EGFR协同丙酮酸激酶M2调控内毒素血症中有氧糖酵解的相关分子机制研究

Our previous studies have found that EGFR inhibitor erlotinib can significantly increase the survival rate of endotoxemic mice and confirmed that EGFR plays a crucial synergistic effect in endotoxemia. Based on these results, we further found that erlotinib can maintain mitochondrial membrane potential, NAD+/NADH ratio and ATP content in endotoxemia, suggesting that EGFR may be involved in the regulation of energy metabolism in endotoxemia. Metabolomics further analysis found that erlotinib can reduce the production of intermediate metabolites and end products of glycolysis, further suggesting that EGFR is involved in the aerobic glycolysis pathway of endotoxemia energy metabolism. we subsequently found that this effect may be related to the phosphorylation level of key pyruvate kinase M2 (PKM2) regulated by EGFR in glycolytic pathway. With these results as the starting point, this project intends to explore in depth the molecular mechanism of EGFR regulating aerobic glycolysis pathway of endotoxemia by PKM2 and other possible related mechanisms, so as to further analyze the synergistic effect of EGFR on endotoxemia from the perspective of metabolism and to provide a more effective target for the clinical treatment of endotoxemia.

申请者前期研究发现EGFR抑制剂erlotinib能够显著提高内毒素血症小鼠存活率，证实EGFR在内毒素血症中起到了至关重要的协同作用。以此为基础，我们深入发现erlotinib能够维持内毒素血症中线粒体膜电位水平、NAD+/NADH比值和ATP含量，提示EGFR可能参与调控内毒素血症中的能量代谢。通过代谢组学分析发现，erlotinib能减少糖酵解中间代谢产物和终产物的生成，进一步提示EGFR参与了内毒素血症能量代谢中的有氧糖酵解途径。随后我们又发现，这一效应可能与EGFR调控糖酵解途径的关键酶，丙酮酸激酶M2（PKM2）的磷酸化水平有关。以这些结果为切入点，本课题拟深入探讨EGFR通过PKM2调节内毒素血症有氧糖酵解途径的分子机制以及其他可能相关机制，从而从代谢角度进一步深入分析EGFR对内毒素血症的协同促进作用，为临床上内毒素血症的治疗提供更加有效的靶点。

脓毒症的免疫失调与体内免疫细胞的代谢紊乱直接相关，活化的免疫细胞在先天性炎症反应的调节中经历了代谢重编程，从氧化磷酸化 (OXPHOS) 转变为糖酵解(Warbury效应)被认为是活化免疫细胞的特征。课题组前期研究发现，EGFR可能通过PKM2调控免疫细胞糖酵解，但是具体的分子机未知。在本项国家自然科学基金资助下，我们发现，在脓毒症中Rab10调控EGFR从高尔基体运输到细胞膜，Rab5a介导EGFR的早期内吞作用。这些Rab小GTPases维持表皮生长因子受体的细胞表面水平。同时，EGFR的磷酸化通过TLR4/MAPK14调控下游Rab7a蛋白的活性，Rab7a在S72位点的磷酸化阻碍了内毒素血症中EGFR从早期到晚期核内体的转化，这通过阻断膜受体溶酶体降解来诱导膜上EGFR的高表达。使用EGFR抑制剂可以下调细胞膜表面EGFR水平，通过下调PKM2/HIF-1ɑ依赖性糖酵解，从而抑制TLR4/MAPK通路诱导的巨噬细胞M1极化，还能显著降低TNF-a、IL-1等炎症因子的产生。同时，EGFR抑制剂通过抑制PPARγ的磷酸化促进其核移位，进而促进谷氨酰胺代谢促进M2极化。在小鼠脓毒症模型中，EGFR抑制剂通过调节巨噬细胞M1/M2极化表型转换和减少体内炎症来改善脓毒症相关的急性肺损伤。我们还发现，EGFR、TBK1和Glut1形成复合物，EGFR抑制剂可以通过TBK1阻断Glut1从细胞质运输到细胞表面的转运，从而抑制CD4+T细胞糖酵解和Warburg效应导致的淋巴细胞过度活化和凋亡。因此，干扰EGFR激活可减轻脓毒症中CD4+T细胞的活化、凋亡和随后的淋巴细胞耗竭。综上，本研究深入探讨了EGFR在固有免疫细胞的炎症反应和适应性免疫细胞的凋亡中的作用及机制，更加全面阐述EGFR在脓毒症中所发挥的作用，为脓毒症的治疗提供新的方向和切入点。