In breast cancer, a key feature of peritumoral adipocytes is their loss of lipid content observed both in vitro and in human tumors. The free fatty acids (FFAs), released by adipocytes after lipolysis induced by tumor secretions, are transferred and stored in tumor cells as triglycerides in lipid droplets. In tumor cell lines, we demonstrate that FFAs can be released over time from lipid droplets through an adipose triglyceride lipase–dependent (ATGL-dependent) lipolytic pathway. In vivo, ATGL is expressed in human tumors where its expression correlates with tumor aggressiveness and is upregulated by contact with adipocytes. The released FFAs are then used for fatty acid β-oxidation (FAO), an active process in cancer but not normal breast epithelial cells, and regulated by coculture with adipocytes. However, in cocultivated cells, FAO is uncoupled from ATP production, leading to AMPK/acetyl-CoA carboxylase activation, a circle that maintains this state of metabolic remodeling. The increased invasive capacities of tumor cells induced by coculture are completely abrogated by inhibition of the coupled ATGL-dependent lipolysis/FAO pathways. These results show a complex metabolic symbiosis between tumor-surrounding adipocytes and cancer cells that stimulate their invasiveness, highlighting ATGL as a potential therapeutic target to impede breast cancer progression.

Abstract Malignant progression results from a dynamic cross-talk between stromal and cancer cells. Recent evidence suggests that this cross-talk is mediated to a significant extent by exosomes, nanovesicles secreted by most cell types and which allow the transfer of proteins, lipids, and nucleic acids between cells. Adipocytes are a major component of several tumor microenvironments, including that of invasive melanoma, where cells have migrated to the adipocyte-rich hypodermic layer of the skin. We show that adipocytes secrete exosomes in abundance, which are then taken up by tumor cells, leading to increased migration and invasion. Using mass spectrometry, we analyzed the proteome of adipocyte exosomes. Interestingly, these vesicles carry proteins implicated in fatty acid oxidation (FAO), a feature highly specific to adipocyte exosomes. We further show that, in the presence of adipocyte exosomes, FAO is increased in melanoma cells. Inhibition of this metabolic pathway completely abrogates the exosome-mediated increase in migration. Moreover, in obese mice and humans, both the number of exosomes secreted by adipocytes as well as their effect on FAO-dependent cell migration are amplified. These observations might in part explain why obese melanoma patients have a poorer prognosis than their nonobese counterparts. Cancer Res; 76(14); 4051–7. ©2016 AACR.

Abstract Periprostatic adipose tissue (PPAT) abundance correlates with prostate cancer progression, but the mechanism remains unexplained. Here, we used a statistical approach to define abundant PPAT by normalizing PPAT volume to prostate volume in a cohort of 351 patients with a linear regression model. Applying this definition, we find tumors specifically from patients with abundant PPAT exhibit several hallmarks of aggressiveness, suggesting that PPAT abundance might be used to improve risk stratification. We show that abundant PPAT expands by adipocyte hypertrophy but this does not result in inflammation. Extensive extracellular matrix remodeling, notably of the collagen network, and decreased expression of mechano-sensing proteins in adipocytes explains this inflammation-free expansion by decreasing the mechanical constraints on the adipocytes. Moreover, collagen VI degradation in abundant PPAT is associated with production of endotrophin, a matrikine that promotes cancer progression. We find high levels of endotrophin specifically in the urine of patients with abundant PPAT, indicating the clinical relevance of our findings. Summary The abundance of periprostatic adipose tissue favors prostate cancer aggressiveness. The increase in extracellular matrix remodeling that occurs in expanded periprostatic fat allows adipocyte hypertrophy without tissue inflammation and generates a matrikine, endotrophin, which favors tumor progression.