Hypoxia-Induced Creatine Uptake Reprograms Metabolism to Antagonize PARP1-Mediated Cell Death and Facilitate Tumor Progression in Hepatocellular Carcinoma.
研究背景
缺氧是实体瘤重要特征，影响癌细胞恶性表型。由DNA损伤驱动的PARP1依赖细胞死亡过程（parthanatos）在组织稳态和肿瘤发生中起关键作用，但缺氧未诱导肝细胞癌（HCC）中的parthanatos。本研究探讨缺氧与parthanatos相互作用机制，聚焦肌酸转运蛋白SLC6A8的作用。
方法速览
- 细胞培养和缺氧处理：用Huh7和Hep3B细胞系，低氧培养箱模拟缺氧。
- RNA测序和生物信息学分析：RNA - seq鉴定差异表达基因，进行KEGG和GO分析。
- 蛋白质印迹和免疫荧光：检测相关蛋白表达和定位。
- 代谢分析：用Seahorse XF分析仪测细胞外酸化率（ECAR）和氧气消耗率（OCR）。
- 动物模型：建立皮下移植瘤和原发性HCC模型评估药物抗肿瘤效果。
主要发现
- 缺氧通过上调SLC6A8拮抗parthanatos促进HCC进展：缺氧增加HCC细胞DNA损伤标志物水平和PAR聚合物积累，但未显著诱导细胞死亡或AIF核转位。研究表明，缺氧上调SLC6A8表达拮抗parthanatos，促进HCC进展。
- 肌酸通过代谢重编程拮抗parthanatos促进HCC进展：SLC6A8介导的肌酸摄取在缺氧时显著增加，肌酸补充剂促进HCC细胞增殖、迁移和侵袭，抑制细胞死亡，还增加糖酵解相关基因表达和相关代谢物含量，增强葡萄糖摄取和糖酵解酶活性。
- SERPINE1通过USP10 - PKLR轴介导肌酸代谢重编程和parthanatos拮抗：肌酸激活Smad2/3信号通路上调SERPINE1表达，SERPINE1与USP10和PKLR形成复合体，USP10去泛素化稳定PKLR增强糖酵解酶活性。PAR聚合物结合USP10减弱其去泛素化活性，SERPINE1稳定USP10构象逆转该效应。
- RGX - 202与lenvatinib联合治疗有抗肿瘤效果：RGX - 202抑制SLC6A8活性和细胞内肌酸含量，降低SERPINE1和PKLR表达。单独或联合使用能抑制HCC细胞增殖、迁移和侵袭，降低糖酵解水平，提高氧化磷酸化水平。体内实验显示联合治疗抑制HCC生长，降低肿瘤组织ATP和糖酵解相关代谢物含量。
总结展望
本研究首次揭示缺氧上调SLC6A8拮抗parthanatos促进HCC进展的机制，发现肌酸代谢重编程拮抗parthanatos的新机制，阐明SERPINE1通过USP10 - PKLR轴介导肌酸代谢重编程和拮抗parthanatos的机制，提出RGX - 202与lenvatinib联合治疗HCC的潜在临床应用前景。不过，研究主要基于体外细胞实验和动物模型，需临床试验验证在人类患者中的疗效，且肌酸在其他癌症中的作用机制也待进一步研究。