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巨噬细胞响应病原微生物感染,能够分泌促炎细胞因子和干扰素等清除病原,能够响应肿瘤微环境或细胞因子IL-4/IL-13的刺激,表达抑炎细胞因子和精氨酸酶(Arg1)以消耗微环境中的精氨酸,阻断T细胞增殖和杀伤肿瘤的功能。胆固醇代谢物是细胞膜和细胞器膜的重要成分,可以调控细胞增殖、迁移和炎症等功能,而胆固醇紊乱则与多种疾病相关。前期,研究发现7-脱氢胆固醇积累可以促进一型干扰素产生,这与胆固醇抑制干扰素的功能相反。胆固醇氧化生成25-羟基胆固醇(25-HC);进而,25-HC氧化产生7a,25-羟胆固醇。25-HC和7a,25-羟胆固醇在自身免疫性疾病系统性红斑狼疮(SLE)病人外周血中升高。7a,25-羟胆固醇通过结合和激活巨噬细胞表面的G蛋白偶联受体EBI2,抑制多种趋化因子和炎症因子的表达,减轻SLE发病。然而,胆固醇代谢如何调控肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)的免疫抑制功能与分子机制尚不清楚。
该团队利用3种免疫抑制型巨噬细胞,即细胞因子IL-4和IL-13刺激的M2型巨噬细胞、肝癌细胞系Hepa1-6条件性培养基孵育的巨噬细胞、实体肿瘤组织中分选的TAMs,筛选胆固醇代谢酶的表达水平,发现胆固醇25-羟化酶(CH25H)均被诱导高表达。既往研究已证实感染促进CH25H高表达,将胆固醇氧化为25-HC,以阻断病毒通过膜融合的方式入侵宿主细胞。该研究发现M2型巨噬细胞、TAMs以及肿瘤组织中氧化固醇25-HC的水平升高。scRNA-seq通过分析已发表的数据发现,多种实体肿瘤组织中MARCO+TAMs或LYVE1+TAMs高表达CH25H,且与肿瘤病人预后负相关。
进一步,研究发现,肿瘤微环境中的乳酸可诱导Ch25h以及细胞因子IL-4/IL-13通过转录因子STAT6调控Ch25h转录。累积的25-HC在巨噬细胞溶酶体聚集,并与胆固醇竞争结合溶酶体定位的信号蛋白GPR155,以抑制mTORC1活化。通过增强AMPKa活化,使得转录因子STAT6第564位丝氨酸磷酸化以增强STAT6的转录活性,促进巨噬细胞产生更多Arg1和抑炎因子。在巨噬细胞中,敲除Ch25h可逆转TAM的免疫抑制功能,阻断多种皮下肿瘤的发展,并伴有肿瘤组织中增强的T细胞浸润和活化及高表达免疫检查点PD-1。因此,anti-PD1单抗联用可以增强抗肿瘤效果。
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