥胖脂肪-基质串扰及CXCL10/CXCL11-CXCR3轴可作为抑制前列腺癌进展的潜在治疗靶点。

研究背景：肥胖作为全球重大健康问题是多种疾病的风险因素，肥胖脂肪组织发生以氧化应激、炎症、细胞外基质沉积和免疫浸润为特征的慢性重塑，并通过改变肿瘤微环境（tumor microenvironment, TME）促进乳腺癌、肾癌、前列腺癌和结直肠癌等发生。解剖学上前列腺被前列腺周围脂肪组织包绕，功能障碍的肥胖脂肪组织可能通过分泌趋化因子或细胞因子影响邻近前列腺微环境。放疗是前列腺癌等盆腔肿瘤的标准疗法，但既往研究发现放疗会加剧正常或肥胖小鼠盆腔区域周围脂肪组织的功能障碍。临床上肥胖前列腺癌患者接受放疗后肿瘤复发和转移潜能增加，然而肥胖与放疗诱导脂肪功能障碍对前列腺微环境的联合作用机制不明。基质成纤维细胞是TME中组织重塑与肿瘤进展的关键调控者，活化后获得肌成纤维细胞表型，但功能障碍肥胖脂肪组织在放疗背景下驱动前列腺重塑或成纤维细胞活化的角色尚未阐明。为此，研究人员在动物与体外模型中系统探究肥胖及放疗诱导的脂肪功能障碍对前列腺微环境与前列腺成纤维细胞的影响。论文发表于《Cells》。

主要关键技术方法：研究人员构建C57BL/6雄鼠高脂饮食（high-fat diet, HFD）诱导肥胖模型，16周后对部分HFD小鼠性腺脂肪垫行局部照射（7.5 Gy×5天，总37.5 Gy），设正常饮食（normal diet, ND）组对照，辐射后两月取前列腺与脂肪组织；体外以3T3-L1前脂肪细胞分化后用油酸/亚油酸/棕榈酸混合脂肪酸模拟肥胖，行3 Gy×3天分次照射，收集条件培养基（conditioned media, CM）；原代分离小鼠前列腺成纤维细胞（mouse primary fibroblasts, MPFs）及永生化人前列腺成纤维细胞（human prostate fibroblasts, HPFs P3158）进行培养干预；并采用OncoDB/TCGA平台对前列腺腺癌（PRAD）样本做CXCL10、CXCL11、CXCR3表达相关性分析。

研究结果：

3.1 肥胖单独或联合放疗诱导脂肪组织氧化应激与炎症：体内染色显示HFD组与HFD照射组脂肪组织8-OHdG与4-HNE（分别指示DNA/RNA氧化与脂质过氧化）均高于ND组，但两肥胖组间无差异；F4/80⁺巨噬细胞与CD4⁺ T细胞浸润在HFD及照射HFD脂肪中升高且两组间无进一步差异，表明放疗维持肥胖所致持续氧化损伤与慢性炎症而不放大。

3.2 肥胖与照射驱动的脂肪重塑促进良性前列腺增生与基质成纤维细胞重塑：HFD及照射HFD小鼠前列腺H&E示上皮折叠、多层上皮与腺泡增大（良性前列腺增生样改变）；免疫组化α-SMA、FAP、vimentin升高（仅FAP显著），体外HPF经肥胖或照射肥胖脂肪CM处理96 h后α-SMA、FAP、vimentin蛋白上调，MPF/HPF趋化性增强，证明肥胖脂肪微环境促前列腺基质肌成纤维样转化，放疗维持该表型。

3.3 肥胖与放疗促前列腺成纤维细胞体内外氧化应激与存活：前列腺组织8-OHdG与4-HNE在HFD及照射HFD组高于ND且两组间无差；MPF经CM处理48 h后细胞外H₂O₂升高；HPF存活率不变但Bcl-2表达上调，体内前列腺Bcl-2也升高，显示氧化应激下成纤维细胞获促存活适应。

3.4 前列腺成纤维细胞在肥胖及脂肪照射肥胖微环境呈衰老样表型：MPF经原代肥胖脂肪CM或3T3-L1肥胖/照射CM处理96 h后细胞面积增大、SA-β-Gal阳性增多；体内前列腺p16与p21染色在HFD及照射HFD组高于ND且两组间无差，证实肥胖将前列腺基质推向衰老样并维持。

3.5 前列腺成纤维细胞获促炎促纤维化表型：体内前列腺p-NF-κB、F4/80⁺在HFD升高，CD4⁺在照射HFD组较ND显著升高；HPF经照射肥胖CM后Col6a2、Col1a2、Col3a1 mRNA上调（肥胖CM仅Col3a1升），体内Col1a1在照射HFD前列腺高于ND，说明放疗在肥胖基础上进一步增强纤维化特征与CD4⁺ T细胞浸润。

3.6 肥胖/照射肥胖微环境成纤维细胞促前列腺癌进展：PC3与C42B向活化MPF的CM迁移增强，EMT标志物E-cadherin降、vimentin升，p-Akt上调；细胞因子阵列与ELISA确认活化成纤维细胞高分泌CXCL10与CXCL11；CXCR3抑制剂AMG-487显著削弱癌细胞迁移。TCGA数据显示CXCL10/CXCL11与CXCR3正相关。表明肌成纤维/衰老成纤维经CXCL10/CXCL11-CXCR3轴旁分泌促癌迁移。

讨论总结：研究人员指出本研究首次揭示放疗联合肥胖脂肪功能障碍通过肌成纤维细胞将前列腺微环境重编程为促肿瘤态。与既往全盆腔照射不同，本局部小野脂肪照射未进一步加重体重或脂肪氧化炎症，而是维持肥胖病理，但体内仍见放疗在肥胖基础之上额外提升Col1a1与CD4⁺ T细胞浸润。局限包括IHC标记不能特异归因成纤维细胞、未鉴定具体脂肪衍生因子/ROS、未照射ND脂肪作单纯放疗对照、照射野占HFD脂肪比例小等。结论部分翻译如下：

肥胖相关脂肪组织功能障碍驱动前列腺微环境病理改变，并将前列腺成纤维细胞分化为以促存活信号、氧化应激、衰老、炎症及纤维化重塑为特征的肌成纤维细胞；肥胖脂肪微环境接受放疗并未进一步放大促肿瘤微环境与成纤维细胞肌化成纤维转化，而是维持肥胖相关病理状态。此外，肥胖及照射肥胖脂肪微环境下呈现肌成纤维样或衰老表型的前列腺成纤维细胞经CXCL10/CXCL11-CXCR3信号轴促进前列腺癌进展。总体结果凸显肥胖脂肪-基质串扰是前列腺TME的重要调控者，并可成为治疗前列腺癌的潜在靶点。