D-乳酸与甘油作为肝细胞癌中索拉非尼治疗活性的新型代谢标志物

本研究针对肝细胞癌(HCC)患者对多激酶抑制剂索拉非尼(sorafenib)产生耐药性的临床难题，通过系统解析肿瘤细胞的代谢重编程机制，发现D-乳酸积累可作为治疗响应的预测标志物，而甘油水平升高则指示耐药性形成。研究团队综合运用代谢组学、转录组学和功能实验，揭示索拉非尼通过破坏线粒体电子传递链超复合体(ETC supercomplexes)组装，迫使细胞转向甘油-3-磷酸(G3P)代谢通路以维持氧化还原平衡，同时通过磷脂重构逃避铁死亡(ferroptosis)。该成果为HCC精准治疗提供了新型代谢监测指标，发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》。

　　

肝细胞癌(HCC)是全球癌症相关死亡的主要原因之一，而索拉非尼作为首个获批用于晚期HCC的靶向药物，其临床疗效常因耐药性的快速出现而受限。尽管过去十年针对耐药机制开展了大量研究，但能够实时监测药物活性的可靠血浆标志物仍属空白。这种监测手段的缺失导致临床医生难以及时调整治疗方案，严重影响患者预后。更关键的是，肿瘤细胞通过何种代谢途径逃避索拉非尼诱导的细胞死亡，这一科学问题尚未得到系统解答。

米兰大学等机构的研究团队通过整合多组学分析和功能验证，首次揭示索拉非尼通过破坏线粒体电子传递链(ETC)超复合体组装，迫使肿瘤细胞发生深刻的代谢重编程。研究发现，敏感细胞通过糖酵解副产物D-乳酸积累触发铁死亡，而耐药细胞则巧妙地将代谢流转向甘油-3-磷酸(G3P)合成，既维持了能量供应又避免了毒性物质积累。该研究不仅阐明了耐药形成的代谢基础，更鉴定出D-乳酸和甘油这两个可动态监测的血浆标志物，为临床决策提供了新工具。相关成果发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》。

研究采用p53^-/-;Myc基因修饰的肝母细胞模型和IR-Huh7耐药细胞系，结合HCC患者血浆样本开展多维度分析。关键技术包括：线粒体压力测试评估呼吸链功能、蓝绿温和电泳(BN-PAGE)解析超复合体组装、靶向代谢组学追踪代谢流变化、脂质组学分析膜磷脂重构，以及基于INNOVATE临床研究的患者队列血浆标志物验证。

Sorafenib negatively affects mitochondrial function
通过线粒体压力测试发现，索拉非尼处理48小时即显著降低基础呼吸和ATP产量，伴随复合体I、II、IV活性下降。延长治疗至7天后，线粒体膜电位和氧化磷酸化(OxPhos)相关蛋白表达全面抑制，但线粒体DNA含量保持稳定，证实药物特异性靶向线粒体功能而非生物合成。

Sorafenib treatment impairs mitochondrial supercomplex assembly
急性处理实验揭示索拉非尼不同于传统解偶联剂FCCP，它能迅速破坏复合体I(NDUFA9)和复合体III(UQCRC2)在超复合体中的组装，这种效应在药物撤除24小时后可逆，表明其直接干扰线粒体结构完整性。

Sorafenib rewires energetic metabolism
转录组与代谢组联合分析显示，耐药细胞共同调控甘油代谢、谷胱甘肽代谢和糖酵解等通路。能量代谢转向糖酵解伴随TCA循环中间体减少，ATP能荷降低。脂肪酸合成与β氧化相关基因普遍下调，但长链酰基肉碱水平维持不变，提示外源脂质利用增加。

Sorafenib-induced D-lactate accumulation is a marker of treatment efficacy
敏感细胞通过糖醛酶系统(GLO1/HAGH)将毒性甲基乙二醛(MG)转化为D-乳酸，后者可促进铁死亡。而耐药细胞通过下调GLO1和乳酸脱氢酶D(LDHD)减少D-乳酸生成，shRNA敲低GLO1可增强细胞增殖。临床数据证实，应答者血浆D-乳酸水平显著升高，而非应答者保持不变。

Glycerol 3-phosphate shuttle represents a metabolic vulnerability
耐药细胞将糖酵解中间体DHAP转向G3P合成，通过GPD1L(胞质型)再生NAD⁺维持糖酵解，同时依赖GPD2(线粒体型)产生的泛醇(CoQH₂)抵抗氧化应激。同位素示踪显示G3P主要来源于葡萄糖，但氨基酸贡献增加。TCGA数据分析显示GPD1L/GPD2高表达患者预后更差。

Antioxidant adaptation and phospholipid remodeling
索拉非尼通过上调PHGDH促进丝氨酸合成，增强谷胱甘肽(GSH)抗氧化系统。脂质组学揭示耐药细胞增加总磷脂含量，改变PC/PE比例，减少膜磷脂中的多不饱和脂肪酸(PUFA)，降低铁死亡敏感性。cPLA2抑制剂ASB14780可逆转这种保护作用。

Sorafenib-treated cells rely mainly on extracellular triglycerides
血清饥饿实验证实耐药细胞依赖外源脂质。VLDL比LDL更能挽救脂质剥夺导致的生长抑制，对应VLDL受体(VldIr)和单酰甘油脂肪酶(MgII)表达上调。患者血浆中甘油水平在非应答者显著升高，反映甘油三酯分解增强。

这项研究系统描绘了HCC细胞适应索拉非尼压力的代谢路线图：通过破坏ETC超复合体迫使能量代谢转向糖酵解，进而激活G3P穿梭维持氧化还原平衡，同时重构膜磷脂组成逃避铁死亡。临床转化方面，D-乳酸和甘油这对标志物可动态反映肿瘤代谢状态，为治疗监测提供新工具。机制上，发现GPD1L/GPD2轴和磷脂酶A2(PLA2G4A)是潜在干预靶点，而靶向甘油三酯代谢的联合策略可能克服耐药。该研究不仅深化了对肿瘤代谢可塑性的认识，更为实现HCC精准治疗提供了切实可行的代谢监测方案。