高糖水平通过ERRα促进子宫内膜癌的糖酵解和胆固醇合成,并抑制自噬-溶酶体途径

High glucose levels promote glycolysis and cholesterol synthesis via ERRα and suppress the autophagy-lysosomal pathway in endometrial cancer.

作者信息Xiaodan Mao, Lixiang Huang, Xianhua Liu, Xite Lin, Qibin Wu, Xinrui Wang, Yuan Ren, Jincheng Ma, Maotong Zhang, Yao Lin, Damian J Ralser, Alexander Mustea, Gang Chen, Pengming Sun
PMID40097416
发布时间2025-03-17
DOI10.1038/s41419-025-07499-y

实验完整度

包含细胞系实验、类器官模型、临床样本分析、分子动力学模拟等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

HEC-1A细胞系 KLE细胞系 患者来源的类器官模型 子宫内膜癌患者组织样本

重点核对

高糖(HG)浓度:25 mM作用于HEC-1A和KLE细胞 ERRα敲低和过表达验证(si-ERRα和ov-ERRα) HK2抑制剂3-BrPA(10 μM)处理 类器官模型中XCT790、二甲双胍、辛伐他汀与卡铂联合处理 临床样本中ERRα表达(IHC和IRS评分)

摘要

子宫内膜癌(EC)合并糖尿病(DM)的患者预后常较差。雌激素相关受体α(ERRα)被认为是EC的代谢相关预后因素。然而,ERRα介导的糖脂代谢功能障碍与EC合并DM不良预后之间的机制仍不清楚。在体外,通过流式细胞术、透射电子显微镜和CCK-8实验发现,高糖(HG)水平可增强ERRα表达、细胞增殖,并抑制自噬溶酶体和细胞凋亡。机制上,功能缺失和获得实验、DNA测序和CO-IP表明,HG通过增加ERRα表达促进HK2和HMGCS1的转录,它们是糖酵解-胆固醇合成的关键限速酶,其代谢产物以ERRα依赖的方式抑制自噬-溶酶体途径。此外,CO-IP和分子动力学模拟揭示了HK2和HMGCS1的蛋白残基(ARG 769HK2 vs. ARG 313HMGCS1)可以与p62结合形成稳定的蛋白质复合物,参与自噬-溶酶体途径。在合并DM的EC患者组织中,ERRα的表达显著高于无DM证据的EC患者组织(p < 0.05)。在HG刺激的3D EC类器官模型中,XCT790+卡铂处理的细胞存活率与二甲双胍+卡铂处理相似,而二甲双胍+卡铂组中类器官体积明显更大,表明在相同卡铂剂量下,XCT790+卡铂治疗对EC类器官的抑制作用更好。除了揭示HG通过ERRα与自噬-溶酶体途径的相互作用外,本研究还指出了靶向ERRα对血糖和胆固醇代谢紊乱的EC患者的潜在获益。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
高糖环境是否通过ERRα影响子宫内膜癌的糖脂代谢和自噬-溶酶体途径,进而促进肿瘤进展?
核心机制
高糖通过上调ERRα表达,促进糖酵解和胆固醇合成关键酶(HK2和HMGCS1)的转录,其代谢产物通过HK2/HMGCS1与p62结合抑制自噬-溶酶体途径,使细胞内乳酸和胆固醇积累,为癌细胞提供营养。
主要证据
通过细胞实验(CCK8、TEM、流式、WB、CO-IP)、CUT&Tag、分子动力学模拟以及类器官模型,证明了高糖通过ERRα调控代谢和自噬;临床样本显示ERRα在EC合并DM中高表达。
研究意义
研究提示ERRα可作为EC合并糖脂代谢紊乱患者的潜在治疗靶点,ERRα抑制剂XCT790联合卡铂可能是一种有效的治疗策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

