脂肪酸通过调控PPARα/δ与P53互作及转录活性调节结直肠癌免疫微环境的机制研究

《Cell Reports》：Fatty acids modulate the colorectal cancer immune microenvironment via regulating the interaction and transactivation of PPARα/δ and P53

本刊推荐：为解决高脂饮食（HFD）如何通过肿瘤微环境（TME）促进结直肠癌（CRC）进展的机制问题，研究人员开展了关于脂肪酸调控PPARα/δ与P53相互作用及转录活性的主题研究。研究发现，不健康脂肪酸棕榈酸（PA）通过激活PPARδ并抑制P53转录活性，上调CD73、下调TRAIL-R1/R2，诱导免疫抑制；而共轭亚油酸（CLA）通过激活PPARα和P53，产生相反效果，增强抗肿瘤免疫。该研究揭示了脂肪酸成分通过PPAR-P53交叉对话调控肿瘤免疫的直接通用机制，为营养干预和免疫治疗提供了新靶点。

　　

当我们谈论癌症时，肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）是一个无法绕开的关键角色。它就像肿瘤细胞赖以生存的“土壤”，其中的免疫细胞、细胞因子和代谢物质共同决定了肿瘤是猖獗生长还是被有效控制。近年来，高脂饮食（High-Fat Diet, HFD）与结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）发病风险的关联日益明确，但不同类型的脂肪酸如何精确调控肿瘤免疫微环境，其分子机制却一直笼罩在迷雾之中。

传统观点认为，脂肪酸主要通过影响细胞增殖信号通路如EGFR-c-src、GPR40/120等促进肿瘤发展。然而，这些机制未能充分解释脂肪酸对免疫微环境的深刻影响。特别是棕榭酸（Palmitic Acid, PA）作为HFD的主要成分，已被证实可促进肿瘤转移，而共轭亚油酸（Conjugated Linoleic Acid, CLA）等健康脂肪酸则表现出抗肿瘤特性。这种截然相反的生物效应背后，是否存在着统一而直接的分子开关？

南方医科大学的研究团队在《Cell Reports》上发表的这项研究，为我们揭开了这一谜题的关键面纱。研究人员发现，脂肪酸通过调控过氧化物酶体增殖物激活受体（Peroxisome Proliferator-Activated Receptors, PPARs）与明星抑癌基因P53之间的直接相互作用和转录活性，从而重塑结直肠癌免疫微环境，决定肿瘤的命运。

为开展本研究，研究人员综合运用了多种关键技术：两样本孟德尔随机化（Mendelian Randomization, MR）分析肥胖与免疫表型的因果关系；建立高脂饮食、PA和CLA干预的小鼠结直肠癌模型，通过流式细胞术（Flow Cytometry, FCM）和免疫荧光（Immunofluorescence, IF）分析免疫细胞群体；采用双荧光素酶报告基因系统检测PPARα/δ和P53的转录活性；通过免疫共沉淀（Co-immunoprecipitation, CoIP）和分子对接模拟验证蛋白质相互作用；利用蛋白质印迹（Western Blot, WB）和定量PCR（qPCR）分析关键分子表达；并通过Transwell实验评估细胞迁移和侵袭能力。

结果

两样本MR研究表明肥胖影响免疫微环境

通过两样本MR分析，研究人员发现体重指数（Body Mass Index, BMI）与多种免疫细胞特征存在因果关系。BMI与活化B细胞、自然杀伤（Natural Killer, NK）细胞和非经典单核细胞呈负相关，而与未活化B细胞和经典单核细胞呈正相关。这些结果表明肥胖可能通过改变免疫细胞平衡，削弱抗肿瘤免疫应答，为肥胖促进肿瘤发展提供了遗传学证据。

HFD和PA通过塑造免疫抑制微环境促进结直肠肿瘤发生和转移

动物实验显示，与正常饮食相比，HFD和PA喂养的小鼠体重增加，结直肠癌进展加速，肺转移结节增多。

体外实验证实PA促进结直肠癌细胞迁移、侵袭和上皮-间质转化（Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT）。流式细胞术分析发现，HFD和PA增加了脾脏和皮下肿瘤中髓源性抑制细胞（Myeloid-Derived Suppressor Cells, MDSCs），包括多形核MDSCs（PMN-MDSCs）和单核性MDSCs（M-MDSCs），同时降低了CD8⁺ T细胞比例，增加了CD4⁺调节性T细胞（Treg）和M2型巨噬细胞，表明HFD和PA在体内塑造了免疫抑制微环境。

PA通过腺苷信号损害免疫细胞活力和功能促进CRC免疫逃逸

体外实验表明，PA以剂量依赖方式降低Raw264.7巨噬细胞的内吞作用、细胞活力和一氧化氮（Nitric Oxide, NO）分泌能力，同时上调抗炎细胞因子IL-10、IL-6和TNF mRNA表达。对于CTLL-2细胞（永生化CD8⁺ T细胞系），PA降低其细胞活力和肿瘤杀伤功能。机制上，PA上调Raw264.7细胞中腺苷A2a受体（Adenosine A2a Receptor, ADORA2A）mRNA表达，并提高小鼠血清中总腺苷水平。CD73抑制剂AB-680能够逆转PA对CD3⁺ T细胞增殖的抑制作用，表明腺苷信号通路在PA介导的免疫抑制中起关键作用。

