多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞在脂肪細(xì)胞中誘導(dǎo)脂肪分解并通過(guò)FATPs攝取FA的研究

多發(fā)性骨髓瘤（MM）高度依賴于腫瘤微環(huán)境（TME）。骨髓（BM）中漿細(xì)胞的克隆擴(kuò)增受 BM TME 調(diào)控，并影響治療方法的開(kāi)始、進(jìn)展、存活。BM 脂肪細(xì)胞（BMads）占典型 MM 患者 BM 體積的 70%，盡管是 TME 的重要組成部分，但它們?cè)?MM 發(fā)病機(jī)制和進(jìn)展中的具體作用仍然很大程度上未知。

腫瘤相關(guān)脂肪細(xì)胞（CAA）已被證明通過(guò)以下方式支持實(shí)體瘤進(jìn)展：1）分泌脂肪因子；2）腫瘤細(xì)胞與 CAA 之間的協(xié)同代謝重編程；3）調(diào)節(jié) TME，例如通過(guò)程序性細(xì)胞死亡配體1（PD-L1）的過(guò)表達(dá)抑制 T 細(xì)胞。高增殖性腫瘤細(xì)胞具有增強(qiáng)的代謝需求，觸發(fā)替代代謝途徑，包括糖酵解和脂肪酸（FA）氧化。脂肪細(xì)胞主要儲(chǔ)存和釋放游離脂肪酸（FFAs）以支持局部和全身代謝需求。CAA 通過(guò) FFAs 為惡性細(xì)胞提供代謝生態(tài)位。與 CAA 一樣，BMAds 通過(guò)分泌脂肪酸伴侶蛋白 FABP4 或通過(guò)細(xì)胞間通訊蛋白的調(diào)節(jié)，被認(rèn)為支持了源自或歸位于 BMAds 的腫瘤，如轉(zhuǎn)移性前列腺癌和乳腺癌細(xì)胞或急性髓系白血�。ˋML）。

在 MM 患者中，肥胖引起的 BMAd 數(shù)量和體積增加與發(fā)生骨髓瘤的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。BMAd 和 MM 細(xì)胞相互作用所涉及的復(fù)雜機(jī)制是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。體外共培養(yǎng)表明，前體脂肪細(xì)胞通過(guò)激活 Wnt 信號(hào)傳導(dǎo)促進(jìn) MM 細(xì)胞的趨化性，而成熟脂肪細(xì)胞通過(guò)激活 ERK 信號(hào)傳導(dǎo)促進(jìn) MM 細(xì)胞增殖。體內(nèi)研究表明，MM 細(xì)胞通過(guò)減少 BMAds 分泌抑制腫瘤的脂聯(lián)素來(lái)促進(jìn)其進(jìn)展。

美國(guó)馬薩諸塞州總醫(yī)院癌癥中心、骨髓移植和細(xì)胞治療腫瘤科的一項(xiàng)研究中使用來(lái)自患者的細(xì)胞以及體外和體內(nèi)模型來(lái)證明 MM 細(xì)胞在 BMAds 中誘導(dǎo)脂肪分解，然后釋放的 FFAs 通過(guò) FA 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（FATPs）被 MM 細(xì)胞吸收。抑制 BMAd 脂解或 FFA 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入 MM 細(xì)胞可能是預(yù)防 MM 進(jìn)展的潛在新策略。

MM 細(xì)胞在脂肪細(xì)胞中誘導(dǎo)脂肪分解

實(shí)驗(yàn)注意到在人和鼠 MM 細(xì)胞的共培養(yǎng)物中脂肪細(xì)胞含有較小的脂滴。為了探索這一點(diǎn)，成熟的 OP9 脂肪細(xì)胞與鼠骨髓瘤細(xì)胞系 5TGM1 或人骨髓瘤細(xì)胞系 OPM2 MM 細(xì)胞共培養(yǎng) 24 小時(shí)。數(shù)據(jù)顯示，與單獨(dú)使用 OP9 相比，LipidTOX 染色的脂滴大小分布減少。鑒于脂肪細(xì)胞為增加局部或全身能量需求提供儲(chǔ)存的 FA，實(shí)驗(yàn)假設(shè)脂滴大小的減少是由于脂肪細(xì)胞中 MM 誘導(dǎo)的脂肪分解。

在脂肪分解過(guò)程中，各種脂肪酶將儲(chǔ)存的甘油三酯水解成 FFA 和甘油。因此接下來(lái)，通過(guò)甘油分泌評(píng)估脂肪分解。數(shù)據(jù)證實(shí)，有或沒(méi)有合成兒茶酚胺異丙腎上腺素的 5TGM1 細(xì)胞中甘油分泌可忽略不計(jì)，表明甘油三酯儲(chǔ)存不足。相比之下，成熟的 OP9 具有基線甘油生成，在異丙腎上腺素處理后增加了4倍，在 5TGM1 MM 細(xì)胞存在下增加了3倍。在異丙腎上腺素存在下，OP9 脂肪細(xì)胞中 5TGM1 誘導(dǎo)的脂解作用進(jìn)一步增加。OP9 脂肪細(xì)胞與其他最常用的人類 MM 細(xì)胞系 MM.1S、INA6、KMS-12 和 OPM2 共培養(yǎng)，也使脂肪分解增加了4倍。

