MFN2-CD36相互作用调控癌相关成纤维细胞中的线粒体脂质消化，并促进食管鳞状细胞癌的进展

《Cancer Letters》：MFN2-CD36 Interaction Regulates Mitochondrial Lipid Digestion in Cancer-Associated Fibroblasts and Promotes Esophageal Squamous Cell Carcinoma Progression

食管鳞癌中CAFs通过CD36-MFN2轴调控线粒体融合与脂质代谢促进肿瘤进展。该研究通过分子模拟和突变分析发现CD36介导脂质摄取后与MFN2相互作用，促进小体积线粒体融合，增强线粒体生物活性以抵抗代谢副产物损伤，并发现 Rosmarinic Acid可通过抑制CD36-MFN2相互作用抑制CAFs存活。该机制为ESCC治疗提供新靶点。

　　

Xiao Shi|Chen Zhang|Yuxia Long|Jian Chen|Lihua Ren|Ruihua Shi

东南大学医学院，中国江苏省南京市210009

摘要

肿瘤微环境中的基质细胞积极驱动肿瘤进展，其中癌相关成纤维细胞（CAFs）是最丰富且功能上最为关键的组成部分。在食管鳞状细胞癌（ESCC）中，CAFs会劫持线粒体融合途径，通过优化脂质代谢并保护线粒体免受代谢废物的损伤来促进肿瘤进展。需要进一步研究以了解肿瘤组织如何在积累和吸收脂质的同时避免活性氧等物质的损害。本研究提出了一个假设：线粒体通过脂肪酸转移酶CD36在细胞膜内侧实现亲脂性定位，并通过与mitofusin-2（MFN2）相互作用来促进线粒体融合，从而将体积较小的线粒体整合到较大的线粒体中，使后者更能承受外部压力并维持线粒体活性。我们利用分子模拟和氨基酸突变评估了MFN2与CD36之间的相互作用，并筛选了如迷迭香酸（RA）等能够抑制这种蛋白质相互作用的化合物。迷迭香酸通过破坏线粒体的保护机制来抑制CAFs的存活。研究结果表明，MFN2-CD36相互作用增强了CAFs的能量代谢并保持了线粒体活性。因此，本研究证实CD36介导了CAFs线粒体向细胞质的定位并促进了脂质代谢。CD36通过与MFN2的相互作用增强了线粒体融合，使CAFs能够在代谢过程中耐受有害损伤。了解CD36和MFN2在CAFs中的相互作用可以为ESCC的临床诊断和治疗提供有价值的参考。

引言

食管癌是一种侵袭性很强的恶性肿瘤，是全球癌症相关死亡的主要原因之一，而食管鳞状细胞癌（ESCC）是亚洲最常见的食管癌类型[1]。每年有超过60万例新的ESCC病例被诊断出来，占所有癌症病例的3%以上[2]。早期ESCC通常没有特定的临床症状，因此患者往往在晚期才被诊断出来。虽然手术是ESCC的主要治疗方法，但晚期ESCC患者并不适合进行手术干预。由于肿瘤进展迅速且缺乏有效的药物，ESCC的预后仍然较差[3]，5年生存率很低[2]。

