PIK3CA突变通过抑制脂噬促进巨指症脂肪组织过度生长的机制及USP15靶向治疗策略

《Cell Death & Disease》：Activating PIK3CA mutation promotes overgrowth of adipose tissue via inhibiting lipophagy in macrodactyly

巨指症作为一种PIK3CA相关过度生长综合征，其脂肪异常堆积的机制尚不明确。本研究聚焦PIK3CA功能获得性突变对脂噬的抑制作用，发现突变通过USP15介导的Plin1去泛素化阻碍脂滴降解，导致脂质累积；激活脂噬虽可降解脂滴，却因游离脂肪酸过量诱发线粒体氧化应激及细胞凋亡。靶向抑制USP15能通过泛素依赖性巨脂噬减轻脂质沉积，为临床治疗提供新策略。

　　

巨指症是一种罕见的先天性过度生长疾病，患者的手指或脚趾显著肥大，不仅影响肢体功能，还给患者及其家庭带来沉重的心理负担。这种疾病的核心病理特征之一是脂肪组织的异常增殖和脂质堆积，但其背后的分子机制一直模糊不清。近年来，研究发现巨指症与PIK3CA基因的体细胞突变密切相关，该突变属于PIK3CA相关过度生长谱系（PROS），然而，突变如何驱动脂代谢紊乱仍是未解之谜。

此前的研究表明，PI3K/AKT/mTOR信号通路的过度激活会促进脂肪生成，但针对该通路的抑制剂在临床应用中并不能完全解决脂质堆积问题。这提示，除脂合成增强外，可能存在其他关键调控环节。自噬（autophagy）作为细胞内的“清道夫”，尤其是专门降解脂滴的“脂噬（lipophagy）”过程，是否在巨指症中失调？其调控机制如何？这些问题成为本研究关注的焦点。

为了回答上述问题，研究人员首先对比了巨指症（Mac-AT）与多指症（Pol-AT）患者脂肪组织的差异。测序结果显示，巨指症患者中存在PIK3CA c.3140A>G（p.H1047R）突变，且PI3K/AKT/mTOR通路活性显著升高。RNA测序发现，巨指症脂肪组织中脂代谢相关基因（如SCD、FASN）表达上调，而自噬活性受到抑制。体外实验进一步证实，从巨指症患者分离的脂肪源性干细胞（Mac-ADSCs）不仅增殖更快，在成脂诱导后脂质积累也更明显，且自噬标志物LC3-II水平下降，表明脂噬功能受损。

为验证PIK3CA突变的作用，研究人员使用其特异性抑制剂Alpelisib处理Mac-ADSCs。结果显示，抑制PI3K信号不仅能减缓细胞增殖、诱导凋亡，还激活了自噬通路，促进脂滴与自噬体共定位，说明脂噬功能得以恢复。然而，脂噬的激活导致游离脂肪酸（FFA）释放增加，却未能同步提升脂肪酸氧化关键酶CPT1的表达，反而引发线粒体膜电位下降和活性氧（ROS）累积，最终加剧氧化应激和细胞死亡。通过抗氧化剂NAC处理，可逆转这一毒性效应，证明FFA介导的线粒体损伤是脂噬过度激活的副作用。

机制上，研究人员发现脂滴表面蛋白Plin1在Mac-ADSCs中高表达，且其稳定性受去泛素化酶USP15调控。USP15在巨指症中表达升高，能与自噬受体p62和Plin1直接相互作用，去除Plin1的泛素化修饰，从而抑制其通过自噬途径降解。敲低USP15或使用其抑制剂USP15-IN-1处理，可增强Plin1泛素化降解，减少脂质积累。在患者来源的异种移植（PDX）模型中，USP15抑制剂显著缩小脂肪移植物体积并提升自噬标志物LC3B表达，证实靶向USP15具有治疗潜力。

本研究首次揭示PIK3CA突变通过USP15-Plin1-p62轴抑制脂噬，驱动巨指症脂质过度累积的分子环路，为临床干预提供了新靶点。

关键实验方法概述

研究采用临床手术获取的巨指症与多指症患者脂肪组织及分离的脂肪源性干细胞（ADSCs）进行体外实验；通过Sanger测序检测PIK3CA突变；利用RNA测序、Western blot、RT-qPCR分析基因和蛋白表达；使用Alpelisib、USP15-IN-1等抑制剂进行药理学干预；通过免疫荧光、流式细胞术评估自噬、脂质含量、ROS和凋亡；建立患者来源异种移植（PDX）模型进行体内验证；采用Co-IP和泛素化实验验证蛋白相互作用。

研究结果

PIK3CA突变上调脂质积累并下调自噬

巨指症脂肪组织及ADSCs中均检测到PIK3CA H1047R突变，伴随PI3K/AKT/mTOR通路激活、脂代谢基因（SCD、FASN）表达上升和自噬活性抑制。Mac-ADSCs增殖更快，成脂分化后脂质沉积显著，且自噬流受损。

靶向抑制PIK3CA恢复脂噬并抑制增殖

Alpelisib处理Mac-ADSCs后，细胞周期相关基因（E2F1、CDK4/6）表达下降，凋亡增加，自噬通路被激活，脂滴与LC3共定位增强，脂质含量减少。

脂噬激活通过FFA诱发线粒体氧化应激

Alpelisib诱导的脂噬使FFA释放增加，但CPT1表达未同步升高，导致线粒体膜电位降低、ROS累积，细胞存活率下降；NAC处理可逆转该效应。

诱导自噬加剧氧化应激和凋亡

自噬诱导剂雷帕霉素（Rapamycin）增强Alpelisib引起的ROS生成和凋亡，而自噬抑制剂氯喹（Chloroquine）则减轻这一作用，表明Mac-ADSCs中脂噬流缺陷使其对自噬过度激活敏感。

USP15抑制通过泛素依赖性巨脂噬减少脂质积累

USP15在Mac-ADSCs中高表达，与p62和Plin1相互作用，稳定Plin1蛋白；抑制USP15可增强Plin1泛素化降解，促进脂噬，降低脂质含量。PDX模型中USP15抑制剂减小脂肪移植物体积并增强自噬。

结论与意义

本研究阐明PIK3CA突变通过USP15介导的Plin1去泛素化抑制脂噬，导致巨指症脂代谢紊乱；激活脂噬虽可降解脂滴，但需平衡FFA代谢以避免线粒体损伤。靶向USP15为治疗过度生长综合征提供了新策略。论文发表于《Cell Death and Disease》，为理解PROS疾病机制及开发精准疗法提供了重要依据。