SIRT7通过TUFM相互作用和RhoA/ROCK/AKT通路激活驱动子宫内膜异位症能量代谢重编程

《Cellular and Molecular Life Sciences》：SIRT7 drives energy metabolic shifts in endometriosis via interaction with TUFM and Rhoa/Rock/Akt pathway activation

本研究针对子宫内膜异位症(EMS)中能量代谢异常机制不清的问题，通过多组学分析发现SIRT7在异位病灶中显著上调。研究人员通过体内外实验证实SIRT7与线粒体延伸因子TUFM相互作用，调控GBE1、PYGL等糖酵解酶和IDH1、SDHB等线粒体酶表达，激活RhoA/ROCK/AKT信号通路，促进子宫内膜 stromal cells (ESCs)的增殖、迁移和代谢重编程。该研究为开发EMS非手术治疗策略提供了新靶点。

　　

子宫内膜异位症是一种困扰育龄女性的常见妇科疾病，其特征是子宫内膜样组织在子宫外异常生长，引起慢性炎症、疼痛和不孕。尽管该疾病影响全球约10%的育龄女性，但其发病机制至今尚未完全阐明。特别值得注意的是，与正常组织相比，异位内膜组织表现出独特的代谢特征，但导致这种能量代谢异常的具体分子机制仍是一个待解之谜。

近日发表于《Cellular and Molecular Life Sciences》的一项研究揭开了这一谜题的关键部分。由厦门大学医学院第一附属医院妇产科张华英和陈嘉浩作为共同第一作者的研究团队发现，去乙酰化酶SIRT7在子宫内膜异位症的代谢重编程过程中扮演了核心驱动者的角色。

为了全面解析EMS中的代谢异常，研究团队采用了整合多组学分析策略，对同一批患者的样本进行了代谢组学、转录组学和蛋白质组学分析。结果显示，异位组织中碳水化合物代谢途径存在显著紊乱，特别是糖酵解和线粒体三羧酸循环相关酶的表达发生了明显改变。

研究人员分离培养了来自非EMS患者的正常子宫内膜基质细胞(Norm)、EMS患者子宫内正常位置内膜基质细胞(Eut)以及异位病灶基质细胞(Ect)。透射电镜观察发现，异位基质细胞的线粒体数量更多但长度更短，流式细胞术检测显示其活性氧(ROS)水平显著升高。通过Seahorse XF能量代谢分析仪检测发现，异位细胞虽然具有更高的氧消耗率(OCR)，但其糖酵解质子排出率(PER)增加更为明显，导致代谢指数(OCR/PER比值)降低，表明能量代谢从线粒体呼吸向糖酵解转变。

在探究sirtuin家族成员表达时，研究人员发现SIRT7在异位病灶中的表达最为显著上调。这一发现在扩大样本量的验证中得到了确认，免疫组化显示SIRT7主要定位于基质细胞中。

功能实验表明，SIRT7过表达可促进基质细胞增殖、迁移并抑制凋亡，而敲低SIRT7则产生相反效果。在动物模型中，子宫内注射AAV-SIRT7可显著增加异位病灶的数量和大小，而敲低SIRT7则能抑制病灶生长。

机制上，研究人员通过免疫共沉淀联合质谱分析发现SIRT7与线粒体翻译延伸因子TUFM存在直接相互作用。有趣的是，TUFM在异位组织中表达下调，且能负向调控SIRT7蛋白稳定性。TUFM缺失导致的代谢重编程和细胞表型改变可被SIRT7敲低所逆转。

进一步的机制研究表明，SIRT7通过上调糖原代谢酶GBE1和PYGL，抑制线粒体代谢酶IDH1和SDHB，促进代谢向糖酵解转变。同时，SIRT7激活RhoA/ROCK/AKT信号通路，诱导上皮-间质转化(EMT)，从而促进细胞迁移和侵袭。

研究使用的主要关键技术方法包括：多组学整合分析（转录组、蛋白组、代谢组）、原代子宫内膜基质细胞分离培养、Seahorse XF细胞能量代谢分析、透射电子显微镜观察线粒体超微结构、免疫共沉淀-质谱联用鉴定蛋白相互作用、慢病毒介导的基因过表达和敲低、子宫内膜异位症小鼠模型（样本来源于厦门大学第一附属医院2021年3月至2023年11月收治的患者）。

