GDF15调控TRPV4通道的表达在急性髓系白血病原位脂肪细胞“去分化”中的作用及分子机制

Marrow adipocytes play an important role in acute myeloid leukemia (AML). However, it is little known how adipocytes were affected by leukemic cells. We firstly found GDF15 secreted by AML cells inhibited the expression of TRPV4 channel and promoted the transition from adipocytes to fibroblast-like cells by activating the lipolysis, consisting with the morphological features of adipocytes dedifferentiation. We hypothesize that GDF15 promotes dedifferentiation of adipocytes in AML via regulating the expression of TRPV4. The contribution of GDF15 in dedifferentiation of adipocytes will be demonstrated by measuring the morphology and function of stem cells and further verified by knocking out GDF15 expression in AML mice models. Furthermore, we will explicit the role of TRPV4 by over-expressing or over-opening calcium channel. In addition, the molecular mechanism will be explored by seeking out the key regulatory pathway between GDF15 and TRPV4. In summary, this project intends to elucidate the possible mechanism that GDF15 induces the dedifferentiation of marrow adipocytes in AML and provide a novel target for the treatment of AML.

原位脂肪细胞作为骨髓微环境的重要组分对白血病的发生发展至关重要，但其如何被白血病细胞驯化却知之甚少。我们率先发现急性髓系白血病（AML）细胞通过GDF15抑制脂肪细胞TRPV4通道的表达，继而诱发脂肪细胞脂解活跃并向纤维样细胞转化。该过程与脂肪细胞“去分化”现象不谋而合，据此推测：GDF15通过调控TRPV4通道的表达促进AML原位脂肪细胞去分化。拟通过干细胞形态学、功能学鉴定明确GDF15在脂肪细胞去分化中的作用，并通过GDF15基因敲除型AML细胞在诱导小鼠骨髓脂肪细胞去分化上的改变加以验证。进一步通过基因过表达或刺激钙通道开放实验明确TRPV4在其中的作用，并从脂肪细胞表面GDF15受体以及TRPV4上游的关键调控通路两方面探索本项目假说的分子机制，并在临床样本中加以验证。本课题拟从TRPV4通道的新角度探讨GDF15诱导AML骨髓脂肪细胞去分化的可能机制，为AML治疗提供新的靶点。

脂肪细胞作为骨髓微环境中的重要组成成分，通过供能促进白血病细胞生长。本课题组前期发现急性髓系白血病（AML）患者骨髓脂肪细胞形态重塑与其不良预后密切相关，而生长分化因子 15（GDF15）可能是导致这一异常现象的关键因子。然而，目前尚不清楚白血病细胞分泌的 GDF15 是如何重塑骨髓脂肪细胞。研究发现，Ca2+通道在调控脂肪细胞重塑的过程中发挥重要作用，而瞬时受体电位（TRPV）是调控脂肪细胞能量平衡的重要分子。因此，我们猜测 GDF15 可能通过调节 TRPV通道调控 AML 骨髓脂肪细胞重塑。本项目通过 Western blot 和 RT-qPCR 技术发现骨髓脂肪细胞高表达TRPV4，通过加入特异性抑制剂或敲低 TRPV4表达发现抑制TRPV4 能够促进骨髓脂肪细胞的脂解，释放更多的游离脂肪酸。通过体外 Transwell 实验及中和抗体实验发现白血病细胞分泌的 GDF15 能够抑制骨髓脂肪细胞 TRPV4 表达，促进骨髓脂肪细胞脂解，GDF15 中和抗体能够逆转这种效应。对 GDF15 因子处理前后的骨髓脂肪细胞进行 RNA-Seq 测序，从中找出 GDF15与 TRPV4 之间的关键因子FOXC1，最终通过肥胖 C57BL/6 小鼠体内验证了TRPV4 在骨髓脂肪细胞重塑中的作用。本项目以 TRPV4钙通道为切入点，深入探讨 GDF15调控 AML 骨髓脂肪细胞重塑的机制，为 AML 患者探索新的治疗靶点提供可能。