脂肪細(xì)胞導(dǎo)向的外泌體的肝-乳腺通訊驅(qū)動(dòng)原發(fā)性乳腺癌研究進(jìn)展

2025年9月24日，中山大學(xué)蘇士成團(tuán)隊(duì)在Cell Metabolism（IF=30.9）在線發(fā)表題為“Liver-breast communication of adipocyte-oriented exosomes drives primary mammary cancer progression”的研究論文，該研究表明脂肪細(xì)胞導(dǎo)向的外泌體的肝-乳腺通訊驅(qū)動(dòng)原發(fā)性乳腺癌進(jìn)展。

南模生物為該研究提供了定制Nrg4-Flox和Apc-L850X（目錄號(hào)：NM-KI-200001）小鼠。​

Fig1. NAFLD 增加人類和小鼠患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)

隨后，研究團(tuán)隊(duì)探究在動(dòng)物模型體內(nèi)是否可重現(xiàn)這一結(jié)果，即：NAFLD影響乳腺癌。為排除肥胖這一干擾因素，研究團(tuán)隊(duì)使用高果糖飲食（HFrD）喂養(yǎng)MMTV-PyMT小鼠（該小鼠自發(fā)乳腺癌），成功誘導(dǎo)了非肥胖性NAFLD模型（HFrD飲食可誘導(dǎo)非酒精性脂肪肝，但體重不會(huì)明顯增加）。結(jié)果表明，HFrD喂養(yǎng)的小鼠其乳腺增生性病變面積更大（圖1D），腫瘤發(fā)生更早（圖1E），且肺轉(zhuǎn)移顯著增加（圖1F）。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)在EO771同系移植瘤模型中也觀察到一致的腫瘤生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移加劇現(xiàn)象（圖1H）。

NAFLD可引起全身性疾病。為探究單獨(dú)的脂肪肝是否能促進(jìn)乳腺癌進(jìn)展，研究團(tuán)隊(duì)將HFrD喂養(yǎng)小鼠或CD喂養(yǎng)小鼠的肝臟移植到接種了EO771細(xì)胞（乳腺癌細(xì)胞系）的CD喂養(yǎng)受體小鼠中（圖1I）。結(jié)果表明，與接受正常肝臟移植和無(wú)移植的小鼠相比，接受移植脂肪肝的小鼠腫瘤更大（圖1J），但肺轉(zhuǎn)移并沒有明顯增加。

HFrD喂養(yǎng)小鼠的肝臟脂肪變性在移植到CD喂養(yǎng)受體后逐漸消退，這一現(xiàn)象可能導(dǎo)致肺轉(zhuǎn)移無(wú)法觀察到。為規(guī)避這一缺點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)將肝臟切片在培養(yǎng)基中培養(yǎng)16h，從而獲得條件培養(yǎng)基（CM）。與HFrD喂養(yǎng)小鼠一致，用脂肪肝CM處理的EO771荷瘤小鼠原位腫瘤更大且肺轉(zhuǎn)移更多（圖1K）。以上結(jié)果均表明脂肪肝促進(jìn)乳腺癌進(jìn)展。

2 脂肪肝通過(guò)乳腺脂肪細(xì)胞趨向性外泌體促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生
為探究脂肪肝中驅(qū)動(dòng)腫瘤進(jìn)展的具體因子，研究團(tuán)隊(duì)將脂肪肝條件培養(yǎng)基（CM）分離成上清和沉淀組分，并分別注射至EO771荷瘤小鼠體內(nèi)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)僅沉淀組分能促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)（圖2A）。作者進(jìn)一步分離了外泌體和微囊泡，證明是外泌體而非微囊泡發(fā)揮了關(guān)鍵的促瘤作用。此外，研究團(tuán)隊(duì)分別用GW4869和DMA（兩種外泌體釋放抑制劑）處理HFrD喂養(yǎng)的MMTV-PyMT小鼠和HFrD喂養(yǎng)的EO771荷瘤小鼠。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在這兩種模型中，原發(fā)性腫瘤進(jìn)展（圖2C）和肺轉(zhuǎn)移（圖2D）均顯著減少。以上結(jié)果表明脂肪肝通過(guò)外泌體驅(qū)動(dòng)乳腺癌的發(fā)展。

