近日，天津医科大学总医院、天津市神经病学研究所康春生教授课题组在神经肿瘤学知名期刊Neuro-Oncology（影响因子10.247，中科院医学1区）发表研究型论文，揭示了PTRF/Cavin1参与调控胶质母细胞瘤和能量代谢的重构与恶性进展作用机制。![]()
胶质母细胞瘤(GBM)是成人最常见的原发性脑肿瘤。尽管标准的治疗方案包括手术联合替莫唑胺化疗和放射治疗，患者在最初诊断后仍仅有12-16个月的中位生存期。因此我们迫切需要进一步了解肿瘤生长和存活的潜在机制，为GBM的治疗提供新的靶点。先前的研究证实，代谢重构是肿瘤的主要特征之一，与增殖和免疫微环境有关。肿瘤的新陈代谢提供了足够的能量来驱动新的生物量和活跃的细胞增殖。除了构成细胞膜的脂质双层结构外，磷脂还被认为调节多种细胞生物学功能。有大量的文献证明，膜和细胞中磷脂含量的重构对肿瘤有重要影响。在胶质瘤中，已观察到异柠檬酸脱氢酶(IDH)突变亚型中磷脂成分很大程度上的改变。尽管越来越多的人认识到磷脂重构如何影响肿瘤生物学的许多方面，但是磷脂重构在GBM中的作用和机制尚不清楚。PTRF (polymerase 1 and transcriptrelease factor)，又称Cavin-1，是一种调控小窝结构和功能的保守蛋白。先前的研究发现，敲除PTRF的小鼠循环血液中甘油三酯水平升高，脂肪组织显著减少。PTRF突变的致病作用已在先天性全身脂质营养不良(CGL)中得到证实，这支持了PTRF以某种方式调节磷脂和甘油三酯合成的假设。考虑到PTRF的多种脂质调节作用，研究小组首先利用代谢组学和脂质组学方法以及GBM原代细胞来研究PTRF对GBM细胞代谢的影响，发现PTRF显著增加GBM细胞溶血磷脂酰胆碱的水平，提示PTRF以某种方式重构了GBM细胞的脂质代谢。![]()
图1、PTRF增加GBM中溶血磷脂酰胆碱(LPC)水平为了探索PTRF如何影响磷脂重构, 研究小组对相关的脂质代谢途径的关键酶包括the Kennedy Pathway和Lands' cycle (例如,胆碱磷酸转移酶1 (CHPT1) 、溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶1 (LPCAT1)和胞质型磷脂酶A2 (cPLA2))进行检测，发现PTRF通过抑制cPLA2蛋白酶体降解，从而促进了cPLA2的稳定性而重构GBM磷脂代谢。![]()
图2、PTRF通过调节cPLA2的稳定性来重组磷脂代谢
磷脂成分的改变可以改变细胞膜的性质，从而影响细胞膜的功能。体外实验验证发现，PTRF可以通过增加GBM细胞中LPC的含量来提高细胞膜的流动性。进一步通过TCGA数据分析和实验证明，PTRF-cPLA2脂质重构通路能明显提高GBM细胞内吞的量和速率。此前的体外研究已经证实，cPLA2产生的脂肪酸通过脂肪酸氧化在线粒体中产生能量。为了验证PTRF-cPLA2脂质重构通路是否会改变GBM细胞的能量代谢，研究小组使用Seahorse细胞分析仪进行了线粒体压力试验。结果显示，过表达PTRF可以显著增加GBM细胞的耗氧量（OCR）和ATP生成。此外，PTRF过表达促进了GBM细胞的克隆形成和增殖能力。![]()
图3、PTRF-cPLA2脂质重构通路调控GBM细胞的内吞、线粒体呼吸和增殖
考虑到研究发现PTRF促进cPLA2的稳定性进而影响GBM细胞的功能，研究小组接下来进行了一系列的抑制剂试验，以探索cPLA2在PTRF-cPLA2脂质重构通路中的作用。实验结果表明，PTRF通过cPLA2重构磷脂代谢，并表明通过抑制cPLA2的磷脂酶催化功能，阻断了PTRF诱导和cPLA2介导的肿瘤细胞增殖能力。![]()
图4、cPLA2抑制剂通过抑制PTRF介导的磷脂重构进而抑制GBM细胞内吞作用、ATP产生和增殖
为了进一步研究体内PTRF-cPLA2脂质重构通路的影响，研究小组建立了BALB/c裸鼠颅内GBM患者源性异种移植(PDX)模型和C57BL/6小鼠颅内GL261肿瘤模型，结果表明PTRF-cPLA2脂质重构通路可能通过提供ATP增加细胞增殖并且激活腺苷能途径来诱导免疫抑制效应。![]()
图5、PTRF促进GBM肿瘤增殖并抑制免疫应答
为了寻找治疗GBM患者的新方法，研究小组接下来使用了PTRF过表达GBM细胞的颅内模型，并测试了cPLA2抑制剂AACOCF3和二甲双胍的单药及联合治疗。实验结果发现，AACOCF3和二甲双胍单药均显著降低肿瘤的生长，并显著提高生存率。此外，联合治疗对肿瘤的生长抑制和提高生存率均有显著作用，且优于单药治疗。![]()
图6、AACOCF3和二甲双胍联合治疗GBM
综上所述，本研究发现PTRF通过调节cPLA2蛋白的稳定性和增强cPLA2活性来重构磷脂，进而促进内吞作用和能量代谢，促进肿瘤增殖，抑制GBM的免疫应答。此外，cPLA2抑制剂(AACOCF3)和二甲双胍可逆转PTRF-cPLA2脂质重构通路在GBM中的作用。这些发现突出了磷脂代谢在GBM中的支持作用，为进一步研究提供了新的治疗靶点和治疗策略。天津医科大学总医院博士研究生伊凯凯和天津大学博士研究生战琦为该论文的第一作者，康春生教授为本文的通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金、天津市重点研发计划、京津冀基础研究合作专项的支持。文章链接：
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33140095