《Frontiers in Immunology》：Glycolytic reprogramming of resident alveolar macrophages contributes to reduced SOCS3 secretion in non-small cell lung cancer
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本研究发现，非小细胞肺癌（NSCLC）肿瘤微环境中驻留肺泡巨噬细胞（AMs）发生糖酵解重编程，通过增强非经典三羧酸（TCA）循环通量和乙酰辅酶A（acetyl-CoA）生成，导致细胞外囊泡（EVs）内肿瘤抑制因子SOCS3的包装和分泌受损。该代谢表型在Lewis肺癌（LLC）模型、KrasG12D突变小鼠及NSCLC患者中高度保守，且糖酵解抑制剂2-脱氧-d-葡萄糖（2-DG）可逆转SOCS3分泌缺陷，为靶向免疫代谢改善肺癌微环境提供了新策略。
肺泡巨噬细胞的糖酵解重编程损害SOCS3分泌在非小细胞肺癌中的作用机制
引言
肺泡巨噬细胞（AMs）作为肺肺泡中的常驻免疫细胞，通过分泌细胞外囊泡（EVs）内的细胞因子信号抑制因子3（SOCS3）——一种公认的肿瘤抑制因子，在维持肺稳态中发挥关键作用。先前研究发现，肿瘤肺中AMs的SOCS3分泌减少，但其机制尚不明确。本研究探讨肿瘤微环境中AMs糖酵解代谢增强是否导致这一缺陷。通过分析已发表的原位Lewis肺癌（LLC）模型和非小细胞肺癌（NSCLC）患者的单细胞RNA测序数据，发现肿瘤肺中存在富集糖酵解相关基因的独特AM簇。在KrasG12D突变小鼠肺癌模型中，肿瘤肺来源的AMs表现出葡萄糖摄取增加，且与SOCS3分泌呈负相关。重要的是，使用2-脱氧-d-葡萄糖（2-DG）抑制糖酵解可恢复这些AMs的SOCS3分泌。结果表明，肺肿瘤相关AMs经历时间依赖性代谢转向糖酵解，导致SOCS3分泌受损，这一表型可通过靶向糖酵解通量逆转，为调节肿瘤微环境免疫抑制提供了潜在治疗策略。
方法
动物实验采用6-8周龄LSL-KRASG12D小鼠或野生型对照，通过口咽灌注Ad5CMV-Cre诱导突变Kras表达。小鼠在腺病毒感染后4或16周处死。AMs通过肺灌洗分离，接种于无血清RPMI-1640培养基，培养24小时后收集条件培养基用于SOCS3检测。糖酵解抑制实验采用5 mM 2-DG处理24小时。SOCS3水平通过ELISA测定，葡萄糖摄取使用Glucose Uptake-Glo assay评估。基因表达通过PCR阵列和实时定量PCR分析。对已发表的小鼠和人类AM单细胞RNA测序数据进行了重新分析，使用Seurat软件进行聚类和通路富集分析。统计采用ANOVA或t检验，显著性设为p<0.05。
结果
LLC肿瘤肺来源的AMs呈现糖酵解基因特征富集
通过重新分析已发表的scRNA-seq数据，将Siglec-F+AMs分为10个亚群，发现肿瘤肺中特有或主要存在的三个AM簇。簇1表达与肿瘤进展相关的S100a4、S100a6和Spp1；簇2表达糖酵解调控基因Nr4a1；簇4高表达B2m和MHC相关基因，提示潜在抗肿瘤活性。基因集富集分析显示，肿瘤AMs中糖酵解相关基因显著富集，主要位于肿瘤特有簇中。与传统AMs特征基因Fabp1和Ear1高表达的簇0相比，肿瘤肺中其比例下降，表明稳态AM群体向肿瘤特异性群体转变或替代。
LLC肺AMs富集乙酰辅酶A产生相关基因
肿瘤AMs中，糖酵解基因如葡萄糖转运蛋白Slc2a1、线粒体丙酮酸载体Mpc1和缺氧诱导因子Hif1a表达上调。同时，涉及非经典TCA循环的基因表达增加，包括柠檬酸合成酶Cs、柠檬酸转运蛋白Slc25a1、胞质柠檬酸裂解酶Acly以及乙酸转化酶Acss1/2。这些变化提示肿瘤AMs通过增强糖酵解和非经典TCA通量，促进乙酰辅酶A生成，可能影响SOCS3的EV包装。
Kras突变模型中AMs SOCS3分泌与糖酵解表型负相关
在KrasG12D突变小鼠模型中，肿瘤肺来源的AMs在16周时糖酵解和TCA相关基因表达上调，SOCS3分泌显著减少，而葡萄糖摄取增加。相关性分析显示，SOCS3分泌与葡萄糖摄取呈强负相关。2-DG抑制糖酵解后，SOCS3分泌得以恢复，证明糖酵解直接导致SOCS3分泌缺陷。该表型在两种NSCLC模型中保守。
NSCLC患者AMs代谢重编程与小鼠模型一致
分析人类NSCLC患者scRNA-seq数据，CD68+CD206+MARCO+AMs分为8个簇，其中多个簇在肿瘤样本中比例升高。簇4表现出显著的糖酵解基因特征和非经典TCA循环基因高表达，与小鼠模型中发现的高度相似，表明该代谢重编程在人类疾病中保守。
讨论
本研究揭示了肺肿瘤微环境中驻留AMs的代谢重编程及其功能影响。肿瘤肺中出现新型AM亚群，部分富集糖酵解基因，并伴随非经典TCA循环活性增强，导致SOCS3的EV包装和分泌受损。糖酵解通量增加、ACLY活性和乙酰辅酶A生成与SOCS3分泌调控密切相关，但其具体机制如乙酰化对EV cargo选择的影响尚需深入探讨。研究结果强调了代谢编程在先天免疫细胞功能调控中的核心作用，靶向糖酵解或非经典TCA循环可能恢复AMs的抗肿瘤功能。跨物种一致性提示该机制的临床相关性，为NSCLC免疫代谢治疗提供了新视角。
