《Journal of Bone Oncology》：Doxorubicin enhances adipogenesis in an FGF2-Dependent manner and Induces a Tumour-Promoting Secretory phenotype
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化疗在消灭肿瘤的同时，是否可能重塑骨髓微环境，反而为肿瘤生长创造了“温床”？本研究聚焦这一重要临床问题，探讨了化疗药物阿霉素对人骨髓间充质干细胞（MSC）脂肪分化及肿瘤细胞增殖的影响。研究发现，低剂量阿霉素能显著增强骨髓脂肪细胞（BMA）的生成，并鉴定出FGF2信号通路在此过程中的关键作用。更重要的是，阿霉素处理的BMA通过分泌FGF2等因子，促进了前列腺癌、乳腺癌及白血病细胞的体外增殖。这揭示了化疗可能通过促进骨髓脂肪生成，进而形成一个支持肿瘤生长的微环境，对理解肿瘤耐药及骨转移的发生机制具有重要意义。
在癌症治疗中，化疗药物是攻击肿瘤细胞的利器。然而，一些临床观察发现，接受过化疗的患者，其骨髓中的脂肪含量有时会反常地增加。这个现象引出了一个令人担忧的猜测：化疗在努力清除癌细胞的同时，是否不经意间“改造”了患者体内的骨髓微环境，反而为残留或转移的肿瘤细胞提供了一个更“肥沃”的生长土壤？
这并非空穴来风。骨髓，这个我们身体里的造血“工厂”，同时也是肿瘤细胞喜欢“安营扎寨”的地方，尤其是对于乳腺癌、前列腺癌和肺癌等容易发生骨转移的癌症。骨髓微环境中充斥着大量的骨髓脂肪细胞，它们由骨髓间充质干细胞分化而来。已有研究提示，这些脂肪细胞不仅能为肿瘤细胞提供能量（如脂质），还可能通过分泌某些因子帮助肿瘤细胞抵抗化疗药物的攻击。那么，化疗本身是否会促进更多骨髓脂肪细胞的生成，从而“助纣为虐”呢？这正是《Journal of Bone Oncology》上最新发表的一项研究所要解答的核心谜题。
为了回答这些问题，研究团队设计了一系列精细的体外实验。他们使用了从多位人类供者（包括不同性别、年龄和种族）骨髓中分离的间充质干细胞作为模型，模拟其向脂肪细胞分化的过程。关键的一步是，在分化过程中的特定时间点，加入临床上常用的化疗药物——阿霉素或卡铂，并采用低剂量以模拟药物在骨髓中可能达到的实际浓度。随后，研究人员通过多种技术手段评估了药物对脂肪生成的影响，并深入探索了背后的分子机制及其对肿瘤细胞行为的最终影响。
关键技术方法：
本研究主要采用了人骨髓来源的间充质干细胞进行体外脂肪分化模型。通过RNA测序技术对差异表达基因进行全基因组分析，以筛选关键通路。利用siRNA干扰技术特异性敲低FGF2基因表达，以验证其功能。通过蛋白质印迹和酶联免疫吸附试验分别检测细胞内及分泌的FGF2蛋白水平。最后，通过直接共培养和条件培养基转移两种共培养模型，评估了经阿霉素处理的脂肪细胞对多种肿瘤细胞系（包括PC3前列腺癌细胞、4T1乳腺癌细胞和K562白血病细胞）增殖能力的影响。
研究结果：
3.1. 阿霉素处理促进体外分化MSC的脂肪生成
研究人员发现，在脂肪分化过程中（第5天或第9天开始）加入低剂量（25 nM或50 nM）的阿霉素，能显著增加含有脂滴的成熟脂肪细胞的百分比，而脂滴的平均直径并未显著改变，提示这主要是脂肪细胞数量（即新生脂肪生成）的增加，而非现有脂肪细胞的单纯肥大。高剂量（100 nM）阿霉素则会抑制脂肪生成。同时，脂肪生成的关键标志基因PPARG的表达也因阿霉素处理而显著上调。另一种DNA损伤药物卡铂也显示出类似的促进脂肪生成的效果。通过TUNEL实验证实，所用低剂量阿霉素并未引起显著的细胞凋亡，排除了因细胞死亡减少导致脂肪细胞比例升高的可能性。这些结果表明，低剂量化疗能直接增强骨髓间充质干细胞的脂肪生成能力。
