2020年初，吉林大學基礎醫學院病理生理學系和吉林大學中日聯合醫院放射腫瘤科聯合在《Journal of Cancer 2020; 11(4): 962-973. doi: 10.7150/jca.34330》雜志上發表了文章。

文章研究方向

丙酮酸脫氫酶激酶1（PDK1）是聯系糖酵解和三羧酸循環之間的一個關鍵因素。通過靶向PDK1抑制糖酵解恢復線粒體氧化磷酸化功能已成為腫瘤治療的熱點。然而，代謝變化影響線粒體功能的具體機制尚不清楚。最近的研究發現，線粒體質量控制，如線粒體蛋白質穩態，在維持線粒體功能方面起著重要作用。本文以PDK1為研究對象，探討了代謝變化影響線粒體氧化磷酸化功能的具體機制。

研究方法

為了研究PDK1抑制對肝癌的影響，我們首先檢測了用PDK1抑制劑DCA（二氯乙酸）處理24小時和48小時后HepG2和HepG3B細胞的活性。結果表明，DCA以劑量依賴的方式降低HepG2和HepG3B細胞的活力。為了進一步檢測細胞增殖能力，我們檢測了DCA處理后HepG2和HepG3B細胞的細胞周期。如圖1C所示，DCA處理組HepG2和HepG3B細胞的細胞周期在24小時后停滯在G2/M期，用annexin/PI染色檢測DCA處理24h后細胞凋亡，80mm DCA HepG2和HepG3B細胞組的凋亡率均高于各自對照組。結果表明，DCA可抑制HepG2和HepG3B細胞的增殖，誘導細胞周期阻滯和凋亡。

用shPDK1表達載體或空載體轉染HepG2細胞48h來顯示shPDK1對線粒體質量控制的影響。結果如圖A所示用染色和ECHO  Revolve熒光顯微鏡（400×）觀察線粒體網絡。量化線粒體微管化、中間化和碎片化的細胞比例（每個樣本n=100個細胞）。

為了證實DCA通過體內抑制PDK1的潛在抗癌作用，作者測試了其在人皮下HepG2異種移植植物中的治療效果。將荷瘤裸鼠隨機分為對照組和DCA（100mg/kg）腹腔注射組。24天后，我們測量了HepG2異種移植瘤的體積和重量。與對照組相比，DCA治療的腫瘤明顯更小，重量更小（圖6A–C）。兩組之間的總毒性或體重沒有顯著差異（圖6D）。

結果表明，在不同濃度的二氯乙酸（DCA）和短發夾PDK1作用下，HepG2和HepG3B細胞的葡萄糖代謝由厭氧糖酵解轉變為線粒體三羧酸循環。經DCA處理或PDK1基因敲除后，線粒體形態逐漸濃縮，出現較短、較破碎的細絲。此外，線粒體自噬蛋白parkin和PTEN誘導激酶表達下調，生物合成蛋白過氧化物酶體增殖物激活受體γ-輔激活因子1α（PGC1α）及其調控復合物I、III、I V和V蛋白表達下調。這表明PDK1的抑制作用影響了線粒體質量控制水平。線粒體功能分析顯示線粒體活性氧含量顯著增加，膜電位降低。因此，PDK1抑制的葡萄糖代謝重編程可導致線粒體質量控制紊亂，加重線粒體應激損傷。

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