為觀察脂肪肝外泌體的分布，研究團(tuán)隊(duì)利用DiI熒光染料標(biāo)記脂肪肝來(lái)源的外泌體，并將其注射到C57BL/6小鼠體內(nèi)，隨后通過(guò)體內(nèi)成像系統(tǒng)（IVIS）定量不同器官中的外泌體生物分布，結(jié)果表明，HFrD來(lái)源的肝臟外泌體主要富集在乳腺脂肪墊中（圖2E-2H）。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)分析了脂肪肝外泌體在乳腺脂肪墊中的細(xì)胞分布，結(jié)果表明，DiI信號(hào)主要被perilipin 1⁺或ASC-1⁺脂肪細(xì)胞攝取，而非Ep-CAM+或cytokeratin⁺上皮細(xì)胞、CD31⁺血管內(nèi)皮細(xì)胞、CD45⁺免疫細(xì)胞或vimentin+成纖維細(xì)胞（圖2I，J）。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)將FM1-43FX染料標(biāo)記的脂肪肝外泌體注射到C57BL/6小鼠體內(nèi)，電子顯微鏡觀察也顯示這些外泌體主要存在于脂肪細(xì)胞中（圖2K）。以上數(shù)據(jù)表明，脂肪肝分泌的外泌體優(yōu)先遷移至乳腺脂肪細(xì)胞，進(jìn)而推動(dòng)乳腺癌的進(jìn)展。
 

Fig2. 脂肪肝通過(guò)乳腺脂肪細(xì)胞趨向性外泌體促進(jìn)乳腺癌

Fig3. ErbB4-Nrg4軸決定了脂肪肝外泌體在乳腺脂肪細(xì)胞中的富集

4 脂肪肝外泌體通過(guò)誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞釋放游離脂肪酸促進(jìn)乳腺癌的進(jìn)展
脂肪細(xì)胞可通過(guò)提供能量密集的脂質(zhì)（如FFAs）加速癌癥進(jìn)展。因此，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)Bodipy熒光染色實(shí)驗(yàn)觀察到注射脂肪肝外泌體后，MMTV-PyMT小鼠乳腺脂肪墊中異常導(dǎo)管和腫瘤細(xì)胞的脂質(zhì)積累顯著增加（圖4A）。同時(shí)在注射脂肪肝外泌體的EO771荷瘤小鼠（圖4B）中也觀察到類似結(jié)果。

脂肪分解過(guò)程中釋放的FFAs是脂肪組織向腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移脂質(zhì)的主要形式。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)脂肪肝外泌體處理誘導(dǎo)了來(lái)自WAT的脂肪細(xì)胞分泌FFAs，其中乳腺脂肪細(xì)胞釋放的FFA水平最高（圖4C）。且脂肪肝外泌體注射顯著增加了從MMTV-PyMT小鼠分離的乳腺脂肪細(xì)胞中FFA的釋放（圖4D）。

為驗(yàn)證脂肪肝外泌體在介導(dǎo)脂質(zhì)從脂肪細(xì)胞向乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)中的作用，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)脂肪肝外泌體預(yù)處理的脂肪細(xì)胞，能將其熒光標(biāo)記的脂質(zhì)更多地傳遞至EO771細(xì)胞。機(jī)制上，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞主要通過(guò)脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白FATP1和FATP4來(lái)攝取這些FFA（圖4E，F(xiàn)）。功能實(shí)驗(yàn)表明，同時(shí)敲除FATP1和FATP4，可顯著降低脂肪肝外泌體或HFrD飲食EO771荷瘤小鼠的腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移（圖4G-J）。

FFA可通過(guò)上調(diào)腫瘤細(xì)胞的脂質(zhì)代謝支持腫瘤進(jìn)展，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)脂肪肝外泌體處理小鼠的腫瘤細(xì)胞，其FFA代謝相關(guān)基因（CPT1A、PPARα和PPARγ）表達(dá)顯著上調(diào)（圖4K）。同時(shí)，在EO771細(xì)胞中敲除FATP1和FATP4可消除這一效應(yīng)（圖4K）。此外，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)注射脂肪肝外泌體的小鼠腫瘤中，總CD4⁺T細(xì)胞中Treg細(xì)胞的頻率和Treg細(xì)胞與CD8⁺T細(xì)胞的比率顯著增加（圖4L、4M）。接受脂肪肝外泌體的小鼠Treg細(xì)胞的脂質(zhì)含量（圖4N）、FFA代謝相關(guān)基因表達(dá)（圖4O）和IL-10表達(dá)（圖4P）顯著升高。以上數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表明，脂肪肝外泌體通過(guò)觸發(fā)乳腺脂肪細(xì)胞釋放FFA促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，F(xiàn)FA隨后被腫瘤細(xì)胞和Treg細(xì)胞攝取。
 

Fig4. 脂肪肝外泌體通過(guò)誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞釋放游離脂肪酸來(lái)促進(jìn)乳腺癌的進(jìn)展

