Immunity | 南京大学魏继武团队 脂质驱动肺转移:棕榈酸“策反”中性粒细胞破坏血管屏障

三阴性乳腺癌（TNBC）是一种侵袭性强、预后差的亚型，其特别容易发生远处器官转移，尤其是肺部转移，这显著恶化了患者的结局。 研究表明，原发性肿瘤会通过建立“前转移微环境”来预适应远处器官，这个微环境通过代谢重编程、免疫抑制和血管重塑，为循环肿瘤细胞的定植创造了有利条件。然而，尽管脂质代谢失调和中性粒细胞驱动的慢性炎症被认为是肺转移微环境的关键组成部分，但脂质如何具体调节中性粒细胞与血管内皮的相互作用，从而破坏血管屏障、促进肿瘤细胞外渗的机制，此前仍不明确。

现有证据表明，肺间质液中葡萄糖较少，迫使转移的癌细胞转向利用脂肪酸供能，而肥胖和饮食脂肪酸摄入也与肿瘤发生和转移相关。 同时，中性粒细胞可通过产生中性粒细胞胞外陷阱（NETs）和活性氧（ROS）等方式导致血管不稳定，促进乳腺癌细胞向肺实质外渗。尽管这些发现凸显了中性粒细胞-内皮相互作用在早期转移中的关键作用，但导致内皮损伤的具体因素以及肺血管内皮细胞的代谢重编程如何影响这一过程，仍有待阐明。 本研究正是旨在揭示这一脂质驱动的机制，以解释乳腺癌肺转移的器官倾向性。

该研究发现，三阴性乳腺癌诱导的棕榈酸在肺前转移微环境中积累，通过TLR4-NF-κB通路激活中性粒细胞分泌脂质运载蛋白-2（LCN2），从而破坏肺血管内皮紧密连接、增加血管通透性，最终促进乳腺癌细胞肺转移；靶向内皮脂肪酸合成（如使用GLP-1受体激动剂）可保护血管完整性并抑制转移。

1. 研究发现三阴性乳腺癌（TNBC）在肺转移前，会诱导肺部形成富含棕榈酸（PA）的前转移微环境（PMN），从而促进转移。

研究者首先建立了自发性肺转移小鼠模型，并通过转录组测序（RNA-seq）和基因集富集分析（GSEA）发现，在肿瘤细胞到达肺部之前（前转移期），肺组织就已经出现了脂质代谢通路的显著富集。通过质谱分析等技术，他们特异性鉴定出棕榈酸（一种饱和长链脂肪酸） 在肺部显著积累，且其水平与肿瘤的转移潜力正相关。体内实验进一步证实，外源性补充棕榈酸或高棕榈酸饮食，能够显著增加乳腺癌的肺转移负荷，而此过程不依赖于对原发性肿瘤生长的直接影响。

2. 研究阐明棕榈酸并非直接损伤内皮，而是通过“重编程”中性粒细胞，使其分泌脂质运载蛋白-2（LCN2）来破坏肺血管屏障。

虽然观察到前转移期肺血管通透性（通过FITC-葡聚糖渗漏实验评估）增加，但体外实验表明棕榈酸并不能直接破坏内皮细胞单层屏障。通过流式细胞术分析，研究者发现前转移肺中有大量中性粒细胞浸润。体内中性粒细胞清除实验（使用抗Ly6G抗体）可逆转棕榈酸或高脂饮食诱导的血管渗漏，并抑制转移，这证明了中性粒细胞的核心作用。随后，通过酶联免疫吸附测定（ELISA） 和内皮电阻（TEER）检测等技术，他们从多种候选因子中筛选出由中性粒细胞分泌的LCN2是破坏内皮屏障、促进肿瘤细胞跨内皮迁移（TEM） 的关键介质。

3. 研究揭示了棕榈酸激活中性粒细胞的具体分子机制：通过TLR4-NF-κB信号通路上调LCN2表达，并促进中性粒细胞胞外陷阱（NETs）形成。

机制探究表明，棕榈酸处理能直接诱导中性粒细胞高表达LCN2。蛋白质印迹法（Western Blot） 显示，棕榈酸激活了中性粒细胞内的Toll样受体4（TLR4）-髓样分化因子88（MyD88）-核因子κB（NF-κB）p65磷酸化信号轴。使用TLR4抑制剂（TAK-242） 或NF-κB抑制剂（BAY 11-7082） 可阻断棕榈酸的这一效应。此外，RNA-seq和体外NETs形成实验（通过Sytox Green染色和瓜氨酸化组蛋白H3检测）发现，棕榈酸还能通过LCN2依赖的方式诱导线粒体功能紊乱和NETs的形成，而用肽基精氨酸脱亚胺酶4（PAD4）抑制剂阻断NETs形成，也能抑制棕榈酸的促转移作用。

4. 研究确定了肺血管内皮细胞是前转移肺中棕榈酸的主要细胞来源，其脂质合成受肿瘤信号调控。

单细胞RNA-seq数据分析结合流式细胞术显示，前转移肺中内皮细胞（CD31+） 的脂质积累最为显著。体外实验证实，用肿瘤条件培养基处理肺微血管内皮细胞，可上调脂肪酸合酶（FASN） 等脂质合成基因的表达，并增加细胞内棕榈酸水平。体内靶向干预内皮脂质合成（如使用FASN抑制剂奥利司他，或通过腺相关病毒（AAV） 递送短发夹RNA（shRNA） 敲低肺内皮FASN），能够有效减少肺转移，证明了内皮源性棕榈酸在驱动转移前微环境中的必要性。

5. 研究提出了靶向该通路的治疗策略，证实胰高血糖素样肽-1受体激动剂（GLP-1RAs）可通过抑制内皮脂质合成来抑制转移。

基于上述机制，研究者探索了代谢干预策略。单细胞RNA-seq数据分析发现肺内皮细胞高表达GLP-1受体（GLP-1R）。使用临床药物GLP-1RAs（如利拉鲁肽和度拉糖肽）治疗荷瘤小鼠，可抑制内皮细胞FASN表达和脂质生成，降低肺中性粒细胞LCN2水平，重塑肺部免疫微环境（增加CD8+ T细胞，减少中性粒细胞），并显著抑制肺转移、延长生存期。此外，GLP-1RAs与抗PD-1免疫检查点抑制剂或化疗药物联用展现了协同治疗效果。

https://doi.org/10.1016/j.immuni.2026.03.026