FASN通过抑制SREBP2激活增强结直肠癌干细胞特性并抵抗铁死亡的作用机制研究

本研究揭示脂肪酸合酶（FASN）通过调控胆固醇代谢关键转录因子SREBP2，促进结直肠癌（CRC）干细胞（CD133+CD44+ CSCs）自我更新，同时抑制铁死亡（ferroptosis）标志物（GPX4、ROS、Fe2+）激活，为靶向脂代谢-铁死亡轴的CRC治疗提供新策略。

　　

1 Introduction

结直肠癌（CRC）作为全球癌症相关死亡的第三大原因，近年来在年轻人群中发病率显著上升。癌症干细胞（CSCs）通过自我更新和多向分化能力驱动肿瘤进展，而铁死亡（ferroptosis）作为一种铁依赖性脂质过氧化驱动的细胞死亡形式，与CRC耐药性密切相关。脂肪酸合酶（FASN）是脂质代谢的核心调控因子，但其在CRC干细胞特性和铁死亡中的作用尚未明确。本研究提出假说：FASN通过抑制固醇调节元件结合蛋白2（SREBP2）通路，调控胆固醇代谢并影响CRC细胞对铁死亡的敏感性。

2 Materials and methods

通过TCGA数据库分析CRC中FASN表达，并选用HCT116（高表达FASN）、CACO-2、SW480及正常肠上皮细胞HIEC-6进行验证。采用shRNA沉默FASN，通过3D肿瘤球形成实验、流式分选CD133⁺CD44⁺ CSCs评估干细胞特性；建立裸鼠移植瘤模型观察体内成瘤能力。机制研究包括胆固醇检测、SREBP2激活分析（Western blot）、铁死亡标志物（Fe²⁺、ROS、MDA、4-HNE）测定、线粒体功能（JC-1探针）及FASN-SREBP2共免疫沉淀（Co-IP）。

3 Results

3.1 FASN在CRC中高表达

TCGA数据显示FASN在结肠腺癌（COAD）和直肠癌（READ）中显著上调。HCT116细胞中FASN mRNA和蛋白水平最高，被选为后续实验模型。

3.2 FASN增强CSC特性

3D肿瘤球和CD133⁺CD44⁺ CSCs中FASN表达显著升高。沉默FASN后，肿瘤球形成率降低81%，裸鼠移植瘤体积缩小65%，CD133⁺CD44⁺细胞比例下降70%。

3.3 FASN通过SREBP2调控胆固醇代谢

FASN敲除降低总胆固醇（-40%）和游离胆固醇（-35%），同时激活SREBP2（f-SREBP2和n-SREBP2上调2.1倍）。SREBP2抑制剂fatostatin可逆转FASN沉默导致的增殖抑制（CCK-8恢复至90%）、迁移减弱（伤口愈合速率提升2.3倍）和凋亡增加（凋亡率从18%降至7%）。

3.4 FASN抑制铁死亡

sh-FASN组铁离子（+220%）、ROS（+180%）和MDA（+150%）水平显著升高，线粒体膜电位（MMP）下降60%，GPX4表达降低75%。Fatostatin处理可部分恢复这些表型（如ROS降低至对照组120%）。

3.5 FASN与SREBP2直接互作

Co-IP证实FASN与SREBP2存在物理结合。铁死亡抑制剂fer-1可阻断FASN沉默引起的胆固醇代谢紊乱（胆固醇水平恢复至85%）和线粒体损伤（MMP回升至80%）。

4 Discussion

本研究首次揭示FASN通过结合并抑制SREBP2，维持CRC细胞胆固醇稳态，从而抵抗铁死亡并促进CSC干性。临床意义在于：①靶向FASN可同时消除CSC和诱导铁死亡；②SREBP2-FASN轴是CRC脂代谢重编程的关键节点。局限性包括缺乏PDX模型验证，且未探索其他脂类（如磷脂）的作用。

5 Conclusions

FASN-SREBP2-胆固醇代谢轴是CRC治疗的新靶点，其通过双重调控干细胞特性和铁死亡敏感性驱动肿瘤进展。未来需进一步解析不同脂类分子在铁死亡中的特异性作用。