5 脂肪肝外泌體通過(guò)TRMT10C增加乳腺脂肪細(xì)胞脂解
鑒于脂肪肝外泌體增強(qiáng)FFAs釋放的能力，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了全面的脂質(zhì)組學(xué)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，正常肝臟和脂肪肝外泌體之間總脂質(zhì)豐度和分布并無(wú)顯著差異（圖5A和5B）。為研究哪種外泌體成分可增強(qiáng)脂肪細(xì)胞中的脂解，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，最終篩選出在脂肪肝外泌體中上調(diào)最顯著的五個(gè)蛋白（圖5C），并通過(guò)在AML12細(xì)胞中逐一敲低進(jìn)行功能篩選，發(fā)現(xiàn)唯有敲低TRMT10C（線粒體tRNA甲基轉(zhuǎn)移酶）可逆轉(zhuǎn)外泌體誘導(dǎo)的脂肪細(xì)胞FFAs釋放。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)確認(rèn)TRMT10C在脂肪肝外泌體中高度富集，并且在進(jìn)入脂肪細(xì)胞后與線粒體標(biāo)記物Tom20共定位（圖5D，E）。在功能上，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)TRMT10C敲低的AML12細(xì)胞或脂肪肝分離的原代肝細(xì)胞中提取的外泌體，其誘導(dǎo)FFA釋放和促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的能力均被顯著削弱（圖5L-R）。此外，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)乳腺癌的存在會(huì)反作用于肝臟，導(dǎo)致荷瘤小鼠的肝臟分泌更多外泌體，且這些外泌體的促瘤能力更強(qiáng)，揭示了脂肪肝與乳腺癌之間通過(guò)外泌體形成的惡性循環(huán)（圖5I-K）。以上數(shù)據(jù)表明，脂肪肝外泌體通過(guò)TRMT10C增強(qiáng)脂肪細(xì)胞脂解來(lái)促進(jìn)乳腺癌進(jìn)展。
 

Fig5. 脂肪肝外泌體通過(guò)TRMT10C增加乳腺脂肪細(xì)胞脂解

6 外泌體TRMT10C通過(guò)線粒體mRNA的m1A修飾介導(dǎo)脂肪細(xì)胞釋放FFA
鑒于TRMT10C介導(dǎo)線粒體mRNA和tRNA中鳥嘌呤（m1G）和腺嘌呤（m1A）的N1-甲基化，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)此做了進(jìn)一步探究。UPLC-MS/MS顯示，注射了經(jīng)PA處理的AML12細(xì)胞來(lái)源外泌體的小鼠分離出的脂肪細(xì)胞線粒體mRNA中，m1A水平顯著上調(diào)，而TRMT10敲除的AML12細(xì)胞可緩解此情況（圖6A），而線粒體tRNA中m1A或m1G水平無(wú)變化（圖6B）。m1A-RIP-qPCR進(jìn)一步證實(shí)，脂肪肝外泌體特異性增加了線粒體Nd5和Nd6mRNA上的m1A富集（圖6C）。

研究團(tuán)隊(duì)還觀察到注射PA處理的 AML12細(xì)胞來(lái)源外泌體的小鼠乳腺脂肪細(xì)胞中的ROS水平升高，而AML12細(xì)胞中的 Trmt10c基因敲除可抑制ROS水平的升高（圖6D）。同樣，用PA處理過(guò)的AML12細(xì)胞的外泌體處理3T3-L1脂肪細(xì)胞后，耗氧率明顯降低，而AML12細(xì)胞中Trmt10c基因敲除后，耗氧率得以恢復(fù)（圖6E）。以上數(shù)據(jù)表明，外泌體TRMT10C 通過(guò)催化脂肪細(xì)胞中Nd5和Nd6 mRNA的m1A修飾來(lái)增加線粒體ROS。

mRNA編碼序列區(qū)內(nèi)的m1A修飾會(huì)影響mRNA的穩(wěn)定性并抑制其翻譯。因此，研究團(tuán)隊(duì)評(píng)估了外泌體TRMT10C是否調(diào)節(jié)Nd5和Nd6的mRNA水平。3T3-L1脂肪細(xì)胞中的多聚體分析表明，PA處理的AML12細(xì)胞來(lái)源的外泌體導(dǎo)致翻譯活躍多聚體部分的Nd5和Nd6 mRNA豐度降低，而翻譯活躍多聚體部分通常具有較高的翻譯效率（圖6F），這一現(xiàn)象被AML12細(xì)胞中Trmt10c敲除所消除（圖6F），這表明外泌體TRMT10C抑制Nd5和Nd6 mRNA的翻譯。一致地，注射PA處理過(guò)的AML12外泌體的小鼠乳腺脂肪細(xì)胞也表現(xiàn)出ND5和ND6蛋白水平的降低，而AML12細(xì)胞中的Trmt10c基因敲除可逆轉(zhuǎn)這一效應(yīng)（圖6G）。以上數(shù)據(jù)表明，外泌體TRMT10C通過(guò)誘導(dǎo)m1A修飾抑制ND5和ND6翻譯，從而增加線粒體ROS。

