湖南省肿瘤医院/中南大学，最新STTT：重塑免疫微环境与诱导铁死亡的结直肠癌联合治疗新策略

INHBA属于TGF-β超家族，传统研究聚焦于其在生殖系统的作用，但近年发现其在多种肿瘤中显著高表达并与不良预后相关。现有研究虽证实INHBA可通过激活TGF-β/PI3K/AKT通路促进癌细胞增殖，但其在肿瘤免疫微环境调控和细胞死亡方式中的具体作用尚不明确。本研究聚焦于两个关键领域：肿瘤微环境重塑与铁死亡抑制。一方面，肿瘤相关巨噬细胞在微环境中极化为促肿瘤的M2型是免疫逃逸的重要机制；另一方面，线粒体依赖性铁死亡作为新兴的调控性细胞死亡方式，其抑制可赋予癌细胞生存优势。

湖南省肿瘤医院/中南大学湘雅医学院附属肿瘤医院袁霞、中南大学基础医学院周艳宏等人首次提出INHBA通过"稳定SLC25A10-激活琥珀酸/SUCNR1轴促进M2巨噬细胞极化"与"激活mtGSH/GPX4轴抑制线粒体铁死亡"的双通路机制，协同驱动结直肠癌恶性进展。相关内容以“Inhibin beta A drives colorectal cancer progression through macrophage M2 polarization and mitochondria-dependent ferroptosis suppression”为题发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》上。

【主要内容】

图1 结直肠癌中INHBA上调与晚期疾病和不良预后相关

研究人员首先通过免疫组化分析发现，结直肠癌组织中的INHBA蛋白水平显著高于癌旁正常组织，并且高表达患者的总生存期明显缩短，ROC曲线证实其具有良好的预后预测价值。为验证其功能，团队构建了INHBA过表达和敲低的MC38小鼠结肠癌细胞系，皮下移植瘤实验显示过表达组肿瘤体积、重量显著增加，而敲低组则相反，Ki-67染色进一步证实INHBA促进体内肿瘤细胞增殖。体外实验选用HCT116和LoVo两种结肠癌细胞系，EdU增殖实验和集落形成实验一致表明INHBA增强细胞增殖能力，Transwell迁移侵袭实验显示其显著促进细胞转移能力，Western blot证实INHBA可下调上皮标志物E-cadherin和ZO-1，上调间质标志物波形蛋白和神经型钙粘蛋白，促进上皮-间质转化。

图2 INHBA对肿瘤微环境中巨噬细胞极化的调控作用

研究人员利用小鼠皮下移植瘤模型进行流式细胞术分析，发现敲低INHBA后F4/80阳性CD11b阳性CD206阳性及CD163阳性的M2型肿瘤相关巨噬细胞比例显著下降，免疫组化也显示F4/80和CD206表达降低，而过表达INHBA则呈现相反效应。为模拟肿瘤微环境，研究采用结直肠癌细胞条件培养基处理THP-1来源的巨噬细胞，qPCR和ELISA检测显示INHBA敲低细胞的条件培养基使巨噬细胞分泌IL-10、Arg-1、TGF-β1和VEGFA等M2型因子显著减少，免疫荧光和流式细胞术证实CD206和CD163表达下调；反之INHBA过表达则促进这些M2标志物的表达。此外，吞噬实验表明INHBA驱动的M2极化会削弱巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬能力。

图3 INHBA通过激活琥珀酸/SUCNR1轴驱动巨噬细胞M2极化的分子机制

对INHBA过表达细胞进行RNA测序发现氧化磷酸化通路显著富集，广泛靶向代谢组学分析显示NAD和琥珀酸在差异代谢物中变化最显著，ELISA验证证实INHBA敲低导致细胞内琥珀酸积累和释放均显著减少，而过表达则增加琥珀酸水平。免疫共沉淀结合质谱鉴定出SLC25A10是INHBA的潜在互作蛋白。基于文献报道肿瘤来源琥珀酸可激活巨噬细胞表面琥珀酸受体SUCNR1促进M2极化，研究假设INHBA通过该轴发挥作用。验证实验显示，在INHBA敲低细胞的条件培养基中添加外源性琥珀酸可部分逆转M2极化标志物的下调，而使用SUCNR1拮抗剂NF-56-EJ40则可抑制INHBA过表达诱导的M2极化。体内实验中，对INHBA敲低的移植瘤小鼠进行琥珀酸腹腔注射，结果显示琥珀酸补充可部分恢复肿瘤生长、增加M2巨噬细胞浸润并提升Ki-67增殖指数。

