PLA2/LOXs膜磷脂代谢通路调控脂噬介导结肠癌化疗耐受的作用及分子机制研究

Metabolism diversity and reprogramming are the basic characteristics of malignancies and chemoresistance. In our previous study, we viewed that the ATP levels upon drug administration were more reliant on macrolipophagy triggered fatty acid oxidation (FAO), but the precise mechanisms are unclear. In this project, we provide detailed insight into the essential roles exerted by specific membrane phospholipid，phosphatidylcholine(PC 36:4)，in mediating intracellular macrolipophagy and energy balance. Moreover, in drug resistance cells, accumulated phosphatidylcholine induced phosphorylation of PLIN2 and PLIN3 via PKC pathway and stimulating production of free fatty acid (FFA) drivened by lipophagy. Our findings suggest that phosphatidylcholine is an effective intracellular stimulus of lipophagy and that targeting the PLA2/LOXs membrane phospholipid metabolic pathway may be considered as a potential therapeutic stratgegy to address chemoresistance in the treatment of colorectal cancer.

细胞代谢重编程及代谢方式的适应性改变是恶性肿瘤的基本特征，也是导致其耐药的重要原因。我们前期研究发现结直肠癌耐药细胞通过脂噬途径利用脂滴满足对抗化疗压力时的能量需求，推测脂噬水平上调可能与其耐药表型有关，但耐药肿瘤细胞内脂质存贮和分解释放的调控过程及在介导化疗耐药中的作用和机制尚不清楚。本项目拟以敏感及耐药结直肠癌细胞为研究对象，首先明确脂噬在耐药细胞能量供应中发挥的作用，通过脂质组学分析耐药细胞内异常沉积的脂类信号，证明细胞内异常沉积的富二十碳四烯酸多不饱和卵磷脂（PC36:4）是激活脂噬的关键前体物质，并探讨膜磷脂PLA2/LOXs代谢信号通过磷酸化PLINs调控细胞脂噬的作用，揭示结直肠癌化疗耐受的分子机制。这些结果不仅可以从细胞代谢角度进一步探明肿瘤耐药的分子机制，而且可为逆转耐药和化疗增敏提供新的策略。

以5-氟尿嘧啶为基础的化疗是结直肠癌患者的主要治疗手段，但因化疗抵抗所致的肿瘤复发转移仍然是导致治疗失败及影响患者预后的主要原因。肿瘤细胞能量代谢的适应性改变从根本上参与了耐药的发生。在本研究中，我们以化学诱导耐药及敏感的亲本结肠癌细胞为研究对象首先证实了脂噬触发的脂肪酸氧化磷酸化水平上调是细胞抵抗化疗药物损伤时的主要供能方式。通过代谢及脂质组学的质谱分析，我们发现并证实了耐药细胞内异常富集的花生四烯酸是激活细胞内选择性自噬和维持能量平衡的关键脂质前体物质，并深入探索了其通过LOXs/PKCζ通路磷酸化PLINs驱动脂噬发生的分子机制。此外，我们还利用临床样本，结合TCGA、GEO大数据分析进一步证实了在临床大数据中结直肠癌细胞内异常富集的花生四烯酸，上调的磷脂代谢酶与化疗抵抗显著相关。在动物模型中，通过抑制花生四烯酸相关的脂噬可一定程度逆转化疗耐药，上调结直肠癌细胞对化疗的敏感性。本研究揭示了结直肠癌获得性化疗耐药的分子机制，并提示靶向花生四烯酸相关的脂噬有望成为结直肠癌化疗增敏的潜在策略。