西方饮食在新型MASH-HCC小鼠模型中富集Galectin-1调控的Rho、ECM和SASP信号的空间影响
西方饮食通过Galectin-1调控的Rho、ECM和SASP信号通路在新型MASH-HCC小鼠模型中的空间影响
学术背景
肝细胞癌（Hepatocellular Carcinoma, HCC）是全球癌症相关死亡的第三大原因，而代谢功能障碍相关的脂肪性肝炎（Metabolic Dysfunction-Associated Steatohepatitis, MASH）是HCC的主要诱因之一。随着西方饮食（Western Diet, WD）的普及，MASH的发病率持续上升，但目前尚无有效的药物来预防MASH，且HCC的治疗选择非常有限。Galectin-1（Gal-1）是HCC的生物标志物，在肝细胞癌变过程中起着关键作用。先前的研究表明，沉默Gal-1可以有效治疗小鼠HCC，但WD对Gal-1信号通路在MASH向HCC进展中的影响尚不清楚。本研究旨在填补这一知识空白，探讨WD如何通过Gal-1信号通路影响HCC的肿瘤微环境。
论文来源
本论文由Tahereh Setayesh、Ying Hu、Farzam Vaziri、Dongguang Wei和Yu-Jui Yvonne Wan共同撰写，作者均来自美国加州大学戴维斯分校（University of California, Davis）。论文于2024年发表在《Biomarker Research》期刊上，题为《The spatial impact of a western diet in enriching galectin-1-regulated Rho, ECM, and SASP signaling in a novel MASH-HCC mouse model》。
研究流程
1. 建立MASH-HCC小鼠模型
研究首先建立了一种新型的MASH-HCC小鼠模型。FVB/N雄性小鼠在断奶后开始喂食WD（21.2%脂肪、34%蔗糖、0.2%胆固醇），持续五个月。在实验组中，小鼠在处死前两个月接受含有myr-Akt1和N-RasV12质粒的水动力注射，以诱导HCC。对照组小鼠则喂食健康饮食。
2. Gal-1的沉默与过表达
为了研究Gal-1的作用，研究使用了腺相关病毒（AAV9）来沉默或过表达Gal-1。Gal-1 siRNA通过静脉注射，对照组则使用scramble-AAV9。Gal-1过表达则通过AAV9-Gal-1实现，对照组使用无插入的AAV9。
3. 组织学与多重免疫组化（IHC）
肝脏组织经过固定后，进行苏木精和伊红（H&E）染色，并使用多重免疫组化技术检测E-cadherin、N-cadherin、Gal-1和F4/80等标志物。荧光信号通过Vectra 3自动定量病理成像系统扫描，并使用INFORM软件进行信号分离。
4. RNA提取、测序与分析
从健康肝脏、HCC和MASH-HCC样本中提取RNA，进行cDNA合成和RNA测序。通过Reactome分析差异表达基因，并使用GSEA和iDEP进行通路富集分析。
5. 空间转录组学与蛋白质分析
使用GeoMx DSP技术对肝脏切片进行全转录组测序和蛋白质分析。选择肿瘤内部、肿瘤边缘和肿瘤外部的区域进行数据采集，并通过Nanostring的GeoMx NGS管道软件进行数据分析。
6. 细胞去卷积分析
使用SpatialDecon GeoScript进行细胞去卷积分析，确定免疫细胞在肿瘤微环境中的丰度。
主要结果
1. MASH-HCC的形态学特征
研究发现，MASH-HCC小鼠的肝脏表现出明显的脂肪变性、纤维化和肿瘤形成。与WD诱导的代谢功能障碍相关的脂肪肝病（MAFLD）相比，MASH-HCC的肝脏胶原浓度显著增加。
2. WD对健康肝脏和HCC的分子特征影响
WD摄入显著激活了Rho信号通路、细胞外基质（ECM）重塑和衰老相关分泌表型（SASP）等通路。与健康肝脏相比，MAFLD小鼠的ECM、胶原形成和降解通路显著富集。
3. MASH-HCC与HCC的分子差异
与健康肝脏相比，MASH-HCC显著富集了ECM、细胞因子信号通路和SASP。此外，MASH-HCC在肿瘤内部和边缘区域表现出Rho GTPase效应物、ECM重塑和细胞周期通路的显著富集。
4. Gal-1的空间效应
Gal-1的沉默显著减少了MASH-HCC小鼠的肿瘤负担，并下调了肿瘤边缘的免疫和ECM调控通路。Gal-1的过表达则增强了Rho GTPase信号通路和SASP。
5. WD对Gal-1介导的信号通路的影响
WD摄入和Gal-1过表达共同上调了Rho GTPase效应物和ECM降解通路，而Gal-1的沉默则下调了这些通路。
结论
本研究揭示了WD通过Gal-1介导的信号通路（包括Rho信号、ECM重塑和SASP）对HCC肿瘤微环境的广泛影响。这些变化不仅促进了肝细胞癌变，还可能影响HCC的免疫治疗效果。研究结果为理解WD在HCC中的作用提供了新的视角，并为未来的治疗策略提供了潜在靶点。
研究亮点
- 新型MASH-HCC小鼠模型：本研究首次建立了与人类相关的MASH-HCC小鼠模型，为研究WD对HCC的影响提供了重要工具。
- 空间转录组学技术：通过空间转录组学技术，研究揭示了WD在肿瘤微环境中的空间特异性影响。
- Gal-1的关键作用：研究证实了Gal-1在调控Rho信号、ECM重塑和SASP中的关键作用，为未来的靶向治疗提供了新思路。
研究意义
本研究不仅填补了WD对Gal-1信号通路在MASH-HCC中作用的知识空白，还为开发新的HCC治疗策略提供了理论基础。通过揭示WD对肿瘤微环境的复杂影响，研究为未来的饮食干预和免疫治疗提供了重要参考。