基于核磁共振代谢组学方法确定抑制肿瘤生长和转移的磷脂代谢标志物

磷脂在肿瘤发生和转移的各个阶段均扮演重要角色，一直以来人们普遍认为磷脂代谢物对肿瘤的生长和转移具有促进作用。但体内是否有抑制肿瘤的磷脂代谢物存在尚不明确。我们采用基于核磁共振的代谢组学方法，发现恶性B16黑色素瘤细胞皮下移植瘤小鼠中，血清二棕榈酰磷脂酸（Dipalmitoyl Phosphatidic Acid, DPA）减少，提示DPA与肿瘤生长呈负相关性。进一步采用鸡胚尿囊膜模型发现，DPA明显抑制血管形成；对B16黑色素瘤皮下移植瘤模型给予补充外源性DPA治疗后，发现肿瘤体积和微血管密度显著降低，肺转移减少。以上结果表明DPA能够抑制肿瘤新生血管形成，从而抑制肿瘤生长和转移。基于前期工作，我们将采用核磁共振代谢组学并结合分子生物学和分子病理学等方法，进一步验证DPA在几种基因工程小鼠自发肿瘤模型和肿瘤病人血清中的变化，揭示DPA抑制肿瘤生长和转移的生物学作用和分子机制。

本研究利用黑色素瘤B16和乳腺癌4T1细胞移植瘤模型，自发乳腺癌MMTV-PyMT小鼠、自发肠道腺瘤APCmin小鼠和自发胰岛素瘤rip1-tag2小鼠模型，探讨了二棕榈酰磷脂酸（Dipalmitoyl Phosphatidic Acid, DPPA）对肿瘤生长和转移，血管形成和细胞增殖的作用，及其对有机体整体代谢网络的调控机制。采用实验优化的LCMS方法，我们检测了B16,4T1移植瘤模型和自发乳腺癌MMTV-PyMT小鼠、自发肠道腺瘤APCmin小鼠和自发胰岛素瘤Rip1-tag2小鼠模型鼠血清DPPA含量，研究发现在以上移植瘤和自发瘤模型中血清DPPA含量相对正常小鼠是降低的，且发现乳腺癌病人血清DPPA含量也是降低的，结果表明血清DPPA含量与肿瘤生长呈负相关性；给予MMTV-PyMT小鼠和自发胰岛素瘤Rip1-tag2小鼠补充外源性DPPA，实验发现治疗组小鼠肿瘤体积和质量均有明显下降，肿瘤转移数目降低，同时治疗组rip1-tag2小鼠血性胰岛数目减少，表明补充DPPA能够抑制肿瘤的生长和转移；进一步在B16和4T1移植瘤上也验证了DPPA抑制肿瘤生长的作用，且研究发现DPPA治疗组的瘤内细胞增殖和微血管密度降低；通过鸡胚绒毛尿囊膜模型(CAM)和鸡胚卵黄囊膜模型(YSM)，在体外发现DPPA具有抑制血管生成的作用；进一步通过实验表明DPPA抑制血管内皮细胞形成血管状结构的能力和迁移能力；以上结果说明：DPPA抑制肿瘤生长和转移的作用可能与其抑制细胞增殖和迁移，抑制血管新生有关。基于1H NMR谱的代谢组学研究表明，DPPA治疗能够明显调控移植瘤模型和自发瘤模型体内的血清代谢组。实验发现，DPPA治疗组血清代谢组特征明显变化，DPPA能够明显调控脂代谢，能量代谢和多种氨基酸代谢过程。本项目研究结果首次表明血清DPPA含量与肿瘤生长和转移成负相关性，且能够抑制肿瘤的生长和转移，这种抑制作用可能与其抑制血管生成，肿瘤细胞的增殖和迁移有关，同时代谢组学研究表明DPPA能够调控体内多种代谢过程的改变，揭示了DPPA的代谢调控机制。这不仅可以为肿瘤的诊断提供代谢标志物，还将为抗肿瘤药物的筛选提供重要的分子依据。