尿石素A通过靶向MMPs和AKT1抑制骨肉瘤细胞迁移与侵袭的机制研究

本研究针对骨肉瘤高转移性导致的临床治疗困境，首次揭示了天然多酚尿石素A(UA)通过靶向AKT1/EGFR-MMP9信号轴抑制骨肉瘤细胞迁移和侵袭的作用机制。研究人员通过互作组分析、分子对接及实验验证，发现UA能稳定结合AKT1激酶域，显著降低MMP2/9活性，为开发抗骨肉瘤转移新策略提供理论依据。

　　

骨肉瘤作为青少年最常见的原发性骨恶性肿瘤，其高转移性和治疗耐药性一直是临床面临的重大挑战。尽管手术联合化疗可提高局部病灶患者的生存率，但约85%的转移病例会发展为肺转移，导致五年生存率不足30%。这种困境主要源于现有疗法对转移过程的针对性不足，以及化疗药物严重的全身毒性。更棘手的是，骨肉瘤细胞通过异常激活PI3K/AKT和EGFR信号通路，促进基质金属蛋白酶(MMPs)的分泌，加速细胞外基质降解——这正是肿瘤细胞扩散的关键步骤。

针对这一难题，伊朗马什哈德菲尔多西大学生物技术研究所的研究团队在《Scientific Reports》发表创新性研究。他们聚焦天然代谢产物尿石素A(Urolithin A, UA)——一种由肠道菌群转化石榴等水果中的鞣花单宁产生的活性物质。既往研究表明UA具有广谱抗癌活性，但其对骨肉瘤转移的影响尚属空白。本研究通过生物信息学预测结合实验验证的多维度策略，首次系统阐明了UA通过双重靶向AKT1和EGFR抑制骨肉瘤转移的分子机制。

研究采用四大关键技术：①通过SwissTargetPrediction和GeneCards数据库筛选UA与骨肉瘤的180个共同靶点，构建蛋白互作网络确定核心靶标；②采用AutoDock Vina和100 ns分子动力学模拟分析UA与AKT1/EGFR的结合特性；③合成UA并利用MG-63细胞模型，通过划痕实验、Boyden小室实验评估迁移侵袭能力；④通过明胶酶谱法检测MMP2/9活性。

AKT1和EGFR作为关键分子靶点与骨肉瘤中的异常表达
生物信息学分析发现，在178个节点构成的蛋白互作网络中，AKT1以最高连接度成为核心枢纽。RNA-Seq数据显示，骨肉瘤组织中AKT1表达显著高于正常组织(p=1.18e-⁵⁰)，而EGFR表达无差异。分子对接显示UA与AKT1激酶域通过Phe¹⁶¹、Leu²⁹⁵等残基结合，结合能达-7.7 kcal/mol；与EGFR活性位点结合能为-6.1 kcal/mol。动力学模拟证实UA-AKT1复合物RMSD稳定在1.303-2.901 ?，具有优异的结构稳定性。

UA降低MG-63细胞迁移能力
细胞实验显示，75 μM UA在保持81%细胞存活率的同时，24h内将划痕愈合率从54.4%降至14.6%(p<0.01)，48h进一步抑制至13%(p<0.0001)。流式细胞术证实100 μM UA处理72h后细胞凋亡率仅15.5%，表明其抗迁移作用独立于细胞毒性。

UA改变细胞粘附与侵袭特性
UA处理使MG-63细胞对纤连蛋白的粘附率提升至211.2%(p<0.05)，而Transwell实验显示侵袭细胞数减少45%(p<0.001)。这种"促粘附-抗侵袭"的双重调节特征，提示UA可能通过增强细胞-基质锚定来抑制扩散。

UA抑制MMP2/9酶活性
明胶酶谱分析揭示，UA处理使MMP2和MMP9活性分别降至对照组的68%(p<0.05)和60.5%(p<0.001)。这与生物信息学预测的MMP9作为核心靶点高度吻合，阐明了UA抑制细胞外基质降解的分子基础。

这项研究开创性地证实了UA通过三重机制对抗骨肉瘤转移：①直接抑制AKT1激酶活性，阻断PI3K/AKT信号传导；②下调MMP2/9介导的基质降解；③调控细胞粘附-侵袭平衡。特别值得注意的是，UA对AKT1的靶向作用具有高度选择性——分子动力学显示其结合能比EGFR低1.6 kcal/mol，且RMSF分析证实结合后蛋白结构波动小于4.985 ?。这种特性使其可能规避传统AKT抑制剂的脱靶效应。

临床转化方面，UA的优势在于其天然来源带来的安全性，以及口服生物利用度高的特点（其logP值比前体鞣花单宁高3倍）。研究者特别指出，UA与临床常用化疗药顺铂具有协同增效潜力，这为开发联合治疗方案提供了新思路。未来研究需在PDX模型和灵长类动物中验证其体内抗转移效果，并探索AKT1磷酸化位点Thr³⁰⁸/Ser⁴⁷³的具体调控机制。这项成果不仅为骨肉瘤治疗提供了新型候选药物，也为天然产物靶向肿瘤代谢-转移网络的研究范式树立了典范。