α-烯醇酶通过调节胃癌中的糖酵解作用，影响细胞质中的ATP池和乳酸稳态

摘要

糖酵解对于维持癌症的干性至关重要。本研究展示了糖酵解酶α-烯醇酶（ENO1）在胃癌（GC）糖酵解和干中的作用。高ENO1表达与预后不佳相关，并促进恶性表型和类干特征。从机制上讲，ENO1通过调节糖酵解直接刺激乳酸和ATP的产生，影响乳酸稳态和细胞内ATP库，并共调控AMPK/mTOR和PI3K/AKT信号通路。这最终驱动了GC干、上皮-间充质过渡（EMT）相关标志物表达、自我更新、迁移和入侵。值得注意的是，细胞内ATP池的增加可以以浓度依赖性的方式直接激活PI3K/AKT通路，从而进一步刺激糖酵解形成正反馈环。乳酸的功能依赖于糖酵解来源的ATP同时存在，协同激活PI3K/AKT通路。乳酸稳态还可以通过提高整体多克酸化水平来促进肿瘤干性。此外，药理学研究显示，二甲双胍与可潘利西联合使用显著抑制肿瘤，阻断了能量代谢通路PI3K/AKT和AMPK/mTOR。我们的发现揭示了ENO1在介导细胞内信号传导和代谢调控以增强GC茎方面多方面的作用。通过建立不同代谢物浓度的细胞模型，我们发现了PI3K/AKT和AMPK/mTOR通路通过乳酸稳态和细胞内ATP池的差异调控，进一步证实了代谢串扰机制。理性上，针对ENO1-ATP/乳酸-AMPK/PI3K/AKT-mTOR轴的多个淋巴结可能对GC治疗有效，这一点从二甲双胍（抑制ATP产生）和糖苷诺品（破坏乳酸稳态）显著抑制肿瘤生长可见一斑。总之，代谢与肿瘤干性之间的复杂相互作用为GC提供了新的治疗方向和潜在治疗策略。

简介

胃癌（GC）仍是全球癌症相关死亡的第四大原因，在东亚的发病率相对较高。1尽管有所改善，GC仍与耐药性低迷相关，即使在高收入国家，这也证实了需要关注新颖的治疗靶点和策略。2随着对肿瘤代谢谱的关注度增加，越来越多的证据表明代谢，主要是糖酵解，与肿瘤茎密不可分。3因此，针对干性和肿瘤异质性可作为克服现有疗法固有局限性时的优先考虑。4最新研究表明，肿瘤细胞表现出活跃的糖酵解活性，并且高度依赖糖酵解;5糖解中间体或产物异常增加被认为是癌细胞干性和化疗耐药增强的标志。6因此，针对抑制肿瘤代谢的特定靶点的研究具有临床意义。7

主动糖酵解通常代表肿瘤的恶性表型，通常伴随着糖解酶和代谢底物水平升高;然而，糖酵解作用对肿瘤的影响机制尚不明确。8启动代谢柔韧性的代谢酶，包括HK2、PKM2和LDHA（糖解速率限制酶），是抑制肿瘤干的潜在靶点。9,10,11尽管糖酵解中α-烯醇酶（ENO1）是一种非速率限制酶，已被证明能加速癌细胞的糖酵解过程，12很少有研究深入探讨其在促进糖酵解本身及进一步调控以驱动肿瘤进展中的作用。然而，ENO1作为关键的RNA结合蛋白和多功能癌蛋白，在多种癌症中引起了特别关注。 12,13此前的研究主要聚焦于ENO1在肿瘤进展中的兼职功能，14例如其在干扰脂质代谢中的作用，12影响YAP1依赖的花生四烯酸代谢，15HGFR信号，16以及铁磷遁。17我们之前的研究重新审视了ENO1作为糖解酶的分子功能，初步证明ENO1通过提高糖解能力增强了GC干性，18这表明ENO1可能是阻断糖酵解的理想治疗靶点。然而，糖酵解作用在肿瘤进展中的不明确性以及糖酵解在所有细胞类型中普遍存在，这使得在激发抗肿瘤活性且不全部抑制糖酵解作用的风险方面构成了巨大挑战。13

PI3K/AKT信号通路在调控多种细胞过程中发挥关键作用，包括代谢、增殖、存活和转移，且在癌症中常被过度激活， 19,20包括胃癌。在糖酵解驱动的肿瘤进展和治疗耐药性中，该通路作为代谢枢纽，将细胞内能量可用性与致癌信号传导整合起来。其在某些肿瘤亚群中的激活对于维持恶性行为至关重要，且无法被其他通路绕过。 19,21虽然针对PI3K/AKT途径关键成分的多种抑制剂已显示出初步临床疗效，但其长期益处常受药物耐药性出现的限制。这种抗性主要源于通路激活背后的异质性和多因素机制，包括遗传改变和代谢适应。 19,22这些局限性凸显了结合PI3K信号传导和肿瘤代谢策略的必要性。

基于上述考虑，我们进一步研究了ENO1通过糖酵解调控癌细胞干的详细机制。我们建立了含有不同代谢物浓度的GC细胞系模型，发现ENO1能够调控细胞内三磷酸腺苷（ATP）水平和乳酸稳态。这又通过特定机制作用于下游通路，导致不同程度的PI3K/AKT通路激活和AMPK/mTOR通路失活。此外，药效动力学研究表明，针对这些通路中多个节点的联合治疗可能减轻癌症负担。