临床样本分析

探讨合并DM的EC患者的临床病理特征及ERRα表达差异

收集542例EC患者(其中80例合并DM)的组织和血液样本,分析临床特征;对30对匹配样本进行IHC检测ERRα表达。

2

细胞模型构建及HG处理

模拟不同葡萄糖微环境,观察HG对EC细胞增殖、凋亡和自噬的影响

HEC-1A和KLE细胞在NG(5.5 mM)和HG(25 mM)条件下培养,并用甘露醇(Mnt)作为渗透压对照;进行CCK8、TEM、流式和WB检测。

3

ERRα功能实验

验证ERRα在高糖条件下的表达变化及其对自噬和代谢的影响

构建ERRα过表达和敲低慢病毒,感染HEC-1A和KLE细胞,在NG和HG条件下检测ERRα、p62、LC3II/LC3I及代谢酶的表达。

4

代谢酶和转录调控分析

确定ERRα调控的糖酵解和胆固醇合成关键酶及其转录机制

通过CUT&Tag分析ERRα在HK2和HMGCS1启动子区域的结合;通过WB检测ERRα对HK2, PKM2, HMGCR, HMGCS1表达的影响;测定乳酸和总胆固醇水平。

5

蛋白相互作用验证

验证HK2和HMGCS1与p62的相互作用

通过CO-IP在HEC-1A和KLE细胞中检测HK2、HMGCS1和p62的结合;使用3-BrPA抑制HK2后观察对HMGCS1结合的影响;进行分子动力学模拟预测结合位点。

6

代谢抑制剂对自噬的影响

探讨抑制糖酵解和胆固醇合成对自噬-溶酶体途径的作用

在HG条件下,用2-DG或辛伐他汀处理ERRα过表达细胞,通过免疫荧光检测HK2/HMGCS1和p62表达,通过TEM观察ASS数量。

7

类器官药物敏感性实验

评估ERRα抑制剂XCT790联合卡铂对类器官的抑制效果

生成患者来源的EC类器官,测定XCT790、二甲双胍、辛伐他汀和卡铂的IC50,然后在HG条件下用XCT790、MET、SIMV联合不同浓度卡铂处理,观察形态和细胞活力。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证细胞功能变化
验证自噬和细胞结构
验证分子表达变化
验证代谢物水平
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
McCoy's 5A无糖培养基Procell Life Science & Technology Co., Ltd.PM150718
RPMI-1640培养基Procell Life Science & Technology Co., Ltd.PM150122
胎牛血清Gibco10091148
抗生素-抗真菌溶液Basal MediaB120901
辛伐他汀MP Biomedicals LLCY190601
2-脱氧-D-葡萄糖MedChemExpress LLCHY-13966
CCK8溶液APExBIOK1018
电镜固定液ServicebioG1102
碘化丙啶BD Biosciences550825
Annexin V (APC)和7-AADBD Biosciences550475
抗ERRα抗体Abcamab137489
抗HK2抗体Proteintech66974-1-Ig
抗HK2抗体Abcamab209847
抗PKM2抗体Proteintech60268-1-Ig
抗HMGCS1抗体Proteintech17643-1-AP
抗HMGCR抗体ABclonalA16875
抗p62抗体Abcamab207305
抗β-actin抗体ImmunoWayYM8343
山羊抗兔二抗ProteintechSA00001-2
山羊抗小鼠二抗ProteintechSA00001-1
乳酸检测试剂盒Abcamab65331
胆固醇检测试剂盒Abcamab102515
Amber 24----
细胞基质胶----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系(HEC-1A, KLE)和培养基类型;葡萄糖浓度(NG 5.5mM, HG 25mM);渗透压对照(19.5mM甘露醇);血清和抗生素浓度;培养条件(37°C, 5% CO2)
阅读提示:Methods: Cell line construction and culture
ERRα功能实验
慢病毒构建信息和感染MOI、感染时间;敲低和过表达效率验证;处理时间(24h)
阅读提示:Methods: Lentiviral construction and cell modeling
代谢酶检测
HG处理时间(48h);Western blot抗体浓度和来源;乳酸和总胆固醇检测方法及试剂盒
阅读提示:Methods: Western blot analysis, Lactic acid assay, Total cholesterol assay
蛋白相互作用验证
Co-IP使用的抗体和琼脂糖珠;3-BrPA浓度和处理时间;分子动力学模拟参数
阅读提示:Methods: Co-immunoprecipitation, Molecular dynamics simulation
类器官药物实验
类器官培养条件;药物IC50值;HG浓度;药物处理时间和剂量;细胞活力检测方法
阅读提示:Methods: Organoid generation, Results: Targeting of ERRα combined with carboplatin to treat EC organoids