肝細胞癌（HCC）是一種惡性程度很高的惡性良性腫瘤，根據中國國家癌症中心最新資料，肝癌（主要是HCC）位居癌症死亡率排名第二位[1]，給大陸人民帶來了極大的健康負擔。我們迫切需要了解肝癌的發病機制并開發更有效的治療政策。
肝髒由于其獨特的位置與血供，會接觸到大量來自腸道的食物抗原以及微生物抗原，為了維持機體的穩态，避免過度發炎，肝髒必須在免疫應答與耐受之間維持平衡。若這種平衡被打破則有可能引起發炎、感染或者惡性良性腫瘤[2,3]。
同時，肝髒也是一個代謝活躍的器官。例如，肝髒是膽汁酸代謝的中心樞紐，膽汁酸不僅對于脂質的吸收代謝具有重要作用，還能作為内分泌信号分子調節多種生物過程，其中就包括免疫反應[4]。但是目前我們并不清楚肝髒的新陳代謝會如何影響惡性良性腫瘤的發生與發展。
近日，由複旦大學附屬華山醫院的葉丹教授、史穎弘副教授、王璞副研究員領銜的研究團隊在Journal of Hepatology期刊發表研究成果[5]。
他們發現人HCC組織中SIRT5的表達顯著下調，并且SIRT5的低表達與患者的不良預後相關。這是由于缺乏SIRT5會引起初級膽汁酸增加，而膽汁酸可以促進巨噬細胞M2極化，營造了免疫抑制的微環境，有利于HCC的發生發展。
好消息是，利用臨床常用藥物消膽胺（CHO）可以螯合膽汁酸，逆轉巨噬細胞的M2極化，抑制HCC的生長。
論文首頁截圖
研究人員分析公共資料庫以及臨床資料發現，SIRT5在HCC組織中顯著下調，并且SIRT5的低表達與HCC患者生存期較短相關。這提示SIRT5可能具有抑制惡性良性腫瘤的作用。
由于60%以上的HCC都表現出癌基因YAP表達上調，是以，研究人員依據YAP的靶基因CTGF和CYR61的表達，将TCGA資料集中HCC患者資料分為YAP-ON與YAO-OFF兩組，發現SIRT5的表達在YAP-ON的患者中與生存期呈正相關，而在YAP-OFF患者中則沒有這種相關性。這些資料提示，SIRT5的下調可能與癌基因協同促進HCC的發生發展。
SIRT5表達下調與HCC患者不良預後相關
為了在體内研究SIRT5在HCC發病中扮演的角色，研究人員通過尾靜脈高壓注射的方式，将包含癌基因YAP5SA或AKT1/NRasG12V的質粒導入WT小鼠或者SIRT5-/-小鼠肝髒，建構了小鼠肝癌模型。實驗發現，與WT小鼠相比，SIRT5-/-小鼠的惡性良性腫瘤數量更多，尺寸更大，小鼠生存期更短。這些資料表明，SIRT5的缺失與癌基因協同促進HCC的發生發展。
SIRT5缺陷與癌基因協同促進HCC發生發展
為了進一步明确肝實質細胞SIRT5缺陷與癌基因表達是導緻HCC發生發展的原因。研究人員在單個轉座子中同時插入YAP5SA和針對SIRT5的shRNA元件，通過高壓注射将建構的載體轉入WT小鼠的肝實質細胞，發現在肝實質細胞中轉入癌基因的同時敲低SIRT5的表達，會促進HCC的發生，并縮短小鼠的生存期。
另一方面，如果向SIRT5-/-小鼠肝實質細胞導入YAP5SA以及SIRT5過表達質粒，則顯著抑制了HCC的發生，延長小鼠的生存期。
這些結果說明，肝細胞（而不是其他類型的細胞）中的SIRT5缺陷可以協同癌基因促進HCC的發生發展。
肝細胞中SIRT5缺陷協同癌基因促進HCC發生發展
為了探究SIRT5在HCC發生中的作用機制，研究人員開展了進一步的研究，通過細胞系實驗他們發現，SIRT5缺陷并不影響惡性良性腫瘤細胞本身的增殖、遷移能力。這排除了SIRT5缺陷通過增強肝細胞成瘤能力促進HCC發生的可能性。
那麼SIRT5缺陷是通過怎樣的機制促進惡性良性腫瘤發生的呢？研究團隊分析了惡性良性腫瘤微環境中的免疫細胞組成發現，SIRT5-/-小鼠肝髒中M2極化巨噬細胞以及MDSC數量顯著增加，而CD8+T細胞的數量顯著減少。這提示SIRT5的缺陷創造了有利于惡性良性腫瘤發生發展的免疫抑制微環境。
SIRT5缺陷促進M2巨噬細胞數量增加
由于SIRT5的底物包括多種與代謝相關的酶，是以研究人員對高壓注射了YAP5SA的SIRT5-/-和WT小鼠肝髒進行了代謝組學分析。結果發現SIRT5-/-小鼠肝髒膽汁酸生物合成通路上調。雖然SIRT5-/-小鼠肝髒總膽汁酸的含量沒有顯著變化，但是其中T-CA（膽汁酸和膽酸與牛磺酸結合産物）在膽汁酸中的比例顯著升高，并且SIRT5-/-小鼠血清中T-CA的濃度也顯著高于WT小鼠。