PA干预在转录和翻译水平上上调肿瘤细胞中CD73的表达

免疫组化（IHC）和蛋白质印迹结果显示，HFD和PA喂养的小鼠皮下肿瘤中CD73蛋白表达上调。体外实验中，PA处理增加了结直肠癌细胞中CD73的mRNA和蛋白表达水平。荧光素酶报告基因实验表明，PA可增强全长CD73启动子（2.0-NT）的活性，提示PA可能通过转录调控机制诱导CD73表达。

PA是PPAR的天然配体并通过下调P53转录活性促进肿瘤免疫逃逸

PPARs是调控细胞能量代谢的核受体家族，其天然配体包括脂肪酸衍生物。研究发现PA增强PPARδ反应元件（DRE）的荧光素酶活性，而抑制PPARα反应元件（ACO）活性。同时，PA上调PPARδ下游基因（CPT1A、CPT1B、CPT1C、PDK、UCP3）的表达，而PPARδ抑制剂GSK3787抑制CT26细胞的迁移和侵袭。另一方面，PA抑制P53反应元件（PG13）的荧光素酶活性，下调P53下游免疫相关基因TRAIL-R1/R2的转录和蛋白表达。P53激动剂Nutlin-3可逆转PA对TRAIL-R1/R2的下调作用。临床数据分析显示，肥胖结直肠癌患者中CD73表达升高，TRAIL-R1/R2表达降低，验证了研究发现的临床相关性。

PA通过PPARδ和P53相互作用增强CD73转录

分子对接模拟和免疫共沉淀实验证实PPARδ与P53之间存在直接相互作用。结构域映射表明P53的DNA结合域（DNA-Binding Domain, DBD）和C端域（C-Terminal Domain, CTD）参与结合PPARδ。机制上，PPARδ通过促进MDM2介导的泛素-蛋白酶体降解途径降低P53蛋白稳定性。PPARδ激动剂GW0742增加CD73表达和2.0-NT启动子活性，而过表达P53可减弱PPARδ诱导的荧光素酶活性增强。PA促进PPAR与P53的相互作用，表明PPARδ被PA激活后，通过下调P53进而促进CD73转录。

CLA通过激活PPARα和P53转录活性增强抗肿瘤免疫

与PA相反，CLA抑制CT26细胞迁移和侵袭，下调EMT相关蛋白，并在体内抑制肺转移。CLA增加脾淋巴细胞中IFNγ⁺ CD8⁺ T细胞比例，降低PMN/M-MDSCs比例，减少肺转移灶中M2巨噬细胞，增加CD8⁺效应T细胞，表现出免疫增强功能。在分子机制上，c9,t11 CLA下调PPARδ而上调PPARα蛋白表达，t10,c12 CLA则下调两者表达。CLA增加ACO（PPARα响应元件）荧光素酶活性，降低DRE（PPARδ响应元件）活性，表明CLA是PPARα的激动剂，可能抑制PPARδ功能。CLA还抑制2.0-NT启动子活性，降低CD73 mRNA表达，上调P53蛋白水平，并能逆转PPARδ激动剂GW0742对P53的下调作用。过表达PPARα增加PG13（P53响应元件）荧光素酶活性，CLA或氯贝酸（Clofibric Acid）上调TRAIL-R1/R2表达。PPARα可与P53的TAD结构域结合，竞争性抑制MDM2对P53的泛素化降解，从而保护P53。CLA促进PPARα与P53的相互作用。

研究人员还探讨了其他脂肪酸（如胆固醇、亚油酸、油酸和反油酸）对PG13、DRE、ACO荧光素酶活性和CD73蛋白表达的影响，结果与这些脂肪酸的已知特性基本一致，进一步支持了不同脂肪酸通过PPARs-p53轴调控免疫微环境的普遍机制。

结论与讨论

本研究深入揭示了脂肪酸调控结直肠癌免疫微环境的直接、通用机制。不健康脂肪酸如PA通过激活PPARδ、抑制P53转录活性，促进CD73表达、抑制TRAIL-R1/R2，从而塑造免疫抑制微环境，促进肿瘤免疫逃逸。而健康脂肪酸如CLA则通过激活PPARα和P53，产生相反的免疫调节作用，增强抗肿瘤免疫力。尤为重要的是，研究发现PPARα/δ与P53之间存在直接相互作用，PPARδ促进P53的泛素化降解，而PPARα则竞争性结合P53的TAD结构域，保护P53免于降解，这为理解脂肪酸免疫调节作用的差异提供了关键分子基础。

该研究的创新性在于提出了一个统一的机制框架，解释不同脂肪酸如何通过PPAR-P53交叉对话调控肿瘤免疫。这不仅深化了对饮食脂肪与癌症关系的理解，也为结直肠癌的精准营养干预和免疫治疗策略开发提供了新靶点。例如，通过调节膳食脂肪酸组成或开发靶向PPAR-P53互作的小分子药物，可能改善肿瘤免疫微环境，增强现有免疫疗法的疗效。此外，该机制可能具有普遍性，为其他类型癌症的脂肪酸免疫调节研究提供了重要参考。

研究的局限性包括尚未涵盖所有脂肪酸类型、P53保护PPARδ免于降解的假设需实验验证、以及缺乏体内机制水平的深入研究。未来研究可利用更先进的动物模型进一步验证该机制，并探索将其应用于临床转化的可能性。

总之，这项研究强调了维持适当脂肪酸摄入对抗肿瘤免疫的重要性，为基于营养的癌症防治策略提供了坚实的科学依据，有望为结直肠癌患者带来新的治疗希望。