多發(fā)性骨髓瘤細胞在脂肪細胞中誘導脂肪分解并通過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）中漿細胞的克隆擴增受 BM TME 調(diào)控，并影響治療方法的開始、進展、存活。BM 脂肪細胞（BMads）占典型 MM 患者 BM 體積的 70%，盡管是 TME 的重要組成部分，但它們在 MM 發(fā)病機制和進展中的具體作用仍然很大程度上未知。

腫瘤相關(guān)脂肪細胞（CAA）已被證明通過以下方式支持實體瘤進展：1）分泌脂肪因子；2）腫瘤細胞與 CAA 之間的協(xié)同代謝重編程；3）調(diào)節(jié) TME，例如通過程序性細胞死亡配體1（PD-L1）的過表達抑制 T 細胞。高增殖性腫瘤細胞具有增強的代謝需求，觸發(fā)替代代謝途徑，包括糖酵解和脂肪酸（FA）氧化。脂肪細胞主要儲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 FFAs 為惡性細胞提供代謝生態(tài)位。與 CAA 一樣，BMAds 通過分泌脂肪酸伴侶蛋白 FABP4 或通過細胞間通訊蛋白的調(diào)節(jié)，被認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)生骨髓瘤的風險增加有關(guān)。BMAd 和 MM 細胞相互作用所涉及的復雜機制是當前研究的熱點。體外共培養(yǎng)表明，前體脂肪細胞通過激活 Wnt 信號傳導促進 MM 細胞的趨化性，而成熟脂肪細胞通過激活 ERK 信號傳導促進 MM 細胞增殖。體內(nèi)研究表明，MM 細胞通過減少 BMAds 分泌抑制腫瘤的脂聯(lián)素來促進其進展。

美國馬薩諸塞州總醫(yī)院癌癥中心、骨髓移植和細胞治療腫瘤科的一項研究中使用來自患者的細胞以及體外和體內(nèi)模型來證明 MM 細胞在 BMAds 中誘導脂肪分解，然后釋放的 FFAs 通過 FA 轉(zhuǎn)運蛋白（FATPs）被 MM 細胞吸收。抑制 BMAd 脂解或 FFA 轉(zhuǎn)運蛋白進入 MM 細胞可能是預防 MM 進展的潛在新策略。

MM 細胞在脂肪細胞中誘導脂肪分解

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

在脂肪分解過程中，各種脂肪酶將儲存的甘油三酯水解成 FFA 和甘油。因此接下來，通過甘油分泌評估脂肪分解。數(shù)據(jù)證實，有或沒有合成兒茶酚胺異丙腎上腺素的 5TGM1 細胞中甘油分泌可忽略不計，表明甘油三酯儲存不足。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 細胞存在下增加了3倍。在異丙腎上腺素存在下，OP9 脂肪細胞中 5TGM1 誘導的脂解作用進一步增加。OP9 脂肪細胞與其他最常用的人類 MM 細胞系 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細胞在脂肪細胞中誘導脂肪分解。

MM 細胞攝取脂肪細胞分泌的 FFA

鑒于與脂肪細胞相比，MM 細胞的細胞內(nèi)脂質(zhì)儲存可忽略不計，因此假設由于 MM 誘導的脂肪分解，脂肪細胞釋放的 FFAs 被 MM 細胞吸收用于代謝重編程。將小鼠 5TGM1 和人源 OPM2 MM 細胞暴露于熒光標記的 FA。BODIPY FL C₁₂ 和 BODIPY FL C₁₆ 分別是 BODIPY 熒光團標記的 12 碳和 16 碳長鏈脂肪酸。與天然脂質(zhì)一樣，這些化合物通過 FA 轉(zhuǎn)運蛋白穿過細胞膜。BODIPY FL C₁₂ 和 BODIPY FL C₁₆ 都被轉(zhuǎn)運到 OPM2 和 5TGM1 MM 細胞中，表明 FA 轉(zhuǎn)運的細胞機制存在于 MM 細胞中。

為了評估 FA 攝取率，5TGM1 和 OPM2 細胞被血清饑餓，然后與 BODIPY FL C₁₂ 一起孵育。流式細胞儀評估顯示，MM 細胞中 BODIPY FL C₁₂ 信號呈時間依賴性增加。動力學分析顯示，5TGM1、MM.1S、RPMI-8266 和 U266 MM 細胞快速攝取 FA。這種 FA 攝取在 10 分鐘內(nèi)飽和，表明 MM 細胞具有有效的 FA 轉(zhuǎn)運蛋白。