為了探究SIRT5缺陷是否通過T-CA影響惡性良性腫瘤微環境，研究人員進行了體外共培養實驗以及巨噬細胞極化實驗，發現T-CA可以促進巨噬細胞M2極化，并且這種作用依賴于T-CA的核受體FXR。這些資料表明，SIRT5缺陷的肝細胞可以通過增加T-CA的含量促進巨噬細胞M2極化。
SIRT5缺陷促進T-CA增加并促進巨噬細胞M2極化
既然T-CA能夠引起免疫抑制，促進HCC發生發展，那麼中和T-CA是否能夠逆轉免疫抑制，進而抑制惡性良性腫瘤生長呢？
為了搞清楚這個問題，研究人員使用臨床常用的消膽胺治療導入YAP5SA的小鼠。消膽胺治療不僅有效地降低小鼠肝髒以及血清中的T-CA水準，同時也顯著減少了SIRT5-/-小鼠（而不是SIRT5+/+小鼠）惡性良性腫瘤中MDSC以及M2極化的巨噬細胞數量，并且減少了惡性良性腫瘤結節數量與重量。這說明使用消膽胺螯合T-CA能夠有效逆轉MDSC與M2極化巨噬細胞引起的免疫抑制，抑制惡性良性腫瘤生長。
消膽胺治療逆轉免疫抑制并減輕惡性良性腫瘤負荷
以上的研究結果在小鼠中揭示了SIRT5缺陷增加肝髒以及血清T-CA水準，T-CA促進巨噬細胞M2極化引起免疫抑制促進惡性良性腫瘤生長的機制。為了探究同樣的機制是否存在于人類HCC患者中，研究人員分析了TCGA資料庫中HCC患者轉錄組資料以及HCC患者臨床标本，發現SIRT5基因表達量與TAM、M2巨噬細胞标志基因呈顯著負相關。
并且相比于健康人，HCC患者血清T-CA水準顯著增高，并且血清高T-CA與惡性良性腫瘤局部TAM、M2巨噬細胞數量存在正相關。這些資料說明，在小鼠中發現的機制同樣存在與HCC患者中。
HCC患者血清T-CA濃度與M2巨噬細胞标志物呈正相關
總的來說，這項研究成果揭示了在HCC中，SIRT5的低表達增加T-CA含量，進而導緻惡性良性腫瘤免疫逃逸的機制，同時也提出使用已經獲批的消膽胺治療HCC患者的潛在治療政策，這對于SIRT5低表達或血清高水準T-CA的HCC患者來說具有重要意義。期待有進一步的臨床試驗探究消膽胺對HCC的治療作用，進而為廣大HCC患者帶來希望。
本研究機制總結
同時我們也想知道，消膽胺螯合膽汁酸鹽逆轉免疫抑制的作用是否能與PD-1/PD-L1抑制劑等免疫治療産生協同作用，提升療效呢？
參考文獻：
1. Rongshou Zheng, Siwei Zhang, Hongmei Zeng, Shaoming Wang, Kexin Sun, Ru Chen, Li Li, Wenqiang Wei, Jie He,Cancer incidence and mortality in China, 2016,Journal of the National Cancer Center,2022, doi:10.1016/j.jncc.2022.02.002.
2. Crispe IN. The liver as a lymphoid organ. Annu Rev Immunol. 2009;27:147-163. doi:10.1146/annurev.immunol.021908.132629
3. Wangensteen KJ, Chang KM. Multiple Roles for Hepatitis B and C Viruses and the Host in the Development of Hepatocellular Carcinoma. Hepatology. 2021;73 Suppl 1(Suppl 1):27-37. doi:10.1002/hep.31481
4. Fiorucci S, Biagioli M, Zampella A, Distrutti E. Bile Acids Activated Receptors Regulate Innate Immunity. Front Immunol. 2018;9:1853. Published 2018 Aug 13. doi:10.3389/fimmu.2018.01853
5. Sun R, Zhang Z, Bao R, et al. Loss of SIRT5 promotes bile acid-induced immunosuppressive microenvironment and hepatocarcinogenesis. J Hepatol. 2022;S0168-8278(22)00139-8. doi:10.1016/j.jhep.2022.02.030
責任編輯丨BioTalker