Cell Death & Disease：金俊飞团队揭示GBA1通过GlcCer代谢重编程促进肝癌转移的机制

目前，人们对肝癌细胞侵袭和转移的机制仍然知之甚少。上皮-间充质转化（EMT）在肿瘤转移中起着重要作用。一旦EMT被激活，上皮细胞的极性就会丧失，而维持细胞间粘附连接的上皮钙粘蛋白（E-cadherin）的作用就会受到抑制。在参与EMT的信号通路中，Wnt通路尤为重要，β-连环蛋白在Wnt信号通路中起着关键作用。当Wnt信号被激活时，在质膜中形成由Wnt、Wnt受体Frizzled（FZD）和低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6（LRP5/6）组成的三聚体复合物，然后是LRP6的磷酸化。在阻止β-连环蛋白的磷酸化和降解后，β-连环蛋白在细胞质中积累并转移到细胞核，进一步调节靶基因的表达。

越来越多的研究表明，异常代谢，包括鞘脂（SPL）代谢重编程，与EMT相关。SPL代谢信号通路包含许多生物活性脂质分子，如神经酰胺（Cer）、葡萄糖神经酰胺（GlcCer）和鞘磷脂。由GlcCer产生的鞘糖脂（GSL）是质膜上除鞘磷脂外的主要SPL。GlcCer不仅是GSL的前体，包括乳糖神经酰胺（LacCer）、神经酰胺三己糖（Gb3）和单唾液酸二己糖神经节苷脂（GM3），而且还是质膜的结构成分。目前有关GlcCer代谢重编程与恶性肿瘤转移之间的关系尚不清楚。

GlcCer代谢涉及两类酶，即合成酶葡糖神经酰胺合酶（GCS）和分解代谢酶（GBA1、GBA2和GBA3）。一方面，神经酰胺作为底物在高尔基体中的GCS催化下形成GlcCer，然后，GlcCer转化为复杂的GSL，并运输到质膜。另一方面，GlcCer主要通过溶酶体中的GBA1分解为神经酰胺和葡萄糖。GBA1在癌症进展中的作用仍有待阐明。虽然一些研究表明，脂质代谢的改变会影响Wnt信号通路的激活，但GlcCer和其他GSL与Wnt信号通路之间的关系仍知之甚少。

为了研究鞘脂在肝癌中的作用，研究人员利用肝癌组织和配对的相邻非肿瘤肝组织对鞘脂进行了脂质组学分析，发现与成对相邻的非肿瘤肝组织相比，肝癌组织中的GlcCer水平增加，但其他鞘脂包括Cer、鞘磷脂、LacCer、Gb3、鞘氨醇-1-磷酸和鞘氨醇没有显著变化。由于肝癌中GlcCer增加，而GBA1是GlcCer的一种重要分解代谢酶，研究人员重点聚焦GBA1，免疫组织化学（IHC）检测表明GBA1 的蛋白质表达在肝癌组织中被下调。此外，临床相关性分析显示，GBA1 的低表达与肝癌细胞的转移潜能有关。研究热源随后进行了GBA1功能获得和功能丧失的研究，证实GBA1 的低表达可促进体外和体内肝癌的转移。

GBA1在肝癌细胞中低表达

接着，研究人员探究了相关机制，发现GBA1低表达通过激活Wnt/β-连环蛋白信号通路促进EMT，从而增强了肝癌的转移能力。质谱分析表明，GBA1调节整个肝癌细胞和肝癌细胞质膜中GlcCer水平，当GBA1下调时，GlcCer d18:1/18:0在质膜中的增加最为显著，表明GlcCer d18:1/18:0可能是主要的功能性脂质，促进GBA1依赖性肝癌转移。

GBA1调节整个肝癌细胞和肝癌细胞质膜中的GlcCer水平

GBA1缺失导致质膜中GlcCer的增加。GlcCer作为质膜的重要组成部分，其水平的变化可能对膜受体产生影响。研究人员进一步探究发现，在质膜中，依赖GBA1的GlcCer代谢重编程增加了LRP6在质膜中的位置，导致GlcCer和LRP6之间的相互作用，随后促进了Ser1490处的LRP6磷酸化，并最终激活了Wnt/β-连环蛋白信号通路。这是迄今为止，第一次发现GlcCer与蛋白质的相互作用。     

研究人员进一步通过GCS抑制剂降低GBA1敲除的HepG2细胞中GlcCer的水平，发现可以有效逆转GBA1缺乏诱导的HepG2细胞迁移和侵袭的增加，以及Wnt信号通路和EMT激活，表明GBA1的抑制促进肝癌转移需要GlcCer的参与。上述的一些细胞实验结果也在人肝癌组织中得到了验证。

GBA1 的低表达增加了细胞质膜中LRP6的水平，并导致GlcCer和LRP6之间的相互作用

总之，该研究揭示了GBA1通过GlcCer代谢重编程促进肝癌转移的机制，GlcCer在质膜中的代谢重编程导致LRP6在质膜中的位置改变，GlcCer和LRP6之间的相互作用可激活Wnt信号通路，进而促进EMT。上调GBA1可能是防治肝癌转移的一种新的治疗策略。