肿瘤外泌体miR-221-3p通过LIFR/GLUT1通路诱导糖酵解，从而破坏脑血管内皮细胞屏障并促进乳腺癌脑转移

《Journal of Translational Medicine》：Tumor exosomal miR-221-3p induces glycolysis through the LIFR/GLUT1 pathway to destroy the cerebral vascular endothelial cell barrier and promote breast cancer brain metastasis

乳腺癌脑转移中，肿瘤来源外泌体miR-221-3p通过靶向LIFR调控脑微血管内皮细胞糖酵解并破坏紧密连接蛋白表达，增强血脑屏障通透性，促进肿瘤细胞跨内皮迁移。

　　乳腺癌脑转移（BCBM）是乳腺癌患者面临的一个严重临床问题，其特点在于肿瘤细胞能够突破血脑屏障（BBB），在脑部形成转移灶。由于BBB的结构和功能在维持大脑稳态中起着关键作用，其功能障碍往往成为肿瘤转移的关键环节。然而，这一过程的具体机制仍然不完全清楚，这限制了针对BCBM的有效治疗策略的开发。因此，深入研究肿瘤细胞如何通过其分泌的细胞外囊泡影响BBB的功能，对于理解肿瘤转移机制以及探索新的治疗靶点具有重要意义。

本研究聚焦于肿瘤细胞来源的微小RNA（miRNA）在BCBM中的作用，特别是miR-221-3p这一特定miRNA。我们发现，miR-221-3p通过靶向调控特定蛋白（如LIFR）在脑微血管内皮细胞中发挥了重要作用。通过构建一个生理相关的体外BBB模型，我们观察到miR-221-3p在脑微血管内皮细胞中能够显著增强其代谢活性，尤其是糖酵解能力。这种增强的代谢活动不仅导致乳酸积累，还进一步破坏了BBB的完整性，降低了内皮细胞间的紧密连接蛋白表达，从而提高了BBB的通透性。这为肿瘤细胞穿越BBB提供了便利，增加了转移的可能性。

为了验证这一机制，我们采取了多种实验手段，包括抑制miR-221-3p的表达和阻断囊泡的分泌。结果表明，这些干预措施能够显著逆转miR-221-3p对BBB通透性的影响。此外，我们还分析了临床样本中miR-221-3p的表达水平，发现BCBM患者的血清和脑脊液中miR-221-3p的水平明显高于非转移性乳腺癌（PBC）患者。这进一步支持了miR-221-3p在BCBM中的关键作用。

miR-221-3p的调控作用不仅限于代谢水平，还涉及到细胞行为的改变。我们通过一系列实验发现，miR-221-3p能够促进脑微血管内皮细胞的增殖、迁移和血管生成能力，同时抑制其凋亡。这些细胞行为的改变可能有助于形成更有利于肿瘤转移的微环境。通过抑制miR-221-3p，我们观察到这些效应被显著削弱，表明miR-221-3p在调控内皮细胞功能方面具有重要作用。

进一步的分子机制研究显示，miR-221-3p能够通过靶向LIFR，影响内皮细胞的糖酵解过程和紧密连接蛋白的表达。LIFR的表达下调不仅促进了糖酵解，还导致了内皮细胞间连接的破坏，从而增加了BBB的通透性。通过使用双荧光素酶报告基因实验，我们确认了miR-221-3p与LIFR 3'UTR之间的直接相互作用，表明miR-221-3p能够直接调控LIFR的表达。这些结果为理解miR-221-3p在BCBM中的作用提供了新的视角。

为了全面评估miR-221-3p在BCBM中的作用，我们还进行了基因组和代谢组分析。通过这些分析，我们发现miR-221-3p的表达与多个与糖酵解相关的基因表达水平密切相关。同时，我们还观察到miR-221-3p对内皮细胞代谢活动的影响具有显著的生物学意义。这些发现不仅揭示了miR-221-3p在促进肿瘤转移中的作用，还提供了潜在的治疗靶点。

此外，我们还探讨了miR-221-3p在不同乳腺癌亚型中的表达差异。尽管本研究主要关注三阴性乳腺癌（TNBC）中的miR-221-3p表达，但未来的研究需要进一步探讨其在其他分子亚型中的作用，以全面理解miR-221-3p在BCBM中的普遍性和特异性。同时，我们还注意到，现有的体外BBB模型主要由hCMEC/D3细胞和U87细胞共同构建，但未包括周细胞。虽然已有研究表明周细胞的加入可能不会显著改变模型的功能，但其缺失仍可能影响对体内复杂微环境的模拟。因此，未来的研究可以考虑构建更复杂的三细胞共培养系统，以更真实地反映BBB的生理结构和功能。

综上所述，本研究揭示了乳腺癌细胞通过分泌miR-221-3p影响脑微血管内皮细胞，进而促进肿瘤脑转移的分子机制。这一发现不仅加深了我们对BCBM发生机制的理解，还为开发针对miR-221-3p的治疗策略提供了理论依据。未来的研究应进一步探索这一机制在不同乳腺癌亚型中的表现，并通过更复杂的体外模型和体内实验验证其临床意义。同时，针对miR-221-3p及其靶标LIFR的干预措施可能为BCBM的治疗带来新的希望。