AMPK依赖性代谢表观调控介导紫檀芪抗肝癌作用机制研究

这篇研究揭示了膳食多酚紫檀芪（PTS）通过激活AMPK（AMP-activated protein kinase）依赖的表观遗传机制，重塑肝癌（HCC）代谢相关基因的H3K27me3修饰模式。研究发现PTS通过促进KDM6A结合至OCM（one-carbon metabolism）基因启动子区，显著抑制胆碱缺乏饮食诱导的肝癌发生，并改善肝脏脂肪变性，为肝癌防治提供了新型表观代谢干预靶点。

　　

3.1 RSV和PTS补充减弱致癌饮食诱导的HCC发展但仅PTS改善组织病理特征

在胆碱缺乏氨基酸限定饮食（CDAA）诱导的肝癌大鼠模型中，紫檀芪（PTS）表现出优于白藜芦醇（RSV）的肝癌抑制作用。组织病理分析显示，PTS处理组肝脏结节数量和大小显著减少，脂肪空泡明显减少，肝小叶结构更完整。定量数据显示PTS使肝脏结节数量降低1.5倍，同时维持肝脏/体重比稳定。值得注意的是，RSV虽能减少结节数量，但未能改善脂肪变性和异常肝细胞形态，提示PTS具有独特的代谢调节功能。

3.2 RSV和PTS下调致癌信号通路并表观抑制Notch通路

通过qRT-PCR验证发现，PTS显著下调MAPK通路基因^Mapk15（1.3倍）、ErbB信号^Prkcb（1.8倍）和WNT通路^Wnt6（4.9倍）。表观分析显示，PTS使Notch通路关键调控因子^Maml2启动子区DNA甲基化水平升高2倍，伴随下游效应基因^Hey1和^Notch1表达下调。这种DNA甲基化介导的基因沉默机制与作者前期在乳腺癌模型中的发现高度一致。

3.3 全基因组转录组分析揭示PTS特异性分子特征

RNA测序鉴定出314个PTS调控基因，其中89个在CDAA组下调的基因被PTS逆转上调（如OCM相关基因^Aldh1l1、^Bhmt）。KEGG分析表明上调基因富集于代谢通路（如叶酸循环、肌氨酸代谢），下调基因则与致癌信号相关。特别值得注意的是，PTS独特下调了脂肪生成基因^Acot1-4家族，这与观察到的肝脏脂肪减少表型直接相关。

3.4 PTS通过降低H3K27me3而非DNA甲基化上调OCM基因

在HepG2细胞模型中，10 μM PTS处理使^ALDH1L1表达升高4倍，但意外的是其启动子区17个CpG位点的DNA甲基化水平无显著变化。表观分析揭示PTS处理使^ALDH1L1启动子区H3K27me3修饰降低33%，表明PTS主要通过组蛋白修饰而非DNA甲基化调控该基因。这种表观调控模式在体内外实验中呈现一致性。

3.5 PTS通过AMPK依赖性机制激活代谢基因

机制研究发现，PTS处理24小时即可诱导AMPK Thr¹⁷²位点磷酸化。当使用Compound C抑制AMPK后，PTS对^ALDH1L1、^BHMT等OCM基因的上调作用完全消失。Western blot证实AMPK抑制后，PTS无法再诱导AMPK磷酸化，说明该调控具有AMPK依赖性。

3.6 KDM6A介导AMPK依赖性表观激活

染色质免疫共沉淀（ChIP）显示PTS处理使KDM6A在OCM基因启动子的结合增加2-3倍，而该效应被AMPK抑制完全阻断。有趣的是，另一种H3K27me3去甲基化酶JMJD3（KDM6B）的启动子结合呈现相反模式。尽管AMPK已知可磷酸化EZH2（PRC2复合物催化亚基），但本研究中PTS未改变EZH2 Thr³¹¹磷酸化水平，提示PTS可能通过KDM6A特异性通路调控组蛋白修饰。

4 讨论

该研究首次阐明PTS通过AMPK-KDM6A轴特异性调控H3K27me3修饰，激活OCM代谢通路的关键基因。与RSV相比，PTS表现出更强的生物利用度和持续作用时间，这与其独特的改善肝脏脂肪变性能力相关。研究创新性地提出"表观代谢干预"概念，即通过膳食多酚同时调控代谢和表观遗传网络来防治肝癌。未来研究需进一步解析AMPK与KDM6A的直接相互作用机制，并探索PTS在免疫微环境调控中的潜在作用。