源自鼠李糖乳杆菌GG的细胞外囊泡通过调节ADHFE1的表达来改变代谢重编程，从而抑制肺癌细胞的侵袭与转移

《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects》：Extracellular vesicles derived from Lactobacillus rhamnosus GG inhibit lung cancer cell invasion and metastasis by regulating ADHFE1 expression to modulate metabolic reprogramming

　　

王阳|沈帅|陈妮|李佳明|苏玉江|陈云|徐哲源

中国云南省第一人民医院胸外科，昆明理工大学附属医院，昆明650034

摘要

非小细胞肺癌仍是全球癌症相关死亡的主要原因，因此亟需探索新的药物并明确其作用机制。近年来，乳酸菌衍生的细胞外囊泡在抗肿瘤治疗中展现出巨大潜力，但其在肺癌中的作用研究仍较为有限。本研究中，从三种常见的乳杆菌中分离出细胞外囊泡，以验证其对肺癌的抗肿瘤效果。其中，由鼠李糖乳杆菌GG衍生的细胞外囊泡表现出最显著的抗癌活性。研究人员用LGG-EVs处理A549和H1299细胞，并进行了转录组测序分析。结果显示，酒精脱氢酶含铁蛋白1基因在处理前后存在显著变化，且在两种细胞系中表现出相同的表达模式。进一步通过Western Blotting、Transwell实验、伤口愈合试验和流式细胞术等方法进行了验证。与对照组相比，LGG-EVs处理使两种细胞系中的ADHFE1基因表达下降，同时抑制了恶性细胞的生长行为和糖酵解能力。值得注意的是，过表达ADHFE1可显著逆转这些效应。这些发现表明，LGG-EVs对肺癌的抗肿瘤作用可能是通过ADHFE1介导的代谢重编程实现的。本研究首次证实，ADHFE1介导的代谢重编程可能是LGG-EVs抑制肺癌的关键机制，为肺癌治疗提供了新的靶点和策略。

引言

非小细胞肺癌仍是全球癌症相关死亡的主要原因，每年约有200万人因此死亡。尽管近年来诊断和治疗技术有所进步，但非小细胞肺癌患者的5年生存率仍低于15%[10]。非小细胞肺癌患者易发生转移，即使肿瘤被切除后也仍有复发风险。因此，亟需探索新的药物并明确其作用机制。近年来，乳杆菌作为一种新型生物制剂，已被报道可通过诱导肿瘤细胞凋亡、与致癌物质结合以及刺激免疫因子产生等多种机制抑制多种癌症的发展[9]，在抗肿瘤治疗中具有巨大潜力。

乳杆菌是一类典型的革兰氏阳性细菌，不会形成孢子且无运动能力。目前，像植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌和鼠李糖乳杆菌GG等已被充分研究的菌株已被证实能够抑制肺癌的发展[9]、[24]、[37]。例如，含有LGG的气溶胶可以减少小鼠体内肿瘤结节的生长，延缓腺瘤性肺癌的进展[18]；它们还能促进人类非小细胞肺癌细胞的凋亡并阻止细胞周期的进展[15]。干酪乳杆菌也被证明能够抑制A549细胞的迁移和侵袭能力[30]。

近期研究表明，细胞外囊泡可以通过调节程序性细胞死亡、阻断增殖信号以及重塑免疫微环境等关键生物学过程，在包括结直肠癌、胃癌、肝癌、口腔癌和肺癌在内的多种癌症中发挥显著的抑瘤作用[2]、[20]、[21]、[34]。值得注意的是，近年来乳杆菌衍生的细胞外囊泡在常见癌症中也显示出积极效果。有研究显示，副干酪乳杆菌产生的囊泡可通过PDK1/AKT/BCL-2信号通路显著抑制结直肠癌的进展[28]；而来自LGG的细胞外囊泡则能提高免疫检查点抑制剂对结直肠癌肿瘤的抑制效果[23]。然而，关于乳杆菌衍生细胞外囊泡在肺癌中的生物学作用及作用机制的研究仍存在空白。

为探究乳杆菌衍生细胞外囊泡影响肺癌进展的机制，本研究使用了三种常见的乳杆菌衍生细胞外囊泡——即来自鼠李糖乳杆菌GG、干酪乳杆菌和植物乳杆菌的囊泡——来处理两种肺癌细胞系。随后通过CCK8实验、Transwell实验以及细胞凋亡检测等方法，评估了这些细胞外囊泡对肺癌细胞恶性表型的抑制作用。此外，还通过RNA测序和Western blot分析，探讨了具有最强抑制作用的LGG衍生细胞外囊泡减缓肺癌进展的潜在分子机制。

章节节选

细胞培养、化学试剂

鼠李糖乳杆菌GG、干酪乳杆菌和植物乳杆菌均购自美国典型培养物保藏中心。人类非小细胞肺癌细胞系A549和NCI-H1299则购自中国武汉的Procell公司。这两种细胞系分别在添加了10%胎牛血清和1%青霉素-链霉素的完全Ham's F-12 K培养基和RPMI-1640培养基（美国Gibco公司）中培养，细胞则在37℃的恒湿培养箱中维持生长。

乳杆菌衍生的细胞外囊泡可抑制肺癌细胞的增殖

为探究乳杆菌衍生细胞外囊泡在肺癌进展中的作用及机制，研究人员从三种常见的乳杆菌菌株——植物乳杆菌、干酪乳杆菌和鼠李糖乳杆菌GG中分离出了细胞外囊泡。通过透射电子显微镜观察其形态，可见其为具有凹陷双膜结构的圆形或椭圆形囊泡（图1A）。通过检测细胞外囊泡的标志物HSP70的表达情况[33]，可进一步确认乳杆菌细胞外囊泡的存在。Western blot实验结果也表明，这些细胞外囊泡确实存在。

讨论

在本研究中，我们在细胞层面证实了乳杆菌衍生的细胞外囊泡能够抑制肺癌的恶性进展。转录组测序结果表明，ADHFE1可能是LGG-EVs抑制肺癌细胞生长的关键因素。进一步的实验分析表明，LGG-EVs很可能通过ADHFE1调控代谢重编程，从而抑制肺癌细胞的恶性表型。

细胞因子调控与……之间的相互作用

CRediT作者贡献声明

王阳：撰写——初稿、方法学、数据整理、概念设计。沈帅：撰写——初稿、方法学、数据整理、概念设计。陈妮：软件应用、方法学、数据整理。李佳明：可视化分析、方法学、实验研究。苏玉江：验证、正式分析。陈云：撰写——审稿与编辑、监督、资源提供、方法学设计。徐哲源：撰写——审稿与编辑、资源提供、项目管理、资金筹集。

资助情况

本研究得到了云南省基础研究计划（编号：202501AT070123）、云南省科技厅与昆明医科大学联合基金（编号：202301AY070001-231、202401AY070001-257）以及云南省呼吸系统疾病临床研究中心的资助（编号：2023YJZX-HX01）。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。