线粒体功能障碍通过脂质介导的 ABCB1 激活促进成人 T 细胞急性淋巴细胞白血病的耐药性

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Journal of Translational Medicine 6.1

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  T 细胞急性淋巴细胞白血病(T-ALL)预后差,耐药机制不明。本研究基于最大 T-ALL 肿瘤库,发现线粒体活性降低通过脂肪酸 β- 氧化受损→脂质积累→肝 X 受体(LXRs)激活→ABCB1 高表达,导致耐药。靶向脂合成和限制膳食脂肪或为新策略。

  
T 细胞急性淋巴细胞白血病(T-ALL)作为一种侵袭性血液肿瘤,在成人中发病率低但预后凶险,约 20%-25% 的成人急性淋巴细胞白血病(ALL)属于该类型。其特征是未成熟 T 淋巴母细胞失控增殖,常伴骨髓抑制及髓外浸润,如中枢神经系统、胸腺等部位受累。尽管儿童 ALL 缓解率较高,但成人 T-ALL 常面临原发化疗耐药和早期复发,5 年生存率不足 40%。目前,耐药机制不清、缺乏精准治疗靶点是制约临床疗效的关键瓶颈。此前研究发现,侵袭性 T-ALL 肿瘤中线粒体相关基因表达显著下调,但线粒体功能障碍如何驱动耐药仍是未解之谜。

为破解这一难题,上海交通大学医学院附属瑞金医院联合法国格勒诺布尔 - 阿尔卑斯大学的研究团队,围绕成人 T-ALL 展开深入研究。他们构建了目前全球最大的成人 T-ALL 肿瘤样本库,纳入 133 例患者的转录组数据(含 79 例新测序样本及 54 例公开数据),结合功能实验揭示线粒体功能与化疗耐药的分子关联。研究成果发表于《Journal of Translational Medicine》,为成人 T-ALL 的精准治疗开辟了新方向。

研究采用多组学整合分析与功能验证结合的技术路线。首先通过转录组测序和生物信息学分析,筛选出线粒体电子传递链活性高低不同的肿瘤亚群;利用线粒体 DNA 耗竭模型(如溴化乙锭处理细胞)和脂肪酸 β- 氧化抑制剂,在细胞水平验证线粒体功能与耐药的关系;借助脂质染色(Bodipy)、流式细胞术、Western blot 等技术检测脂质积累和 ABCB1 表达;通过基因集富集分析(GSEA)和转录因子调控实验,解析 LXRs-ABCB1 通路的分子机制;最后结合临床样本生存分析,确认关键分子的预后价值。

线粒体功能障碍与 ABCB1 激活的负相关性


研究发现,线粒体电子传递链活性低的肿瘤亚群(MT-)中,ABCB1 基因表达显著上调。ABCB1 编码的 P - 糖蛋白(P-gp)是经典的多药耐药蛋白,通过主动外排化疗药物降低细胞内药物浓度。在体外实验中,用溴化乙锭或氯霉素处理 T-ALL 细胞系(如 CCRF-CEM、MOLT-4)诱导线粒体 DNA 耗竭后,P-gp 蛋白水平显著升高,证实线粒体功能丧失直接驱动 ABCB1 激活。

脂质积累作为线粒体功能障碍与耐药的关键纽带


进一步研究表明,MT - 肿瘤中脂肪酸 β- 氧化相关基因显著下调,导致细胞内脂质合成(DNL)与降解失衡,中性脂质以脂滴形式异常堆积。抑制脂合成关键酶 ACC1(如 ND-630 处理)可完全阻断 ABCB1 激活,而外源性添加中链脂肪酸辛酸(octanoate)则在 mitochondrial-depleted 细胞中显著诱导 ABCB1 表达。这提示脂质代谢紊乱是线粒体功能障碍引发耐药的核心环节。

LXRs 转录因子介导脂质依赖性 ABCB1 激活


机制研究显示,脂质积累通过激活肝 X 受体(LXRs)驱动 ABCB1 转录。LXRs 作为脂质传感器,可与辛酸等配体结合后调控靶基因表达。实验证实,LXRs 激动剂 GW3965 可在正常线粒体功能细胞中诱导 ABCB1 表达,而 LXRs 拮抗剂 GSK2033 则能逆转线粒体耗竭细胞中的 ABCB1 高表达。临床样本分析显示,MT - 肿瘤中 LXRs 靶基因 ABCA1 表达上调,且 β- 氧化缺陷与 LXRs 活性呈正相关,进一步验证了该通路的临床相关性。

线粒体 - 脂质 - ABCB1 轴的临床预后意义


生存分析表明,ABCB1 高表达患者的总生存期(OS)显著缩短(p=0.040),且 ABCB1 表达与线粒体基因模块、脂滴形成相关基因呈显著负相关。体外药敏实验显示,线粒体耗竭细胞对长春新碱、阿糖胞苷等一线化疗药物耐药,而抑制 LXRs 或 ABCB1(如 Tariquidar)可恢复药物敏感性。这提示线粒体 - 脂质 - ABCB1 轴不仅是耐药机制,更是潜在预后标志物。

研究结论与转化前景


本研究首次揭示成人 T-ALL 中线粒体功能障碍通过 “脂质积累 - LXRs-ABCB1” 通路诱导多药耐药的分子机制。线粒体活性低下导致脂肪酸 β- 氧化缺陷,促使内源性脂合成产物与外源性膳食脂肪(如辛酸)积累,激活 LXRs 转录因子并上调 ABCB1,最终形成耐药表型。这一发现填补了 T-ALL 耐药机制的空白,为临床提供双重干预策略:一方面通过抑制脂合成(如 ACC1 抑制剂)阻断脂质信号,另一方面通过限制富含中链脂肪酸的饮食(如椰子油、棕榈油)减少 LXRs 配体供应。

值得注意的是,研究纳入的样本以中国人群为主,中位随访 32 个月的数据为东亚人群 T-ALL 的精准医疗提供了重要依据。未来需进一步开展临床前联合用药研究,并探索 LXRs 拮抗剂与化疗的协同效应,以期将基础研究转化为临床实践,改善成人 T-ALL 患者的预后。

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