高压氧通过靶向RCN1调节内质网与线粒体的相互作用，从而改善肝细胞癌中对索拉非尼的耐药性

《Early Human Development》：Hyperbaric Oxygen Targets RCN1 to Modulate ER-Mitochondria Crosstalk and Ameliorate Sorafenib Resistance in Hepatocellular Carcinoma

肝癌酪氨酸激酶抑制剂耐药机制及高压氧疗增敏效应研究。采用离体和体内模型，发现高压氧疗通过调控内质网-线粒体钙稳态，抑制HNF4A/RCN1轴，促进IP3R1-GRP75解离，增强索拉非尼疗效。

　　
本研究聚焦于索拉非尼耐药性肝细胞癌（HCC）的增敏治疗策略，创新性地将高压氧疗法（HBO）与酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）联合应用，揭示了ER-线粒体钙信号轴在耐药机制中的关键作用。通过构建人源HCC细胞系（Huh-7 SR和HCCLM3 SR）及动物模型，研究团队系统性地阐明了HBO通过调控三联复合体（IP3R1-VDAC1-GRP75）改善ER-线粒体通讯，进而增强索拉非尼疗效的分子机制。

在临床样本分析部分，研究纳入2020-2024年间就诊于中山大学附属第三医院的26例索拉非尼治疗HCC患者，采用RECIST 1.1标准评估疗效。值得注意的是，HBO联合治疗组的客观缓解率（ORR）较单用索拉非尼组提升18.7%（p<0.01），且中位无进展生存期（mPFS）延长至9.2个月（95%CI:7.5-11.8），显著优于对照组（p<0.001）。这一临床数据为后续机制研究提供了重要支撑。

在分子机制层面，研究发现索拉非尼耐药HCC存在独特的代谢重编程：通过HNF4A基因过表达抑制RCN1（钙结合蛋白）的表达，导致ER-线粒体通讯障碍。这种异常通讯状态使肿瘤细胞发展出双重适应策略——既增强线粒体生物合成维持能量供应，又通过钙信号通路异常激活促存活通路。HBO治疗通过三重机制打破这种恶性循环：首先改善肿瘤微环境氧张力，抑制HNF4A转录活性；其次增强线粒体膜电位，促进钙超载状态；最后激活内质网应激反应，形成级联治疗效应。

研究特别揭示了MAMs（线粒体相关内质网膜）在治疗增效中的枢纽作用。当HBO处理使内质网钙浓度波动幅度增大37%时，RCN1蛋白通过EF手结构感知钙浓度变化，动态调节与IP3R1（肌醇磷酸受体1）的相互作用。这种动态平衡的破坏导致线粒体钙摄取机制失调，使原本耐药的HCC细胞线粒体ATP合成效率下降62%，显著增强索拉非尼对细胞周期调控蛋白（如Cyclin D1）的抑制作用。

在实验设计方面，研究团队建立了三级验证体系：首先通过基因编辑技术敲低HNF4A表达，观察到RCN1重新激活并恢复内质网-线粒体通讯；其次利用shRNA沉默RCN1后，发现IP3R1-GRP75复合体解离效率降低45%；最终通过动物模型验证，HBO预处理使肿瘤组织中乳酸浓度降低29%，而ATP含量提升18%，证实了代谢重编程的有效性。

该研究在机制解析上取得重要突破，首次阐明HBO通过双重调控钙信号通路（ER→线粒体方向）和代谢中间产物（如琥珀酸半醛）清除，形成协同治疗效应。具体表现为：HBO处理使细胞内Ca2?浓度波动幅度从基础状态的15%提升至42%，同时降低线粒体ROS水平达57%。这种动态平衡的打破，使得索拉非尼能够更有效地抑制PDGFRβ和VEGFR2等关键靶点的磷酸化状态（p<0.001）。

临床转化方面，研究提出"压力-氧"联合治疗模型，该模型具有显著优势：1）治疗窗口期延长至传统TKI治疗的2.3倍；2）治疗相关不良反应发生率降低38%；3）通过改善肿瘤微环境渗透性，使索拉非尼在耐药区域药物浓度提升2.1倍。值得注意的是，该效应在联合治疗48小时后达到峰值，提示存在最佳联合时序。

研究还创新性地提出"钙代谢时钟"理论：在HCC耐药发展过程中，细胞内钙信号传导呈现昼夜节律性变化。HBO治疗通过干扰该节律，使下午活性时间段的钙信号传导效率降低29%，显著抑制肿瘤细胞增殖。这种时序特异性调控机制为个性化治疗提供了新思路。

在技术方法层面，研究团队开发了多模态检测体系：1）荧光钙成像结合电镜观察MAMs结构变化；2）质谱流式分析线粒体钙转运蛋白（UCP1）表达谱；3）单细胞测序揭示肿瘤异质性中的钙信号特征。其中，自主研发的"三重定位探针"技术能同时标记内质网（BiP1）、线粒体（CytC）和细胞质（LysoTracker Red），实现钙信号传导路径的可视化追踪。

该成果的临床转化潜力显著，研究团队已在中山大学附属第三医院开展Ⅰ期临床试验（NCT05375642），初步数据显示联合治疗使患者无进展生存期延长至14.3个月（HR=0.68, 95%CI:0.53-0.87），且未观察到新的严重不良反应类型。特别值得关注的是，治疗组的免疫检查点分子PD-L1表达量较对照组降低41%（p=0.003），提示可能存在免疫微环境的协同调节效应。

在治疗策略优化方面，研究提出"梯度压力氧疗"方案：根据肿瘤血供特征（通过DCE-MRI定量分析）制定个性化压力参数，对高血供区域采用3倍大气压（3ATA）治疗，对低血供区域则使用1.5ATA，这种梯度治疗方案使药物渗透深度提升至传统疗法的2.8倍。临床前实验表明，该方案可使耐药HCC细胞凋亡率提升至79.3%（p<0.0001）。

未来研究方向主要集中在三方面：1）开发基于钙信号传导的可降解纳米载体；2）构建多组学整合分析平台（转录组+蛋白质组+代谢组）；3）探索HBO与免疫检查点抑制剂（如帕博利珠单抗）的协同作用机制。研究团队已获得国家自然基金（82573082）专项资助，计划在2025年启动Ⅱ期临床试验。

这项研究不仅揭示了ER-线粒体通讯在HCC耐药机制中的核心地位，更开创了物理治疗（HBO）与靶向治疗（TKIs）的协同模式。其核心创新点在于：首次阐明HBO通过调控RCN1/IP3R1复合体解离度影响钙信号传导的分子机制；提出基于肿瘤氧代谢特性的梯度压力治疗方案；建立"物理治疗+靶向药物"的时空协同作用模型。这些发现为克服HCC耐药性提供了新的理论框架和技术路径，具有重要临床转化价值。