胰腺癌約占美國所有癌癥的3％和所有癌癥死亡的7％。胰腺導管腺癌（PDAC）是一種外分泌腫瘤，是最常見的胰腺癌病理類型。盡管許多因素促使正常胰管向侵襲前病變轉變為侵襲性PDAC，但這種進展主要是由炎癥性腫瘤微環境中的內在Kras突變驅動的。了解胰腺腫瘤微環境的組成和功能可能有助于開發新的診斷和更好的治療方法。

今天我們看的文章題名為:Ferroptotic damage promotes pancreatic tumorigenesis through a TMEM173/STING-dependent DNA sensor pathway，發表在nature communications雜志，影響因子12.121。改文章發現，高鐵飲食或Gpx4消耗均可促進8-OHG釋放，從而激活TMEM173 / STING依賴性DNA傳感器途徑，從而導致小鼠巨噬細胞浸潤和激活Kras驅動的PDAC。

高鐵飲食或Gpx4缺失促進實驗性胰腺炎

胰腺炎是胰腺癌發生的危險因素，首先研究了鐵死亡對實驗性急性胰腺炎模型的影響，急性胰腺炎模型是由雨蛙肽或L-精氨酸誘導的。高鐵飲食3個月后，小鼠胰鐵含量高于對照組。與對照飲食小鼠相比，高鐵飲食小鼠更易受雨蛙肽或L-精氨酸誘導的胰腺炎的影響，死亡率顯著更高。HE評估顯示高鐵飲食組腺泡細胞過度死亡、白細胞浸潤和間質水腫。高鐵飲食組的血清淀粉酶、胰腺胰蛋白酶活性和胰腺髓過氧化物酶活性顯著升高，表明高鐵水平加速了胰腺炎的進展。

接下來確定GPX4介導的抗氧化反應對實驗性胰腺炎的影響。小鼠胰腺中Gpx4的條件性KO不影響胰腺發育和內分泌功能和鐵水平，但會導致雨蛙肽或L-精氨酸誘導的胰腺炎比野生型（WT）小鼠發展更快，死亡率、胰腺損傷和胰腺炎相關酶（淀粉酶、胰蛋白酶和髓過氧化物酶）增加。相反，服用liproxstatin-1（一種鐵死亡抑制劑），對雨蛙肽或L-精氨酸誘導的胰腺炎有保護作用，特別是在高鐵飲食或Gpx4缺乏的情況下。這提示鐵過載和Gpx4缺失通過氧化損傷加速實驗性胰腺炎的進展。

高鐵飲食或Gpx4缺失促進Kras驅動的胰腺腫瘤發生

與KC（Pdx1-Cre; Kras^G12D/+）小鼠相比，Gpx4缺失KCG（Pdx1-Cre；Kras^G12D/+，Gpx4^?/?）小鼠高鐵飲食進一步增加Kras介導的動物死亡，胰腺重量增加，胰腺上皮內瘤變（PanIN）的形成和基質反應。相比之下，Gpx4耗竭或高鐵飲食會減少正常的腺泡細胞。KC小鼠的胰腺鐵高于對照飲食。正常飲食的KC和KCG小鼠之間的胰腺鐵無差異。在10-12個月大時，在KCG小鼠中觀察到腫瘤侵襲或向肝和肺轉移的增加。這些發現表明高鐵飲食或Gpx4缺失會加速胰腺Kras介導的PDAC。接下來研究了Gpx4缺失或高鐵飲食對Kras驅動的分子事件的影響，這些分子事件涉及腺泡到導管的化生、導管病變、基質反應和轉移。腺泡到導管化生（Sox9）、導管病變（Krt19）、基質反應（Vim）和轉移（Mmp9）通過Gpx4缺失或高鐵飲食上調。

相反，鐵死亡抑制劑liproxstatin-1對Kras引起的動物死亡以及Gpx4缺失或高鐵飲食小鼠的病理和分子變化具有保護作用。此外，在Kras引起的胰腺腫瘤發生中，Gpx4缺失或高鐵飲食均上調了胰腺中PTGS2（一種鐵下垂的標志物）和Ki67（一種腫瘤細胞增殖的標志物）的表達。這些動物研究表明，鐵死亡可能促進Kras驅動的胰腺腫瘤的發生。值得注意的是，雜合子缺失Gpx4未能加速Kras介導的動物死亡、胰腺導管上皮內瘤變和基質反應。在3個月大時，純合Gpx4缺失和高鐵飲食對Kras介導的胰腺導管癌變和基質反應有協同作用。

