背景：
肥胖是包括从非酒精性脂肪肝(NAFLD)发展而来的肝细胞癌(HCC)在内的癌症的一个主要危险因素。高胆固醇血症是肥胖的常见合并病。虽然胆固醇的生物合成主要发生在肝脏，但其在肥胖人群HCC发展中的作用仍不清楚。通过高脂肪高碳水化合物饮食相关的原位和自发NAFLD-HCC小鼠模型，作者发现肥胖时肝脏胆固醇积累选择性地抑制了自然杀伤T (NKT)细胞介导的抗肿瘤免疫监视。人肝脏转录组分析显示NAFLD患者存在异常的胆固醇代谢和NKT细胞功能障碍。值得注意的是，降低胆固醇的瑞舒伐他汀恢复了NKT的扩张和细胞毒性，以防止肥胖饮食促进的HCC发展。此外，哺乳动物靶点雷帕霉素(mTOR)抑制剂vistusertib抑制肝胆固醇生物合成先于肿瘤消退，这种抑制被NKT失活而不是CD8+ T细胞耗竭所消除。在机制上，固醇调节元件结合蛋白2 (SREBP2)驱动肝细胞产生过量胆固醇，导致NKT细胞中脂质过氧化物积累和细胞毒性不足，这在肥胖、NAFLD和NAFLD-HCC人群中得到了支持。
简介：
2022年5月20日，来自中国香港中文大学生物医学学院的Alfred S. L. Cheng教授课题组在Cell Mol Immunol（一区）杂志上发表题为“Aberrant cholesterol metabolic signaling impairs antitumor immunosurveillance through natural killer T cell dysfunction in obese liver”的文章 [1]。这项研究强调了mTORC1/SREBP2/胆固醇介导的NKT功能障碍在促进肿瘤的NAFLD肝脏微环境中，为在肥胖流行中激活NKT细胞以控制HCC提供了干预策略。
主要结果：
肥胖促进的NAFLD伴随着NKT细胞的选择性减少。
为了研究高胆固醇血症(肥胖的主要共病)在调节肝脏免疫反应和HCC发展中的作用，作者选择了一种高脂肪高碳水化合物(HFHC)饮食诱导的肥胖小鼠模型，该模型模拟了人类肥胖的NAFLD发病机制。与对照组(CD)相比，喂食HFHC的C57BL/6小鼠的循环和肝脏胆固醇水平都有所提高。作者发现在NAFLD发展过程中，肥胖小鼠肝脏中NK1.1+TCRβ+NKT细胞有选择性地持续减少，而其他免疫监视细胞，包括CD3+CD4+T细胞、CD3+CD8+ T细胞和TCR-NK1.1+NK细胞没有减少。并观察到，两种小鼠肝脏和血液中胆固醇水平升高和NKT比例降低之间存在显著的负相关。
为了验证在人类的研究结果，作者使用了已发表的组织学正常(n=10)和NAFLD (n=51)肝脏样本的RNA测序数据集，通过主成分分析，这些肝脏样本显示了不同的转录组谱。与我们在小鼠模型中的研究结果一致，人类NAFLD肝脏也表现出异常的胆固醇代谢，这表明胆固醇稳态和mTORC1信号通路(负责胆固醇合成的主要代谢通路)中的上调基因显著富集。
图1：肥胖促进的NAFLD伴随着NKT细胞的选择性减少
mTOR药理性抑制肥胖可通过NKT而非CD8+ T细胞促进HCC的发展。
作者首先从12-15周开始给HFHC喂养的小鼠服用AZD2014 (vistusertib)，这是一种有效的mTOR激酶抑制剂，目前正在进行I/II期临床试验，用于实体癌症治疗。与对照相比，AZD2014治疗不仅抑制了肝脏mTORC1/SREBP2的激活和胆固醇水平，而且恢复了HFHC喂养小鼠的NKT细胞比例。AZD2014治疗的小鼠肝脏中SREBP2的抑制与肝脏胆固醇水平的降低呈正相关。在肝脏和血液中，胆固醇和NKT细胞之间的显著负相关强调了AZD2014的免疫代谢改变，进一步缓解了肝脏脂肪变性，而没有证据表明HFHC喂养的小鼠的肾脏和肠道毒性。接下来，作者确定mTOR抑制是否以及如何能够恢复HFHC喂养小鼠的抗肿瘤免疫监测。为此，AZD2014处理的小鼠在原位肿瘤接种前注射同型对照、抗CD1d或抗CD8 α抗体。作者发现，预处理mTOR抑制剂的HFHC喂养小鼠在抑制HCC致瘤性方面比对照小鼠具有更强的弹性，这伴随着NKT而非CD8+ T细胞的瘤内浸润增加。值得注意的是，NKT的失活而CD8+ T细胞的缺失消除了AZD2014介导的肿瘤消退。
图2：mTOR抑制剂AZD2014通过NKT而非CD8+ T细胞抑制肥胖促进的HCC发展
胆固醇通过脂质过氧化积累直接损害NKT的扩增和细胞毒性。