SIRT7是异位病灶中上调并驱动代谢重编程的关键因子

通过qRT-PCR检测sirtuin家族七个成员在子宫内膜组织中的表达，发现SIRT7在异位病灶中的表达最为显著上调。Western blot和免疫组化进一步证实了SIRT7在蛋白水平的升高及其在基质细胞中的定位。在原代细胞中过表达或敲低SIRT7后，检测到ROS水平、mtDNA表达和代谢指数的相应变化，表明SIRT7参与调控线粒体稳态和能量代谢。

SIRT7促进子宫内膜基质细胞的增殖和迁移

通过细胞功能实验发现，SIRT7过表达可抑制细胞凋亡、促进增殖和迁移，而敲低SIRT7则产生相反效果。这些结果表明SIRT7在调控EMS进展相关的细胞行为中发挥重要作用。

SIRT7通过体内实验促进子宫内膜异位症病灶发展

建立子宫内膜异位症小鼠模型，通过子宫内注射AAV载体调控SIRT7表达。结果显示SIRT7过表达增加异位病灶数量和大小，而敲低SIRT7则抑制病灶生长，证实了SIRT7在疾病进展中的推动作用。

TUFM与SIRT7相互作用并共定位

免疫共沉淀-质谱分析鉴定出TUFM作为SIRT7的相互作用蛋白。Co-IP实验验证了SIRT7与TUFM之间的直接相互作用，免疫荧光显示二者在细胞核、细胞质和线粒体中存在共定位。表达分析显示TUFM在异位组织中表达下调。

TUFM缺失通过SIRT7诱导代谢重编程和细胞行为改变

功能实验表明TUFM敲低可增加ROS水平、降低代谢指数，促进细胞增殖和迁移，而这些效应可被SIRT7敲低所逆转。证明TUFM通过调控SIRT7蛋白稳定性影响EMS的代谢和细胞表型。

TUFM-SIRT7轴调控代谢酶和RhoA/ROCK/AKT通路

Western blot分析显示SIRT7调控多种代谢酶表达，包括糖酵解相关酶GBE1、PYGL和线粒体酶IDH1、SDHA、SDHB。同时，SIRT7激活RhoA/ROCK/AKT信号通路和EMT过程。TUFM调控这些蛋白表达的效果可被SIRT7调制所逆转，证实TUFM-SIRT7轴在代谢和信号转导中的核心作用。

该研究系统阐明了TUFM-SIRT7轴在子宫内膜异位症代谢重编程中的关键作用。TUFM缺失导致SIRT7蛋白稳定性增加，进而通过调控代谢酶表达和RhoA/ROCK/AKT信号通路，促进能量代谢从线粒体呼吸向糖酵解转变，同时增强细胞增殖和迁移能力，最终推动疾病进展。

这一发现不仅深化了对子宫内膜异位症发病机制的理解，更重要的是为开发针对该疾病的非手术治疗策略提供了新的分子靶点。传统的激素治疗虽然能暂时缓解症状，但存在副作用且停药后易复发。针对SIRT7及其下游信号通路的干预可能成为未来治疗子宫内膜异位症的新方向。

研究的创新之处在于首次揭示了TUFM与SIRT7之间的功能性相互作用，以及这一相互作用在子宫内膜异位症代谢异常中的核心地位。同时，研究采用了多组学整合分析、原代细胞模型和动物实验等多种技术手段，从临床样本到分子机制进行了全面深入的探讨。

值得注意的是，代谢重编程不仅是细胞适应恶劣微环境的手段，还可能通过影响炎症反应和纤维化过程参与疾病慢性化进程。未来研究可以进一步探讨SIRT7驱动的代谢改变如何影响子宫内膜异位症相关的慢性炎症和组织纤维化，以及这些过程是否也受到TUFM-SIRT7轴的调控。

此外，SIRT7和TUFM作为潜在的治疗靶点，其特异性抑制剂或调节剂的开发将成为后续转化研究的重点。在临床应用中，检测异位组织中SIRT7和TUFM的表达水平可能有助于患者分层和个性化治疗策略的制定。

总之，这项研究为理解子宫内膜异位症的分子机制提供了新的视角，为开发新的诊断和治疗方法奠定了理论基础，对改善患者生活质量和治疗预后具有重要意义。