這些數(shù)據(jù)表明，MM細(xì)胞在脂肪細(xì)胞中誘導(dǎo)脂肪分解。

MM 細(xì)胞攝取脂肪細(xì)胞分泌的 FFA

鑒于與脂肪細(xì)胞相比，MM 細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)儲(chǔ)存可忽略不計(jì)，因此假設(shè)由于 MM 誘導(dǎo)的脂肪分解，脂肪細(xì)胞釋放的 FFAs 被 MM 細(xì)胞吸收用于代謝重編程。將小鼠 5TGM1 和人源 OPM2 MM 細(xì)胞暴露于熒光標(biāo)記的 FA。BODIPY FL C₁₂ 和 BODIPY FL C₁₆ 分別是 BODIPY 熒光團(tuán)標(biāo)記的 12 碳和 16 碳長(zhǎng)鏈脂肪酸。與天然脂質(zhì)一樣，這些化合物通過(guò) FA 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白穿過(guò)細(xì)胞膜。BODIPY FL C₁₂ 和 BODIPY FL C₁₆ 都被轉(zhuǎn)運(yùn)到 OPM2 和 5TGM1 MM 細(xì)胞中，表明 FA 轉(zhuǎn)運(yùn)的細(xì)胞機(jī)制存在于 MM 細(xì)胞中。

為了評(píng)估 FA 攝取率，5TGM1 和 OPM2 細(xì)胞被血清饑餓，然后與 BODIPY FL C₁₂ 一起孵育。流式細(xì)胞儀評(píng)估顯示，MM 細(xì)胞中 BODIPY FL C₁₂ 信號(hào)呈時(shí)間依賴性增加。動(dòng)力學(xué)分析顯示，5TGM1、MM.1S、RPMI-8266 和 U266 MM 細(xì)胞快速攝取 FA。這種 FA 攝取在 10 分鐘內(nèi)飽和，表明 MM 細(xì)胞具有有效的 FA 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。

接下來(lái)評(píng)估了脂肪細(xì)胞分泌的 FFAs 是否直接被 MM 細(xì)胞吸收。通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)跟蹤 LipidTOX Deep Red 標(biāo)記的脂質(zhì)從脂肪細(xì)胞到 MM 細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。與未染色的細(xì)胞相比，LipidTOX 對(duì) 5TGM1 和 OPM2 MM 細(xì)胞的染色顯示，LipidTOX 強(qiáng)度適度增加，表明MM細(xì)胞胞內(nèi)有少量脂質(zhì)沉積。未染色的 MM 細(xì)胞與 LipidTOX 標(biāo)記的 OP9 成熟脂肪細(xì)胞在懸浮或貼壁狀態(tài)下共培養(yǎng) 24 小時(shí)，顯示 MM 細(xì)胞中 LipidTOX 信號(hào)顯著增加。與未處理的 OP9 細(xì)胞相比，在與 5TGM1 或 OPM2 MM 細(xì)胞共培養(yǎng)之前，向 LipidTOX 標(biāo)記的 OP9 成熟細(xì)胞添加阿昔莫司（一種小分子脂解抑制劑）可降低 MM 細(xì)胞中的 LipidTOX 信號(hào)。

這些數(shù)據(jù)表明，脂解誘導(dǎo)的 FFAs 在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移到 MM 細(xì)胞中，并可能改變 MM 細(xì)胞中的 FA 代謝。

骨髓瘤細(xì)胞通過(guò) FATPs 而不是 CD36 攝取長(zhǎng)鏈 FFAs

FFAs 通過(guò) FATP 或 CD36 受體轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞中。人體細(xì)胞有 6 種 FATP 異構(gòu)體：FATP1 到 FATP6。對(duì)來(lái)自 ONCOMINE 數(shù)據(jù)庫(kù)的 21 個(gè)人 MM 細(xì)胞系的聚集基因表達(dá)模式進(jìn)行分析表明，F(xiàn)ATP1 和 FATP4 在人 MM 細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)。對(duì) 5TGM1、OPM2、H929 和 MM.1S、MM 細(xì)胞的實(shí)時(shí) PCR 分析表明，F(xiàn)ATP4 在所有細(xì)胞系中始終以高水平表達(dá)。在來(lái)自 MM 患者的樣本中，CD138⁺ MM 細(xì)胞和 CD138^- B 細(xì)胞均表達(dá)高水平的 FATP1 和 FATP4，而在直系胞系 T 細(xì)胞中幾乎沒(méi)有表達(dá)。FATPs 在細(xì)胞表面和細(xì)胞內(nèi)空間均高水平表達(dá)，表明 FATPs 在 MM 細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞表面位置之間穿梭以響應(yīng)細(xì)胞外 FFAs。

在 Lipofermata （一種 FATP 的藥理學(xué)小分子抑制劑）存在下，5TGM1 或 OPM2 細(xì)胞對(duì) BODIPY FL C₁₂ 和 BODIPY FL C₁₆ 的攝取顯著降低。

