STTT：復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院團(tuán)隊(duì)破解葉酸誘發(fā)肝癌之謎！
現(xiàn)在很多孕婦在懷孕甚至備孕期間都會(huì)補(bǔ)充葉酸，以避免胎兒患有神經(jīng)缺陷類疾病。但是少為人知的是葉酸與癌癥之間也存在著密切的聯(lián)系[1]。
葉酸作為膳食補(bǔ)充劑，與一碳代謝和甲硫氨酸代謝密切相關(guān)。在哺乳動(dòng)物中，葉酸和甲硫氨酸分別可以轉(zhuǎn)換為四氫葉酸（THF）和S-腺苷硫氨酸（SAM），它們共同參與一碳循環(huán)從而提供細(xì)胞發(fā)育過程中的必要物質(zhì)[2, 3]。但是葉酸及其代謝相關(guān)分子在癌癥發(fā)生進(jìn)展中的作用仍然飽受爭(zhēng)議[4]。
近日，由復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院雷群英、尹淼和王魯領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)在知名期刊Signal Transduction and Targeted Therapy發(fā)表了一項(xiàng)重要研究成果[5]。
他們發(fā)現(xiàn)了膳食葉酸促進(jìn)肝癌發(fā)生發(fā)展的生物學(xué)機(jī)制。具體來說，補(bǔ)充過多葉酸會(huì)使得去泛素化蛋白（VCIP135）抑制甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2A（MATIIα）的降解，間接加速了癌組織中的甲硫氨酸循環(huán)，促進(jìn)肝細(xì)胞癌（HCC）的癌癥進(jìn)展。
該研究深入揭示葉酸促進(jìn)肝癌進(jìn)展的信號(hào)通路，可以為亞健康人群和表達(dá)高水平MATIIα的癌癥患者量身定制葉酸補(bǔ)充指南提供參考。
論文首頁截圖
人類主要通過飲食獲取葉酸。
為了探索葉酸如何在體內(nèi)影響肝癌的進(jìn)展，研究者分別用含有高水平葉酸，標(biāo)準(zhǔn)水平葉酸，及無葉酸的純化高脂飲食（HFD）飼養(yǎng)注射了二乙基亞硝胺（DEN）小鼠。
結(jié)果顯示5個(gè)月后，高葉酸飲食顯著促進(jìn)HFD誘導(dǎo)的肝癌發(fā)展，顯著增加了肝臟/體重的比率、腫瘤的總數(shù)和肝臟中較大腫瘤體積。
甲硫氨酸循環(huán)與葉酸循環(huán)之間存在密切聯(lián)系，且有研究表明甲硫氨酸代謝中MATIIα的關(guān)鍵編碼基因（MAT2A）在癌癥中上調(diào)表達(dá)[6]。
研究者發(fā)現(xiàn)，高葉酸飲食飼養(yǎng)的小鼠相對(duì)于無葉酸飲食飼養(yǎng)的小鼠上調(diào)MATIIα蛋白表達(dá)。這些結(jié)果說明膳食葉酸促進(jìn)HCC進(jìn)展的同時(shí)刺激著MATIIα表達(dá)增加。
那影響MATIIα蛋白表達(dá)增加的機(jī)制是什么呢？
研究者通過串聯(lián)親和純化和質(zhì)譜分析（TAP-MS）鎖定MATIIα響應(yīng)葉酸信號(hào)的潛在信號(hào)分子，去泛素化酶-VCIP135。
研究者對(duì)內(nèi)源性VCIP135進(jìn)行免疫沉淀和免疫印跡，在沉淀中檢測(cè)到MATIIα。表明VCIP135和MATIIα確實(shí)存在相互作用。他們還在免疫印跡實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，VCIP135被敲除后MATIIα蛋白泛素化增強(qiáng)。
