综述：乳酰化重塑肿瘤发生、免疫微环境与治疗反应

《Current Issues in Molecular Biology》：Lactylation Remodels Tumorigenesis, Immune Microenvironment, and Therapeutic Response

　　

赖氨酸乳酰化（Kla）是一种由乳酸驱动的翻译后修饰，通过共价连接乳酰基至赖氨酸残基，将细胞代谢状态与基因表达调控和蛋白质功能重塑直接偶联。自2019年首次报道以来，大量研究已证实乳酰化广泛存在于组蛋白及数千种非组蛋白底物上。在肿瘤生物学背景下，乳酰化通过正反馈环路增强糖酵解、抑制氧化磷酸化、重塑脂质和谷氨酰胺代谢，并在自噬、焦亡、铁死亡和凋亡中发挥调控功能，从而全面参与肿瘤细胞增殖、代谢适应、细胞死亡抵抗及侵袭转移。在肿瘤微环境中，乳酰化通过上调包括程序性死亡配体1（PD-L1）在内的免疫检查点、驱动肿瘤相关巨噬细胞向M2表型极化、诱导CD8⁺ T细胞耗竭以及增强调节性T细胞抑制功能，构建免疫逃逸屏障。靶向乳酸产生（乳酸脱氢酶A（LDHA）抑制剂）、乳酸转运（单羧酸转运体（MCT）抑制剂）以及乳酰化酶促机器（p300/CBP抑制剂、组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂）的策略已在临床前模型中显示出良好前景，少数药物包括MCT1抑制剂AZD3965和p300/CBP抑制剂CCS1477已进入早期临床试验，主要评估安全性和耐受性。本综述系统总结了乳酰化的分子机制和酶学基础，及其在核心癌症标志物和免疫微环境中的调控功能，评估了靶向乳酸-乳酰化轴的转化前景，并讨论了该领域当前面临的关键科学问题和未来研究方向。

1. Introduction：肿瘤细胞通过Warburg效应增强糖酵解并将葡萄糖转化为乳酸，过去乳酸被视为代谢废物，现已被证明可通过乳酰化修饰直接参与表观遗传调控。2019年组蛋白赖氨酸乳酰化(Kla)的发现揭示了乳酸连接代谢与基因表达的化学机制，并扩展至数千种非组蛋白底物。乳酰化通过正反馈增强糖酵解、重塑代谢、抑制细胞死亡和促进免疫逃逸，构成促肿瘤网络枢纽，靶向乳酸-乳酰化轴成为潜在治疗策略。

2. Molecular Mechanisms and Regulatory Networks of Lactylation：
2.1 Metabolic Sources of Lactate：肿瘤内乳酸大量积累来自Warburg效应的糖酵解，谷氨酰胺分解亦可生成乳酸，微环境中循环乳酸通过MCT1/MCT4转运被摄取。多种来源共同构成动态代谢网络，为乳酰化提供浓度依赖性底物基础。
2.2 Generation of Lactyl-CoA and Lactyltransferases：乳酰辅酶A(lactyl-CoA)由ACSS2和GTPSCS两类酶合成，但细胞内浓度远低于乙酰辅酶A。乳酰转移酶包括p300/CBP、HBO1、KAT8等，此外AARS1/AARS2可不依赖乳酰辅酶A，直接利用乳酸和ATP催化底物乳酰化。
2.3 The Delactylases：去乳酰化酶中HDAC1-3为核心，催化效率高且广谱；SIRT1-3为辅助调节因子，对特定底物位点具有不可替代作用。两者构成多层级去乳酰化网络，并受NAD+依赖调节。
2.4 Substrate Diversity of Lactylation：组蛋白乳酰化位点有限，主要调控表观遗传输出；非组蛋白乳酰化底物庞大，通过改变酶活性、稳定性和相互作用快速实现功能重塑。两者共享部分酶系统但机制各异。
2.5 Dynamic Regulation and Metabolic Sensing of Lactylation：乳酰化水平直接响应细胞内乳酸浓度，并受pH、辅因子和酶活性影响。乳酰化与乙酰化等修饰竞争同一赖氨酸位点，将代谢信号转化为可逆的蛋白质化学修饰。

