调控肠道上皮细胞胞葬作用：探索结直肠癌治疗新靶点

《Frontiers in Oncology》：Modulating efferocytosis in the intestinal epithelial cells during colorectal cancer

本文深入探讨了胞葬作用（Efferocytosis）在结直肠癌（CRC）肿瘤微环境中的潜在调控作用及其治疗意义。研究通过在肠上皮细胞（IEC）中特异性表达新型嵌合受体BELMO或敲除溶质转运蛋白SLC12A2/4，从抗炎和促炎两个方向调节胞葬过程。结果发现，在AOM/DSS诱导的结肠炎相关癌症模型及Zeb2转基因自发模型中，这些针对IEC的单一胞葬调控策略未能显著改变CRC的疾病进程。这提示，未来或需联合靶向其他吞噬细胞（如肿瘤相关巨噬细胞）或探索组合疗法，才能更全面地揭示和利用胞葬在CRC中的作用。

　　

引言

结直肠癌（CRC）是全球第三大常见癌症，也是癌症死亡的主要原因之一，2022年有超过190万新发病例。由于对传统癌症治疗反应不佳，CRC患者生存率较低，因此迫切需要更好地理解其病理机制。实体肿瘤中细胞死亡持续发生，化疗也会急性诱导细胞死亡。死亡细胞通过吞噬细胞进行“胞葬作用”（Efferocytosis）被清除，这是一个通常具有抗炎特性的过程，但也可能导致免疫逃逸和降低治疗效果。本研究假设，胞葬作用可能促进肿瘤发展，而调控这一过程或对CRC治疗有益。肠道上皮细胞（IEC）生命周期短，每天有大量细胞更替。尽管细胞主要通过被动脱落进入肠腔而丢失，但仍有相当数量的死亡细胞通过固有层的巨噬细胞、树突状细胞或相邻上皮细胞的吞噬作用被清除。清除凋亡细胞与主动产生抗炎介质相关，有助于维持肠道内的免疫耐受和稳态。

本研究基于实验室两项近期发现：一是构建了新型嵌合吞噬受体BELMO（BAI1与ELMO1的融合蛋白），其在吞噬细胞中过表达可增强胞葬并减轻多种炎症损伤；二是转录组分析发现凋亡细胞吞噬可诱导多种溶质转运蛋白（SLC）基因表达变化，其中敲除氯离子转运蛋白Slc12a2可增加巨噬细胞和成纤维细胞的凋亡细胞吞噬，但伴随促炎反应，而另一个相关通道Slc12a4则被鉴定为胞葬作用的促进因子。本研究旨在肠上皮细胞中评估这两种互补的胞葬调控方法在CRC发生发展中的作用。

结果

1. BELMO在肠上皮细胞中的表达（AOM/DSS模型）

为探究在肠上皮细胞中表达BELMO是否会改变氧化偶氮甲烷/葡聚糖硫酸钠（AOM/DSS）模型中的疾病参数，研究通过交叉Villin1-Cre小鼠与BELMO^fl-STOP-fl转基因小鼠，构建了肠上皮细胞特异性表达BELMO的转基因小鼠（BELMO^IEC-Tg）。尽管确认了结肠裂解物中BAI1和Elmo1表达增加，但在AOM/DSS处理后，BELMO^IEC-Tg小鼠与对照小鼠相比，关键促炎因子（Il6, Il1α, Il1β, Infγ, Tnf）和抗炎因子（Il10, Tgfβ）的转录水平和蛋白水平均无显著差异。TUNEL染色显示，两组小鼠结肠组织中未清除的凋亡细胞数量也无差异。在疾病进程方面，包括总体生存率、体重变化、粪便评分、结肠镜评估（使用小鼠结肠炎严重程度内镜指数MEICS评分）以及结肠长度和重量等宏观指标，BELMO^IEC-Tg小鼠与对照小鼠均无显著差别。内镜图像显示BELMO^IEC-Tg小鼠的CRC进展有更慢的趋势，但差异不显著。组织学分析显示，两组AOM/DSS处理的小鼠均出现结肠壁增厚和严重的上皮发育不良伴正常隐窝结构丧失。这些数据表明，在肠上皮细胞中靶向表达BELMO并未影响AOM/DSS炎症相关CRC模型的疾病进展。