3.2. 阿霉素处理改变了脂肪分化MSC的基因表达
为了探究阿霉素促进脂肪生成的机制，研究人员对处理过的细胞进行了RNA测序。分析显示，阿霉素处理显著改变了378个基因的表达。基因本体论分析揭示了多个受影响的通路，包括对药物和有毒物质的反应、细胞分化等。值得注意的是，与成骨细胞分化相关的通路被下调，这与MSC向脂肪（而非成骨）细胞分化的趋势一致。他们特别关注到成纤维细胞生长因子（FGF）信号通路被显著激活。验证实验证实，包括FGF2（配体）、GPC1（参与FGF2分泌）以及下游信号分子DUSP6在内的多个FGF通路相关基因的mRNA水平均显著升高。
3.3. 阿霉素增强的脂肪生成由FGF2介导并涉及FGF2分泌增加
在基因层面确认后，研究进一步在蛋白水平验证了FGF2的上调。蛋白质印迹分析显示，阿霉素处理增加了细胞内FGF2的高分子量和低分子量亚型的蛋白水平。更重要的是，酶联免疫吸附试验检测到，从阿霉素处理的脂肪分化细胞收集的条件培养基中，分泌型FGF2的蛋白浓度也显著升高。为了确认FGF2的功能，研究人员使用小干扰RNA敲低了FGF2基因的表达。结果发现，敲低FGF2后，阿霉素所诱导的脂滴阳性细胞比例的增加被显著削弱，同时PPARG基因表达的上调趋势也被减弱。这直接证明了FGF2在阿霉素增强脂肪生成的过程中扮演了关键角色。
3.4. 阿霉素增强的脂肪生成导致肿瘤细胞增殖增强
既然阿霉素处理的脂肪细胞分泌了更多的FGF2，而FGF2是一种已知的促生长因子，研究团队接下来探究了这是否会影响肿瘤细胞的生长。他们采用了两种共培养模型：一是将肿瘤细胞直接接种到已分化的脂肪细胞上（直接共培养），二是将脂肪细胞的条件培养基转移到肿瘤细胞中（间接共培养）。两种模型均一致显示，与来自对照组的脂肪细胞或其条件培养基相比，来自阿霉素处理组的脂肪细胞或其条件培养基，能显著促进PC3前列腺癌细胞的增殖。这种促增殖效应同样在4T1乳腺癌细胞和K562白血病细胞中得到验证。最后，至关重要的功能回补实验显示，当使用来自敲低了FGF2的脂肪细胞的条件培养基时，其对PC3细胞的促增殖作用被减弱。这强有力地证明，脂肪细胞在阿霉素刺激下分泌的FGF2，至少部分是促进肿瘤细胞生长的“元凶”之一。
研究结论与重要意义
这项研究系统地揭示了一个潜在的、由化疗药物触发的“肿瘤促进环路”。研究得出结论：低剂量的化疗药物（阿霉素和卡铂）能够直接增强人骨髓间充质干细胞向脂肪细胞的分化（即脂肪生成）。这一过程部分是通过上调FGF2的表达和分泌来实现的，敲低FGF2可以逆转阿霉素的促脂肪生成作用。更重要的是，这些在化疗“刺激”下生成的骨髓脂肪细胞，会释放出包括FGF2在内的因子，从而在体外促进多种肿瘤细胞的增殖。
这一发现具有多层面的重要意义。首先，它为临床上观察到的化疗后患者骨髓脂肪增多的现象提供了一个潜在的细胞与分子机制解释，即化疗药物可能主动促进了骨髓中的脂肪生成，而非仅仅导致脂肪细胞肥大。其次，研究将脂肪生成与肿瘤生长直接联系起来，提出了一个令人警惕的假说：旨在治疗原发性肿瘤或骨转移的化疗，可能会无意中“改造”骨髓微环境，通过增加脂肪细胞的数量和改变其分泌谱，为残留的或处于休眠状态的播散性肿瘤细胞创造一个更支持其生存、甚至促进其增殖的“土壤”。这或许能部分解释肿瘤的耐药性和治疗后的复发。最后，研究指出了FGF2及其信号通路作为潜在干预靶点的重要性。作者在讨论中提出，未来或可探索在化疗期间联合使用FGF2抑制剂（如抗FGF2适体umedaptanib pegol）或FGFR（成纤维细胞生长因子受体）抑制剂，以期在杀伤肿瘤细胞的同时，阻断其赖以生存的脂肪微环境的形成，从而达到更好的治疗效果。总之，该研究深化了我们对化疗副作用复杂性的理解，并为改善癌症治疗策略提供了新的科学依据。