3. Functions of Lactylation in Core Cancer Hallmarks：
3.1 Tumor Cell Proliferation and Survival：乳酰化通过PKM2 K62位点调节代谢酶活性，通过HMGB1乳酰化和乙酰化协同促进损伤相关分子模式释放，并通过H3K18la激活METTL3转录稳定CCT2以抑制CD8⁺ T细胞，多层面支持肿瘤增殖与存活。
3.2 Metabolic Reprogramming：乳酰化形成糖酵解正反馈环路，例如H3K18la激活HK2等基因；通过AARS2介导PDHA1和CPT2乳酰化抑制氧化磷酸化；通过H3K9la/H3K18la驱动脂质合成和谷氨酰胺转运，并调节Fis1/DRP1影响线粒体动力学。
3.3 Regulation of Cell Death by Lactylation：乳酰化调节自噬相关基因(RUBCNL、CNN1)和HMGB1释放；通过H3K18la调节NOD2和PKM2 K433影响焦亡；通过tRF-HDAC1-H3K18la轴影响铁死亡；通过p53乳酰化抑制凋亡，从而重塑细胞死亡程序。
3.4 Lactylation and Tumor Invasion and Metastasis：H3K18la激活HAS2、GRAMD1A等促进侵袭；非组蛋白Snail1、YY1乳酰化促进EMT；肿瘤相关成纤维细胞分泌乳酸经MCT1进入肿瘤细胞驱动神经侵袭相关基因表达。

4. Lactylation and the Tumor Immune Microenvironment (TME)：
4.1 Lactylation Regulates Immune Checkpoints：H3K18la和H4K5la直接激活PD-L1转录，乳酰化通过MVP竞争性抑制β-TrCP介导的PD-L1降解，稳定PD-L1蛋白，增强免疫逃逸。
4.2 Lactylation Regulates Tumor-Associated Macrophages (TAMs)：H3K18la驱动修复基因(Arg1、IL-10、CCL18)表达，促进M2极化；METTL3乳酰化增强m⁶A修饰，强化髓系细胞免疫抑制功能。
4.3 Lactylation Regulates T Cell Function：在效应CD8⁺ T细胞中，H3K9la/H3K18la促进效应分子表达；在耗竭CD8⁺ T细胞中，乳酸-H3K9la-IL-11轴诱导耗竭；在Treg中，MOESIN K72la增强FOXP3稳定性和抑制功能。
4.4 Lactylation Regulates Other Immune Cells：乳酰化通过TET2上调增强MDSC抑制功能，损害DC抗原呈递和NK杀伤，并抑制ILC2增殖和细胞因子产生。
4.5 Lactylation Regulates Antigen Presentation：现有证据表明乳酰化通过上调PD-L1和趋化因子间接损害T细胞应答，但直接调控抗原加工和MHC装载的证据仍缺乏。

5. Therapeutic Implications and Clinical Translation of Lactylation：
5.1 Diagnostic and Prognostic Biomarkers：基于乳酰化相关基因构建的风险模型在结直肠癌、乳腺癌、肺癌和肝癌中具有预后价值，组织乳酰化水平与转移和生存相关。
5.2 Targeting Lactate Metabolism to Suppress Lactylation：靶向LDHA(FX11、GSK2837808A)、MCT(AZD3965、VB124)、GLUT(BAY-876)和PDK1(二氯乙酸)等可降低乳酸和乳酰化，在临床前模型中抑制肿瘤并增强免疫治疗。
5.3 Targeting Lactyltransferases and Delactylases：p300/CBP抑制剂(A-485、CCS1477)和HDAC抑制剂调节乳酰化水平，SIRT3激活剂厚朴酚通过去乳酰化抑制肿瘤，但缺乏对乳酰化和乙酰化的选择性。
5.4 Combination Strategies of Lactylation-Targeted Therapy and Immunotherapy：LDHA抑制剂、MCT抑制剂、HDAC抑制剂与PD-1/PD-L1抗体联用显示协同抗肿瘤效应，机制涉及恢复T细胞功能、重塑巨噬细胞极化和增加免疫浸润。
5.5 Current Status of Clinical Studies and Translational Challenges：AZD3965和CCS1477已进入早期临床试验，但主要评估安全性。挑战包括乳酰化定量方法缺乏标准化、靶点选择性不足以及肿瘤细胞和免疫细胞中乳酰化功能相反导致的治疗窗口问题。

6. Crosstalk Between Lactylation and Other Post-Translational Modifications：
6.1 Synergy and Antagonism