脂肪酸向甘油三酯和氧化脂质的通道化驱动致癌性 BRAF 诱导的衰老中的铁死亡抗性

《Cell Death & Differentiation》：Fatty acid channelling into triglycerides and oxylipins drives ferroptosis resistance during oncogenic BRAF-induced senescence

　　

癌基因诱导的衰老（OIS）是一种由癌基因信号激活启动的细胞程序，作为转化的一道屏障，并伴随细胞代谢的重大重编程。研究数据显示，在人二倍体成纤维细胞中表达 BRAF^V600E诱导 OIS 会导致细胞脂质组发生全局性变化，其特征是甘油三酯（TG）显著增加，而酰基链中携带多不饱和脂肪酸（PUFA）的膜磷脂甘油酯显著减少。BRAF^V600EOIS 的诱导导致细胞对脂质过氧化和铁死亡表现出显著的抵抗力。通过阻断二酰甘油 O-酰基转移酶 1（DGAT1）来抑制 TG 合成，会导致 PUFA 重新分布到膜脂质中，并增加衰老细胞的铁死亡敏感性。DGAT 的抑制还改变了衰老相关分泌表型（SASP），并增强了 BRAF^V600EOIS 细胞中氧化脂质（oxylipins）的分泌。联合阻断依赖 DGAT1 的 TG 合成和依赖 COX2 的氧化脂质合成，完全恢复了 BRAF^V600EOIS 细胞的铁死亡敏感性。这些发现表明，在 BRAF^V600EOIS 期间，将 PUFA 导向 TG 合成可防止氧化应激和铁死亡，但也限制了促炎性脂质介质的产生，这是衰老表型的一个关键特征。

细胞衰老是肿瘤发生的主要屏障，通过激活 TP53、CDKN2A 和 CDKN1A 等途径诱导稳定的生长停滞。然而，衰老细胞表现出的衰老相关分泌表型（SASP）具有双重作用，既能清除潜在恶性细胞，也可能通过抑制免疫监视等机制促进肿瘤进程。此外，衰老细胞常进入一种类似干细胞的状态，可能导致高侵袭性的复发，因此有效清除衰老细胞具有重要的临床意义。虽然衰老伴随的葡萄糖和丙酮酸代谢重编程已被广泛描述，但衰老对脂质代谢的影响及其后果尚不清楚。脂质代谢的改变，特别是多不饱和脂肪酸（PUFA）的命运，直接关系到细胞膜对脂质过氧化和铁死亡（一种与脂质过氧化物毒性积累相关的铁依赖性细胞死亡）的敏感性。鉴于衰老细胞的高代谢活性及活性氧（ROS）的产生，阐明脂质代谢在衰老过程中的重编程及其对氧化应激抵抗的机制至关重要。

在此项发表于《Cell Death 》的研究中，研究人员利用人二倍体成纤维细胞（TIG3-hTERT、IMR90、WI-38）构建了多西环素诱导的 BRAF^V600E表达系统以诱导癌基因诱导的衰老（OIS），并结合人黑色素细胞痣的组织样本进行分析。研究综合运用了时间分辨的转录组学（RNA-seq）、靶向与非靶向脂质组学（LC-MS）、稳定同位素示踪（[U-¹³C]-葡萄糖）、透射电子显微镜（TEM）、流式细胞术以及 CRISPR/Cas9 基因敲除等关键技术手段。研究旨在揭示 OIS 过程中脂质代谢的全局性变化，特别是甘油三酯（TG）和氧化脂质（oxylipins）的代谢流向，并探讨其对铁死亡敏感性的调控机制。

研究结果表明，BRAF^V600E诱导的 OIS 导致细胞脂质组发生深刻重编程。首先，衰老细胞中 TG 大量积累并储存在脂滴（LD）中，这一现象在人多能成纤维细胞及人黑色素细胞痣组织中均得到证实。机制上，这是由于二酰甘油 O-酰基转移酶（DGAT1 和 DGAT2）的表达上调以及葡萄糖代谢重编程为 TG 合成提供了充足的甘油 -3-磷酸中间产物。其次，这种脂质重编程赋予了细胞对多种铁死亡诱导剂（如 RSL3、Erastin、FIN56）的显著抵抗力。进一步研究发现，这种抗性主要归因于 DGAT1 介导的 PUFA 向 TG 的隔离，从而减少了膜脂质中易发生过氧化的 PUFA 含量。抑制 DGAT1 可逆转这一过程，使 PUFA 重新分布回膜脂质，恢复细胞对铁死亡的敏感性。此外，OIS 细胞还表现出氧化脂质（如 PGE2、11-HETE 等）分泌的增加，这是由环氧化酶 2（COX2）驱动的特征性 SASP 组分。值得注意的是，DGAT1 介导的 TG 合成限制了用于氧化脂质合成的底物（如花生四烯酸）的可用性；而抑制 DGAT1 会增加氧化脂质的分泌并改变 SASP 组成（如增加 IL6）。最终，联合抑制 DGAT1 和 COX2 能够完全恢复衰老细胞的铁死亡敏感性，表明这两条通路协同作用以维持衰老细胞的存活。

讨论部分总结指出，该研究揭示了脂质代谢重编程是 OIS 的关键特征。通过 DGAT1 将 PUFA 隔离至 TG 中，不仅保护细胞免受氧化应激和铁死亡的影响，还通过限制底物可用性调节了促炎性氧化脂质的产生。这一发现区分了不同诱导因素（如 BRAF 与 HRAS）导致的衰老在铁死亡敏感性上的差异，强调了细胞背景的重要性。研究结论认为，BRAF^V600E诱导的 OIS 通过 DGAT1 依赖的 TG 合成和 COX2 依赖的氧化脂质生成，实现了全局性的脂质组重塑，从而赋予细胞铁死亡抗性并塑造了特定的衰老表型。这一机制可能在黑色素瘤等癌症的发生发展及治疗抵抗中发挥重要作用，为针对衰老相关疾病的干预提供了新的代谢靶点。