从临床证据到生物学机制：GPRC5B作为代谢综合征相关前列腺癌的关键介质

《International Journal of Biological Macromolecules》：From clinical evidence to biological mechanisms: GPRC5B as a key mediator of metabolic syndrome-associated prostate cancer

代谢综合征（MetS）显著增加前列腺癌（PCa）风险及不良预后，通过多组学分析发现GPRC5B在MetS和PCa中下调，其缺失通过MKK3/6激活p38 MAPK信号并抑制DUSP1负反馈，促进血管生成和肿瘤进展。临床样本验证了该机制。

　　

林伟龙|陈培贤|欧远|黄珊禾|李宗林|黄金星|王宝军|谢瑞辉|黄海

中国广州中山大学中山纪念医院泌尿科

摘要

代谢综合征（MetS）是前列腺癌（PCa）的一个公认风险因素，但驱动这种关联的精确生物学机制仍不完全清楚。阐明这些分子途径对于开发针对性干预措施以改善患者预后至关重要。在这项研究中，我们分析了NHANES（2005–2014年）数据，发现MetS与较高的PCa风险（OR = 1.52）、全因死亡率（HR = 1.53）和癌症特异性死亡率（HR = 2.17）显著相关。通过整合多组学技术、加权基因共表达网络分析和机器学习，我们确定了孤儿受体GPRC5B作为在这两种情况下均下调的关键枢纽基因。单细胞转录组分析进一步证实GPRC5B主要表达在内皮细胞中。从机制上讲，GPRC5B的缺失通过两种特定机制过度激活p38 MAPK信号通路：一方面增加上游MKK3/6激酶的磷酸化，另一方面抑制负反馈磷酸酶DUSP1。这种协同失调在体外促进了内皮细胞的增殖、迁移和管状形成。在体内，内皮细胞中GPRC5B的缺乏显著加速了肿瘤生长和新生血管形成，而这些现象可通过p38抑制剂SB202190得到有效逆转。临床样本也证实MetS相关PCa中GPRC5B表达降低且微血管密度增加。总体而言，我们的发现表明内皮细胞中GPRC5B的下调是通过MKK3/6–DUSP1–p38轴促进病理性血管生成的关键分子驱动因素，这提示针对这一信号通路可能是管理MetS相关PCa侵袭性的有希望的治疗策略。

引言

前列腺癌（PCa）是男性中最常见的恶性肿瘤之一，也是全球癌症相关死亡的主要原因之一。根据2022年全球癌症统计数据显示，约有146万新病例和超过39.6万例死亡，反映了其对公共卫生的重大负担[1]。近年来，除了老年男性发病率持续较高外，越来越多的研究表明PCa的发病年龄趋于提前[2]。与此同时，代谢综合征（MetS）的患病率也在上升，MetS是一组包括腹部肥胖、高血压、高血糖和血脂异常的疾病[3]。这些情况与现代久坐生活方式和饮食模式密切相关，并且已知会显著增加心血管疾病和2型糖尿病的风险。越来越多的证据表明，MetS可能会影响癌症生物学过程，引发了人们对系统性代谢失调可能为肿瘤发生和发展创造有利生物环境的担忧[4]、[5]、[6]。

越来越多的流行病学研究表明，MetS与PCa的风险增加以及更侵袭性的疾病特征和较差的临床预后相关，包括更高的疾病进展率和癌症特异性死亡率[7]、[8]、[9]。然而，这些关联仍存在争议。虽然一些大型队列研究和荟萃分析支持MetS与PCa之间的正相关关系，但其他研究则报告了弱相关或无相关性的结果[10]、[11]、[12]。这些差异可能反映了MetS定义的不同、研究人群的差异以及潜在的检测偏差，例如肥胖相关的前列腺特异性抗原（PSA）稀释[13]。因此，尽管临床证据越来越多地指向MetS与不良PCA结果之间的联系，但其背后的生物学机制仍不完全清楚。