線粒體ROS可增加IL-6的產(chǎn)生，而IL-6促進(jìn)脂肪細(xì)胞脂解。由于脂肪細(xì)胞中FFA釋放升高可由外泌體TRMT10C觸發(fā)，而TRMT10C促進(jìn)ROS產(chǎn)生，研究人員探究了TRMT10C是否增加IL-6產(chǎn)生。結(jié)果發(fā)現(xiàn)注射PA處理AML12細(xì)胞來(lái)源外泌體的小鼠脂肪細(xì)胞中IL-6 mRNA表達(dá)顯著上調(diào)，Trmt10c敲除消除了這一效應(yīng)（圖6H）。

接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)研究了外泌體TRMT10C是否通過(guò)增加線粒體ROS促進(jìn)IL-6產(chǎn)生。注射了PA處理的AML12細(xì)胞外泌體的小鼠脂肪細(xì)胞表現(xiàn)出IL-6 mRNA表達(dá)的顯著上調(diào)，抗氧化劑N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）處理減弱了這一效應(yīng)，而AML12細(xì)胞中的Trmt10c基因敲除可抑制這種上調(diào)（圖6I），并在3T3-L1脂肪細(xì)胞中得到了同樣的結(jié)果（圖6J）。

IL-6通過(guò)增加CGI-58激活A(yù)TGL，促進(jìn)脂肪細(xì)胞脂肪分解。研究團(tuán)隊(duì)觀察到，注射PA處理的AML12外泌體的小鼠乳腺脂肪細(xì)胞中CGI-58的水平顯著升高（圖6K），ATGL活性增強(qiáng)（圖6L）。并在3T3-L1脂肪細(xì)胞中得到了同樣的結(jié)果（圖6M和6N）。AML12細(xì)胞中的Trmt10c基因敲除可抑制PA處理的AML12外泌體介導(dǎo)的3T3-L1脂肪細(xì)胞中CGI-58表達(dá)、ATGL活性和FFA生成的升高，而脂肪細(xì)胞中IL-6的過(guò)表達(dá)可挽救這種升高（圖6M-6O和S7L），用atglistatin（ATGL抑制劑）可完全消除IL-6介導(dǎo)的對(duì)FFA釋放的挽救作用（圖6O）。以上數(shù)據(jù)表明，外泌體TRMT10C通過(guò) m1A修飾Nd5和Nd6 mRNA，增加線粒體ROS，從而促進(jìn)IL-6的產(chǎn)生。隨后，外泌體 TRMT10C誘導(dǎo)的脂肪細(xì)胞IL-6與腫瘤來(lái)源的IL-6一起，通過(guò)刺激CGI-58-ATGL介導(dǎo)的脂肪分解，增強(qiáng)了FFAs的釋放。
 

Fig6. 外泌體TRMT10C通過(guò)線粒體mRNA中的m1A介導(dǎo)脂肪細(xì)胞中游離脂肪酸的釋放

Fig7. ErbB4⁺ 外泌體可預(yù)測(cè)乳腺癌合并 NAFLD 患者的預(yù)后

本研究證明非酒精性脂肪肝與非典型增生的個(gè)體罹患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)較高以及乳腺癌患者的預(yù)后較差有關(guān)。在小鼠體內(nèi)，脂肪肝外泌體優(yōu)先積聚在脂肪細(xì)胞中，它們?cè)谌橄僦�肪�?xì)胞中的富集促進(jìn)了有利于腫瘤的乳腺微環(huán)境。外泌體ErbB4與神經(jīng)膠質(zhì)蛋白4（Nrg4）的結(jié)合決定了脂肪細(xì)胞的趨向性。脂肪肝外泌體中的tRNA甲基轉(zhuǎn)移酶10同源物C（TRMT10C）會(huì)轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體，并通過(guò)誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞中的N1甲基腺苷修飾抑制Nd5和Nd6 mRNA的翻譯。ND5和ND6的減少會(huì)增加活性氧，從而促進(jìn)游離脂肪酸的釋放，助長(zhǎng)腫瘤的發(fā)展。血漿中的ErbB4+外泌體是乳腺癌和合并非酒精性脂肪肝患者的一個(gè)獨(dú)立預(yù)后因素�？傊�，該研究揭示了一種驅(qū)動(dòng)癌癥發(fā)展的肝-乳代謝遠(yuǎn)程相互作用。
 

Fig9. 研究模式圖

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