低 FA 攝取促進(jìn)增殖，而高 FA 攝取導(dǎo)致脂肪毒性，表明雙峰細(xì)胞效應(yīng)

在各種 FAs 中，多不飽和脂肪酸已被證明可以調(diào)節(jié)癌癥風(fēng)險(xiǎn)和進(jìn)展。具體來(lái)說(shuō)，花生四烯酸（AA，是一種ω-6多不飽和脂肪酸）一旦從磷脂細(xì)胞膜中釋放出來(lái)，就會(huì)通過(guò)環(huán)氧合酶、脂氧合酶（LOX）和細(xì)胞色素 P450 途徑產(chǎn)生多種生物活性代謝物。與 HD 相比，冒煙型MM（SMM）、新診斷MM（NDMM）和復(fù)發(fā)/難治型MM（RRMM）患者的 BM 抽吸物中 AA 水平顯著降低。為了確定 AA 對(duì) MM 細(xì)胞的影響，5TGM1 細(xì)胞用增加濃度（0.125-100 µM）的 AA 處理。與對(duì)照相比，低劑量的 AA （0.125-2 µM）增加了 MM 細(xì)胞的增殖和活力。相比之下，高劑量的 AA （25-100 µM）顯著降低了 MM 細(xì)胞的增殖和活力，表明 AA 對(duì) MM 細(xì)胞具有雙峰細(xì)胞效應(yīng)。這些作用是 AA 特有的，因?yàn)?AA 的前體亞油酸不影響 MM 增殖或活力。與 5TGM1 小鼠細(xì)胞類似，人 MM.1S、H929 和 U266 MM 細(xì)胞在 AA 濃度較高時(shí)增殖能力也顯著下降。AA 為細(xì)胞功能提供活性代謝物，但也可以通過(guò)氧自由基的過(guò)氧化作用損害細(xì)胞。對(duì)脂質(zhì)過(guò)氧化傳感器 BODIPY-11C 的流式細(xì)胞術(shù)評(píng)估表明，與對(duì)照相比，AA 50 µM 增加了 MM 細(xì)胞中的脂質(zhì)過(guò)氧化。

基于體外研究，實(shí)驗(yàn)假設(shè) AA 的瘤周遞送可能會(huì)減少 MM 腫瘤負(fù)擔(dān)。為了驗(yàn)證這一理論，使用 MM.1S 細(xì)胞在 SCID 小鼠中生成了漿細(xì)胞瘤模型。小鼠接受了 AA 的瘤周遞送治療。AA處理顯著減小了腫瘤體積。安樂(lè)死時(shí)腫瘤的免疫組織化學(xué)染色顯示 Ki67 增殖標(biāo)志物減少。

為了確定凋亡誘導(dǎo) AA 信號(hào)通路的潛在機(jī)制，使用每個(gè)信號(hào)通路中的特異性抑制劑，包括布洛芬（環(huán)氧合酶抑制劑）、黃芩素（12-LOX 抑制劑）、BW B70C（5,15-LOX 抑制劑）、1-氨基苯并三唑（細(xì)胞色素 P450 抑制劑）和 Ferrostatin（鐵死亡/脂質(zhì)過(guò)氧化抑制劑）。ferrostatin 處理完全挽救了 AA 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡并抑制 MM.1S 和 H929 細(xì)胞的增殖。鐵死亡細(xì)胞壞死是脂質(zhì)過(guò)氧化物積累的結(jié)果，通�？梢酝ㄟ^(guò)谷胱甘肽過(guò)氧化物酶4（GPX4）來(lái)預(yù)防。因此，研究了 AA 對(duì) GPX4 的作用，發(fā)現(xiàn)所有 MM 細(xì)胞系在暴露于 AA 時(shí)都部分或完全喪失了 GPX4 的表達(dá)，而當(dāng)與 ferrostatin 共同處理時(shí)，這種作用完全被消除。
 

圖1 圖形概要

總之，該研究表明，MM 細(xì)胞首先通過(guò)誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞中的脂肪分解然后通過(guò) FATPs 攝取 FFA 來(lái)確保 FFA 能量供應(yīng)。靶向 BMAds 以減少脂肪生成和脂肪分解并靶向 MM 細(xì)胞以抑制 FATP 介導(dǎo)的 FFA 攝取或調(diào)節(jié) AA 啟動(dòng)的信號(hào)傳導(dǎo)可能幫助 MM 患者的腫瘤負(fù)荷減輕和治療進(jìn)展。

參考文獻(xiàn)：Panaroni C, Fulzele K, Mori T, Siu KT, Onyewadume C, Maebius A, Raje N. Multiple myeloma cells induce lipolysis in adipocytes and uptake fatty acids through fatty acid transporter proteins. Blood. 2022 Feb 10;139(6):876-888. doi: 10.1182/blood.2021013832. PMID: 34662370; PMCID: PMC8832479.
原文鏈接：https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.proxy.library.carleton.ca/34662370/
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