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

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

骨髓瘤細胞通過 FATPs 而不是 CD36 攝取長鏈 FFAs

FFAs 通過 FATP 或 CD36 受體轉(zhuǎn)運到細胞中。人體細胞有 6 種 FATP 異構(gòu)體：FATP1 到 FATP6。對來自 ONCOMINE 數(shù)據(jù)庫的 21 個人 MM 細胞系的聚集基因表達模式進行分析表明，F(xiàn)ATP1 和 FATP4 在人 MM 細胞中穩(wěn)定表達。對 5TGM1、OPM2、H929 和 MM.1S、MM 細胞的實時 PCR 分析表明，F(xiàn)ATP4 在所有細胞系中始終以高水平表達。在來自 MM 患者的樣本中，CD138⁺ MM 細胞和 CD138^- B 細胞均表達高水平的 FATP1 和 FATP4，而在直系胞系 T 細胞中幾乎沒有表達。FATPs 在細胞表面和細胞內(nèi)空間均高水平表達，表明 FATPs 在 MM 細胞的細胞內(nèi)和細胞表面位置之間穿梭以響應細胞外 FFAs。

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

低 FA 攝取促進增殖，而高 FA 攝取導致脂肪毒性，表明雙峰細胞效應

在各種 FAs 中，多不飽和脂肪酸已被證明可以調(diào)節(jié)癌癥風險和進展。具體來說，花生四烯酸（AA，是一種ω-6多不飽和脂肪酸）一旦從磷脂細胞膜中釋放出來，就會通過環(huán)氧合酶、脂氧合酶（LOX）和細胞色素 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 MM 細胞的影響，5TGM1 細胞用增加濃度（0.125-100 µM）的 AA 處理。與對照相比，低劑量的 AA （0.125-2 µM）增加了 MM 細胞的增殖和活力。相比之下，高劑量的 AA （25-100 µM）顯著降低了 MM 細胞的增殖和活力，表明 AA 對 MM 細胞具有雙峰細胞效應。這些作用是 AA 特有的，因為 AA 的前體亞油酸不影響 MM 增殖或活力。與 5TGM1 小鼠細胞類似，人 MM.1S、H929 和 U266 MM 細胞在 AA 濃度較高時增殖能力也顯著下降。AA 為細胞功能提供活性代謝物，但也可以通過氧自由基的過氧化作用損害細胞。對脂質(zhì)過氧化傳感器 BODIPY-11C 的流式細胞術(shù)評估表明，與對照相比，AA 50 µM 增加了 MM 細胞中的脂質(zhì)過氧化。

基于體外研究，實驗假設 AA 的瘤周遞送可能會減少 MM 腫瘤負擔。為了驗證這一理論，使用 MM.1S 細胞在 SCID 小鼠中生成了漿細胞瘤模型。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。安樂死時腫瘤的免疫組織化學染色顯示 Ki67 增殖標志物減少。

為了確定凋亡誘導 AA 信號通路的潛在機制，使用每個信號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（細胞色素 P450 抑制劑）和 Ferrostatin（鐵死亡/脂質(zhì)過氧化抑制劑）。ferrostatin 處理完全挽救了 AA 誘導的細胞凋亡并抑制 MM.1S 和 H929 細胞的增殖。鐵死亡細胞壞死是脂質(zhì)過氧化物積累的結(jié)果，通�？梢酝ㄟ^谷胱甘肽過氧化物酶4（GPX4）來預防。因此，研究了 AA 對 GPX4 的作用，發(fā)現(xiàn)所有 MM 細胞系在暴露于 AA 時都部分或完全喪失了 GPX4 的表達，而當與 ferrostatin 共同處理時，這種作用完全被消除。
 

圖1 圖形概要

總之，該研究表明，MM 細胞首先通過誘導脂肪細胞中的脂肪分解然后通過 FATPs 攝取 FFA 來確保 FFA 能量供應。靶向 BMAds 以減少脂肪生成和脂肪分解并靶向 MM 細胞以抑制 FATP 介導的 FFA 攝取或調(diào)節(jié) AA 啟動的信號傳導可能幫助 MM 患者的腫瘤負荷減輕和治療進展。

參考文獻：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/
圖片來源：所有圖片均來源于參考文獻

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