接下来，作者确定了过量的胆固醇是否会直接损害人体NKT细胞的扩增和细胞溶解活性。由于胆固醇与其他不饱和脂类一样，易发生过氧化降解，并可介导脂质过氧化，损害CD8+ T细胞功能，作者推测过量摄取胆固醇可能导致脂质过氧化，并诱导NKT细胞功能障碍。首先，作者发现含胆固醇的健康供体PBMCs显著降低了α-GalCer对CD3+CD56+TCRα+NKT细胞比例的诱导。其次，作者应用了比例荧光法，通过过氧化物敏感荧光探针测量脂质过氧化。值得注意的是，NKT细胞摄取过量胆固醇早在接触胆固醇4小时时就引起了脂质过氧化的显著增加，24小时后仍持续这种情况。接触胆固醇的NKT细胞还显示出两种主要细胞毒性细胞因子，颗粒酶B和干扰素γ(IFN-γ)的产生减少，导致对CD1d+Huh7人HCC细胞的杀伤活性显著丧失。这些发现提供了胆固醇导致NKT细胞减少和功能障碍的直接证据。
图3：胆固醇通过脂质过氧化积累直接损害NKT细胞的扩增和细胞毒性
在NAFLD和NAFLD-HCC患者中，高胆固醇血症与NKT细胞减少和功能障碍相关。
为了进一步评估肝脏NKT细胞在NAFLD和NAFLD-HCC中的意义，作者下一步通过来自4个健康肝脏和6个NAFLD/NASH肝组织的CD3+细胞单细胞rna测序(scRNAseq)数据集评估了NKT细胞的功能状态。检测到CD3E、CD7、IL2RB、KLRB1、KLRC1、KLRD1、NCAM1、NKG7、TIGIT、XCL1等特征基因高表达的NKT细胞亚群。与来自健康肝脏的差异表达基因相比，NAFLD/NASH肝脏中有455个差异表达基因显著下调。有趣的是，KEGG对这些基因的富集分析显示，NK细胞介导的细胞毒性是最富集的途径，这表明NAFLD/NASH肝脏的NKT细胞处于功能失调状态。此外，我们通过NKT细胞表面标记物CD3和CD56共同免疫荧光，评估了来自接受肝移植的健康供者和NAFLD (n = 26)或NAFLD相关HCC (n = 30)患者的内部组织队列中肝脏NKT细胞的比例。结果显示，与正常肝脏相比，NAFLD肝脏中CD3/CD56双阳性NKT细胞的数量均匀减少，而CD8+ T细胞和CD57+NK细胞的比例与正常肝脏相当。
图4：在NAFLD和NAFLD-HCC患者中，高胆固醇血症与NKT细胞减少和功能障碍相关
结论和展望：
HCC的主要危险因素正在全球范围内发生转变，乙肝和丙肝病毒流行率下降，而肥胖和糖尿病在许多地区增加。此外，非病毒性HCC患者，特别是NAFLD相关的HCC患者，对靶向PD-1或其配体PD-L1的T细胞免疫治疗反应较低，这可能是由于脂肪酸诱导的异常T细胞激活导致组织损伤，从而损害免疫监视。作者在肥胖小鼠和人身上的研究结果提供了mTORC1/SREBP2激活、肝脏胆固醇积累和NAFLD抗肿瘤免疫监测受损之间的机制联系。作者的研究还强调了在肥胖流行的时代，调控 mTORC1/SREBP2/胆固醇信号级联作为预防和治疗HCC的替代策略的重要性。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41423-022-00872-3
参考文献：
[1] Tang W, Zhou J, Yang W, Feng Y, Wu H, Mok MTS, Zhang L, Liang Z, Liu X, Xiong Z, Zeng X, Wang J, Lu J, Li J, Sun H, Tian X, Yeung PC, Hou Y, Lee HM, Lam CCH, Leung HHW, Chan AWH, To KF, Wong J, Lai PBS, Ng KKC, Wong SKH, Wong VWS, Kong APS, Sung JJY, Cheng ASL. Aberrant cholesterol metabolic signaling impairs antitumor immunosurveillance through natural killer T cell dysfunction in obese liver. Cell Mol Immunol. 2022 May 20. doi: 10.1038/s41423-022-00872-3. Epub ahead of print. PMID: 35595819.
转自：医学科研小坑
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