极低热量生酮饮食（VLCKD）：肥胖相关乳腺癌治疗的新希望 —— 营养性酮症对癌症相关基因甲基化的调控

《Journal of Physiology and Biochemistry》：Nutritional ketosis modulates the methylation of cancer-related genes in patients with obesity and in breast cancer cells

肥胖与癌症的关联机制尚不明确，为探究营养性酮症对肥胖患者和乳腺癌细胞肿瘤相关基因甲基化的影响，研究人员开展相关研究。结果发现 VLCKD 诱导的营养性酮症可改变癌症相关基因的甲基化，这为肥胖相关癌症治疗提供新策略，具有重要意义。

　　在当今社会，肥胖问题愈发严重，它不仅本身是一种疾病，更是众多疾病的强大风险因素，其中乳腺癌受其影响显著。尽管流行病学证据表明肥胖与癌症风险增加有关，但背后的分子机制却一直模糊不清。目前普遍认为，肥胖时内脏脂肪组织（VAT）功能障碍分泌的因子，引发慢性低度炎症和氧化应激，可能是关键因素。这种炎症和氧化应激状态会影响细胞的表观遗传调控，导致 DNA 甲基化、组蛋白修饰以及非编码 RNA 表达的改变，进而影响肿瘤抑制基因和癌基因的功能，引发癌症。

在此背景下，为了深入探究其中的奥秘，来自西班牙多个研究机构的研究人员展开了一项重要研究。该研究成果发表在《Journal of Physiology and Biochemistry》上，为肥胖相关癌症的研究带来了新的曙光。

研究人员采用了多种技术方法来开展这项研究。在样本方面，他们招募了 10 名肥胖患者（5 男 5 女），这些患者接受基于极低热量生酮饮食（VLCKD）的营养干预。同时，使用人乳腺癌细胞系 MCF-7 和 MDA-MB-231 进行体外实验。在实验技术上，运用甲基化芯片（Infinium MethylationEPIC BeadChip）分析血液白细胞和乳腺癌细胞系样本的 DNA 甲基化谱；通过细胞增殖实验（Cell Proliferation Reagent WST1）评估细胞增殖情况；利用实时荧光定量 PCR（RT-qPCR）检测基因表达水平 。

下面来详细看看研究结果：

• 营养性酮症对肥胖患者白细胞中癌症相关基因甲基化的影响：研究人员重新分析了先前研究中肥胖患者接受 VLCKD 治疗后的甲基组数据。通过基因本体（GO）分析发现，在最大酮症期，有 18 个基因（20 个 CpG 位点；17 个低甲基化，3 个高甲基化）属于癌症相关通路。STRING 分析显示，这些基因中 77% 属于一个蛋白质相互作用显著富集的网络，其中丝裂原活化蛋白激酶 10（MAPK10）基因的蛋白质相互作用数量最多。另外，细胞周期蛋白 D1（CCND1）、胶质瘤相关癌基因 2（GLI2）、层粘连蛋白 γ3（LAMC3）和 α - 连环蛋白 2（CTNNA2）等基因的甲基化变化也较为显著（>4%） 。
• 酮体或脂肪组织分泌组对乳腺癌细胞系癌症相关基因甲基化的影响：在体外实验中，用 β - 羟基丁酸（β-OHB，VLCKD 诱导的营养性酮症的主要酮体）或肥胖患者的内脏脂肪组织（VAT）和皮下脂肪组织（SAT）分泌组处理 MCF-7 和 MDA-MB-231 细胞系。结果发现，β-OHB 处理使 MDA-MB-231 和 MCF-7 细胞系的增殖在 50mM 及更高浓度时显著降低，且呈现剂量依赖性。同时，β-OHB 处理后，肿瘤保护基因和 DNA 甲基转移酶（DNMTs）的表达增加，大多数肿瘤促进基因的表达减少。而 VAT 和 SAT 分泌组处理则使细胞增殖增加，且大多数研究基因的表达变化与 β-OHB 处理相反 。
• 乳腺癌细胞系中酮体和肥胖相关脂肪组织分泌组的表观遗传效应：对 MCF-7 和 MDA-MB-231 细胞系进行 EPIC 阵列分析，发现 β-OHB 处理在两种细胞系中产生的差异甲基化 CpG 位点（DMCpGs）数量最多。在 MDA-MB-231 细胞中，β-OHB 处理后的甲基化模式与人体研究相似，而 MCF-7 细胞系则呈现相反模式。例如，与 MAPK10 基因相关的 CpG 位点，在 MDA-MB-231 细胞中，β-OHB 处理使其甲基化水平低于对照组，而在 MCF-7 细胞中则高于对照组。此外，对全基因组 DNA 甲基化模式的进一步分析发现，在 5 个先前在肥胖患者血液白细胞中鉴定出的基因中，有多个 CpG 位点的甲基化水平在处理组和对照组之间存在显著差异 。

研究结论和讨论部分表明，VLCKD 诱导的营养性酮症可促进肥胖患者癌症相关基因的 DNA 甲基化模式改变，这种效应在体外乳腺癌细胞系实验中也得到了验证。β-OHB 对肿瘤表型具有保护作用，与肥胖相关的脂肪组织分泌组的作用相反。不同细胞系和脂肪组织分泌组对 DNA 甲基化和基因表达的影响不同，这与细胞系的内在分子特征和脂肪组织的分泌谱有关。该研究强调了 VLCKD 作为肥胖相关癌症辅助治疗的潜力，通过营养性酮症和减肥促进表观遗传调控，为未来的癌症治疗提供了新的思路和策略。