之前有研究表明，化療藥物甲氨蝶呤（MTX）可以干擾一碳循環(huán)中二氫葉酸還原酶的產(chǎn)生，從而抑制MATIIα蛋白的表達(dá)。在這個(gè)研究中，研究人員也觀察到MTX處理后的肝癌細(xì)胞系MATIIα蛋白的表達(dá)被抑制，而且在使用蛋白酶抑制劑（MG132）或補(bǔ)充過量葉酸處理后，MTX的抑制作用可以被緩解。
這些結(jié)果表明VCIP135靶向MATIIα發(fā)揮作用，抑制MATIIα對(duì)葉酸反應(yīng)的蛋白酶體降解途徑，可以間接促進(jìn)細(xì)胞增殖。
由于高葉酸飲食促進(jìn)HFD誘導(dǎo)的肝細(xì)胞癌高表達(dá)MATIIα蛋白。
研究者構(gòu)建肝臟特異性Mat2a基因敲除（LKO）小鼠模型，來研究MATIIα在HFD期間促進(jìn)HCC發(fā)展的作用。
研究者觀察到，與Mat2a野生型（WT）小鼠相比，Mat2a（LKO）小鼠中HFD誘導(dǎo)的HCC進(jìn)展明顯被抑制。
為了驗(yàn)證膳食葉酸促進(jìn)的肝癌發(fā)展是否依賴于MATIIα。研究者對(duì)Mat2a（WT）小鼠與Mat2a（LKO）小鼠進(jìn)行無葉酸（0x）飼養(yǎng)和標(biāo)準(zhǔn)葉酸（1x）飼養(yǎng)。結(jié)果顯示，在標(biāo)準(zhǔn)葉酸飼養(yǎng)的Mat2a（WT）小鼠中，HFD誘導(dǎo)的HCC發(fā)生進(jìn)展，但在Mat2a（LKO）小鼠中腫瘤相關(guān)指標(biāo)沒有明顯變化。
用標(biāo)準(zhǔn)葉酸（1x）或高葉酸（10x）飼養(yǎng)HFD小鼠后，研究者發(fā)現(xiàn)高葉酸飼養(yǎng)顯著增加HFD誘導(dǎo)的Mat2a（WT）小鼠HCC的進(jìn)展，但在Mat2a（LKO）小鼠中腫瘤相關(guān)指標(biāo)沒有明顯變化。
這些結(jié)果表明，肝臟中Mat2a的缺失可以抑制葉酸介導(dǎo)的HCC進(jìn)展。
為探究VCIP135和MATIIα在HCC細(xì)胞生長(zhǎng)中的作用，研究者對(duì)VCIP135和MAT2A進(jìn)行基因敲除和回補(bǔ)實(shí)驗(yàn)。
他們發(fā)現(xiàn)VCIP135和MAT2A敲除顯著影響HCC細(xì)胞的葉酸代謝和甲硫氨酸循環(huán)中間產(chǎn)物的豐度。尤其是同時(shí)敲除MAT2A和VCIP135可顯著抑制HCC細(xì)胞增殖，而回補(bǔ)VICP135和MATIIα后又會(huì)恢復(fù)HCC細(xì)胞增殖的能力，使用MATIIα抑制劑（MTX和FIDAS-5）也可以協(xié)同抑制細(xì)胞增殖。
總之，VICP135和MATIIα對(duì)HCC的增殖具有重要作用。
在人源樣本中是否也有相似趨勢(shì)呢？
研究者分析了MATIIα和VCIP135在肝癌病人組織中的表達(dá)分布情況。結(jié)果顯示，在HCC患者腫瘤樣本及其配對(duì)的癌旁組織中，MATIIα和VCIP135在腫瘤中表達(dá)水平更高，且高VCIP135表達(dá)水平與肝癌患者的不良預(yù)后顯著相關(guān)。
這些結(jié)果表明，MATIIα和VCIP135協(xié)同調(diào)控葉酸對(duì)肝癌進(jìn)展的影響。
在細(xì)胞的快速增殖過程中，葉酸是必需的物質(zhì)之一。因此，在包括卵巢，結(jié)直腸癌，腎臟和乳腺癌在內(nèi)的不同實(shí)體腫瘤中，均能觀測(cè)到葉酸攝取的增加[7]。
近年來，多種抑制葉酸代謝的藥物包括甲氨蝶呤、雷替曲塞和Edatrexate已被批準(zhǔn)用于癌癥治療，表明葉酸在癌癥發(fā)展中起著重要作用[8]。
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