【研究背景及目的】在全世界范围内，恶性肿瘤的发病率、死亡率一直持续增长，目前仅次于心脑血管疾病高居各类疾病死因第二位。中国作为一个乙肝大国，肝癌的发病率和致死率也同样高居不下。随着肿瘤6大特征性标志的提出，人们对肿瘤研究的认识越来越深刻，2011年Weinberg进一步更新肿瘤的特征标志，并着重将能量代谢异常作为重要特征独立出来。肿瘤的代谢方式与正常组织完全不同，其主要依赖有氧糖酵解（Warburgeffect）为快速生长的肿瘤细胞提供用于合成代谢的原料和能量。实体肿瘤往往血供不足，而有氧糖酵解会消耗大量葡萄糖，因此肿瘤内部经常处于缺氧和缺糖的代谢应激状态。为了适应代谢应激，肿瘤细胞必然通过改变代谢方式维持其存活。德国科学家Otto Warburg早在上个世纪20年代就发现，通过对肝癌组织和正常细胞的代谢比较发现肝癌细胞有着更高的葡萄糖摄取率，肝癌组织中糖酵解途径也明显增强，并将这一效应称为Warburg效应。但引起人们关注的是，虽然有氧糖酵解在侵袭性肿瘤中普遍存在并一度被认为是恶性肿瘤的特征表型之一，但从肿瘤发生、发展以及能量供给的角度来看却又难以解释。随着近年来的研究，人们对这个问题有了新的认识，即肿瘤细胞以Warburg效应为特征的代谢重编程是在应激状态下对生存环境所作出的适应性改变。肿瘤细胞通过增强的葡萄糖摄取能力与周围正常细胞竞争有限的葡萄糖，并最终选择看似低效且低氧耗的糖酵解途径来作为主要的代谢模式。同时，由于肿瘤经常处于葡萄糖缺乏的状态，为了适应缺糖引起的代谢应激，肿瘤细胞在以Warburg效应为基础和前提下还可能联合了脂质代谢等代谢方式的适应性改变，这种整体代谢模式的变化即构成了肿瘤细胞的代谢重编程。前期研究中我们发现，尽管肝癌细胞在表型和基因型上差异极大，但对缺糖应激的反应却呈两极分化，肝癌细胞可根据其耐受缺糖应激的能力简单分为敏感型和不敏感型两类。更有趣的是，这两类肝癌细胞在糖摄取能力、耐糖性以及胞内脂质储存水平上具有相关性。一旦阻断脂肪酸氧化（FAO）途径后，不敏感型细胞对缺糖应激变得异常敏感。据此，我们推测肝癌细胞储存的脂质在代谢应激条件下，可以被动员产生ATP维持肝癌细胞内的能量平衡，从而达到抵抗代谢应激促进存活的作用。目前大多肿瘤治疗方式会在一定程度上引起肿瘤内部代谢应激，对肿瘤的存活和生长产生影响。索拉菲尼是首个获批对肝癌治疗有效的分子靶向药物，具有抑制多种生长必需的蛋白激酶的作用，也因此可以加剧肝癌的代谢应激状态。然而，临床上依然存在部分肝癌病人对索拉菲尼治疗无效。从代谢的角度来看，肝癌细胞可以通过代谢重编程产生针对治疗诱导的代谢应激的抵抗性，从而在恶劣条件下存活下来。已有研究报道表明糖酵解途径的增强与对索拉菲尼的耐药性密切相关。而我们的研究发现，在缺糖应激条件下，肝癌细胞对索拉菲尼处理的敏感性显著增加，同时肝癌细胞可通过激活脂肪酸氧化途径来对抗该效应。如果同时抑制FAO途径，则肝癌细胞迅速死亡。这一发现可能揭示了部分肝癌对索拉菲尼耐药的新机制，即肝癌可以通过对细胞内脂代谢的调节来适应索拉菲尼造成的代谢应激。我们的研究旨在说明肝癌在代谢应激刺激下的适应性改变，强调脂质代谢重编程在肝癌化疗中的意义，并在此基础上系统研究肝癌化疗的代谢应激适应机制，为临床肝癌治疗提供新的途径和方案。【实验方法】1.收集不同肝癌细胞系，比较不同肝癌细胞糖摄取和胞内脂质水平。2.收集临床肝癌患者组织标本，比较肝癌组织中脂质水平和脂质动员水平的差异。3.利用FAS和FAO的小分子抑制剂（olistat和etomoxir），分别比较在有糖和无糖培养条件下，FAS和FAO的重要作用。4.干扰FAO过程中的关键酶CPT1A，观察肝癌细胞在无糖应激下的反应。5.利用索拉菲尼刺激肝癌细胞，观察肝癌细胞糖摄取情况。6.在无糖条件下利用索拉菲尼及FAO的抑制剂刺激肝癌细胞，观察肝癌细胞的存活及胞内ATP的含量和胞内脂质动员情况。【实验结果】1.不同肝癌细胞在糖摄取和胞内脂质水平上存在着明显的差异。肝癌糖摄取水平与胞内脂质水平成正相关。2.不同肝癌组织中脂质水平存在明显的差异，其活化水平p-ACC的表达含量也存在明显差异。3.肝癌细胞内脂质储存水平提高，对无糖应激的适应性增强。4.有糖培养条件下，FAS对细胞的增殖发挥着重要作用；无糖培养条件下，FAO的活化对细胞的存活发挥重要作用。5.肝癌细胞通过FAO产生ATP增强对营养应激的适应性。6.抑制FAO可以通过降低ATP能量供给而影响肝癌细胞存活，进而增强其对索拉菲尼的敏感性。7.无糖条件下，索拉菲尼刺激肝癌细胞可以明显降低细胞内ATP水平、降低肝癌细胞的存活，联合etomoxir可以观察到ATP水平进一步降低、存活进一步下降；同时，索拉菲尼可以明显活化FAO，其p-ACC的水平明显增高。【结论】本研究从肝癌细胞水平及临床标本组织水平均证实脂质水平在肝癌中也存在明显的异质性，结合这种异质性在代谢水平上可以将肝癌划分为截然不同的两种类型：高TG水平型和低TG水平型。FAS和FAO对不同代谢条件下的肝癌细胞发挥着不同的作用，其中FAO对代谢应激中的肝癌细胞的存活尤为重要。抑制肝癌在化疗药诱导的代谢应激下的脂代谢适应性变化，可以增强肝癌对化疗药的敏感性，为临床肝癌的治疗开辟新的思路和方法。