图4 INHBA通过上调SLC25A10来激活琥珀酸/SUCNR1轴

研究首先发现INHBA敲低显著降低SLC25A10蛋白水平但不影响其mRNA，而过表达则提高蛋白水平，提示INHBA在翻译后水平调控SLC25A10。线粒体分离实验证实INHBA特异性调控线粒体中SLC25A10的蛋白含量。为验证SLC25A10是否介导INHBA对琥珀酸代谢的影响，研究构建了INHBA敲低同时恢复SLC25A10表达的细胞模型，结果显示恢复SLC25A10可部分逆转因INHBA缺失导致的琥珀酸水平下降及巨噬细胞M2极化抑制。反之，在INHBA过表达细胞中敲低SLC25A10则削弱了其促进琥珀酸积累和M2极化的能力。体内移植瘤实验也证实，恢复SLC25A10可逆转INHBA敲低导致的肿瘤体积缩小和M2巨噬细胞减少，而敲低SLC25A10则减弱INHBA过表达的促癌效应。

图5 INHBA通过mtGSH/GPX4轴抑制线粒体铁死亡的机制

由于SLC25A10是线粒体谷胱甘肽转运体，研究者推测INHBA可能通过该途径影响铁死亡。电镜观察显示INHBA敲低导致线粒体体积缩小、膜密度增高、嵴数量减少，呈现铁死亡典型形态学改变。功能检测发现INHBA敲低显著降低线粒体GSH水平和GPX4酶活性，减少线粒体GPX4蛋白表达，同时脂质过氧化终产物MDA水平升高，线粒体脂质过氧化探针和亚铁离子探针荧光信号增强，这些变化可被铁死亡抑制剂逆转，证实其铁死亡依赖性。反之，INHBA过表达则提升mtGSH和GPX4活性，抑制脂质过氧化和铁离子积累。此外，DNA损伤标志物γ-H2AX和53BP1在INHBA敲低后显著增加，表明铁死亡相关氧化应激导致DNA损伤。为验证SLC25A10的介导作用，研究在INHBA敲低细胞中恢复SLC25A10表达，发现可部分逆转mtGSH下降、GPX4减少以及脂质过氧化和铁离子积累；在INHBA过表达细胞中敲低SLC25A10则削弱了其抑制铁死亡的效果。

图6 INHBA稳定SLC25A10蛋白的分子机制

研究者用蛋白酶体抑制剂MG132处理可恢复INHBA敲低细胞中SLC25A10的蛋白水平，而蛋白合成抑制剂环己酰亚胺追踪实验显示INHBA缺失加速SLC25A10降解、缩短其半衰期，表明INHBA通过抑制泛素-蛋白酶体途径降解来稳定SLC25A10。质谱分析鉴定TRIM21为与INHBA互作的E3泛素连接酶，免疫共沉淀证实INHBA与TRIM21及SLC25A10三者间均存在相互作用。功能实验显示TRIM21过表达降低SLC25A10蛋白，敲低则增加其水平，但不影响INHBA表达。泛素化实验表明TRIM21促进SLC25A10的K48连接泛素化修饰，而INHBA过表达可减弱TRIM21与SLC25A10的结合，并特异性抑制TRIM21介导的SLC25A10的K48连接泛素化，从而阻断其蛋白酶体降解。线粒体分离实验进一步证实INHBA能抑制TRIM21对线粒体SLC25A10的泛素化降解。

图7 SLC25A10在INHBA促癌功能中的核心作用

体内移植瘤实验显示，在INHBA敲低的MC38细胞中恢复SLC25A10表达可部分逆转肿瘤体积和重量的减小，Ki-67增殖指数也恢复至接近对照水平；反之，在INHBA过表达细胞中敲低SLC25A10则削弱其促肿瘤生长能力。对临床结直肠癌标本的分析显示SLC25A10在癌组织中高表达且与患者不良预后显著相关。体外功能实验进一步证实，恢复SLC25A10可逆转INHBA敲低导致的集落形成能力下降和迁移侵袭能力减弱；而敲低SLC25A10则抑制INHBA过表达所增强的增殖和转移能力。

【全文总结】

本研究揭示INHBA基因通过稳定线粒体蛋白SLC25A10驱动结直肠癌进展的双重机制。研究发现INHBA在癌组织中高表达且预示不良预后，其作为支架蛋白阻断E3泛素连接酶TRIM21对SLC25A10的降解，从而同时激活两条促癌通路：一方面促进琥珀酸释放，激活巨噬细胞表面受体SUCNR1，将肿瘤相关巨噬细胞极化为M2型以营造免疫抑制微环境；另一方面增强线粒体谷胱甘肽转运，激活GPX4抗氧化轴抑制铁死亡，保护癌细胞免受氧化损伤。体内外实验证实靶向INHBA-SLC25A10轴可同时重塑免疫微环境与诱导铁死亡，为结直肠癌联合治疗提供了新策略。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41392-025-02518-y