2024年6月6日，安徽医科大学第一附属医院孙倍成团队在肝脏病顶级期刊Journal of hepatology（IF：26）在线发表了题为“Glutaryl-CoA dehydrogenase suppresses tumor progression and shapes an anti-tumor microenvironment in hepatocellular carcinoma”的最新研究成果，该研究揭示了戊二酰辅酶A脱氢酶GCDH可通过巴豆酰化抑制磷酸戊糖途径和糖酵解来抑制肝细胞肝癌（HCC）进展，进而导致HCC细胞衰老并形成抗肿瘤免疫微环境^[1]。

研究人员分析先前发表的关于101对肝细胞癌患者（85名男性、16名女性）的蛋白质组学数据^[2]后，发现HCC中GCDH表达显著下调，70%以上的肝癌患者其GCDH表达水平低于正常水平一半。免疫组化（IHC）和WB验证进一步确定GCDH能够抑制肝细胞癌进展。与尚未出现复发或转移的HCC患者相比，GCDH在复发性或转移性HCC患者的原发性肿瘤病灶中的表达较低。此外，研究还发现GCDH的低表达与微血管浸润、肝内转移、肿瘤大小增加、高病理肿瘤淋巴结转移（pTNM）分期以及总生存期（OS）和无病生存率（DFS）降低显著相关。

接下来，研究者分别在体外和体内探究了GCDH在HCC中的作用。通过构建GCDH功能缺失和获得的细胞并观察其在细胞增殖、迁移和侵袭能力方面的差异，结果发现GCDH的缺失导致了HCC细胞恶性表型的增强。同时，研究在3种体内小鼠模型（皮下异种移植小鼠、原位异种移植小鼠以及p53^hep/hep; Myc驱动的原位成瘤小鼠）中均观察到GCDH表达的降低增加了肿瘤负荷，使其更容易转移到其他器官，如肺和肝脏；而GCDH的过表达则减少了这些过程。这些结果表明，GCDH抑制HCC的发生、发展和转移。

GCDH是一种线粒体酶，能够将戊二酰辅酶A转化为巴豆酰辅酶A，而巴豆酰辅酶A可介导蛋白发生巴豆酰化修饰，调控肿瘤发生发展。研究者运用4D巴豆酰化修饰组学技术对GCDH敲除和过表达的细胞进行分析。通过选择重叠位点进行GO富集分析后发现，这些蛋白质参与代谢、蛋白质、核酸和离子的结合，以及磷酸戊糖途径（PPP）。GCDH正向调节磷酸戊糖途径（PPP）和糖酵解相关蛋白PGD、TKT、ALDOC的巴豆酰化修饰。通过非靶向代谢组学分析和1,2-¹³C-葡萄糖示踪实验发现，GCDH过表达通过影响PGD、TKT和ALDOC的巴豆酰化抑制磷酸戊糖途径和糖酵解，导致5-磷酸核糖和乳酸的生成受限，限制了HCC细胞的Warburg效应。同时磷酸戊糖途径的阻断刺激过氧化，将细胞还原态转化为氧化态，进而增强HCC细胞的DNA损伤和衰老。

进一步的流式细胞术实验发现，GCDH过表达增加了活性NK细胞、M1巨噬细胞、活性CD8⁺T的浸润（这些细胞与促炎反应、癌症细胞杀伤和肿瘤清除有关），而GCDH敲除后则有相反作用。这些结果表明，GCDH诱导的衰老HCC细胞建立了以NK细胞为主的巨噬细胞/CD8⁺T细胞互补的抗肿瘤免疫微环境，以诱导HCC细胞杀伤和清除。此外，IHC及小鼠体内验证等实验发现，GCDH低表达细胞中出现了更多的PD-1+ CD8⁺T细胞，导致其对PD-1免疫疗法更敏感。

综上所述，GCDH作为HCC的抑制因子，通过巴豆酰化抑制磷酸戊糖途径和糖酵解，改变细胞的氧化还原态，导致HCC细胞衰老，且细胞衰老进一步诱导免疫细胞浸润，形成抗肿瘤免疫微环境。GCDH表达水平低的HCC细胞群对PD-1免疫疗法更易感。研究结果提示提高GCDH表达可能是改善HCC患者治疗效果的有效策略，同时GCDH的表达水平或可作为HCC临床预后的重要指标，从而为未来的临床治疗策略提供了新的方向。

参考文献：

1. Lao Y,et al. 2024. Glutaryl-CoA dehydrogenase suppresses tumor progression and shapes an anti-tumor microenvironment in hepatocellular carcinoma.J Hepatol.

2.Jiang Y,et al. 2019. Proteomics identifies new therapeutic targets of early-stage hepatocellular carcinoma.Nature.