靶向葡萄糖-6-磷酸异构酶介导糖酵通的秦皮乙素抑制肝癌作用机制研究

为解决肝癌治疗中安全有效药物的缺乏问题，研究人员通过转录组学、网络药理学和分子对接技术，发现天然产物秦皮乙素(Esculetin)可直接靶向糖酵解关键酶GPI，抑制肝癌细胞糖酵解通路基因(ALDOA、ENO1等)表达，并在体内外实验中证实其显著抗肿瘤活性，为肝癌治疗提供了新型低毒候选药物。

　　

肝癌作为全球第六大高发恶性肿瘤，其早期诊断困难且死亡率居高不下。当前临床治疗面临两大困境：一是手术切除仅适用于早中期患者，二是多激酶抑制剂如索拉非尼存在高毒性及耐药性问题。更棘手的是，肝癌具有显著的瘤间异质性，伴随糖酵解增强、乳酸堆积等代谢重编程特征，这些变化不仅促进肿瘤进展，还与化疗抵抗密切相关。因此，靶向肿瘤特异性代谢通路——尤其是糖酵解关键酶——成为极具前景的治疗策略。

在这项发表于《Biomedicine》的研究中，湖北民族大学的研究团队聚焦天然产物秦皮乙素(Esculetin)，系统探究了其对肝癌糖酵通路的调控机制。这种从植物中提取的双香豆素类化合物，此前已被证实具有抗炎、抗氧化及抑制多种恶性肿瘤的特性，但其在肝癌代谢干预中的具体靶点尚未明确。

研究采用多组学联用技术：首先通过转录组测序分析肝癌患者组织差异基因，结合网络药理学预测秦皮乙素潜在靶点；运用分子对接和表面等离子共振(SPR)验证化合物与靶蛋白结合特性；在细胞模型中检测糖酵解代谢物(葡萄糖消耗、乳酸产量)及关键酶表达；最后通过H22细胞小鼠移植瘤模型评估体内抗肿瘤效果。实验设计涵盖生物信息学预测、分子互作验证、细胞功能实验和动物模型四层次证据链。

3.1 秦皮乙素抑制肝癌糖酵解
研究发现120 μM秦皮乙素可显著降低HepG2细胞的葡萄糖消耗和乳酸产量，且抑制作用呈时间依赖性，提示其可能干扰Warburg效应。

3.2 网络药理学预测靶点
从386个预测靶点中筛选出5个关键基因簇，GO/KEGG分析显示这些靶点富集于"细胞代谢过程"和"糖异生通路"，其中PARP1、GPI等种子基因尤为突出。

3.3 肝癌患者差异基因分析
整合GEO数据库中249例肝癌组织转录组数据，鉴定出214个糖酵解相关差异基因，其中GPI、SRC等11个基因与秦皮乙素预测靶点存在交集，且GPI高表达患者总体生存期显著缩短。

3.5 GPI是直接作用靶点
分子对接显示秦皮乙素与GPI结合能达-7.11 kcal/mol，SPR实验测得KD值为152 μM。基因干扰实验证实，抑制GPI表达可导致糖酵解中间产物G6P积累，与秦皮乙素处理表型一致。

3.7 糖酵解通路系统性抑制
秦皮乙素可下调ALDOA、ENO1等下游酶表达，同时上调GLUT4等转运蛋白，这种"上游激活-下游抑制"的特殊模式可能通过反馈调节增强代谢干预效果。

3.9 体内抗肿瘤验证
在移植瘤模型中，200 mg/kg秦皮乙素使肿瘤抑制率达65.87%，且不引起血糖波动。Western blot显示肿瘤组织GPI及PKM2等关键酶表达显著降低，而肝肾毒性指标未见异常。

这项研究首次阐明秦皮乙素通过直接结合GPI抑制肝癌糖酵解的分子机制。GPI作为糖酵解第二步催化酶，其抑制导致代谢流中断和能量危机，这种靶向策略较传统化疗药物具有显著安全性优势。值得注意的是，秦皮乙素对糖酵解通路呈现多节点调控特征：除核心靶点GPI外，还能下调8种下游酶表达，这种"多点打击"效应可能减少单靶点药物常见的耐药风险。

从转化医学角度看，该研究为开发基于天然产物的抗代谢疗法提供了重要依据。秦皮乙素独特的双相调节模式——即同时激活GLUT4介导的葡萄糖摄取和抑制糖酵解酶活性，暗示其可能通过代谢重编程重塑肿瘤微环境。未来研究可进一步探索其与免疫检查点抑制剂的协同效应，或针对GPI过表达肝癌患者的精准治疗策略。

研究也存在若干局限：如仅采用HepG2和HuH7两种细胞系，未能覆盖肝癌分子亚型多样性；动物模型未考虑宿主免疫系统对代谢干预的响应等。这些问题的解决将有助于推动秦皮乙素向临床转化，为肝癌治疗提供新的"代谢武器"。