2. Slc12a2^IEC-cKO增加体内胞葬作用，但不影响CRC病理生理

为研究促炎性胞葬在结肠中的作用，研究构建了肠上皮细胞特异性敲除Slc12a2的小鼠（Slc12a2^IEC-cKO）。 在AOM/DSS模型中，与对照小鼠相比，Slc12a2^IEC-cKO小鼠结肠组织中炎症细胞因子的表达和分泌均无显著变化。然而，TUNEL染色显示，Slc12a2^IEC-cKO小鼠结肠中未清除的凋亡细胞数量显著低于对照小鼠，这表明敲除Slc12a2增强了结肠中的凋亡细胞摄取。在疾病参数方面，尽管观察到Slc12a2^IEC-cKO小鼠的总体生存率有更低趋势，体重在第二次DSS循环后下降更明显，但均未达到统计学显著性。粪便评分、结肠长度和重量、内镜MEICS评分以及组织学检查均显示，Slc12a2^IEC-cKO小鼠与对照小鼠在CRC进展上无显著差异。

3. Slc12a4^IEC-cKO降低体内胞葬作用，但不影响CRC病理生理

为评估胞葬能力受损是否影响疾病，研究构建了肠上皮细胞特异性敲除胞葬正调控因子Slc12a4的小鼠（Slc12a4^IEC-cKO）。AOM/DSS处理后，Slc12a4^IEC-cKO小鼠的炎症细胞因子谱与对照无差异。TUNEL染色显示，Slc12a4^IEC-cKO小鼠结肠中凋亡细胞数量有增加趋势，表明其胞葬能力可能降低，但差异不显著。在生存率、体重变化、粪便评分、结肠宏观指标、内镜评分和组织病理学方面，Slc12a4^IEC-cKO小鼠与对照小鼠均无显著差异。

4. 在遗传性CRC模型中增强抗炎胞葬不影响CRC病理生理

为超越诱导性结肠炎相关癌症模型，研究在Belmo^IEC-Tg小鼠的肠上皮细胞中转基因表达上皮-间质转化（EMT）调节因子Zeb2，构建了自发CRC模型。在同时表达Zeb2和BELMO的小鼠（BELMO/Zeb2^IEC-Tg）中，与仅表达Zeb2的小鼠相比，生存率、体重变化、粪便评分均无差异。虽然在15周龄时，BELMO/Zeb2^IEC-Tg小鼠的结肠重量显著轻于Zeb2^IEC-Tg小鼠，但内镜MEICS评分显示两组在肠道疾病严重程度上无显著差别。因此，在自发性CRC模型中增强抗炎胞葬也未显著改变疾病进程。

讨论

本研究最初的假设是，BELMO表达会诱导抗炎胞葬，从而营造免疫抑制环境并促进肿瘤生长；而缺失Slc12a2会诱导促炎胞葬，或可减缓肿瘤进展。然而，实验结果并未观察到改变上皮细胞胞葬能力对CRC发生发展有显著影响。这可能有多种原因。首先，靶向的细胞类型可能不理想。尽管肠上皮细胞能够清除邻近的死亡细胞，但在肠道肿瘤微环境中，募集的巨噬细胞或肿瘤相关巨噬细胞可能在死亡细胞清除中贡献更大。未来靶向这些专业吞噬细胞的研究可能更为有效。其次，本研究的采样时间点（AOM/DSS处理结束时）处于慢性炎症阶段，而胞葬的调节作用可能在急性炎症期（如DSS处理后立即）更为显著。第三，SLC家族成员众多，功能可能存在冗余。例如，Slc12a2的功能或被Slc12a1等其他成员代偿。文献提示Slc12a2在CRC早期（如腺瘤）表达上调，但在本研究的敲除模型中未影响疾病，也支持了功能冗余或阶段特异性的可能。同样，Slc12a4在体内可能也存在功能补偿。

综上所述，通过三种不同的方法在肠上皮细胞中靶向胞葬相关组分，均未能在AOM/DSS模型中观察到疾病进程或参数的改变。癌症是一种高度异质性的疾病，肿瘤细胞适应性强。虽然单独靶向胞葬作为疗法未能改变疾病进展，但未来将其与不同类型的癌症疗法组合，或靶向结肠或肿瘤内其他细胞类型（如巨噬细胞）的胞葬相关基因，可能会为揭示胞葬在结直肠癌发展中的作用带来新的认知。