成纤维细胞在维持组织稳态中起着关键作用，而癌相关成纤维细胞（CAFs）是促进ESCC生长和进展的关键因素。CAFs通过抵御外部刺激和破坏ESCC的肿瘤微环境（TME）来促进肿瘤发展[4]、[5]。通过多种生物学机制，CAFs促进了肿瘤的持续生长和对周围健康组织的侵袭[6]、[7]。CAF衍生的致瘤因子和外泌体（如TGF-β）也促进了肿瘤的进展[8]。ESCC TME中的脂质代谢以多种形式进行，对肿瘤进展至关重要[9]、[10]、[11]。在TME中，脂质保持动态平衡，并在线粒体内被有效分解。这一过程涉及长链脂肪酸转化为乙酰辅酶A，同时产生还原型分子，包括NADH和FADH₂。这些分子将电子传递给电子传递链，驱动质子跨膜泵送[12]、[13]。线粒体中产生的质子梯度有助于将腺苷二磷酸和无机磷酸转化为腺苷三磷酸（ATP）。然而，脂质的消耗可能会产生负面影响。线粒体脂质代谢会产生有害副产物，包括活性氧（ROS），这些物质会损害细胞并在TME中引发异常反应和应激[14]、[15]、[16]。此外，线粒体对氧化脂质的摄取会降低CD8⁺ T细胞的细胞毒性，从而降低免疫疗法的效果[17]、[18]。需要进一步研究以了解肿瘤脂质利用与ROS逃避之间的机制。

线粒体融合蛋白（MFNs）是线粒体融合的关键分子，有助于维持线粒体稳态。在氧化应激下，mitofusin-2（MFN2）与线粒体膜上的其他MFN2分子相互作用，促进其接近并触发线粒体融合[19]、[20]。Hu等人发现，缺乏MFN2的小鼠胚胎成纤维细胞表现出自噬受损和氧气消耗显著减少，而重新引入MFN2可以逆转这些自噬缺陷[21]。在营养匮乏的情况下，细胞依赖脂肪酸获取能量，此时线粒体融合与脂质代谢同时发生[22]、[23]。

CD36是一种具有双膜结构的脂质受体，能够结合长链脂肪酸，促进其摄取和内化[24]、[25]。Yoshida等人进行了病理学和生物信息学分析，发现CD36的表达与ESCC的严重程度和能量来源有关[1]。然而，CD36表达的生物学效应尚未得到充分研究。有趣的是，晶体结构模拟和分子构象分析显示CD36可以在多个位点与MFN2结合。因此，在本研究中，我们旨在阐明CD36和MFN2在调节脂质摄取和促进线粒体融合中的作用机制。

研究片段

人类ESCC组织样本

主要ESCC样本来自东南大学钟大医院接受手术治疗的患者，这些患者在手术前未接受任何其他治疗，并在获得知情同意后采集样本。本研究得到了东南大学钟大医院伦理委员会的批准。

免疫组化分析

167对ESCC和相邻正常组织样本经过4%甲醛处理后嵌入石蜡中。切片采用连续切片技术制备，厚度为...

ESCC中MFN2表达上调

为了验证MFN2在ESCC中的调控作用，我们进行了生物信息学分析，发现79例ESCC组织中的MFN2表达显著高于11例正常组织（图1A）。为了验证这些发现，我们从医院ESCC患者中收集了正常组织和癌组织，提取了总蛋白和线粒体蛋白裂解物并测量了MFN2的表达。结果与生物信息学分析一致，MFN2在...

讨论

脂质是癌症进展的重要营养基础，也是多种肿瘤的直接风险因素[36]、[37]。本研究关注的是分泌炎症因子的炎症性CAFs。这些CAFs表达IL6和CCL2等炎症分子，被广泛认为是iCAFs[38]、[39]。iCAFs可能通过调节局部肿瘤免疫微环境来促进免疫逃逸和药物抵抗。这些CAFs可以通过代谢途径增强自身...

利益冲突声明

作者声明没有潜在的利益冲突。

作者贡献声明

Ruihua Shi：撰写 – 审稿与编辑、可视化、监督、项目管理、资金获取、概念构思。Lihua Ren：验证、资源提供、方法学设计、实验研究、数据分析、数据整理。Jian Chen：验证、资源提供、方法学设计、实验研究、数据分析、概念构思。Yuxia Long：资源提供、方法学设计、实验研究、数据分析。Chen Zhang：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、项目协调。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

本研究得到了“江苏省科技创新团队项目（编号2017ZXK7QW08）”的支持。作者感谢南京医科大学第二附属医院实验中心提供的实验室资源和基础设施。