已经提出了几种假设来解释MetS如何促进PCa的进展，包括胰岛素抵抗、慢性低度炎症和脂质代谢改变[14]、[15]、[16]。然而，这些机制主要是描述性的，将系统性代谢异常转化为肿瘤侵袭性的具体分子途径和细胞靶点仍不清楚。特别是，代谢综合征如何重塑肿瘤微环境，以及负责介导这种效应的具体细胞类型，尚未完全阐明。这一空白是我们理解代谢综合征相关前列腺癌生物学的关键未解问题。

在这项研究中，我们通过整合基于人群的流行病学分析、多组学分析和实验验证，试图架起临床证据和生物学机制之间的桥梁。利用NHANES队列的数据，我们首先证实MetS与PCa风险、全因死亡率和癌症特异性死亡率显著相关。通过整合转录组分析、加权基因共表达网络分析和机器学习方法，我们确定了GPRC5B作为连接MetS和PCa的共同枢纽基因。单细胞转录组分析进一步显示GPRC5B主要表达在前列腺肿瘤微环境中的内皮细胞中。从机制上讲，我们证明内皮细胞中GPRC5B的下调通过增加上游MKK3/6激酶的磷酸化和抑制负反馈调节因子DUSP1，从而过度激活p38 MAPK信号通路。在内皮细胞中的功能测定、异种移植小鼠模型和临床样本中的验证共同证实了GPRC5B作为代谢失调加速前列腺癌进展的关键分子介质。这些发现共同提供了一个机制框架，将MetS与侵袭性PCa联系起来，并强调了GPRC5B–p38 MAPK轴作为MetS相关前列腺癌的潜在治疗靶点。

NHANES队列分析

国家健康与营养检查调查（NHANES）是由疾病控制与预防中心进行的一项持续的、具有全国代表性的横断面调查，旨在评估美国非机构化平民人口的健康和营养状况。NHANES采用复杂的、多阶段的概率抽样设计，通过标准化访谈、体格检查和实验室评估来收集数据。在本研究中，我们使用了

NHANES横断面和队列研究

前列腺癌患者的年龄明显高于非前列腺癌患者，88.79%的前列腺癌患者年龄在60岁或以上（p < 0.0001）。在种族方面，大多数前列腺癌患者是非西班牙裔白人（77.32%），其次是非西班牙裔黑人（14.72%）和墨西哥裔美国人（2.49%）（p < 0.0001）。两组之间的婚姻状况也有显著差异，已婚或同居者的比例

讨论

长期以来，代谢综合征（MetS）被认为与PCa的发生和发展有关；然而，现有证据仍然不一致，主要基于流行病学关联或间接的机制假设。一个主要的未解问题是系统性代谢紊乱是如何生物学地传递到前列腺肿瘤微环境中从而影响疾病侵袭性的。在这项研究中，通过整合人群水平数据、多组学分析、单细胞转录组学和功能研究，我们探讨了这一机制

结论

NHANES数据显示，代谢综合征显著增加了前列腺癌的风险、全因死亡率和癌症特异性死亡率。通过将人群分析与分子和功能研究相结合，我们确定了GPRC5B作为将代谢综合征与前列腺癌进展联系起来的关键内皮调节因子。从机制上讲，GPRC5B的缺失通过两种机制激活了p38 MAPK通路：一方面增加上游激酶MKK3/6的磷酸化

作者贡献声明

林伟龙：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，验证，监督，软件，资源，项目管理，正式分析，数据管理，概念构思。陈培贤：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，研究，正式分析，数据管理，概念构思。欧远：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学，正式分析，数据管理。黄珊禾：撰写 – 原稿，方法学，研究，

伦理声明和参与同意

本研究中使用组织和临床信息已获得中山大学涉及人类受试者研究的伦理审查委员会的批准（批准编号SYSEC-KY-KS-2020-201）。所有患者均提交了书面知情同意书。我们声明遵守所有相关伦理规定，包括赫尔辛基宣言。所有动物实验均按照伦理委员会和临床研究委员会批准的方案进行

写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

作者声明在写作过程中未使用任何生成式AI。

资助

本工作得到了国家自然科学基金（编号：82472902、82173036、82102957）、广东省基础与应用基础研究基金（编号：2019A1515011437、2024A1515012755）、福建省科技创新联合基金（资助编号：2023Y9228）、广州医科大学第六附属医院和清远人民医院的开放研究基金、广东省科技规划项目的支持

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。