LDHA-ME2-ACSS2代谢轴促进GBM细胞间质转化的作用及其临床意义

A defining hallmark of Glioblastoma multiform (GBM) is metabolic reprogramming. It is suggested that Lactate dehydrogenase A (LDHA) and malic enzyme 2 (ME2) promote GBM Mesenchymal transition. However, their metabolic pathways remains to be clarified. Based on previous studies, it is proposed that LDH isoenzymes might be altered and ME2 might mediate the shift of cytosolic pool of acetyl-CoA in GBM mesenchymal transition. Therefore, the aims of this grant are to: (1) investigate the alterations and roles of LDH isoenzymes in GBM mesenchymal transiton; (2) explore the roles of ME2 in GBM mesenchymal transiton; (3) determine the roles of ME2 in the lipogenesis transition mediated by ATP citrate lyase (ACLY) and acetyl-CoA synthetase 2 (ACSS2) and its mechanism. The results might uncover the roles of LDHA-ME2-ACSS2 metabolic axis in GBM mesenchymal transiton and its mechanism, and provide new strategy for clinical translation.

代谢重编程是多形性胶质母细胞瘤（GBM）重要特征。前期研究表明代谢的关键酶乳酸脱氢酶A（LDHA）和苹果酸酶2（ME2）促进了GBM间质转化。然而，LDHA、ME2代谢重编程的途径尚不清楚。基于前期研究，我们推测GBM间质转化中发生了LDH亚型的转变和ME2介导的胞质乙酰辅酶A生成途径的转换。因此，本项目拟通过体内外实验重点分析 （1）LDH亚型在GBM间质转化中的作用；（2）ME2在GBM间质转化中的作用；（3）ME2在ATP-柠檬酸裂解酶（ACLY）和乙酰辅酶A合成酶2（ACSS2）介导的脂质合成途径转换中的作用及机制。研究结果将探明LDHA-ME2-ACSS2代谢轴在GBM间质转化中的作用与机制，将为进一步的靶向治疗研究提供理论依据。

多形性胶质母细胞瘤（GBM）是最常见且致死性脑肿瘤，间质型（Mesenchymal, MES型）具有恶性程度高、预后差的特点。代谢重编程是GBM重要特征。前期研究表明代谢的关键酶乳酸脱氢酶A（LDHA）和苹果酸酶2（ME2）促进了GBM间质转化。然而，LDHA、ME2代谢重编程的途径尚不清楚。本研究阐明了LDHA、ME2和苹果酸酶（ME3）促进GBM间质转化及其调控线粒体稳态作用及机制。主要研究内容包括：① 分析LDH亚型在GBM间质转化中的作用；② 分析LDHA对脂质从头合成以及线粒体稳态的作用；③ 分析ME2线粒体丙酮酸-柠檬酸生成途径在GBM间质转化中的作用；④ 分析ME2在GBM脂质合成途径重编程中的作用及其机制；⑤ 分析ME3在GBM前神经间质转化以及线粒体稳态的作用。研究结果如下：① 首先通过CCK8（Cell Counting Kit-8）法、克隆形成实验、划痕实验、Transwell迁移、侵袭实验和免疫印迹实验证明LDHA、ME2和ME3促进脑胶质瘤细胞增殖、迁移、侵袭以及间质转化；② 通过定量分析和非变性电泳证明LDH亚基在GBM不同亚型的表达模式不同，同工酶LDH1、LDH5可作为GBM分型指标; ③ 应用数据库分析、免疫印迹的方法分析脑胶质瘤细胞内LDHA通过影响ME2的表达，继而促进脑胶质瘤细胞的脂质从头合成；④ 应用特异性荧光染色证明LDHA对线粒体分裂与融合、线粒体ROS及膜电位的变化，证明LDHA对线粒体稳态的调控作用；⑤ 通过免疫印迹、免疫荧光等方法阐明ME2通过AMPK/SREBP-1/ACSS2途径导致GBM细胞内脂质从头合成途径的转变；⑥ 通过免疫印迹、特异性荧光染色验证ME3对线粒体分裂融合以及膜电位的影响。该研究揭示了LDH亚型在GBM分子分型的重要作用，并揭示LDHA-ME2-ACSS2代谢轴促进GBM间质转化和线粒体稳态的作用及机制，这将为脑胶质瘤的临床诊断、治疗提供新的策略。