巨噬細胞耗竭減少胰腺腫瘤發生

鑒于巨噬細胞是胰腺腫瘤發生早期的主要參與者，接下來測試了Gpx4缺失或高鐵飲食對腫瘤微環境中巨噬細胞浸潤和激活的影響。F4/80免疫熒光染色觀察巨噬細胞浸潤情況。腫瘤相關巨噬細胞（TAM）在Kras驅動的小鼠中隨著Gpx4缺失或高鐵飲食而增加，表明鐵和Gpx4是胰腺腫瘤微環境中巨噬細胞浸潤的調節因子。為了進一步確定巨噬細胞在高鐵飲食或Gpx4消耗依賴性腫瘤發生中的作用，使用氯膦酸鹽脂質體來消耗巨噬細胞。與對照脂質體相比，氯膦酸鹽脂質體對巨噬細胞抑制作用降低了Gpx4缺失（KCG）或高鐵飲食小鼠的動物死亡率、胰腺重量、癌變和基質反應；Sox9、Krt19、Vim和Mmp9的表達被氯膦酸鹽脂質體下調。因此，巨噬細胞聚集似乎是高鐵飲食或Gpx4缺失依賴性胰腺腫瘤發生所必需的。

氧化核堿基通過TMEM173誘導巨噬細胞遷移和活化

Gpx4耗盡或高鐵飲食導致氧化胰腺或血清中DAMP的產生和釋放增加，DAMP包括4-HNE（脂質過氧化產物）和8-OHG（DNA氧化損傷的主要產物）。接下來測試了這些氧化損傷相關的DAMP是否能在體外調節巨噬細胞的遷移和活化。與4-HNE相比，8-OHG（500?ng/ml）顯著誘導原代小鼠骨髓源性巨噬細胞（BMDM）或人血單核細胞源性巨噬細胞（HPBMs）中的細胞遷移和細胞因子Il6和iNos表達釋放。這些結果表明氧化的堿基（8-OHG）而不是氧化的脂質（4-HNE）可能促進巨噬細胞的遷移和活化。

鑒于8-OHG是一種氧化的DNA損傷產物，然后測試了TMEM173是否是宿主細胞中的一種主要的DNA感應調節劑，調節8-OHG活性。DNA傳感器環GMP-AMP合酶（CGAS）與宿主DNA結合，啟動TMEM173依賴性反應。與對照組KC小鼠相比，來自KCG小鼠的腫瘤中8-OHG DNA和CGAS的共定位增加，支持先前的發現8-OHG是CGAS的直接配體。在Kras驅動的小鼠PDAC期間，腫瘤微環境中TMEM173或CGAS的表達以時間依賴性方式增加。在體外，Tmem173的缺失阻斷了8-OHG誘導的細胞遷移和BMDM中Il6和Nos2的mRNA表達。這些數據表明8-OHG誘導的巨噬細胞遷移和活化需要TMEM173，而不是TLR9。

TMEM173促進胰腺腫瘤發生

為了確定TMEM173通路是否是胰腺癌發生所必需的，首先將8-OHG抗體注射到KGC小鼠體內。與IgG對照相比， 8-OHG抗體延長了動物存活時間，抑制了Gpx4缺失介導的胰腺增重和快速腫瘤進展，減少了腫瘤形成，減少了基質反應，減少了TAM浸潤。

在KC小鼠中，Tmem173的缺失可防止Gpx4缺失誘導的動物死亡、腫瘤進展和TAM浸潤減少。阻斷8-OHG-TMEM173通路也減少了Gpx4缺失誘導的胰腺中Sox9、Krt19、Vim和Mmp9的上調。此外，給予8-OHG抗體或去除Tmem173可防止高鐵飲食誘導的動物死亡和腫瘤進展，以及Kras驅動小鼠中的TAM浸潤。8-OHG的過度積累可能促進染色體的不穩定性，如端粒異常。與對照KCG小鼠相比，端粒FISH分析表明，KCGT小鼠中Tmem173的缺失并未顯著改變端粒缺失。有趣的是，在KCG和高鐵飲食小鼠中，通過氯膦酸鹽脂質體消耗巨噬細胞減少TMEM173表達，這表明巨噬細胞浸潤、TMEM173激活和鐵死亡之間存在反饋機制。這些動物研究表明8-OHG-TMEM173通路的激活以端粒損傷獨立的方式促進胰腺腫瘤的發生。

GPX4是人PDAC的預后標志物

動物研究表明GPX4可能在胰腺癌中起到抑癌作用，而TMEM173可能具有致癌作用。使用TCGA數據庫分析，與正常組相比，PDAC組的GPX4和TMEM173 mRNA表達均上調。在PDAC患者中，KRAS和TMEM173的mRNA表達也呈正相關，KRAS和GPX4的mRNA表達之間沒有顯著相關性。盡管巨噬細胞耗竭降低了小鼠腫瘤微環境中TMEM173的表達，但在PDAC患者中GPX4和TMEM173的mRNA表達與巨噬細胞標記物CD163之間沒有顯著相關性。總生存率分析進一步顯示，GPX4的高表達與PDAC患者的生存率增加相關。TMEM173的mRNA表達與PDAC患者的總生存率之間沒有顯著相關性。此外，GPX4的低表達和TMEM173的高表達增加了PDAC患者的死亡率。這些分析表明GPX4可能是人類PDAC的主要預后指標。