Drp1介导的线粒体动力学失衡在肝移植术后肝癌复发中的作用及机制研究

Liver transplantation is an effective method for the treatment of primary liver cancer, but the recurrence of tumor after liver transplantation severely restricts the prognosis of patients. Previous studies confirmed that ischemia-reperfusion injury (IRI) is one of the core factors of tumor recurrence after liver transplantation, but the mechanism is not clear. The "soil-seed" theory is a classic hypothesis of tumor recurrence and metastasis. Based on this hypothesis and our previous studies, this study proposes the hypothesis that IRI-mediated mitochondrial dynamic imbalances lead to hepatocellular necroptosis and circulating tumor cell glycolysis upregulation, which leads to the formation of liver pre-metastasis microenvironment and the upregulation of stemness, which provides "soil" and "seed" condition for the recurrence of tumor. In order to confirm the assumptions, we propose to construct different tumor recurrence models after liver transplantation, clarify the impact of IRI on mitochondrial dynamic imbalance that promotes pre-metastasis microenvironment through hepatocyte necroptosis and upregulation stemness through glycolysis and explore the feasibility of targeting Drp1 to prevent recurrence of tumor after liver transplantation. We hope to explain the role of Drp1-mediated mitochondrial dynamic imbalance in tumor recurrence after liver transplantation，and provide ideas for the prevention and treatment of liver cancer recurrence after liver transplantation in clinic.

肝移植是治疗原发性肝癌有效的方法，但肝移植术后肝癌复发制约了患者的生存预后。既往研究证实缺血再灌注损伤（IRI）是肝移植术后肝癌复发的核心因素，但机制尚不明确。“土壤-种子”理论是肿瘤复发转移的经典学说，基于该学说以及我们既往研究基础，我们提出假设：IRI介导的线粒体动力学失衡导致肝细胞坏死性凋亡和循环肿瘤细胞糖酵解上调，最终引起肝脏预转移微环境形成和肿瘤细胞干性上调，为肝移植术后肝癌复发提供“土壤”和“种子”条件。为证实上述假设，我们拟构建多种肝移植术后肝癌复发模型，明确IRI对线粒体动力学失衡的影响；阐释Drp1介导的线粒体动力学失衡通过肝细胞坏死性凋促进预转移微环境形成、及通过糖酵解促进肿瘤细胞干性上调的作用机制；探索靶向Drp1防治肝移植术后肝癌复发的可行性。我们期望通过以上研究阐释Drp1介导的线粒体动力学失衡在肝移植术后肝癌复发中的具体机制，为防治肝移植术后肝癌复发提供新思路。

肝细胞性肝癌（Hepatocellular Carcinoma, HCC）是世界第六大常见肿瘤，也是第四大肿瘤相关死亡病因。肝切除和肝移植手术是治疗HCC的最佳手段，但是术后肿瘤高复发率严重限制了患者的生存预后。肝脏手术过程中难以避免的缺血再灌注损伤（Ischemia reperfusion，I/R）被认为是导致术后肿瘤复发的主要因素之一，I/R引起的局部微环境改变为循环肿瘤细胞（Circulating tumor cells, CTCs）在肝脏定植提供了有利的“土壤”条件。多个团队报道了中性粒细胞等免疫细胞在重构微环境过程中的作用，但是占肝脏70%左右的肝细胞损伤对微环境的影响缺少相关研究；同时有团队发现减轻肝细胞损伤可以有效抑制I/R后肿瘤复发，但具体作用机制不明确。因此，探究肝细胞在I/R后微环境重构及肿瘤细胞定植存活过程中的作用将有助于进一步阐明I/R后肿瘤复发的具体机制，并寻找到新的靶点提高HCC患者的远期预后。线粒体损伤是肝细胞损伤的核心要素，动力相关蛋白1（Dynamin-related protein1, Drp1）介导线粒体动力学改变是调控线粒体结构和功能的重要机制，已被证实参与多种器官组织I/R，同时在HCC进展中也扮演着重要角色，通过调控Drp1介导的线粒体分裂以维持线粒体正常功能，减轻肝脏I/R损伤和肿瘤复发是一个值得关注的潜在方向，本研究将聚焦于肝脏I/R过程中Drp1介导的线粒体动力学改变，及其对于肝脏损伤和I/R后肿瘤复发的具体机制进行深入探讨。我们研究发现，肝脏I/R可以导致Drp1介导的线粒体分裂增加，线粒体形态和功能异常，加重肝脏损伤并重构肝脏微环境形成促肿瘤复发的有利条件，增加了I/R后的HCC复发。使用Drp1抑制剂Mdivi-1可以明显减轻肝脏损伤和I/R诱导的肿瘤复发，Mdivi-1的保护作用主要通过降低Drp1介导的线粒体分裂，减少肝细胞中mtROS累积，抑制肝细胞中MIF的合成分泌，从而对“种子”细胞CTCs的增殖以及“土壤”环境的巨噬细胞促肿瘤表型极化双重角度进行调控，减少了了I/R后的HCC复发。